CN104883408A - 一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器，该方法包括：获取各网络配置信息选项对应的合成IPv6前缀；向DHCPv6服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。通过本发明可以解决IPv6/IPv4网络互通过程中某些服务器仍然部署在IPv4网络中出现的各种问题；并减少网络中的配置，同时在NAT64业务升级或者后期全部升级到IPv6网络时，灵活调整网络配置，减小网络维护的复杂性，使得维护变得简单。

Description

一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器。

背景技术

目前，相关技术中的网络地址转换（Network Address Translation，简称为NAT）属于接入广域网（WAN）技术，是一种将私有（保留）地址转化为合法互联网协议（IP）地址的转换技术，其被广泛应用于各种类型的因特网接入方式和各种类型的网络中。NAT能够解决IP地址匮乏的问题。

随着IPv4（互联网协议第四版）地址资源的枯竭以及IPv6（互联网协议第六版）网络的逐步部署，网络中存在的大面积的IPv4网络和新建立的IPv6网络使得运营商迫切需要解决IPv6/IPv4共存时的各种IPv6网络和IPv4网络之间的互访问题。NAT64技术和DNS64技术是解决此种场景下的IPv6和IPv4互访的一种实用技术。

下面将对NAT64和DNS64的技术原理进行简单的介绍。

NAT64是一种有状态的网络地址与协议转换技术，一般只支持通过IPv6网络侧用户发起连接访问IPv4侧网络资源。但NAT64也支持通过手工配置静态映射关系，实现IPv4网络主动发起连接访问IPv6网络。NAT64可实现TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）、ICMP（Internet Control Message Protocol，因特网控制消息协议）下的IPv6与IPv4网络地址和协议转换。

DNS64则主要是配合NAT64工作，主要是将DNS（Domain NameSystem，域名系统）查询信息中的A记录（IPv4地址）合成到AAAA记录（IPv6地址），并返回合成的AAAA记录给IPv6侧用户。AAAA记录的合成通过在DNS64上预配置用于IPv6地址合成的IPv6前缀，简称pref64::/n。

NAT64和DNS64的常见应用场景组网如图1所示：

在上图中，DNS64Server与NAT64Router是完全独立的部分。其中64:FF9B::/96为DNS64pref64::/n的知名前缀，DNS64一般默认使用此前缀进行IPv4地址到IPv6地址的合成，同时该前缀也作为NAT64的转换前缀，实现匹配该前缀的流量才做NAT64转换。一般在DNS64与NAT64中该前缀被表示为pref64::/n，其中，pref64标识用于合成IPv6地址的NAT64前缀，n标识该NAT64前缀长度，该前缀除了使用知名前缀，网络部署时可根据实际网络情况进行灵活配置。该前缀长度支持：32、40、48、56、64或96等范围，每种长度的前缀转换规则也不完全相同。

在图1中，当IPv6Only User（唯一用户）发起连接访问普通IPv6网站，流量将会匹配IPv6默认路由而直接转发至IPv6Router（路由器）处理。当IPv6Only User发起连接访问的是IPv4单协议栈的服务器时，IPv6Only User无法获取目的IPv4Server地址对应的IPv6地址信息，于是发送DNS请求到DNS64Server（服务器），查找到该IPv4Server对应的是IPv4地址，即A记录，然后，需要DNS64Server进行前缀合成，即将A记录和pref64::/n合成为AAAA记录，返回给IPv6Only User。pref64::/n网段的流量将被路由转发至NAT64Router上，从而实现IPv6与IPv4地址和协议的转换，访问IPv4网络中的资源。

在图1中，需要DNS64协同NAT64一起工作的同时，需要DHCPv6（动态主机配置协议的IPv6版本）Server（服务器）下发DNS64Server的IPv6地址；对于网络中没有部署DNS64，且DNS仍然在IPv4网络的场景下，NAT64就不能独立完成IPv6/IPv4互访。一方面，客户端设备无法获取DNSServer对应的IPv6地址，进一步地，即使客户端获取到DNS Server对应的IPv6地址，客户端设备仍然无法获取目的IPv4Server对应的AAAA记录，所以，针对NAT64独立工作的情况，需要能有相应的技术方案呈现以解决这种场景下的问题。

当前有通过PCP（端口控制协议）方式获取NAT64的pref64::/n的技术方案：draft-ietf-pcp-nat64-prefix64-04，该草案通过扩展PCP协议新增PREFIX64Option使得PCP Client（客户端）从NAT64-Controlled PCP Server获取pref64::/n、IPv6Suffix以及IPv4Prefix List等信息；但是该技术方案需要用户和NAT64设备使能PCP协议，而PCP协议本身并没有广泛应用在网络中对于个人PC作为PCP Client的情况下，需要个人PC升级操作系统以支持PCP协议，这个显然推行起来覆盖范围比较广，难度比较大。

