CN102572003B - 复用地址与端口范围的获取处理方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复用地址与端口范围的获取处理方法与系统，其中，方法包括：用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端发送端口获取请求；服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，端口地址池中包括尚未被分配的端口；服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括IPv4复用地址与端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，本次端口分配表项包括客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与端口范围的对应关系信息，以及更新端口地址池，从端口地址池中删除端口范围。本发明实施例可以使用户侧获取可用端口范围与复用地址。

Description

复用地址与端口范围的获取处理方法与系统

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种复用地址与端口范围的获取处理方法与系统。

背景技术

目前，第四版本的互联网协议版本(以下简称：IPv4)地址已经呈现越来越紧缺的态势，根据互联网地址编码分配机构(InternetAssigned Numbers Authority，以下简称：IANA)最近3年的地址使用数据，预测全球IPv4地址资源将于2011年底前后耗尽。而在我国，IPv4地址短缺问题尤为严重。地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，现有技术通过第六版本的互联网协议版本(以下简称：IPv6)重新定义IP地址空间。

在多种IPv4到IPv6(以下简称：IPv4/IPv6)地址的过渡方案中，为了延缓IPv4地址消耗，在全球IPv4地址紧缺情况下，端口资源已成为IP地址复用的必备工具。现有的地址复用方式主要是基于端口的IPv4地址复用，即：多个用户可以使用不同的端口来共享同一个IPv4地址，通过区分不同的端口号来区分不同的用户。因此，为了实现IPv4地址复用，每用户可使用的端口范围通常是有限的。

基于端口的IPv4地址复用方式主要有两种：基于连接的IPv4地址复用方式和基于用户的IPv4地址复用方式。

在基于连接的IPv4地址复用方式中，每个用户可使用的端口范围并不是在通信前确定下来，而是随着用户连接的建立，动态选择可用的端口和复用IPv4地址。因此，基于端口的IPv4地址复用方式具有通常较高的地址复用率，但需要在网络侧建立并维护一个映射状态表，来表示多用户建立通信连接转换前后的端口与IPv4地址映射关系，由于基于用户的连接建立，该映射状态表非常庞大，并且具有很高的动态性特征，因此，需要占用网络侧较多的网络资源来建立与维护映射状态表，极大地影响了通信系统的通信性能。基于连接的IPv4地址复用方式目前主要应用于轻量级双栈DS-Lite(DualStacklite)、网络地址转换(NetworkAddress Translation，以下简称：NAT)64、NAT44等IPv4/IPv6过渡方案中。

在基于用户的IPv4地址复用方式中，每个用户可使用的端口范围与IPv4复用地址在通信前便已确定下来。这样，对于端口在该可使用的端口范围内的数据流量，在用户侧就可以完成端口与IPv4复用地址的转换。无需网络侧再进行端口与IPv4复用地址的转换。因此，相对于基于连接的IPv4地址复用方式来说，基于用户的IPv4复用方式的地址复用率相对较低，但是简化了网络侧数据报文转换的复杂度。基于用户的IPv4地址复用方式目前主要应用于地址与端口转换(Address plus PortA+P)、IPv4和IPv6的1对N的地址转换(以下简称：IVI(1：N))、轻量级IPv6地址协议转换(Lightweight address family transition for IPv6，以下简称：LAFT6)等IPv4/IPv6过渡方案中。

在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术基于用户的IPv4地址复用方式至少存在以下问题：

在基于用户的IPv4地址复用方式中，用户侧需要首先获取可使用的端口范围与IPv4复用地址，才能在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换，而现有技术中，尚不存在用户侧获取可用端口范围与IPv4复用地址的相关技术方案。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种复用地址与端口范围的获取处理方法与系统，以使用户侧获取可用端口范围与复用地址。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种复用地址与端口范围的获取处理方法，包括：

用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述服务器端从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围，所述端口地址池中包括尚未被分配的端口；

所述服务器端通过PCP-PR向所述客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括所述IPv4复用地址与所述端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，所述本次端口分配表项包括所述客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与所述端口范围的对应关系信息，以及更新所述端口地址池，从所述端口地址池中删除所述端口范围。

