CN106464744B - 用于提供ip地址转换服务的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提供IP地址转换服务的方法包括在网络节点处接收来自无线设备的数据分组。该数据分组包括与目的地设备相关联的目标IP地址。网络节点将目标IP地址转换为包含目标IP地址的合成IP地址。通过用合成IP地址替换数据分组中的目标IP地址来生成经修改的数据分组。网络节点将经修改的数据分组发送给目的地设备。

Description

用于提供IP地址转换服务的系统和方法

技术领域

具体实施例一般涉及网络系统，更具体地涉及一种用于提供IP地址转换服务的系统和方法。

背景技术

随着因特网的不断扩大，传统网络IP地址(例如可以由仅仅32比特组成的IPv4地址)变得越来越稀缺。为了解决这个和其它问题，已经提出了采用128比特的IP地址的IPv6协议。除了彻底解决IPv4地址稀缺的问题之外，IPv6协议还在地址容量、安全性、网络管理以及移动性和服务质量等方面提供了显著的改进。

在新协议成为主流协议并且被移动网络统一使用之前，网络组件必须能够根据这两种协议来操作。例如，即使在统一采用诸如IPv6的新协议之后，也可以使用那些使用IPv4操作的传统移动设备。作为另一示例，通常情况下，IPv4应用不能在IPv6环境中运行，并且IPv6应用不在IPv4环境中运行。因此，即使在大多数应用可以支持IPv4和IPv6协议的情况下，仍然可能存在仅支持IPv4的一些应用和服务。因此，IPv6资源可能未得到充分利用。作为又一示例，由于地址指派的不平衡，一些国家或地区可以在实现新的IPv6协议之后很长时间具有可用于指派的IPv4地址空间。

由于IPv4和IPv6网络可能长期共存，已经创建了解决方案，以使IPv4和IPv6网络共存。这些IPv4到IPv6转化技术可以使现有的IPv4应用能够在IPv6网络上运行。因此，尽管网络可以被更新以根据新的IPv6协议操作，但是网络可以允许继续使用现有的IPv4应用资源。

用于解决上述问题的现有IPv4到IPv6转化技术试图使网络运营商从IPv4切换到IPv6。例如，在分组域中，一种示例解决方案是将纯IPv6网络中的双栈主机连接到现有IPv4主机或应用的IPv4到IPv6双栈转移机制(双栈)。双栈的目的是为网络节点或无线设备提供IPv4和IPv6连接。具体地，每个终端可以接收IPv4地址和IPv6地址两者。终端可以在支持IPv6时使用IPv6，而在不支持IPv6时回退到使用IPv4。另外，双栈还可以在不同网络协议的网络之间添加网关，以通过在IPv6隧道上使用IPv4来实现在纯IPv6网络上发送IPv4业务。

虽然双栈提供了一些益处，但这种IPv4到IPv6转移技术并非没有缺点。例如，双栈要求Gi/SGi接口处有IPv4和IPv6基础设施。结果，网络运营商仍然需要管理IPv4地址以及在网络中引入对IPv6的支持。这增加了运营商的成本，因为运营商必须支持和管理网络中所有无线设备的双IP地址。作为另一个示例，大型网络运营商继续面临私有IPv4地址空间耗尽的风险。作为另一个缺点，双栈技术需要在Gi/SGi网络上的所有透明增值服务(例如服务收费、业务/服务策略、家长控制、防火墙等)以支持IPv4以及IPv6——如果增值服务将用于这两种协议。

用于分组核心域中的IPv4到IPv6转化的第二技术可以包括仅向每个终端提供IPv6地址。使用地址转换机制，通过诸如DNS64的服务器来处理IPv4服务的所有域名服务(DNS)查找，服务器将IPv4分组的地址转换为“合成”IPv6地址。合成IPv6地址可以包含目标IPv4地址。具体来说，从IPv6到IPv4的转换可以在由DNS64返回的IPv6地址所寻址的外部NAT64中完成。可替换地，一些应用可以本地地使用IPv4地址。对于通过CLAT机制(例如安卓4.3及更高版本和一些诺基亚终端)支持464XLAT技术的无线设备，无线设备将IPv4业务转换为IPv6(无状态XLAT)，流向NAT64。因此，仅IPv6解决方案包括IPv4服务将不工作的风险(例如，根本不支持IPv6的应用，例如Skype和Spotify)或者需要无线支持464XLAT技术(CLAT机制)。如果不支持464XLAT，则无法将无线设备转化为IPv6。然而，即使在464XLAT被支持的情况下，它也可以仅被支持用于网络中的无线设备的子集。