进一步的，在图1中，可以通过配置DNS64Server，协同NAT64一起工作，以解决了原DNS Server仍然部署在IPv4网络中的场景；但是对于已有IPv4网络，除了DNS服务器，对应的还有：日志服务器、Cookie服务器、资源定位服务器、策略过滤服务器等，这些服务器参数均是通过DHCPv4选项下发给IPv4客户端设备；进而，对于IPv6-Only客户端设备如何获取IPv4网络中各网络参数，却没有通用的解决方案以使得IPv6-Only客户端设备获取各个IPv4服务器的IPv6地址。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器，使支持IPv4服务器的合成IPv6前缀可以满足并最终解决IPv6/IPv4网络互通过程中某些服务器仍然部署在IPv4网络中出现的各种问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种处理NAT64前缀的方法，包括：

获取各网络配置信息选项对应的合成互联网协议第六版（IPv6）前缀；

向动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义不同类型值和前缀值对应不同互联网协议第四版（IPv4）服务器。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义预留字段值缺省时，标识所有IPv4服务器使用相同的合成IPv6前缀的选项。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述DHCPv6消息包括DHCPv6中继转发消息，该消息中增加选项携带所述合成IPv6前缀。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6中继响应消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

将所述DHCPv6中继响应消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种网络设备，其中，包括：

获取模块，用于获取各网络配置信息选项对应的合成互联网协议第六版（IPv6）前缀；

发送模块，用于向动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

进一步地，上述网络设备还具有下面特点：

所述发送模块发送的DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义不同类型值和前缀值对应不同互联网协议第四版（IPv4）服务器。

进一步地，上述网络设备还具有下面特点：

所述发送模块发送的DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义预留字段值缺省时，标识所有IPv4服务器使用相同的合成IPv6前缀的选项。

进一步地，上述网络设备还具有下面特点：

所述发送模块发送的DHCPv6消息包括DHCPv6中继转发消息，该消息中增加选项携带所述合成IPv6前缀。

进一步地，上述网络设备还具有下面特点：还包括：

接收模块，用于接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6中继响应消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

所述发送模块，还用于将所述DHCPv6中继响应消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

为了解决上述问题，本发明提供了一种处理NAT64前缀的方法，包括：

动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应互联网协议第四版（IPv4）服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项中的参数发送给中间设备或者客户端设备。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述DHCPv6服务器接收来自于中间设备的DHCPv6消息后，还包括：

保存所述合成IPv6前缀。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器，其中，包括：

接收模块，用于接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

合成模块，用于根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应互联网协议第四版（IPv4）服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

发送模块，用于将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项的参数发送给中间设备或者客户端设备。

进一步地，上述DHCPv6服务器还包括：

存储模块，用于保存所述合成IPv6前缀。

综上，本发明提供一种处理NAT64前缀的方法、网络设备及DHCPv6服务器，可以解决IPv6/IPv4网络互通过程中某些服务器仍然部署在IPv4网络中出现的各种问题；并减少网络中的配置，同时在NAT64业务升级或者后期全部升级到IPv6网络时，灵活调整网络配置，减小网络维护的复杂性，使得维护变得简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面的描述及附图仅仅是本发明的一些实施例，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的NAT64和DNS64的应用场景组网；

图2是本发明实施例的中间设备处理NAT64前缀的方法的流程图；

图3是本发明实施例的DHCPv6服务器处理NAT64前缀的方法的流程图；

图4是本发明实施例的处理NAT64前缀的系统示意图；

图5是本发明实施例的DHCPv6报文中携带合成IPv6前缀选项的报文格式的示意图；

图6是本发明实施例的合成IPv4DNS Server的IPv6地址的流程图；

图7是本发明实施例的合成IPv4日志服务器的IPv6地址的流程图。

具体实施方式

DHCPv6协议是设计用来处理向客户端设备分配IPv6地址、IPv6前缀以及其他网络信息的方法，其中，其他网络信息包括DNS服务器、日志服务器、Cookie服务器、资源定位服务器、策略服务器等。对于其他网络信息服务器部署在IPv4网络中的场景，需要有相应的IPv6前缀合成相应IPv4服务器对应的IPv6地址；其中，各自的IPv6前缀可以相同，也可以不同，这里统称这些IPv6前缀为合成IPv6前缀。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合，且不局限于下列实施例。

图2是本发明实施例的中间设备处理NAT64前缀的方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤S11：中间设备BRAS（Broadband Remote Access Server，宽带接入服务器）/NAT64获取各网络配置信息选项对应的合成IPv6前缀；

