CN102694752A - 网关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种网关设备，通过IPv4网络建立的隧道连接至多个IPv6网络，包括LAN侧接口端、VLAN模块、报头编辑模块及核心应用模块，接口端对应多个IPv6网络划分为若干类端口，VLAN模块于用户端连接至每一端口发送的路由请求上增加标签，报头编辑模块根据报文所带的标签值设定LAN侧接收到的路由请求报文的IP报头的流量类别值，核心应用模块获得并存储每个IPv6网络的网段地址及LAN侧接口分类的设定，并根据路由请求的流量类别值确定来源端口以及该端口对应的IPv6网络，并回传一对应的网段地址，用户端设备依据该网段地址生成对应IPv6网络的网络地址。

Description

网关设备
技术领域
本发明涉及一种网关设备，尤其涉及一种能通过互联网协议第四版本（Internet Protocol Version 4，IPv4）网络连接至多个互联网协议第六版本（Internet Protocol Version 6，IPv6）网络的网关设备。
背景技术
IPv4向IPv6过渡的初期，英特网的主体仍然采用IPv4，IPv6网络仅在局部构成中小型网络，这一时期被业界形象地称为“IPv4海洋，IPv6孤岛”。为进一步改善网络通信技术，在IPv6通过IPv4隧道技术基础上发展起来的IPv6快速发展隧道(IPv6 rapid deployment tunnel，6rd tunnel)技术可以实现家庭网关设备利用已有的IPv4网络与IPv6的网络孤岛相连，使家庭用户可以通过隧道获得IPv6网络提供的服务。然而，这一技术只能解决家庭网关与单个IPv6网络孤岛连接的问题，连接到该家庭网关的用户只能使用所连接的那个IPv6网络中提供的服务。当用户想同时与其它的IPv6网络孤岛连接时，则会碰到家庭网关的局域网(Local Area Network，LAN)地址分配处理中的多前缀(multi-prefix)问题，这样将无法将该家庭网关精确地连接至多个IPv6网络孤岛，无法同时获得多个IPv6网络孤岛提供的服务。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种能够通过现有的IPv4网络连接至多个IPv6网络的网关设备。
一种网关设备，通过IPv4网络建立的隧道连接至多个IPv6网络，其包括LAN侧接口端、VLAN模块、报头编辑模块及核心应用模块，所述接口端对应多个IPv6网络划分为若干类端口，VLAN模块于用户端连接至每一端口发送的路由请求上增加标签，报头编辑模块根据报文所带的标签值设定LAN侧接收到的路由请求报文的IP报头的流量类别值，核心应用模块获得并存储每个IPv6网络的网段地址及LAN侧接口分类的设定，并监听LAN侧的路由请求报文，以根据路由请求报头中的流量类别值确定发送请求的来源端口以及该端口对应的IPv6网络，并将包含该IPv6网络的网段地址的路由公告报文通过VLAN模块传送至对应的端口，连接至该端口的用户端设备依据该网段地址获取对应IPv6网络的网络地址。
相较于现有技术，本发明所述的网关设备通过IPv4网络建立的隧道连接至多个IPv6网络，并将LAN侧接口端的多个端口划分成若干分别与WAN侧连接的多个IPv6网络对应的类，划分完成后每一类端口对应一个IPv6网络，使用户设备连接至LAN侧接口端的某一类端口时，该网关设备分配一个对应的IPv6网络的网络前缀给用户端设备，用户端连接至另一类LAN侧端口时，网关设备将分配该类端口对应的IPv6网络的网络前缀，有效防止WAN侧同时连接到多个IPv6网络时产生的LAN侧IPv6地址分配时的多网络前缀问题，实现该网关设备连接至多个IPv6网络。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的网关设备的功能模块示意图。
主要元件符号说明
网关设备 100
LAN侧接口端 10
A类端口 11
第一A类端口 111
第二A类端口 112
B类端口 12
第一B类端口 121
第二B类端口 122
WIFI端口 123
VLAN模块 20
交换机 21
VLAN接口 22
第一VLAN接口 221
第二VLAN接口 222
第三VLAN接口 223
第四VLAN接口 224
报头编辑模块 30
网桥 40
核心应用模块 50
WIFI界面 60
IPv4网络 200
第一隧道 201
第二隧道 202
第一IPv6网络 301
第二IPv6网络 302
