CN103685591A - 网络地址转换系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种网络地址转换系统，应用于客户终端设备中。该系统建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4以及IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址。本地端设备请求访问一远端设备时，该系统根据该双栈主机列表以及本地端设备的IP地址和远端设备的IP地址判断是否需要对该远端设备的IP地址作协议转换。当判断需要对远端设备的IP地址作协议转换时，该系统将该远端设备的IP地址作协议转换，然后根据转换后的IP地址建立本地端设备与远端设备之间的通讯连接。本发明还提供一种网络地址转换方法。本发明用于协助单栈主机设备与选定的使用不同IP协议地址的远端设备直接建立通讯连线。

Description

网络地址转换系统及方法
技术领域
本发明涉及一种网络地址转换系统及方法。
背景技术
为了解决IPv4（Internet Protocol Version 4，第四代互联网协议）地址严重匮乏等问题，IPv6（Internet Protocol Version 6，第六代互联网协议）便应运而生并得到了快速的发展。但在未来一段时间内，IPv4网络仍然占据主导地位，IPv4网络和IPv6网络并存的局面仍将持续。然而，由于IPv4与IPv6并不直接兼容，因此IPv4设备（或IPv4节点）与IPv6设备相互之间不能直接进行通讯。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种网络地址转换系统，应用于客户终端设备中，该系统包括：列表建立模块，用于建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址；封包处理模块，用于接收一本地端设备发出的请求访问一远端设备的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备的IP地址以及该远端设备的IP地址；判断模块，用于查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备是否为双栈主机设备，并且当该本地端设备不是双栈主机设备时，进一步根据该本地端设备的IP地址以及远端设备的IP地址判断是否需要对该远端设备的IP地址作协议转换；及地址转换模块，用于当判断需要对远端设备的IP地址作协议转换时，将该远端设备的IP地址转换为与本地端设备使用相同协议的IP地址。
还有必要提供一种应用于所述客户终端设备中的网络地址转换方法，包括：列表建立步骤，建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址；封包处理步骤，接收一本地端设备发出的请求访问一远端设备的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备的IP地址以及该远端设备的IP地址；判断步骤，查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备是否为双栈主机设备，并且当该本地端设备不是双栈主机设备时，进一步根据该本地端设备的IP地址以及远端设备的IP地址判断是否需要对该远端设备的IP地址作协议转换；及地址转换步骤，当需要对远端设备的IP地址作协议转换时，将该远端设备的IP地址转换为与本地端设备使用相同协议的IP地址。
相较于现有技术，本发明的网络地址转换系统及方法，通过在客户终端设备中设计地址协议转换机制，帮助单栈主机设备与选定的使用不同IP协议地址的远端设备直接建立通讯连线，有利于IPv4向IPv6的平滑过渡。
附图说明
图1是本发明提供的客户终端设备的应用环境示意图。
图2是图1中客户终端设备的功能模块架构图。
图3是本发明网络地址转换方法较佳实施例的流程图。
主要元件符号说明
本地端设备 100
客户终端设备 200
网络 300
远端设备 400
网络地址转换系统 10
存储设备 11
处理器 12
列表建立模块 101
封包处理模块 102
判断模块 103
地址转换模块 104
通讯建立模块 105
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
如图1所示，是本发明提供的客户终端设备的运行环境示意图。该客户终端设备200与至少一个本地端设备100相连接，以建立该本地端设备100与网络300之间的通讯连接。该本地端设备100可使用该客户终端设备200并通过网络300访问远端设备400（如网站服务器等），从而与远端设备400进行通讯。本实施例中，本地端设备100以及远端设备400可以是仅支持IPv4或IPv6的单栈主机设备（Single Stack host）也可以是同时支持IPv4和IPv6的双栈主机设备（Dual Stack Host）。