本发明实施例提供的一种复用地址与端口范围的获取处理系统，包括：

客户端，位于用户侧，用于通过PCP-PR向服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括所述客户端的IPv6地址；

服务器端，位于网络侧，用于接收所述端口获取请求，从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围，所述端口地址池中包括尚未被分配的端口；通过PCP-PR向所述客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括所述IPv4复用地址与所述端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，所述本次端口分配表项包括所述客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与所述端口范围的对应关系信息，以及更新所述端口地址池，从所述端口地址池中删除所述端口范围。

本发明实施例提供的一种IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，包括本发明上述实施例提供的复用地址与端口范围的获取处理系统。

基于本发明上述实施例提供的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统、IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，用户侧的客户端通过基于端口范围的PCP(Port Control Protoc0l-Port Range，以下简称：PCP-PR)向网络侧的服务器端请求分配端口与IPv4复用地址，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，并通过PCP-PR向客户端返回IPv4复用地址与分配的端口范围，基于端口的访问控制协议(Port based network access control protocol，以下简称：PCP)协议是一种应用于基于连接的IPv4地址复用方式的控制协议，可作为运营级NAT44、NAT64的有状态地址协议翻译方案的配套协议，其中NAT44包括DS-Lite中的地址转换网关(Address Family TransitionRouter，以下简称：AFTR)和NAT444中的大规模NAT(large scaleNAT，以下简称：LSN，)该PCP具有轻量型、支持大量用户、与协议版本无关、可扩展性强等优点，本发明实施例将基于PCP扩展得到的PCP-PR，应用于基于用户的IPv4地址复用方式中，通过PCP-PR协助用户侧实现了对可使用的端口范围与IPv4复用地址的获取，从而实现了基于用户的IPv4地址复用，以便于在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换。另外，本发明实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统对于现网已有设备，例如：宽带接入服务器(Broadband Remote Access Server，以下简称：BRAS)等，无影响，并且可以与IPv4网络到IPv6网络的过渡系统配套部署，具有较好的可扩展性。同时，的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统可以适用于多种不同的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，具有较强的适应性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理方法的一个流程图；

图2为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理方法的另一个流程图；

图3为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理系统的一个结构示意图；

图4为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理系统的另一个结构示意图；

图5为本发明实施例IPv4网络到IPv6网络的过渡系统的一个结构示意图；

图6为本发明IPv4网络到IPv6网络的过渡系统一个应用实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理方法的一个流程图。如图1所示，该实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法包括以下流程：

步骤101，用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括客户端的IPv6地址。

步骤102，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，其中的端口地址池中包括尚未被分配的端口。

步骤103，服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括IPv4复用地址与端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，本次端口分配表项包括客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与端口范围的对应关系信息，以及更新端口地址池，从端口地址池中删除端口范围。

本发明上述实施例提供的复用地址与端口范围的获取处理方法，用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端请求分配端口与IPv4复用地址，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，并通过PCP-PR向客户端返回IPv4复用地址与分配的端口范围，本发明实施例将基于PCP扩展得到的PCP-PR，应用于基于用户的IPv4地址复用方式中，通过PCP-PR协助用户侧实现了对可使用的端口范围与IPv4复用地址的获取，从而实现了基于用户的IPv4地址复用，以便于在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换。另外，本发明实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统对于现网已有设备，无影响，并且可以与IPv4网络到IPv6网络的过渡系统配套部署，具有较好的可扩展性。同时，的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统可以适用于多种不同的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，具有较强的适应性。

作为本发明的一个具体实施例，在图1所示的步骤101之后，还可以包括如下流程：

客户端通过PCP-PR向服务器端发送端口删除请求，该端口删除请求中包括客户端的IPv6地址；服务器端更新本地状态表，从本地状态表中删除本次端口分配表项，以及更新端口地址池，在端口地址池中增加端口范围；服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口删除响应消息。

在实际应用中，客户端向服务器端发送端口获取请求后，可以在预设等待周期内，例如：250ms内，等待服务器端返回端口获取响应消息。如果客户端超过该预设等待周期未得到服务器端返回的端口获取响应消息，可以向服务器端重传该端口获取请求，并且在比预设等待周期较长的时间内，例如：待500ms内，等待服务器端返回端口获取响应消息。若经过多次，例如：9次，重传端口获取请求，仍未获得服务器端返回的端口获取响应消息，则说明端口获取失败，停止重传端口获取请求。