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明较佳实施方式提供一网关设备100，其通过一IPv4网络200建立两个隧道，用以分别连接至一第一IPv6网络301与一第二IPv6网络302，并分别获取第一IPv6网络301与第二IPv6网络302的网段地址，使连接至A类端口11的用户端设备可获得第一IPv6网络301的网段地址，以生成可与第一IPv6网络301通信的IPv6地址，从而建立与第一IPv6网络301的连接；连接至B类端口12的用户端设备可获得第二IPv6网络302的网段地址，以生成可与第二IPv6网络302通信的IPv6地址，从而建立与第二IPv6网络302的连接。
该网关设备100包括LAN侧接口端10、虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)模块20、报头编辑模块30、网桥40及核心应用模块50，LAN侧接口端10用以将用户端设备(图未示)连接至该网关设备100，VLAN模块20用以处理从LAN侧接口端10发出的路由请求(Router Solicit, RS)报文及发送至LAN侧接口端10的路由公告(Router Advertisement, RA)，网桥40用以建立LAN侧接口端10的各端口的连接，核心应用模块50用以获取连接至WAN侧的第一IPv6网络301及第二IPv6网络302的网段地址，并添加至RA中通过VLAN模块20发送至对应的端口，使连接至该对应端口的用户端设备可依据接收到的网段地址生成对应该网段地址的IPv6网络的IP地址。
LAN侧接口端10包括若干个端口，并对应该网关设备100连接的IPv6网络的数量划分成多个类。于本实施方式中，该LAN侧接口端10的多个端口划分为A类端口11及B类端口12，且A类端口11对应第一IPv6网络301，B类端口12对应第二IPv6网络302，以通过本发明的网关设备100实现，用户端设备连接至A类端口11时，连接至第一IPv6网络301，连接至B类端口12时，连接至第二IPv6网络302。于本实施方式中，A类端口11包括第一A类端口111、第二A类端口112，B类端口12包括第一B类端口121及第二B类端口122，当用户端设备连接至该LAN侧接口端10的任一个端口时，该用户端设备将通过LAN侧接口端10发送一路由请求信号。
VLAN模块20包括交换机21及VLAN接口22。交换机21连接至所述第一A类端口111、第二A类端口112、第一B类端口121及第二B类端口122，用以实现上述LAN侧接口端10的各端口的报文的接收及发送。VLAN接口22通过交换机21连接至所述第一A类端口111、第二A类端口112、第一B类端口121及第二B类端口122，并包括分别对应上述四个端口设置的第一VLAN接口221、第二VLAN接口222、第三VLAN接口223及第四VLAN接口224。通过设置交换机21的配置及VLAN接口22，使第一VLAN接口221处理所述第一A类端口111的报文，使第二VLAN接口222处理所述第二A类端口112的报文，使第三VLAN接口223处理所述第一B类端口121的报文，使第四VLAN接口224处理所述第二B类端口122的报文。
于本发明实施方式中，所述交换机21及VLAN接口22的配置包括：
第一，所述交换机21对从LAN侧接口端10进入家庭网关设备100的报文打上VLAN标签，且从不同的端口进入的报文打上不同值的VLAN标签，以此来标记报文的来源端口。于本发明实施方式中，从第一A类端口111收到的报文的VLAN标签值为1、从第二A类端口112收到的报文的VLAN标签值为2，第一B类端口121收到的报文的VLAN标签值为4、第二B类端口122收到的报文的VLAN标签值为8。对应交换机21对各端口的标签配置来设置VLAN接口22，使VLAN接口22的各接口分别接收对应的VLAN标签值的报文。具体为：设置第一VLAN接口221接收VLAN标签值为1的报文，设置第二VLAN接口222接收VLAN标签值为2的报文，设置第三VLAN接口223接收VLAN标签值为4的报文，设置第四VLAN接口224接收VLAN标签值为8的报文。各个VLAN接口收到报文后，再传送给对应的报头编辑模块30继续处理，而报文的来源端口信息即可通过各个RS上的VLAN标签值传递给报头编辑模块30。