本实施例中，所述客户终端设备200可通过线缆、蓝牙或红外连接等方式与所述本地端设备100建立连接。该客户终端设备200可以是，但不限于，网关、路由器、交换机等。所述网络300为IPv4网络或IPv6网络。
如图2所示，是所述客户终端设备200的功能模块架构图。该客户终端设备200包括网络地址转换系统10、存储设备11、处理器12。该网络地址转换系统10包括列表建立模块101、封包处理模块102、判断模块103、地址转换模块104以及通讯建立模块105。本实施例中，上述各功能模块可以软件程序段或固件（firmware）的形式存储在所述存储设备11中，并由所述处理器12控制各功能模块的执行。
所述列表建立模块101用于建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址。本实施例中，当与客户终端设备200连接的任意本地端设备100发出DNS（Domain Name System，域名系统）查询请求时，该列表建立模块101根据该DNS查询请求的类别判断该本地端设备100是否为双栈主机设备，若为双栈主机设备，则将该本地端设备100及其IPv4地址和IPv6地址记录在该双栈主机列表中。具体地，若所述DNS查询请求仅包含A类请求或AAAA类请求时，该本地端设备100则不是双栈主机设备。若所述DNS查询请求同时包含A类请求以及AAAA类请求时，该本地端设备100则是双栈主机设备。
该列表建立模块101还用于建立一动态地址映射表，用于记录为网络300上的节点设备建立的IPv4地址和IPv6地址之间的映射关系。本实施例中，连接到所述网络300上的任意通讯设备即为该网络300中的一个节点，因此被称为节点设备，如本地端设备100，以及远端设备400都被称为节点设备。
所述封包处理模块102用于接收本地端设备100发出的请求访问远端设备400的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备100的IP地址以及远端设备400的IP地址。其中，该本地端设备100的IP地址通过解析该请求封包直接得到。远端设备400的IP地址由设立在网络300中的DNS服务器收到所述请求封包时，根据该请求封包中包括的远端设备400的域名进行解析而得到，然后返回给客户终端设备200。
所述判断模块103用于查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备100是否为双栈主机设备，并且当该本地端设备100不是双栈主机设备时，进一步根据该本地端设备100的IP地址以及远端设备400的IP地址判断是否需要对远端设备的IP地址作协议转换。具体地，若该本地端设备100与远端设备400为使用相同协议IP地址的单栈主机设备或者该远端设备400为双栈主机设备（DNS服务器返回给客户终端设备200的IP地址包括IPv4地址以及IPv6地址）时，该判断模块103则判断无需对远端设备400的IP地址作协议转换。若该本地端设备100与远端设备400为使用不同协议IP地址的单栈主机设备，则需要对远端设备400的IP地址作协议转换。
所述地址转换模块104用于当判断需要对远端设备400的IP地址作协议转换时，对该远端设备400的IP地址作协议转换，将该远端设备400的IP地址转换为与本地端设备100使用相同协议的IP地址。在本实施例中，地址转换模块104可使用兼容地址或映射地址的方法对远端设备400的IP地址做协议转换。具体转换方法如下。
首先，若采用兼容地址的方法，远端设备400或本地端设备100的IPv6地址需为包括一特定前缀以及一内嵌IPv4地址的格式。具体地，分以下情况进行说明。第一，若远端设备400使用IPv6地址（也即本地端设备100使用IPv4地址），如为64:ff9b::192.168.1.1，地址转换模块104则直接去掉该IPv6地址的96位前缀，取其后32位内嵌的IPv4地址（192.168.1.1）作为该远端设备400转换后的IP地址。第二，若远端设备400使用IPv4地址（也即本地端设备100使用IPv6地址），如为10.1.1.1，地址转换模块104则直接在该IPv4地址前加入特定的96位前缀形成一IPv6地址，作为该远端设备400转换后的IP地址。
另外，若采用映射地址的方法。首先，地址转换模块104查询所述动态地址映射表中是否记录有远端设备400的IP地址，若记录有该远端设备400的IP地址，则直接根据该动态地址映射表中记录的与该远端设备400的IP地址具有映射关系的地址作为该远端设备400转换后的IP地址。若该动态地址映射表中没有记录该远端设备400的IP地址，该地址转换模块104直接从网络中的IP地址池中请求分配一个与本地端设备100的IP地址使用相同协议的IP地址作为远端设备400转换后的IP地址。然后，该地址转换模块104将该分配的IP地址与远端设备400的IP地址进行绑定，并记录在所述动态地址映射表中，建立该远端设备400的IP地址与该分配的IP地址之间的映射关系，以用作后续查询。