发明内容

在特定示例实现中，一种用于提供IP地址转换服务的方法包括在网络节点处接收来自无线设备的数据分组。该数据分组包括与目的地设备相关联的目标IP地址。网络节点将目标IP地址转换为包含目标IP地址的合成IP地址。通过用合成IP地址替换数据分组中的目标IP地址来生成经修改的数据分组。网络节点将经修改的数据分组发送给目的地设备。

在另一示例实现中，用于提供IP地址转换服务的网络节点包括存储指令的存储器和与存储器通信的一个或多个处理器。所述一个或多个处理器可操作以执行所述指令，以使所述一个或多个处理器接收来自无线设备的数据分组。该数据分组可以包括与目的地设备相关联的目标IP地址。目标IP地址可以被转换为包含目标IP地址的合成IP地址。可以通过用合成IP地址替换数据分组中的目标IP地址来生成经修改的数据分组。可以向目的地设备发送经修改的数据分组。

本公开的一些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，某些实施例可以将464XLAT技术的CLAT部分放置在网关支持节点中，而不是无线设备中。结果，不包括对464XLAT技术的支持的无线设备可以通过使用GGSN/PGW或其它网关支持节点212中的CLAT服务来获得对464XLAT处理的支持。结果，整个Gi/SGi网络可以仅仅针对激活了此功能的应用而变成IPv6。另一个技术优点可以是运营商不需要以任何方式管理IPv4地址。

另一个技术优点可以是流过NAT44/NAT64的双栈实现的IPv4业务量不多于在纯非NAT的IPv4设置下的IPv4业务量。然而，如果部署双栈，则IPv6可能越来越多地卸载IPv4，因为更多的服务还是通过IPv6来提供。此外，随着NAT容量需求的减少，对NAT扩展的需求将减少并可能被消除。

一些实施例可以受益于这些优点中的一些、所有或者不受益。本领域普通技术人员可以容易地确定其它技术优点。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其特征和优点，现在参考结合附图的以下描述，其中：

图1是示出根据特定实施例的示例性网络的框图；

图2是示出根据特定实施例的用于提供用于接入IPv4和IPv6服务206的网络侧转换服务的网络系统的框图；

图3是示出根据特定实施例的示例性网关支持节点的框图；

图4是示出根据特定实施例的在网关支持节点处执行网络地址转换的示例性方法的流程图；

图5是示出根据特定实施例的用于使用简化的NAT64实现来生成合成IPv6地址的备选编码方案的图；

图6是示出根据特定实施例的示例性网络节点的框图；

图7是示出根据特定实施例的示例性控制器节点的框图；和

图8是示出根据特定实施例的示例性无线设备的框图。

具体实施方式

在附图的图1-图6中描述了特定实施例，相同的附图标记用于各个附图的相同和相应的部分。

无线电网络控制器可以促进试图访问由分组核心网络提供的服务的无线设备的通信会话。图1是示出示例性无线电网络100的框图，所述示例性无线电网络100包括一个或多个无线设备110A-110C、无线电网络节点115A-115C、无线电网络控制器120和分组核心网络节点130。无线设备110A-110C可以通过无线接口与无线电网络节点115A-115C通信。例如，无线设备110A可以向无线电网络节点115A发送无线信号和/或从无线电网络节点115A接收无线信号。无线信号可以包含语音业务、数据业务、控制信号和/或任何其它合适的信息。

无线电网络节点115A-115C可以与无线电网络控制器120接口连接。无线电网络节点115A-115C和无线电网络控制器120被包括在无线电接入网络RAN中。无线电网络控制器120可以控制无线电网络节点115A-115C，并且可以提供某些无线电资源管理功能、移动性管理功能和/或其它合适的功能。无线电网络控制器120可以与分组核心网络节点130接口连接。在某些实施例中，无线电网络控制器120可以经由互连网络与分组核心网络节点130接口连接。互连网络可以指能够传送音频、视频、信号、数据、消息或前述的任何组合的任何互连系统。互连网络可以包括以下的全部或一部分：公共交换电话网络PSTN；公共或专用数据网络；局域网LAN；城域网MAN；广域网WAN；本地、局域或全球通信或计算机网络比如因特网；有线或无线网络；企业内联网；或任何其它合适的通信链路，包括其组合。