类似的，当需要释放服务器端分配的端口时，客户端向服务器端发送端口删除请求后，也可以在预设等待周期内，例如：250ms内，等待服务器端返回端口删除响应消息。如果客户端超过该预设等待周期未得到服务器端返回的端口删除响应消息，也可以向服务器端重传该端口获取请求，但重传次数可以小于重传端口获取请求的次数。

另外，作为本发明的另一个具体实施例，在图1所示实施例的步骤101中，客户端发送的端口获取请求中还可以包括端口的生存期信息，该生存期信息表明客户端请求获取的端口的使用时间。相应地，步骤103中，服务器端记录的本次端口分配表项还包括生存期信息、记录本次端口分配表项的当前时刻信息、以及从当前时刻起经历的时间戳信息。进一步地，还可以包括如下流程：客户端向服务器端发送端口获取请求之后，可以以预设心跳间隔为周期，定期通过PCP-PR向服务器端发送端口存活请求，该端口存活请求中包括客户端的IPv6地址；服务器端响应于端口存活请求，通过PCP-PR向客户端返回端口存活响应消息，并更新时间戳信息；服务器端在时间戳达到生存期时，或者超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求时，更新本地状态表，从本地状态表中删除本次端口分配表项，以及更新端口地址池，在端口地址池中增加端口范围；服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口删除响应消息。

通常情况下，基于用户的IPv4地址复用方式中，IPv4地址与端口的状态相对较稳定，在实际应用中，预设心跳间隔可以设置较长时间。

本发明实施例通过在客户端与服务器端之间实现端口存活请求/响应消息、端口删除请求/响应消息报文，由服务器端根据端口存活请求、端口删除请求进行相应的端口处理，实现了对向客户端分配的端口的动态维护与控制，可对端口资源实施较好的管理，提高端口资源的利用率。

图2为本发明数字版权转让处理方法另一个实施例的流程图。如图2示，其包括以下流程：

步骤201，用户侧的客户端可以在上线时或者接入网络连接时，通过PCP-PR向网络侧的服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括客户端的IPv6地址与生存期信息。

步骤202，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，其中的端口地址池中包括尚未被分配的端口。

步骤203，服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括IPv4复用地址与端口范围。

步骤204，服务器端在本地状态表中记录本次端口分配表项，本次端口分配表项包括客户端的IPv6地址、IPv4复用地址、端口范围、生存期信息、记录本次端口分配表项的当前时刻信息、以及从当前时刻起经历的时间戳信息，以及更新端口地址池，从端口地址池中删除端口范围。

步骤205，客户端以预设心跳间隔为周期，定期通过PCP-PR向服务器端发送端口存活请求，该端口存活请求中包括客户端的IPv6地址。

步骤206，服务器端响应于端口存活请求，通过PCP-PR向客户端返回端口存活响应消息，并更新本次端口分配表项中的时间戳信息。

步骤207，服务器端判断本次端口分配表项中的时间戳是否达到生存期，以及是否超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求。若时间戳达到生存期，和/或超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求，执行步骤208。否则，服务器不执行本实施例中的相关操作。

步骤208，服务器端更新本地状态表，从本地状态表中删除本次端口分配表项，以及更新端口地址池，在端口地址池中增加端口范围。

步骤209，服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口删除响应消息。之后，不执行本实施例的后续流程。

步骤210，客户端用户下线时，可以通过PCP-PR，主动向服务器端发送端口删除请求，该端口删除请求中包括客户端的IPv6地址。

步骤211，服务器端更新本地状态表，从本地状态表中删除本次端口分配表项，以及更新端口地址池，在端口地址池中增加端口范围。

步骤212，服务器端通过PCP-PR向客户端返回端口删除响应消息。

作为本发明复用地址与端口范围的获取处理方法的其它实施例，在上述图2所示的实施例中，由于步骤205中客户端周期性的向服务器端发送端口存活请求，因此，步骤205-206也可以与步骤207-209同时执行，或者晚于步骤207-209执行。另外，步骤208-209与步骤210-212的操作都是在触发条件下执行的，因此，若时间戳达到生存期和/或超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求这一触发条件先发生，执行步骤208-209的操作，在步骤209的操作已经执行完毕的情况下，则无需再执行步骤210-212的操作。反之，如果客户端用户先下线这一触发条件先发生，则执行步骤210-212的操作，无需再执行步骤207-209的操作。