此外，在对远端设备400的IP地址作协议转换时，若所述DNS服务器返回的该远端设备400的IP地址为多个时，例如当本地端访问的一网站的域名有多个IPv4地址或者多个IPv6地址对应的端口时，该地址转换模块104依据远端设备400的IP地址的响应时间，选择响应时间最短的IP地址进行协议转换。
所述通讯建立模块105用于根据上述转换后的IP地址建立本地端设备100与远端设备400之间的通讯连接。此外，当该本地端设备100为双栈主机设备时，或者判断模块103判断不需要对远端设备的IP地址作协议转换时，该通讯建立模块105根据远端设备400的IP地址以及该本地端设备100的IP地址直接建立远端设备400与本地端设备100之间的通讯连接。
如图3所示，是本发明网络地址转换方法较佳实施例的流程图。
步骤S01，所述列表建立模块101建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址。
步骤S02，所述封包处理模块102接收本地端设备100发出的请求访问远端设备400的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备100的IP地址以及远端设备400的IP地址。其中，该本地端设备100的IP地址通过解析该请求封包直接得到。远端设备400的IP地址由设置在网络300中的的DNS服务器收到所述请求封包时，根据该请求封包中包括的远端设备400的域名进行解析而得到，然后返回给客户终端设备200。
步骤S03，所述判断模块103查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备100是否为双栈主机设备。若为双栈主机设备，则执行步骤S06。若不是双栈主机设备，则执行步骤S04。
步骤S04，所述判断模块103进一步根据该本地端设备100的IP地址以及远端设备400的IP地址判断是否需要对远端设备的IP地址作协议转换。若需要作协议转换，执行步骤S05。若不需要作协议转换，执行步骤S06。
步骤S05，所述地址转换模块104将远端设备400的IP地址作协议转换，并由通讯建立模块105根据转换后的IP地址建立本地端设备100与远端设备400之间的通讯连接，结束流程。具体的地址转换方法见上述对地址转换模块104的详细描述。
步骤S06，所述通讯建立模块105根据远端设备400的IP地址以及该本地端设备100的IP地址建立远端设备400与本地端设备100之间的通讯连接。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种网络地址转换系统，应用于客户终端设备中，其特征在于，该系统包括：
列表建立模块，用于建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址；
封包处理模块，用于接收一本地端设备发出的请求访问一远端设备的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备的IP地址以及该远端设备的IP地址；
判断模块，用于查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备是否为双栈主机设备，并且当该本地端设备不是双栈主机设备时，进一步根据该本地端设备的IP地址以及远端设备的IP地址判断是否需要对该远端设备的IP地址作协议转换；及
地址转换模块，用于当判断需要对远端设备的IP地址作协议转换时，将该远端设备的IP地址转换为与本地端设备使用相同协议的IP地址。
2.如权利要求1所述网络地址转换系统，其特征在于，该系统还包括：
通讯建立模块，用于根据上述转换后的IP地址建立本地端设备与远端设备之间的通讯连接，以及当判断模块判断不需要对远端设备的IP地址作协议转换时，根据该远端设备的IP地址以及该本地端设备的IP地址直接建立远端设备与本地端设备之间的通讯连接。
3.如权利要求1所述网络地址转换系统，其特征在于，所述列表建立模块还用于当与客户终端设备连接的任意本地端设备发出DNS查询请求时，根据该DNS查询请求的类别判断该本地端设备是否为双栈主机设备，若为双栈主机设备，则将该本地端设备及其IPv4地址和IPv6地址记录在该双栈主机列表中。
4.如权利要求1所述的网络地址转换系统，其特征在于，当所述本地端设备与所述远端设备为使用相同协议IP地址的单栈主机设备或者该远端设备为双栈主机设备时，所述判断模块则判定无需对远端设备的IP地址作协议转换；当该本地端设备与远端设备为使用不同协议IP地址的单栈主机设备时，所述判断模块则判定需要对远端设备的IP地址作协议转换。