在一些无线电接入技术RAT中，比如在LTE网络中，无线电网络控制器120的功能被包括在无线电网络节点115A-115C中。在一些实施例中，分组核心网络节点130可以管理针对无线设备110A-110C的通信会话和各种其它功能的建立。例如，无线设备110A-110C、无线电网络节点115A-115C和分组核心网络节点130可以使用任何合适的无线电接入技术，诸如长期演进LTE；高级LTE；通用模式电信系统UMTS；高速分组接入HSPA；全球移动通信系统GSM；码分多址2000，CDMA2000；全球微波接入互操作性WiMax；WiFi；另一种合适的无线电接入技术；或这些或其它无线电接入技术中的一个或多个的任何合适的组合。在特定实施例中，无线设备110A-110C可以使用非接入层来与分组核心网络节点130交换某些信号。在非接入层信令中，无线设备110A-110C和分组核心网络节点130之间的信号可以透明地被传递通过无线电接入网络。

如本文所描述的，网络100的实施例可以包括一个或多个无线设备110A-110C、以及能够与无线设备110A-110C(直接地或间接地)通信的一个或多个不同类型的网络节点。网络节点的示例包括网络节点115A-115C、无线电网络控制器120和分组核心网络节点130。然而，网络100可以包括适于支持无线设备110A-110C之间或无线设备110A-110C和另一通信设备(例如固定电话)之间的任何附加元件。每个无线设备110A-110C、无线电网络节点115A-115C、无线电网络控制器120和分组核心网络节点130可以包括硬件和/或软件的任何合适的组合。分别关于图6、图7和图8描述了无线电网络节点115A-B、网络节点(例如无线电网络控制器120和分组核心网络130)和无线设备110A-110C的特定实施例的示例。

在某些实施例中，分组核心网络节点可以包括向无线设备提供对各种应用和服务的网络接入的支持网关节点。图2示出了网络系统200的框图，网络系统200包括支持网关节点202，其提供用于访问经由因特网203提供的IPv4服务204和IPv6服务206的网络侧转换服务。如下面将更详细描述的，支持网关节点202可以包括用于执行地址转换服务的硬件和软件，使得从根据各种不同协议操作的无线设备接收的请求可以穿过IPv6网络201。

如图所示，网络系统200包括具有不同能力并根据不同IP协议操作的无线设备212A-212C。例如，在特定实施例中，无线设备212A包括没有IPv6能力的传统设备。具体地，无线设备212A可以包括用于访问IPv4服务204的IPv4应用214。相比之下，无线设备212B和212C每个包括用于分别访问IPv4服务204和IPv6服务206的IPv4和IPv6应用216。因此，无线设备212B和212C可以被称为双堆栈设备。然而，无论与无线设备212A-B相关联的协议或所请求的应用/服务如何，来自无线设备212B和212C的针对服务的每个请求都必须使用适于穿过IPv6网络201的IPv6地址。因此，在可以跨IPv6网络201传送请求之前，必须将对于IPv4服务204的任何请求转换为IPv6请求。

根据一些实施例，诸如无线设备212C的无线设备可以包括用于执行地址转换的CLAT 220。CLAT 220是464XLAT技术的客户端侧部分，其为IPv6网络201中的IPv4服务的部署提供无状态地址转换。更具体地，CLAT 220可以包括关于针对IPv4服务204的请求222A的IP转换的本地执行的守护进程。例如，当无线设备212C寻求访问IPv4服务204时，CLAT 220可以将与IPv4服务204相关联的目标IPv4地址转换为合成IPv6地址。无线设备212C然后可以经由IPv6网络201向提供商边缘设备224发送请求222A。根据某些实施例，提供商边缘设备224可以包括PLAT 226，用于将包括在请求222A中的合成IPv6地址转换为适合于访问IPv4服务204的目标IPv4地址。提供商边缘设备224可以用目标IPv4地址替换合成IPv6地址，并将经修改的请求222B发送到IPv4服务204。

在某些实施例中，无线设备212C可以附加地或备选地寻求对IPv6服务206的访问。例如，无线设备212C可以生成针对IPv6服务206的请求226A。请求226A可以具有目标IPv6地址。因此，针对IPv6服务206的请求226A可以经由IPv6网络201被直接发送到IPv6服务206，而无需由CLAT 220或另一个组件的任何转换。

