CN103812868B - 基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统，属于计算机通信技术领域。该方法包括：客户端发起IPv4访问，并将所述IPv4访问发送至路由器；在所述路由器中将所述IPv4访问转换为IPv6访问，并发送所述IPv6访问至互联网中的双栈服务器，所述双栈服务器将所述IPv6访问转换为IPv4；双栈服务器访问IPv4网站。本发明的技术方案可以解决在以按流量计费的校园中客户端进行大流量下载时包月流量不足的问题。

Description

基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统

技术领域

本发明属于计算机通信技术领域，具体涉及一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统。

背景技术

目前互联网的基础协议是采用32位地址的互联网协议第4版（Internet protocolversion4，简称IPv4），随着网络规模和新型应用的持续增长，IP地址空间不足制约了互联网的发展。采用128位地址的IPv6（Internet protocol version6，简称IPv6）网络应用发展需求日趋膨胀。

国内使用教育网的大多数高校，客户端出校IPv4流量是收费的。师生每账号包月流量一般在1-5GB之间，超出部分收费较高。这些流量对于浏览网页、即时通信等基本应用是没问题的，但对于在线看视频、下载大型软件、下载校外教学资源、频繁进行操作系统更新等操作就显得捉襟见肘了。然而，对于有IPv6接入的高校，IPv6流量是免费的而且没有上限，若能将教育网客户端的IPv6流量利用起来，用于大流量下载操作，则既能大大节约有限的IPv4流量，又能提高校园网的利用率。但是目前绝大部分网站只有IPv4接入，致使客户端IPv6流量不能被有效利用。

目前有一种IPv4到IPv6过渡阶段的NAT64/DNS64转换技术。利用一台DNS代理服务器，将仅有IPv4解析的域名解析到某个IPv6网段下对应的IPv4地址。例如，“www.baidu.com”对应的IPv4地址是：61.135.169.105，NAT64服务的地址段为：2001:db8:102:4::/96，DNS代理服务器会将其解析为：2001:db8:102:4::61.135.169.105，客户端访问对应的IPv6地址，即可不耗用收费的IPv4流量。

其中，NAT64转换技术为一种允许IPv6主机与IPv4服务器通讯的机制。NAT64服务器必须同时具备IPv4和IPv6接入，并且IPv6拥有能容纳下32位地址的网段（例如2001:db8:102:4::/96）。IPv6客户端将其欲访问的IPv4地址嵌入到IPv6网段的末32位，将数据包发送到该地址。同时NAT64服务会维持一张IPv6/IPv4地址之间的映射关系，以正确收发数据包。DNS64转换技术为DNS64将域名的IPv4解析映射到NAT64服务网段中对应的地址，结合NAT64机制，使无IPv6解析的域名也能通过IPv6访问。

采用NAT64/DNS64方案的缺点在于：需要客户端软件或应用如浏览器、聊天工具支持IPv6，否则亦无法访问转换后的IPv6地址。目前仍有大部分软件仅可在IPv4下使用，例如：腾讯QQ、优酷客户端；而且直接使用IP地址的网址如“http://124.98.34.12/xxx/a.html”无法被转换。在线视频的视频数据大多直接使用IPv4地址。由于应用场景和兼容性均很受限制，仍然无法充分利用IPv6。

发明内容

本发明提供一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统，其可以解决在以按流量计费的校园中客户端进行大流量下载时包月流量不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，该方法包括：

客户端发起IPv4访问，并将所述IPv4访问发送至路由器；

在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6访问，并发送所述IPv6访问至双栈服务器，所述双栈服务器将所述IPv6访问转换为IPv4访问；

双栈服务器访问IPv4网站。

进一步地，该方法还包括：

客户端发起DNS查询请求至路由器，在所述路由器中判断所述DNS查询请求是否是视频网站域名，若是则使用使用教育网DNS进行解析，若否则使用本地DNS进行解析。

进一步地，该方法还包括：

在所述路由器中判断所述IPv4访问是否存在于教育网中，若是，将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4；若否，则将所述IPv4访问发送至本地IPv4网络。

进一步地，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问包括：

所述路由器中通过指令将所有IPv4访问重定向至路由器上运行的透明代理服务:

所述透明代理服务通过IPv6网络将所述重定向的目的IPv4访问送至代理服务器的代理服务端口，

所述代理服务器再执行将所述通过IPv6网络处理后的重定向的IPv6代理请求转换为IPv4访问的操作。

进一步地，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问。

进一步地，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问包括：

所述路由器运行NAT46服务，将客户端请求的访问目的IPv4地址转换为NAT64服务对应的IPv6映射地址，再依靠NAT64服务器上运行的NAT64服务，将IPv6映射地址转换为IPv4。

进一步地，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

所述路由器将所述IPv4访问的数据包封装为IPv6隧道包，并发送所述IPv6隧道包至双栈VPN服务器，所述双栈VPN服务器将所述IPv6隧道包解封为IPv4数据包。

为实现上述目的，本发明提供一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的系统，该系统包括：

IPv4到IPv6的转换单元，用于实现将客户端发起的到IPv4访问转换为到双栈服务器的IPv6访问；

IPv6到IPv4的转换单元，用于实现将双栈服务器接收到的IPv6访问重新转换为IPv4访问。

进一步地，该系统还包括：

判断单元，用于实现客户端发起DNS查询请求至路由器，在所述路由器中判断所述DNS查询请求是否是视频网站域名，若是，则使用教育网DNS进行解析；若否则使用本地DNS进行解析；在所述路由器中判断所述IPv4访问是否位于教育网中，若是，将所述IPv4访问转换为IPv6访问，并发送所述IPv6访问至双栈服务器，所述双栈服务器将所述IPv6访问重新转换为IPv4访问；若否，则将所述IPv4访问发送至本地IPv4网络。

本发明提供的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法及其系统中，通过将家用路由器与IPv4/IPv6转换服务的结合，通过采用IPv6节省上网费用，不需要客户端程序支持IPv6；不需要被访问网站支持IPv6；客户端电脑、手机、平板等设备不需要更改任何配置，即可利用IPv6访问IPv4网站，实现客户端零配置的IPv4/IPv6过度解决方案。由于本发明的技术方案进行了两次IPv4/IPv6之间的转换，在客户端和网站看来通信协议均为IPv4，二者“感觉”不到中间IPv6的通信，大大提高了兼容性和扩展了应用场景。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法的流程示意图；

图2为图1中的全局模式的教育网IPv6免费上网的流程示意图；

图3为图1中的智能模式的教育网视频加速的流程示意图；

图4为本发明实施例二提供的基于IPv4//IPv6转换实现免费上网的系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明实施例一提供的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤S1、客户端发起IPv4访问，并将所述IPv4访问发送至路由器。

具体的，客户端发起一个访问目的IPv4地址的请求，并将所述访问目的IPv4地址的请求发送至路由器。其中，路由器中集成了将IPv4转换为IPv6的转换服务功能。

步骤S2、在所述路由器中将所述IPv4访问转换为IPv6访问，并发送所述IPv6访问至双栈服务器，所述双栈服务器将所述IPv6访问转换为IPv4访问。

优选地，可以采用透明SOCKS代理方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4的转换，具体为：

在路由器中通过指令将所有IPv4访问重定向至路由器上运行的透明代理服务:透明代理服务通过IPv6网络将重定向的IPv4访问送至代理服务器的代理服务端口，代理服务器再执行将通过IPv6网络处理后的IPv6代理请求转换为IPv4访问的操作。

在实际应用中，通过在路由器中利用Linux的iptables将所有IPv4的TCP流量重定 向至路由器上运行的透明代理服务。假设服务监听端口为7000，命令如下：iptables-t nat-A PREROUTING-s192.168.0.0/16!-d192.168.0.0/16-j REDIRECT--to-port7000，该 代理服务将请求来的TCP连接，通过IPv6网络送至代理服务器的SOCKS代理服务端口，服务 器上的代理服务器进行二次代理，再将其转换为IPv4，访问最终的网站。

优选地，可以采用NAT46与NAT64转换方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4的转换，具体为：

在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问。具体地，通过在路由器上运行NAT46服务，将客户端请求的目的IPv4地址转换为NAT64服务对应的IPv6映射地址，再依靠NAT64服务器上运行的NAT64服务，将IPv6映射地址转换为IPv4。

优选地，可以采用IPv6封装下的IPv4隧道方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4的转换，具体为：

在路由器将IPv4访问的数据包封装为IPv6隧道包，并发送IPv6隧道包至双栈VPN服务器，双栈VPN服务器将IPv6隧道包解封为IPv4数据包。通过采用VPN，实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4的转换，将IPv4数据包封装于IPv6数据包之中。