步骤S12：中间设备向动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

步骤S13：中间设备还可以接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6Relay-Reply（中继响应）消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

步骤S14：中间设备将所述DHCPv6Relay-Reply消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

图3是本发明实施例的DHCPv6服务器处理NAT64前缀的方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤S21：DHCPv6服务器接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

步骤S22：DHCPv6服务器根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应互联网协议第四版（IPv4）服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

步骤S23：DHCPv6服务器将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项中的参数发送给中间设备或者客户端设备。

采用上述技术方案后，即通过扩展DHCPv6协议中选项，在完成基本IPv6地址自动配置的同时实现IPv6地址自动合成。这样一来，提供了通用的IPv6-Only客户端访问IPv4网络服务器的问题，从而减小维护的复杂性，增强过渡到纯IPv6的便利性。

图4是根据本发明实施例的处理NAT64前缀的系统的示意图，如图4所示，该系统包括：

BRAS/NAT64设备，作为DHCPv6Relay（中继）中间设备（即网络设备），用于获取各网络配置信息选项对应的合成IPv6前缀，并将获取到的合成IPv6前缀信息附加在DHCPv6报文的新增选项中，发送给DHCPv6服务器端设备；

其中，所述网络设备可以包括：

获取模块，可以用于获取各网络配置信息选项对应的合成IPv6前缀；

发送模块，可以用于向DHCPv6服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

在一优选实施例中，所述网络设备还可以包括：

接收模块，可以用于接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6Relay-Reply消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

所述发送模块，还可以用于将所述DHCPv6Relay-Reply消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

DHCPv6服务器设备，作为DHCPv6Server，用于将接收到的合成IPv6前缀选项进行保存，并和相应的IPv4Server的IPv4地址合成，并将合成后的IPv6地址用作各网络配置信息选项通过DHCPv6报文发送给BRAS/NAT64中间设备。

其中，DHCPv6服务器可以包括：

接收模块，用于接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

合成模块，用于根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应IPv4服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

发送模块，用于将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项的参数发送给中间设备或者客户端设备。

在一优选实施例中，DHCPv6服务器还可以包括：

存储模块，用于保存所述合成IPv6前缀。

图5是本发明实施例的DHCPv6报文中携带合成IPv6前缀选项的报文格式的示意图；其中，

option-code（选项代码）字段：标识合成IPv6前缀对应的编码值；

Rsv（预留）字段：缺省时，标识全局使用相同的合成IPv6前缀；

Type（类型）字段：标识IPv4Server类型，比如DNS（Domain NameSystem，域名系统）Server、Cookie Server等；不同的Type字段标识不同的IPv4Server类型，用于DHCPv6Server上相应IPv4Server的IPv6地址合成；

Option-len字段：标识option-value的长度；

Option-value字段：标识对应Type使用的合成IPv6前缀；

对于不同IPv4Server使用不同IPv6前缀时，DHCPv6报文需携带多个合成IPv6前缀选项。

图6是本发明实施例的合成IPv4DNS Server的IPv6地址的流程图，如图6所示，可以包括以下处理步骤：

步骤S402：中间设备BRAS/NAT64接收到来自于IPv6客户端设备的发送DHCPv6Request（请求）消息，，或者是DHCPv6Information-request（信息请求）消息，增加DNS Server的合成IPv6前缀2001:db8:122::/96，并将整个报文封装成DHCPv6Relay-Forward（中继转发）消息中发送给DHCPv6服务器端设备；

步骤S404：DHCPv6服务器端设备接收到来自于中间设备发送的DHCPv6Relay-Forward消息，提取出报文中合成IPv6前缀选项中的IPv6前缀2001:db8:122::/96，并获取相应DNS Server的IPv4地址172.1.1.1，合成IPv6地址：2001:db8:122::172.1.1.1；

步骤S406：DHCPv6服务器端设备将合成后的DNS Server IPv6地址作为网络配置信息选项通过DHCPv6Relay-Reply（中继响应）报文发送给BRAS/NAT64中间设备BRAS/NAT64；

步骤S408：中间设备BRAS/NAT64接收到来自于DHCPv6服务器端设备发送的携带有IPv6DNS Server地址的DHCPv6Relay-Reply消息，处理成相应的携带有IPv6DNS Server的IPv6地址的DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备；

优选地，中间设备BRAS/NAT64上各IPv6前缀发生更新时，主动发送DHCPv6Relay-Forward消息到DHCPv6服务器端设备，更新服务器端设备保存的相应前缀信息；