然而，并非所有寻求对IPv4服务和IPv6服务的访问的无线设备都可以配备有CLAT技术。这样，一些传统无线设备可能未被配备来执行IPv4地址到IPv6地址的本地转换——如穿过网络201所需要的。在图2所示的系统中，例如，无线设备212A和212B不包括CLAT技术，因此不能执行本地IP地址转换。为了使无线设备212A和212B能够访问期望的IPv4服务204，464XLAT技术的CLAT部分可以被放置在支持网关节点202中。因此，在某些实施例中，可以在网络侧提供CLAT地址转换，以启用不包括CLAT技术以经由IPv6网络201访问IPv4服务204的无线设备212A和212B。以这种方式，对于经由具有CLAT功能的网关支持节点202进行通信的无线设备212A和212B，整个Gi/SGi网络可以变为IPv6。

图3是示出根据某些实施例的网关支持节点202可以包括用于存储用于实现CLAT处理的指令和/或逻辑的组件的框图。网关支持节点202的示例可以包括移动交换中心(MSC)、服务GPRS支持节点(SGSN)、移动性管理实体(MME)、无线电网络控制器(RNC)、基站控制器(BSC)等等。网关支持节点202包括进行协作以执行如本文所述的地址转换的地址转换器310、处理器320、地址储存库330和通信接口340。

处理器320可以包括在一个或多个可执行模块中实现的硬件和软件的任何适当组合，用于操纵数据以执行本文描述为由网关支持节点202提供的一些或全部功能。在一些实施例中，处理器320可以包括例如一个或多个计算机、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个应用和/或其它逻辑。

地址储存库330通常可操作用于存储指令，诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一个或多个的应用和/或能够由处理器执行的其它指令。地址储存库330的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移动存储介质(例如，压缩盘CD)或数字视频盘(DVD))和/或存储信息的任何其它易失性或非易失性、非瞬态计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。在某些实施例中，地址储存库330可以存储由处理器320执行的指令，以使得能够将目标IPv4地址转换为合成IPv6地址。

在操作中，通信接口340将信号传送到诸如网关、交换机、路由器、因特网、公共交换电话网(PSTN)和/或无线设备212A-C的合适节点。

在一些实施例中，通信接口340通信地耦合到处理器320，并且可以指代可操作用于接收用于网关支持节点202的输入、发送来自网关支持节点202的输出、对输入或输出或两者执行适当处理、与其它设备通信、或者前述的任何组合的任何合适设备。通信接口340可以包括用于通过网络通信的适当的硬件(例如，端口、调制解调器、网络接口卡等)和软件，包括协议转换和数据处理能力。在某些实施例中，例如，通信接口340可以向诸如网关、交换机、路由器、因特网、公共交换电话网(PSTN)和/或无线设备212A-C的合适节点传送信号。

网关支持节点202的其它实施例可以包括图3所示的那些组件之外的附加组件，其可以负责提供网络节点的功能的某些方面，包括本文描述的任何功能和/或任何附加功能(包括支持本文所述的解决方案所必要的任何功能)。

一种用于由网关支持节点202执行网络地址转换的示例性方法在图4中示出。当网关支持节点从无线设备212A接收创建会话请求时，该方法可以在步骤402开始。然后，网关支持节点可以向请求的无线设备212A指派IPv4地址。在步骤404处，所指派的IP地址可以被发送到无线设备212A。

在特定实施例中，网关支持节点212可以维护唯一IPv4地址的储存库。因此，网关支持节点212可以标识可用唯一IPv4地址中的特定唯一IPv4地址，并将该特定唯一IPv4地址指派给无线设备212A。提供用于调试的非常简单且有效的解决方案可以包括使用指派给无线设备的IPv6前缀中的最后24个比特也用作来自10.0.0.0/8地址范围的IPv4地址中的最后24个比特。虽然地址指派方法可能不保证IPv4地址是唯一的，但是它可以简化与通常是公共地址空间且唯一的IPv6前缀的相关性。

在其它实施例中，网关支持节点202可以为所有无线设备使用一个“伪”IPv4地址。非唯一IPv4地址不可路由，但是因为唯一IPv6前缀被指派给每个无线设备，所以经转换的IPv6地址对于每个无线设备可以是唯一的。因此，经转换的IPv6地址可以被成功地路由通过IPv6网络。