进一步地，作为本发明的又一个具体实施例，在本发明上述各实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法中，客户端向服务器端发送端口获取请求中还可以包括端口类型信息，端口类型具体可以包括连续型端口、分段型端口或离散型端口。通常情况下，连续型端口类型可以应用于A+P、LAFT6等IPv4/IPv6过渡方案中，分段型端口类型可应用于灵活的补充端口类型，而离散型的端口类型则可应用于IVI(1：N)过渡方案中。

本发明实施例通过增加端口类型，基于连续型端口范围、分段型端口范围、离散型端口范围的控制传输，可以适用于多种应用场景例如：A+P、LAFT6、IVI等，具有广泛的适用性。

相应地，服务器端根据端口获取请求中的端口类型信息，从端口地址池中选择分配给客户端使用的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围，并在向客户端返回的端口获取响应消息中包括与端口类型信息，该获取响应消息中的端口范围包括与端口类型信息指定的端口类型一致的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围。

连续型的端口范围表示的通常是一个连续的端口范围。例如，具体可以通过如下方式表示连续型的端口范围：PR＝[a，b](0≤a≤b≤65535，a∈Z+，b∈Z+)。该表达式表示的是端口号从a开始连续到b的所有端口，其中，a、b为大于0且小于示例值65535的任意整数。因此，只要获知起始值a与结束值b，便可以获知连续型的端口范围。

分段型的端口范围表示的通常是若干个连续的端口范围集合。例如，具体可以通过如下方式表示分段型的端口范围：PR＝[a，b]∪[c，d]∪...∪...∪[e，f](0≤a≤b≤c≤d≤e≤f≤65535，且a，b，c，d，e，f∈Z+)，该表达式表示的是端口号从a开始连续到b、从c开始连续到d、......、从e开始连续到f的所有端口，其中，a≤b≤c≤d≤e≤f，且a、b、c、d、e、f为大于0且小于示例值65535的任意整数。因此，只要获知各连续的端口范围的起始值与结束值，便可以获知分段型的端口范围。

离散型的端口范围表示的通常是离散的端口集合。例如，具体可以通过如下方式表示离散型的端口范围：PR＝{a，b，c，...，e，f}(a％N≡b％N≡c％N≡d％N≡e％N≡f％N，且a，b，c，d，e，f∈Z+)，该表达式表示的是端口号为a，b，c，...，e，f的端口，其中，a％N、b％N、c％N、d％N、e％N、f％N分别表示端口号a、b、c、d、e、f取模后的余数，N表示复用比值，即多少个用户复用上述端口，a％N≡b％N≡c％N≡d％N≡e％N≡f％N表示客户端可用的端口范围，其中，a、b、c、d、e、f为大于0的整数。

PCP-PR是建立在用户数据报协议(User Datagram Protocol，以下简称：UDP)上的应用层协议，通过重传和请求/响应(Request/Response)报文来进行。每个报文都包含一个2个比特的版本(version)信息与8个比特的操作代码(operation code，以下简称：OpCode)信息。

基于PCP-PR实现本发明时，需要对现有的PCP-PR报文进行扩展，增加获取IPv4复用地址与端口的请求/响应报文，主要包括三种类型的请求/响应报文，分别为端口获取请求/响应消息报文、端口存活请求/响应消息、端口删除请求/响应消息报文。以下分别对这三种请求/响应报文的格式与内容进行实例说明。