步骤S3、双栈服务器访问IPv4网站。

本实施例提供的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法中，通过将家用路由器与IPv4/IPv6转换服务的结合，通过采用IPv6节省上网费用，不需要客户端程序支持IPv6；不需要被访问网站支持IPv6；客户端电脑、手机、平板等设备不需要更改任何配置，即可利用IPv6访问IPv4网站，实现客户端零配置的IPv4/IPv6过度解决方案。由于本发明的技术方案进行了两次IPv4/IPv6之间的转换，在客户端和网站看来通信协议均为IPv4，二者“感觉”不到中间IPv6的通信，大大提高了兼容性和扩展了应用场景。

图2为图1中的全局模式的教育网IPv6免费上网的流程示意图，如图2所示，在该全局模式中，客户端发起IPv4访问，并将所述IPv4访问发送至路由器，在路由器中通过转换服务将IPv4访问转换为IPv6访问，经过IPv6网络通道，将IPv6访问接入至公网双栈服务器，公网双栈服务器通过转换服务将IPv6访问转换为IPv4访问，经过IPv4网络通道，将IPv4接入至IPv4网站，从而实现IPv4访问。在该模式下，所有IPv4流量经过IPv6通道转换，无须任何IPv4流量，服务器资源由路由器提供。

图3为图1中的智能模式的教育网视频加速的流程示意图，如图3所示，在该智能模式中，客户端发起DNS查询请求至路由器，在路由器中判断DNS查询请求是否是视频网站域名，若是，则使用教育网DNS进行解析，若否则使用本地DNS进行解析，以实现最大限度地保证解析出的视频网站IPv4地址位于教育网内部；在路由器中判断目的IPv4地址是否存在于教育网中，若是，通过转换服务将IPv4转换为IPv6，经过IPv6网络通道，将IPv6接入至公网双栈服务器，公网双栈服务器通过转换服务将IPv6转换为IPv4，经过IPv4网络通道，将IPv4接入至教育网内的视频网站。在该模式下，只有视频等大流量经由IPv6通道转换，其余的网页浏览、即时通信等流量仍走用户本地的IPv4网络，从而降低了用户上网成本和提高了用户上网体验。

图4为本发明实施例二提供的基于IPv4//IPv6转换的系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：IPv4到IPv6的转换单元401、IPv6到IPv4的转换单元402和判断单元400。其中，IPv4到IPv6的转换单元401用于实现将客户端发起的到IPv4访问转换为到双栈服务器的IPv6访问；IPv6到IPv4的转换单元402用于实现将双栈服务器接收到的IPv6访问重新转换为IPv4访问。优选地，判断单元400用于实现客户端发起DNS查询请求至路由器，在路由器中判断DNS查询请求是否是视频网站域名，若是，则使用教育网DNS进行解析，若否则使用本地DNS进行解析；在路由器中判断目的IPv4地址是否存在于教育网中，若是，IPv4到IPv6的转换单元401将IPv4访问转换为对应的IPv6访问，并发送IPv6访问至代理服务器，双栈服务器将IPv6访问转换为IPv4；若否，则将IPv4访问发送至本地IPv4网络。

本实施例中，优选地，可以采用透明SOCKS代理方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4，具体为：

在路由器中通过指令将所有IPv4访问重定向至路由器上运行的透明代理服务:透 明代理服务通过IPv6网络将重定向的IPv4访问送至代理服务器的代理服务端口，代理服务 器再执行将通过IPv6网络处理后的IPv6代理请求转换为IPv4访问的操作。在实际应用中， 通过在路由器中利用Linux的iptables将所有IPv4的TCP流量重定向至路由器上运行的透 明代理服务。假设服务监听端口为7000，命令如下：iptables-t nat-A PREROUTING- s192.168.0.0/16!-d192.168.0.0/16-j REDIRECT--to-port7000，该代理服务将请求来的 TCP连接，通过IPv6网络送至代理服务器的SOCKS代理服务端口，代理服务器进行二次代理， 再将其转换为IPv4，访问最终的网站。