在步骤406处，网关支持节点202接收包括与目的地设备相关联的目标IP地址的数据分组。例如，数据分组可以包括用于IPv4服务204的请求228A。因此，数据分组可以包括托管IPv4服务204的目的地设备的目标IPv4地址。

在步骤408处，网关支持节点202可以将请求228A的目标IP地址转换为合成IP地址。在特定实施例中，合成IP地址可以包括包含目标IP地址的IPv6地址。在步骤410处，由网关支持节点202生成经修改的数据分组。具体地，网关支持节点202可以用合成IPv6地址替换请求228A中的目标IPv4地址，以生成经修改的数据分组228B。下面将参考图5更详细地描述用于生成合成地址的各种技术。然而，在特定实施例中，CLAT处理器210可以使用与提供商边缘设备224的PLAT处理器226相关联的前缀作为合成目的地地址。在特定实施例中，网关支持节点202可以不向周围的设备和节点通告在网络201中使用的IPv4地址。因此，只有IPv6地址在周围网络环境中可见。

在步骤412处，网关支持节点202向托管IPv4服务204的目的地设备发送经修改的数据分组。在特定实施例中，网关支持节点202可以不向周围的设备和节点通告在IPv6网络201中使用的IPv4地址。因此，只有IPv6地址在周围网络环境中可见。

回到图2，提供商边缘设备224可以从网关支持节点202接收经修改的请求228B。在特定实施例中，提供商边缘设备224包括标准NAT64盒，其将经由IPv6网络201传送的IPv6请求转换为适合于访问IPv4服务204的IPv4地址。具体地，PLAT处理器226可以执行PLAT操作，以从接收自网关支持节点201的数据分组的合成IPv6地址中提取目标IPv4地址。提供商边缘设备224可以用目标IPv4地址替换合成IPv6地址并将经修改的请求228C转发到正在托管IPv4服务204的目的地设备。在某些实施例中，提供商边缘设备224的PLAT处理器226可以在IPv6地址和IPv4地址之间创建NAT映射，以允许协议多样化的设备通信。支持PLAT功能的一个这样的提供商边缘设备是爱立信多服务代理。

响应于接收到的针对IPv4服务204的请求，正在托管IPv4服务204的目的地设备可以向请求的无线设备212A发送下行链路传输。可以以与上述用于上行链路传输相似的方式发送数据——除了反向。例如，在特定实施例中，提供IPv4服务204的设备可以将与PLAT处理器226相关联的IPv4地址识别为经修改的请求228C的源地址。响应于经修改的请求228C。与IPv4服务204相关的数据可以使用IPv4地址而被发送到PLAT处理器226。PLAT处理器226然后可以在经由IPv6网络201将数据发送到CLAT处理器210之前将IPv4地址转换为合成IPv6地址。在将数据发送到无线设备212A之前，网关支持节点202可以将合成IPv6地址转换为IPv4地址。

在上述示例场景中，无线设备212A是IPv4类型的终端设备。这样，来自无线设备212A的所有业务都是IPv4业务，并且必须经过网关支持节点202的CLAT处理。然而，作为双栈Ipv4v6设备的无线设备(例如图2中描绘的无线设备212B)可以发送IPv4业务和IPv6业务。来自无线设备212B的针对IPv6服务206的请求232A可以在网络201上被发送而无需任何转换。相反，针对IPv4服务204的请求230A在该请求可以在IPv6网络201上被传送之前将需要网关支持节点202的CLAT处理210。可以与上述来自无线设备212A的请求228A相类似地处理请求230A。

图5是示出根据某些实施例的用于根据各种备选编码方案502A-502F生成合成IPv6地址的简化NAT64实现500的图。

如上所述，在某些实施例中，网关支持节点201可以接收寻址到Ipv6域的目的地的IPv4分组。网关支持节点201可以将请求的IPv4地址转换为IPv6地址。分组上的原始IPv4目的地址可以被去除并用IPv6目的地地址替换。在特定实施例中，可以根据需要更新传输校验和。

在某些实施例中，目标IPv4目的地地址可以被包括唯一IPv6前缀和目标IPv4地址的合成IPv6地址所替换。在某些实施例中，后缀部分可以被用来携带关于NAT状态的信息，例如用于公共地址空间的IPv4源地址以及所使用的源端口。