第二，VLAN接口22的各接口接收到核心应用模块50回传的RA时，将对应添加VLAN标签后再传送至交换机21，所述交换机21依据配置，通过判断RA上的VLAN标签值，将接收到的RA仅转发至对应的端口。具体为：所述第一VLAN接口221接收到核心应用模块50回传的RA后，将在该RA上添加一值为1的VLAN标签再转发至交换机21，交换机21根据该VLAN标签值确定该RA是传送至第一A类端口111的，并仅将该RA转发至第一A类端口111。相同的，第二VLAN接口222接收到RA后，将添加一值为2的VLAN标签，所述交换机21根据该VLAN标签值将该RA仅转发至第二A类端口112。第三VLAN接口223与第四VLAN接口224接收到RA时，处理原则与以上描述相似，因此不再详述。
报头编辑模块30用以根据LAN侧接口端10进入的RS中的VLAN标签值对应编辑该RS中IP报头的流量类别值，使每一端口发送出的RS的流量类别值均不相同，以便核心应用模块50能够根据该RS中的流量类别值判断出发送RS的来源端口(网络传输中，VLAN标签仅能作用在链路层，因此RS到达应用层时，核心应用模块50无法通过VLAN标签值判断发送RS的来源端口，而流量类别能作用在应用层，核心应用模块50即可通过流量类别值判断发送RS的来源端口)。于本发明实施方式中，所述报头编辑模块30仅编辑第一A类端口111、第二A类端口112、第一B类端口121及第二B类端口122处接入的RA的流量类别值，而不会编辑WIFI端口123接入的RA的流量类别值，因此，后续所述核心应用模块50即可根据所述流量类别值是否被修改判断所述RA是否来源于WIFI端口123。
网桥40用以建立交换机21与核心应用模块50的连接。
假设本发明实施方式中，所述IPv4网络200建立第一隧道201连接网关设备100及第一IPv6网络301，建立第二隧道202连接网关设备100及第二IPv6网络302。核心应用模块50获取第一IPv6网络301的网络前缀及第一隧道201连接使用的本地IPv4地址，以生成第一IPv6网络301的网段地址(即A类端口11的网段地址)并存储起来，并获取第二IPv6网络302的网络前缀及第二隧道202连接使用的本地IPv4地址，生成第二IPv6网络302的网段地址(即B类端口12的网段地址)并存储起来。该核心应用模块50内对应储存有LAN侧接口端10的端口划分设置及每一端口接收的报文的流量类别值，以通过RS中的流量类别值判断RS是来源于A类端口11还是B类端口12中的哪一个端口，以回传一包含正确的IPv6网络网段地址。
当核心应用模块50接收到RS时，核心应用模块50读取该RS中的流量类别值，并对照LAN侧接口端10的端口划分设置，以确定该RS具体是来源于A类端口11还是B类端口中的某一个端口。若发送RS的是第一A类端口111，则核心应用模块50将第一IPv6网络301的网段地址设置在RA中，并指定第一VLAN接口221为输出接口送出，第一VLAN接口221给RA报文添加值为1的VALN标签再传送至交换机21，交换机21根据配置将VLAN标签值为1的报文转发至第一A类端口111，使接在第一A类端口111的用户端设备获取到A类网段地址，生成可与第一IPv6网络301通信的IPv6地址。若发送RS的是第二B类端口122，相同的，核心应用模块50根据RS上的流量类别值，并对照LAN侧接口端10的端口划分设置，确定RS的来源端口为第二B类端口122后，将第二IPv6网络302的网段地址设置在RA中，并指定第四VLAN接口224为输出接口送出，第四VLAN接口224给RA报文加上值为8的VALN标签再传送给交换机21，交换机21根据配置将VLAN标签值为8的报文转发给至第二B类端口122，使连接至第二B类端口122的用户端设备获取到B类网段地址，生成可与第二IPv6网络302通信的IPv6地址。
于本实施方式中，所述LAN侧接口端10还包括划分为B类端口12的无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)端口123(该WIFI端口123为一虚拟的网络端口)，所述网关设备100对应所述WIFI端口123设置WIFI界面60，用以实现接入该WIFI端口123的用户端设备与该网关设备100的通信。WIFI端口123接入的用户端设备发送的报文将通过WIFI界面60直接传送至网桥40。因此，核心应用模块50接收到RS报文时，可通过报文中的流量类别值确定所述报文是否来源于WIFI界面60(因为WIFI界面60传送过来的RS并未添加VLAN标签及修改流量类别值)，若来源于WIFI界面60，则核心应用模块50将第二IPv6网络302的网段地址设置在RA中(本实施方式中，WIFI端口123属于B类端口12，对应与第二IPv6网络302通信)，并指定WIFI界面60为输出界面，以通过WIFI界面60发送至WIFI端口123，如此，连接至该WIFI界面60的用户端设备根据该网段地址获取可与第二IPv6网络302通信的IP地址。