如下表1所示，为端口获取请求报文的一个格式与内容实例。

表1端口获取请求报文的一个格式与内容实例

在本发明的实施例中，字段Version、Reserved、T与S可以分别占用2个比特、3个比特、2个比特和1个比特的大小。

如下表2所示，为连续型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例。

表2连续型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例

如下表3所示，为分段型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例。

表3分段型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例

如下表4所示，为离散型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例。

表4离散型端口范围时端口获取响应消息报文的一个格式与内容实例

如下表5所示，为端口存活请求报文的一个格式与内容实例。

表5端口存活请求报文的一个格式与内容实例

如下表6所示，为端口存活响应消息报文的一个格式与内容实例。

表6端口存活响应消息报文的一个格式与内容实例

如下表7所示，为端口删除请求报文的一个格式与内容实例。

表7端口删除请求报文的一个格式与内容实例

如下表8所示，为端口删除响应消息报文的一个格式与内容实例。

表8端口存活删除消息报文的一个格式与内容实例

图3为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理系统的一个结构示意图。该实施例复用地址与端口范围的获取处理系统可用于实现本发明上述各复用地址与端口范围的获取处理方法实施例的流程。如图3所示，其包括客户端1与服务器端2。

其中，客户端1位于用户侧，用于通过PCP-PR向服务器端2发送端口获取请求，该端口获取请求中包括客户端的IPv6地址。

服务器端2位于网络侧，用于接收客户端1发送的端口获取请求，从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，端口地址池中包括尚未被分配的端口；通过PCP-PR向客户端1返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括IPv4复用地址与端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，本次端口分配表项包括客户端1的IPv6地址、IPv4复用地址与端口范围的对应关系信息，以及更新端口地址池，从端口地址池中删除端口范围。

本发明上述实施例提供的复用地址与端口范围的获取处理系统，用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端请求分配端口与IPv4复用地址，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，并通过PCP-PR向客户端返回IPv4复用地址与分配的端口范围，本发明实施例将基于PCP扩展得到的PCP-PR，应用于基于用户的IPv4地址复用方式中，通过PCP-PR协助用户侧实现了对可使用的端口范围与IPv4复用地址的获取，从而实现了基于用户的IPv4地址复用，以便于在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换。另外，本发明实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统对于现网已有设备，无影响，并且可以与IPv4网络到IPv6网络的过渡系统配套部署，具有较好的可扩展性。同时，的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统可以适用于多种不同的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，具有较强的适应性。

另外，再参见图3，作为本发明复用地址与端口范围的获取处理系统的另一个实施例，服务器端2具体可以包括接收单元301、第一存储单元302、第二存储单元303、分配单元304、更新单元305与发送单元306。

其中，接收单元301用于接收客户端1发送的端口获取请求。第一存储单元302用于存储端口地址池，该端口地址池中包括尚未被分配的端口。第二存储单元303用于存储本地状态表，该本地状态表中包括端口分配表项，端口分配表项包括IPv6地址、IPv4复用地址与端口范围的对应关系信息。分配单元304用于响应于接收单元301接收到的端口获取请求，从第一存储单元302存储的端口地址池中选择分配给客户端1使用的端口范围，以及更新端口地址池，从端口地址池中删除分配出去的端口范围。更新单元305用于响应于接收单元301接收到的端口获取请求，在第二存储单元303存储的本地状态表中记录本次端口分配表项，本次端口分配表项包括客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与分配单元分配的端口范围的对应关系信息。发送单元306用于通过PCP-PR向客户端1返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括IPv4复用地址与分配单元304分配的端口范围。

进一步地，作为本发明复用地址与端口范围的获取处理系统的又一个实施例，客户端1还用于通过PCP-PR向服务器端2发送端口删除请求，该端口删除请求中包括客户端的IPv6地址。相应的，接收单元301还用于接收客户端1发送的端口删除请求。更新单元305还用于响应于接收单元301接收到的端口删除请求，更新第二存储单元303存储的本地状态表。分配单元304还用于响应于接收单元301接收到的端口删除请求，更新第一存储单元302存储的端口地址池，在端口地址池中增加端口范围。发送单元306还用于在更新单元305更新本地状态表、以及分配单元304更新端口地址池后，通过PCP-PR向客户端1返回端口删除响应消息。