优选地，可以采用NAT46与NAT64转换方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4，具体为：在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问。具体地，通过在路由器上运行NAT46服务，将客户端请求的目的IPv4地址转换为NAT64服务对应的IPv6映射地址，再依靠NAT64服务器上运行的NAT64服务，将IPv6映射地址转换为IPv4。优选地，可以采用IPv6封装下的IPv4隧道方式实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4，具体为：在路由器将IPv4访问的数据包封装为IPv6隧道包，并发送IPv6隧道包至双栈VPN服务器，双栈VPN服务器将IPv6隧道包解封为IPv4数据包。通过采用VPN形式的额，实现IPv4转换为IPv6、IPv6转换为IPv4的转换，将IPv4数据包封装于IPv6数据包之中。

本实施例提供的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的系统中，通过将家用路由器与IPv4/IPv6转换服务的结合，通过采用IPv6节省上网费用，不需要客户端程序支持IPv6；不需要被访问网站支持IPv6；客户端电脑、手机、平板等设备不需要更改任何配置，即可利用IPv6访问IPv4网站，实现客户端零配置的IPv4/IPv6过度解决方案。由于本发明的技术方案进行了两次IPv4/IPv6之间的转换，在客户端和网站看来通信协议均为IPv4，二者“感觉”不到中间IPv6的通信，大大提高了兼容性和扩展了应用场景。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，包括：

客户端发起IPv4访问，并将所述IPv4访问发送至路由器；

在所述路由器中将所述IPv4访问转换为IPv6访问，并发送所述IPv6访问至双栈服务器，所述双栈服务器将所述IPv6访问转换为IPv4访问；

双栈服务器访问IPv4网站；

在所述路由器中判断所述IPv4访问是否存在于教育网中，若是，将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4；若否，则将所述IPv4访问发送至本地IPv4网络；

其中，所述将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

通过转换服务将IPv4转换为IPv6，经过IPv6网络通道，将IPv6接入至公网双栈服务器，公网双栈服务器通过转换服务将IPv6转换为IPv4，经过IPv4网络通道，将IPv4接入至教育网内的视频网站。

2.根据权利要求1所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，还包括：客户端发起DNS查询请求至路由器，在所述路由器中判断所述DNS查询请求是否是视频网站域名，若是则使用教育网DNS进行解析，若否则使用本地DNS进行解析。

3.根据权利要求2所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问包括：

所述路由器中通过指令将所有IPv4访问重定向至路由器上运行的透明代理服务:

所述透明代理服务通过IPv6网络将所述重定向的IPv4访问送至代理服务器的代理服务端口，

所述代理服务器再执行将所述通过IPv6网络处理后的IPv6代理请求转换为IPv4访问的操作。

4.根据权利要求2所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问。

5.根据权利要求4所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至NAT64服务器，所述NAT64服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4访问包括：

所述路由器运行NAT46服务，将客户端请求的目的IPv4地址转换为NAT64服务对应的IPv6映射地址，再依靠NAT64服务器上运行的NAT64服务，将IPv6映射地址转换为IPv4。

6.根据权利要求2所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的方法，其特征在于，在所述路由器中将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

所述路由器将所述IPv4访问的数据包封装为IPv6隧道包，并发送所述IPv6隧道包至双栈VPN服务器，所述双栈VPN服务器将所述IPv6隧道包解封为IPv4数据包。

7.一种基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的系统，其特征在于，包括：

IPv4到IPv6的转换单元，用于实现将客户端发起的到IPv4访问转换为到双栈服务器的IPv6访问；

IPv6到IPv4的转换单元，用于实现将双栈服务器接收到的IPv6访问重新转换为IPv4访问；

判断单元，用于在路由器中判断所述IPv4访问是否存在于教育网中，若是，将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4；若否，则将所述IPv4访问发送至本地IPv4网络；

其中，所述将所述IPv4访问转换为对应的IPv6代理请求，并发送所述IPv6代理请求至代理服务器，所述代理服务器将所述IPv6代理请求转换为IPv4包括：

通过转换服务将IPv4转换为IPv6，经过IPv6网络通道，将IPv6接入至公网双栈服务器，公网双栈服务器通过转换服务将IPv6转换为IPv4，经过IPv4网络通道，将IPv4接入至教育网内的视频网站。

8.根据权利要求7所述的基于IPv4/IPv6转换实现免费上网的系统，其特征在于，所述判断单元，还用于实现客户端发起DNS查询请求至路由器，在所述路由器中判断所述DNS查询请求是否是视频网站域名，若是，则使用教育网DNS进行解析。