5.如权利要求1所述的网络地址转换系统，其特征在于，若所述远端设备使用IPv6地址，所述本地端设备使用IPv4地址时，所述地址转换模块去掉该IPv6地址的96位前缀，取其后32位内嵌的IPv4地址作为该远端设备转换后的IP地址；
若所述远端设备使用IPv4地址，所述本地端设备使用IPv6地址时，所述地址转换模块在该IPv4地址前加入特定的96位前缀形成一IPv6地址，作为该远端设备转换后的IP地址。
6.如权利要求1所述的网络地址转换系统，其特征在于，所述列表建立模块还用于建立一动态地址映射表，用于记录为网络上的节点设备建立的IPv4地址和IPv6地址之间的映射关系。
7.如权利要求6所述的网络地址转换系统，其特征在于，所述地址转换模块查询所述动态地址映射表中是否记录有所述远端设备的IP地址，若记录有所述远端设备的IP地址，则根据所述动态地址映射表中记录的与所述远端设备的IP地址具有映射关系的地址作为所述远端设备转换后的IP地址；若所述动态地址映射表中没有记录所述远端设备的IP地址，该地址转换模块从网络中的IP地址池中请求分配一个与所述本地端设备的IP地址使用相同协议的IP地址作为所述远端设备转换后的IP地址。
8.如权利要求7所述的网络地址转换系统，其特征在于，所述地址转换模块还用于将所述分配的IP地址与远端设备的IP地址进行绑定，并记录在所述动态地址映射表中，建立该远端设备的IP地址与该分配的IP地址之间的映射关系。
9.一种网络地址转换方法，应用于客户终端设备中，其特征在于，该方法包括：
列表建立步骤，建立一双栈主机列表，用于记录支持IPv4和IPv6的双栈主机设备及其IPv4地址和IPv6地址；
封包处理步骤，接收一本地端设备发出的请求访问一远端设备的请求封包，并根据该请求封包得到该本地端设备的IP地址以及该远端设备的IP地址；
判断步骤，查询所述双栈主机列表，判断该本地端设备是否为双栈主机设备，并且当该本地端设备不是双栈主机设备时，进一步根据该本地端设备的IP地址以及远端设备的IP地址判断是否需要对该远端设备的IP地址作协议转换；及
地址转换步骤，当需要对远端设备的IP地址作协议转换时，将该远端设备的IP地址转换为与本地端设备使用相同协议的IP地址。
10.如权利要求9所述网络地址转换方法，其特征在于，该方法还包括：
通讯建立步骤，根据上述转换后的IP地址建立本地端设备与远端设备之间的通讯连接。
11.如权利要求10所述网络地址转换方法，其特征在于，所述通讯建立步骤还包括：
当所述本地端设备为双栈主机设备，或者当不需要对远端设备的IP地址作协议转换时，根据该远端设备的IP地址以及该本地端设备的IP地址建立远端设备与本地端设备之间的通讯连接。
12.如权利要求9所述网络地址转换方法，其特征在于，所述列表建立步骤还包括：
当与客户终端设备连接的任意本地端设备发出DNS查询请求时，根据该DNS查询请求的类别判断该本地端设备是否为双栈主机设备，若为双栈主机设备，则将该本地端设备的IPv4地址和IPv6地址记录在该双栈主机列表中。
13.如权利要求9所述的网络地址转换方法，其特征在于，所述判断步骤还包括：
若所述本地端设备与所述远端设备为使用相同协议IP地址的单栈主机设备或者该远端设备为双栈主机设备时，则判断无需对远端设备的IP地址作协议转换，若该本地端设备与远端设备为使用不同协议IP地址的单栈主机设备，则判断需要对远端设备的IP地址作协议转换。
14.如权利要求9所述的网络地址转换方法，其特征在于，所述地址转换步骤包括：
若所述远端设备使用IPv6地址，所述本地端设备使用IPv4地址，去掉该IPv6地址的96位前缀，取其后32位内嵌的IPv4地址作为所述远端设备转换后的IP地址；或
若远端设备使用IPv4地址，所述本地端设备使用IPv6地址，在所述IPv4地址前加入特定的96位前缀形成一IPv6地址，作为所述远端设备转换后的IP地址。
15.如权利要求9所述的网络地址转换方法，其特征在于，所述列表建立步骤还包括：
建立一动态地址映射表，用于记录为网络上的节点设备建立的IPv4地址和IPv6地址之间的映射关系。
16.如权利要求15所述的网络地址转换方法，其特征在于，所述地址转换步骤还包括：
查询所述动态地址映射表中是否记录有所述远端设备的IP地址，若记录有所述远端设备的IP地址，则根据所述动态地址映射表中记录的与所述远端设备的IP地址具有映射关系的地址作为所述远端设备转换后的IP地址；若所述动态地址映射表中没有记录所述远端设备的IP地址，则从网络中的IP地址池中请求分配一个与所述本地端设备的IP地址使用相同协议的IP地址作为所述远端设备转换后的IP地址。
17.如权利要求16所述的网络地址转换方法，其特征在于，所述地址转换步骤还包括：
将所述分配的IP地址与远端设备的IP地址进行绑定，并记录在所述动态地址映射表中，建立该远端设备的IP地址与该分配的IP地址之间的映射关系。
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