图4为本发明实施例复用地址与端口范围的获取处理系统的另一个结构示意图。与图2所示方法实施例相应，作为本发明的另一个实施例，图4所示复用地址与端口范围的获取处理系统实施例中，端口获取请求中还包括端口的生存期信息。相应的，客户端1还用于在向服务器端2发送端口获取请求之后，以预设心跳间隔为周期，定期通过PCP-PR向服务器端2发送端口存活请求，该端口存活请求中包括客户端1的IPv6地址。相应的，服务器端还包括比较单元307。接收单元301还用于客户端1发送的接收端口存活请求。更新单元305还用于响应于接收单元301接收到的端口获取请求，在第二存储单元303中存储的本次端口分配表项中记录生存期信息、记录本次端口分配表项的当前时刻信息、以及从当前时刻起经历的时间戳信息，以及响应于接收单元301接收到的端口存活请求，更新时间戳信息。比较单元307用于根据第二存储单元303中存储的本地状态表，比较本次端口分配表项中的时间戳是否达到生存期，以及检测接收单元301是否超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求。更新单元305还用于根据比较单元307的比较结果，在时间戳达到生存期时，或者在接收单元超过预设心跳间隔未接收到客户端发送的端口存活请求时，更新本地状态表，从本地状态表中删除本次端口分配表项。分配单元304还用于根据比较单元307的比较结果，在时间戳达到生存期时，或者在接收单元301超过预设心跳间隔未接收到客户端1发送的端口存活请求时，更新第一存储单元302存储的端口地址池，在端口地址池中增加端口范围。发送单元306还用于响应于接收单元301接收到的端口存活请求，通过PCP-PR向客户端1返回端口存活响应消息，以及在更新单元305更新本地状态表、分配单元304更新端口地址池后，通过PCP-PR向客户端1返回端口删除响应消息。

进一步地，与本发明复用地址与端口范围的获取处理方法实施例相应的，在本发明上述各实施例复用地址与端口范围的获取处理系统中，客户端1发送的端口获取请求中还可以包括端口类型信息，端口类型包括连续型端口、分段型端口或离散型端口。相应的，服务器端2具体根据端口类型信息，从端口地址池中选择分配给客户端1使用的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围。服务器端2向客户端1发送的端口获取响应消息中还包括与端口类型信息，获取响应消息中的端口范围包括与端口类型一致的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围。

本发明实施例还提供了一种IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，该IPv4网络到IPv6网络的过渡系统可以包括本发明上述任一实施例提供的复用地址与端口范围的获取处理系统。

如图5所示，为本发明实施例IPv4网络到IPv6网络的过渡系统的一个结构示意图，该IPv4网络到IPv6网络的过渡系统包括用户终端4、用户侧网关5与网络侧网关6。其中，客户端1具体设置于用户终端4或用户侧网关5中，图5中仅仅示出了客户端1设置于用户侧网关5中的情况。服务器端2具体设置于网络侧网关6中，另外，也可以设置于各局域网入口或出口位置。

本发明上述实施例提供的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，用户侧的客户端通过PCP-PR向网络侧的服务器端请求分配端口与IPv4复用地址，服务器端从端口地址池中选择分配给客户端使用的端口范围，并通过PCP-PR向客户端返回IPv4复用地址与分配的端口范围，本发明实施例将基于PCP扩展得到的PCP-PR，应用于基于用户的IPv4地址复用方式中，通过PCP-PR协助用户侧实现了对可使用的端口范围与IPv4复用地址的获取，从而实现了基于用户的IPv4地址复用，以便于在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换。另外，本发明实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统对于现网已有设备，无影响，并且可以与IPv4网络到IPv6网络的过渡系统配套部署，具有较好的可扩展性。同时，的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统可以适用于多种不同的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，具有较强的适应性。