可以理解，于本发明实施方式中，针对周期性发送路由请求的公告，所述核心应用模块50对应LAN侧接口端10的每一端口分别设置一定时器(图未示)，当某一端口的定时时间到了时，核心应用模块50判断该端口划分为哪一类，并将该类端口对应的IPv6网络的网段地址设置在RA中，指定该端口对应的VLAN接口为输出接口，将RA传送至该端口，使连接至该端口的用户端设备可继续使用对应IPv6网络的地址，以保证用户端设备与该网关设备100及IPv6网络的连接。
可以理解，本发明实施方式的网关设备100不局限于仅连接至上述第一IPv6网络301与一第二IPv6网络302，也可进一步通过IPv4网络200建立的多个隧道连接至数量更多的IPv6网络，并将LAN侧接口端10的端口对应多个IPv6网络进行分类，使用户端设备接入不同类别的端口即可分别连接至不同的IPv6网络。
本发明所述的网关设备100通过IPv4网络200建立的隧道连接至多个IPv6网络，并将LAN侧接口端10的多个端口划分成若干分别与该多个IPv6网络对应的类，使用户设备连接至LAN侧接口端10的某一类端口时，该网关设备100仅返回一对应该类端口的IPv6网络的网段地址至用户端设备。这样可以有效防止现有技术中同时连接到多个IPv6网络300时产生的多网络前缀问题，使该网关设备100可以同时连接至多个IPv6网络300。

Claims (8)

1.一种网关设备，通过IPv4网络建立的隧道连接至多个IPv6网络，其包括LAN侧接口端及VLAN模块，其特征在于：所述网关设备还包括核心应用模块及报头编辑模块，所述LAN侧接口端对应多个IPv6网络划分为若干类端口，VLAN模块于用户端连接至每一端口发送的路由请求上增加标签，报头编辑模块根据路由请求上的标签值设定该路由请求报头的流量类别值，核心应用模块获取并存储每个IPv6网络的网段地址及LAN侧接口的各端口的分类的设定，同时监听LAN侧接口端的路由请求，以根据路由请求报头中的流量类别值确定发送路由请求的来源端口以及该端口对应的IPv6网络，并将包含该IPv6网络的网段地址的路由公告通过VLAN模块传送至对应的端口，连接至该端口的用户端设备依据该网段地址获取对应IPv6网络的网络地址。
2.如权利要求1所述的网关设备，其特征在于：所述IPv4网络对应每一IPv6网络均建立一隧道，所述核心应用模块根据每一IPv6网络的网络前缀及每一IPv6网络对应的隧道于IPv4网络中的网址结合生成对应IPv6网络的网段地址。
3.如权利要求1所述的网关设备，其特征在于：所述VLAN模块包括交换机，所述VLAN模块通过交换机对应每一端口发送的路由请求增加所述标签，使每一端口接入的路由请求分别添加有不同的标签。
4.如权利要求3所述的网关设备，其特征在于：所述VLAN模块还包括VLAN接口，VLAN接口包括多个接口，通过交换机连接至LAN侧接口端的各端口，所述多个接口分别对应一端口设置一与交换机设定相同的标签值，用以于核心应用模块回传的路由报文上添加标签，使交换机依据路由报文上的标签将该路由报文转发至对应的端口。
5.如权利要求4所述的网关设备，其特征在于：所述VLAN接口的各接口仅接收与其设定的标签值相同的路由请求，并将接收到的路由请求转发至报头编辑模块。
6.如权利要求5所述的网关设备，其特征在于：所述LAN侧接口端包括WIFI端口，所述网关设备还包括WIFI界面，连接至该WIFI端口的用户端设备发起的路由请求经过WIFI界面直接传送至核心应用模块，而未编辑该WIFI界面传送的路由请求的流量类别值。
7.如权利要求6所述的网关设备，其特征在于：所述核心应用模块根据接收到的路由请求中的流量类别值判断该路由请求的来源，若所述路由请求的流量类别值未被编辑，则判断路由请求的来源为WIFI界面，将通过WIFI界面回传一该WIFI界面的端口对应的IPv6网络的网段地址。
8.如权利要求1所述的网关设备，其特征在于：所述核心应用模块对应LAN侧接口的各端口分别设置一定时器，当设定时间到达时，核心应用模块根据该端口所述的类别将对应该类端口的IPv6网络的网段地址传送至该端口，以保证用户端设备与IPv6网络的连接。
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