优选地，不同中间设备BRAS/NAT64对于相同的IPv4Server可以使用不同的合成IPv6前缀，也可以使用相同的合成IPv6前缀，均由实际网络部署情况决定。

图7是本发明实施例的合成IPv4日志服务器的IPv6地址的流程图，如图7所示，该示意图可以包括以下处理步骤：

步骤S502：中间设备BRAS/NAT64接收到来自于IPv6客户端设备的发送DHCPv6Request消息，或者是DHCPv6Solicit消息，或者是DHCPv6Information-request消息，增加日志服务器的合成IPv6前缀2002:db8:122::/96，并将整个报文封装成DHCPv6Relay-Forward消息中发送给DHCPv6服务器端设备；

步骤S504：DHCPv6服务器端设备接收到来自于中间设备发送的DHCPv6Relay-Forward消息，提取出报文中合成IPv6前缀选项中的IPv6前缀2002:db8:122::/96，并获取相应日志服务器的IPv4地址73.1.1.1，合成IPv6地址：2002:db8:122::73.1.1.1；

步骤S506：DHCPv6服务器端设备将合成后的日志服务器的IPv6地址作为网络配置信息选项通过DHCPv6Relay-Reply报文发送给BRAS/NAT64中间设备BRAS/NAT64；

步骤S508：中间设备BRAS/NAT64接收到来自于DHCPv6服务器端设备发送的携带有IPv6日志服务器地址的DHCPv6Relay-Reply消息，处理成相应的携带有IPv6日志服务地址的DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

优选地，中间设备BRAS/NAT64上各IPv6前缀发生更新时，主动发送DHCPv6Relay-Forward消息到DHCPv6服务器端设备，更新服务器端设备保存的相应前缀信息；

优选地，不同中间设备BRAS/NAT64对于相同的IPv4Server可以使用不同的合成IPv6前缀，也可以使用相同的合成IPv6前缀，均由实际网络部署情况决定。

上述实施例只是该发明内容的一个具体实施例，同时该技术方案也可以应用在其他各种应用场景中，这里不再一一赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种处理NAT64前缀的方法，包括：

获取各网络配置信息选项对应的合成互联网协议第六版（IPv6）前缀；

向动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义不同类型值和前缀值对应不同互联网协议第四版（IPv4）服务器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义预留字段值缺省时，标识所有IPv4服务器使用相同的合成IPv6前缀的选项。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述DHCPv6消息包括DHCPv6中继转发消息，该消息中增加选项携带所述合成IPv6前缀。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：

接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6中继响应消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

将所述DHCPv6中继响应消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

6.一种网络设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取各网络配置信息选项对应的合成互联网协议第六版（IPv6）前缀；

发送模块，用于向动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器发送DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带一个或多个所述合成IPv6前缀的选项。

7.如权利要求6所述的网络设备，其特征在于：

所述发送模块发送的DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义不同类型值和前缀值对应不同互联网协议第四版（IPv4）服务器。

8.如权利要求6所述的网络设备，其特征在于：

所述发送模块发送的DHCPv6消息中携带的合成IPv6前缀的选项中定义预留字段值缺省时，标识所有IPv4服务器使用相同的合成IPv6前缀的选项。

9.如权利要求6所述的网络设备，其特征在于：

所述发送模块发送的DHCPv6消息包括DHCPv6中继转发消息，该消息中增加选项携带所述合成IPv6前缀。

10.如权利要求6-9任一项所述的网络设备，其特征在于：还包括：

接收模块，用于接收所述DHCPv6服务器发送的DHCPv6消息，该DHCPv6消息包括DHCPv6中继响应消息，该消息中携带的各网络参数均为IPv6地址或/和合成后的IPv6地址；

所述发送模块，还用于将所述DHCPv6中继响应消息处理成DHCPv6Reply报文发送给IPv6客户端设备。

11.一种处理NAT64前缀的方法，包括：

动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应互联网协议第四版（IPv4）服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项中的参数发送给中间设备或者客户端设备。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述DHCPv6服务器接收来自于中间设备的DHCPv6消息后，还包括：

保存所述合成IPv6前缀。

13.一种动态主机配置协议的IPv6版本（DHCPv6）服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自于中间设备的DHCPv6消息，所述DHCPv6消息中携带合成IPv6前缀的选项；

合成模块，用于根据所述合成IPv6前缀的选项和获取的相应互联网协议第四版（IPv4）服务器的IPv4地址合成对应的IPv6地址；

发送模块，用于将所述IPv6地址用作各网络配置信息选项的参数发送给中间设备或者客户端设备。

14.如权利要求13所述的DHCPv6服务器，其特征在于：还包括：

存储模块，用于保存所述合成IPv6前缀。