图6为本发明IPv4网络到IPv6网络的过渡系统一个应用实施例的结构示意图。如图6所示，该IPv4网络到IPv6网络的过渡系统具体为LAFT6系统，该LAFT6系统中，接入网络为IPv6单栈网络，在部署了基于用户的IPv4地址复用的IPv6过渡解决方案后，可解决IPv4业务应用跨越IPv6网络的访问，或者IPv6业务应用与IPv4业务应用的互访问题。LAFT6系统的IPv6过渡解决方案通常包括两个转换点：用户侧网关与网络侧网关，本发明的应用实施例中，客户端1具体设置于用户侧网关5中，服务器端2具体设置于作为网络侧网关6的IPv4/IPv6互通网关中，PCP-PR控制协议也部署在这两个转换点实现。此时，用户侧网关5可作为采用PCP-PR的客户端，向网络侧网关6发送PCP-PR的请求报文，而网络侧网关6则可以作为PCP-PR服务器端，向用户侧网关5发送PCP-PR响应报文。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例通过PCP-PR协助用户侧实现了对可使用的端口范围与IPv4复用地址的获取，从而实现了基于用户的IPv4地址复用，以便于在用户侧实现对数据流量的端口与IPv4复用地址的处理和转换。另外，本发明实施例的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统对于现网已有设备，无影响，并且可以与IPv4网络到IPv6网络的过渡系统配套部署，具有较好的可扩展性。同时，的复用地址与端口范围的获取处理方法与系统可以适用于多种不同的IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，具有较强的适应性；

通过在客户端与服务器端之间实现端口存活请求/响应消息、端口删除请求/响应消息报文，由服务器端根据端口存活请求、端口删除请求进行相应的端口处理，实现了对向客户端分配的端口的动态维护与控制，可对端口资源实施较好的管理，提高端口资源的利用率；

本发明实施例通过增加端口类型，基于连续型端口范围、分段型端口范围、离散型端口范围的控制传输，可以适用于多种应用场景例如：A+P、LAFT6、IVI等，具有广泛的适用性。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (11)

1.一种复用地址与端口范围的获取处理方法，其特征在于，包括：

用户侧的客户端通过基于端口范围的访问控制协议PCP－PR向网络侧的服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述服务器端从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围，所述端口地址池中包括尚未被分配的端口；

所述服务器端通过PCP－PR向所述客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括所述IPv4复用地址与所述端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，所述本次端口分配表项包括所述客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与所述端口范围的对应关系信息，以及更新所述端口地址池，从所述端口地址池中删除所述端口范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述客户端通过PCP－PR向所述服务器端发送端口删除请求，该端口删除请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述服务器端更新所述本地状态表，从所述本地状态表中删除所述本次端口分配表项，以及更新所述端口地址池，在所述端口地址池中增加所述端口范围；

所述服务器端通过PCP－PR向所述客户端返回端口删除响应消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端口获取请求中还包括所述端口的生存期信息；

所述本次端口分配表项还包括所述生存期信息、记录本次端口分配表项的当前时刻信息、以及从所述当前时刻起经历的时间戳信息；

所述客户端向服务器端发送端口获取请求之后，以预设心跳间隔为周期，定期通过PCP－PR向所述服务器端发送端口存活请求，该端口存活请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述服务器端响应于所述端口存活请求，通过PCP－PR向所述客户端返回端口存活响应消息，并更新所述时间戳信息；

所述服务器端在所述时间戳达到所述生存期时，或者超过预设心跳间隔未接收到所述客户端发送的端口存活请求时，更新所述本地状态表，从所述本地状态表中删除所述本次端口分配表项，以及更新所述端口地址池，在所述端口地址池中增加所述端口范围；

所述服务器端通过PCP－PR向所述客户端返回端口删除响应消息。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述端口获取请求中还包括端口类型信息，所述端口类型包括连续型端口、分段型端口或离散型端口；

所述服务器端从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围包括：所述服务器端根据所述端口类型信息，从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围；

所述端口获取响应消息中还包括与所述端口类型信息，所述获取响应消息中的端口范围包括与所述端口类型一致的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围。

5.一种复用地址与端口范围的获取处理系统，其特征在于，包括：

客户端，位于用户侧，用于通过PCP－PR向服务器端发送端口获取请求，该端口获取请求中包括所述客户端的IPv6地址；

服务器端，位于网络侧，用于接收所述端口获取请求，从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围，所述端口地址池中包括尚未被分配的端口；通过PCP－PR向所述客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括所述IPv4复用地址与所述端口范围，并在本地状态表中记录本次端口分配表项，所述本次端口分配表项包括所述客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与所述端口范围的对应关系信息，以及更新所述端口地址池，从所述端口地址池中删除所述端口范围。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述服务器端包括：

接收单元，用于接收所述端口获取请求；

第一存储单元，用于存储所述端口地址池，所述端口地址池中包括尚未被分配的端口；

第二存储单元，用于存储本地状态表，所述本地状态表中包括端口分配表项，端口分配表项包括IPv6地址、IPv4复用地址与端口范围的对应关系信息；

分配单元，用于响应于所述接收单元接收到的端口获取请求，从所述端口地址池中选择分配给所述客户端使用的端口范围，以及更新所述端口地址池，从所述端口地址池中删除分配出去的所述端口范围；

更新单元，用于在所述本地状态表中记录本次端口分配表项，所述本次端口分配表项包括所述客户端的IPv6地址、IPv4复用地址与所述分配单元分配的端口范围的对应关系信息；

发送单元，用于通过PCP－PR向所述客户端返回端口获取响应消息，该端口获取响应消息中包括所述IPv4复用地址与所述分配单元分配的端口范围。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述客户端还用于通过PCP－PR向所述服务器端发送端口删除请求，该端口删除请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述接收单元还用于接收所述端口删除请求；

所述更新单元还用于响应于所述接收单元接收到的端口删除请求，更新所述本地状态表；

所述分配单元还用于响应于所述接收单元接收到的端口删除请求，更新所述端口地址池，在所述端口地址池中增加所述端口范围；

所述发送单元还用于在所述更新单元更新所述本地状态表、以及所述分配单元更新所述端口地址池后，通过PCP－PR向所述客户端返回端口删除响应消息。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述端口获取请求中还包括所述端口的生存期信息；

所述客户端还用于在向服务器端发送端口获取请求之后，以预设心跳间隔为周期，定期通过PCP－PR向所述服务器端发送端口存活请求，该端口存活请求中包括所述客户端的IPv6地址；

所述接收单元还用于接收所述端口存活请求；

所述更新单元还用于响应于所述接收单元接收到的端口获取请求，在本次端口分配表项中记录所述生存期信息、记录本次端口分配表项的当前时刻信息、以及从所述当前时刻起经历的时间戳信息，以及响应于所述接收单元接收到的端口存活请求，更新所述时间戳信息；

所述服务器端还包括：

比较单元，用于根据所述第二存储单元中存储的本地状态表，比较所述本次端口分配表项中的所述时间戳是否达到所述生存期，以及检测所述接收单元是否超过预设心跳间隔未接收到所述客户端发送的端口存活请求；

所述更新单元还用于根据所述比较单元的比较结果，在所述时间戳达到所述生存期时，或者在所述接收单元超过预设心跳间隔未接收到所述客户端发送的端口存活请求时，更新所述本地状态表，从所述本地状态表中删除所述本次端口分配表项；

所述分配单元还用于根据所述比较单元的比较结果，在所述时间戳达到所述生存期时，或者在所述接收单元超过预设心跳间隔未接收到所述客户端发送的端口存活请求时，更新所述端口地址池，在所述端口地址池中增加所述端口范围；

所述发送单元还用于响应于所述接收单元接收到的端口存活请求，通过PCP－PR向所述客户端返回端口存活响应消息，以及在所述更新单元更新所述本地状态表、所述分配单元更新所述端口地址池后，通过PCP－PR向所述客户端返回端口删除响应消息。

9.根据权利要求5至8任意一项所述的系统，其特征在于，所述端口获取请求中还包括端口类型信息，所述端口类型包括连续型端口、分段型端口或离散型端口；

所述服务器端具体根据所述端口类型信息，从端口地址池中选择分配给所述客户端使用的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围；

所述端口获取响应消息中还包括与所述端口类型信息，所述获取响应消息中的端口范围包括与所述端口类型一致的连续型端口范围、分段型端口范围或离散型端口范围。

10.一种IPv4网络到IPv6网络的过渡系统，其特征在于，包括权利要求5至9任意一项所述的复用地址与端口范围的获取处理系统。

11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括用户终端、用户侧网关与网络侧网关；

所述客户端设置于所述用户终端或所述用户侧网关中；

所述服务器端设置于所述网络侧网关中，或者设置于局域网入口或出口位置。