在特定实施例中，合成IPv6地址可以是根据RFC 6145组成的128比特地址。该128比特IPv6地址可以包括：包括前缀部分504A-504F的第一部分，包括中间部分506A-506F的第二部分，以及包括后缀部分508A-508F的最后部分。在某些实施例中，如果需要获得128比特地址，则可以通过级联前缀部分504A-504F、IPv4地址的32比特和后缀部分508A-508F来组成合成IPv6地址。如果前缀部分504A-504F的长度小于96比特，则可以在适当的位置插入空字节“u”。例如，在特定实施例中，可以将空的八比特字节插入比特64到71。

根据编码方案502A-502F，在某些实施例中，指派给每个前缀504A-504F和后缀508A-508F的比特量可以改变。具体地，前缀504A-504F可以从在编码方案502A中的32比特变化到如在编码方案502F中的96比特。类似地，后缀508A-508F可以以反比例从如在编码方案502A中的56比特变化到如在编码方案502F中的0比特。IPv4地址可以被存储在有效载荷部分506A-506F中，并且可以紧跟在前缀部分之后，如编码方案502A-502C和502F中所示。备选地，如编码方案502D-502E中所示，IPv4地址可以被存储在靠近后缀部分的有效载荷部分的末端处。在某些实施例中，编码方案502A和502B可以是优选的，因为32比特或40比特的前缀部分502A或504B使得数据分组中的其它比特可留用于编码其它建议的参数。这样做允许为需要它的国家记录NAT状态(警察或其它机构调查)。

在各种实施例中，网关支持节点202可以被配置为存储呼叫详细记录(CDR)CDR。因此，在CDR中也存储网络地址转换(NAT)状态可能是非常成本有效的。例如，在特定实施例中，处于其从提供商边缘设备224到无线设备212A-212C的方向上的任何下行链路分组可以携带在提供商边缘设备224的另一侧上使用的IPv4地址和源端口。这意味着只有下行链路分组可以更新CDR中的NAT状态。然而，上行链路分组也可以更新CDR中的NAT状态，其中提供商边缘设备224被触发以在下行链路中创建“伪”分组。这可以例如通过在上行链路分组后缀中添加比特来完成，这意味着应当生成伪下行链路分组。

在某些实施例中，上行链路中的后缀还可以用于NAT中的高可用性功能。当NAT状态被发送到网关支持节点202时，NAT状态可以被本地存储在网关支持节点202处，并且还可以在所有上行链路分组中被发送。这样，冗余的提供商边缘设备224不需要知道正在进行的流的实际NAT状态，因为NAT状态可以从分组中的信息中被重新创建。另外，网关支持节点202可能不需要使状态可复原，因为它在提供商边缘设备224中可用。状态复原可以在来自分组中的信息的故障转移(例如板重启)之后被重新创建。

所描述的技术可以实现提供商边缘设备224中的完全无状态前端，因为需要被处理的唯一状态是IPv4地址和源端口组合的指派，并且在可以朝向网络中的集中化数据库来进行IPv4地址和源端口的指派之前更新该指派。在这种情况下，可以朝向终端IPv6前缀(其在上行链路分组中可用)来进行IPv4地址和源端口的注册。

在某些实施例中，网关支持节点202可以作为计算机联网虚拟装置来操作。图6是示出了计算机联网虚拟装置600的框图。如图所示，虚拟装置600包括至少一个接收模块602、转换模块604、生成模块606和发送模块608。接收模块608可以执行网关支持节点202的接收功能，如本文所述。例如，接收模块可以从无线设备210、220接收数据分组。数据分组可以包括与目的地设备204相关联的目标IP地址。

如本文所述，转换模块604可以执行虚拟装置600的转换功能。例如，转换模块604可以将目标IP地址转换为合成IP地址。

生成模块606可以通过用合成IP地址替换数据分组中的目标IP地址来生成经修改的数据分组。在一些实施例中，合成IP地址可以包含目标IP地址。例如，在特定实施例中，目标IP地址可以是IPv4地址，并且合成地址可以包括IPv6地址。在特定实施例中，IPv6地址可以包括IPv6前缀和目标IP地址。在特定实施例中，IPv6前缀可以是32比特或40比特，并且IPv4地址可以是24比特。

发送模块608可以执行虚拟设备600的发送功能。例如，发送模块608可以将经修改的数据分组发送到目的地地址。经修改的数据分组可以在IPv6网络201上被发送。在特定实施例中，目的地地址可以是提供商边缘设备224的目的地地址，该提供商边缘设备224可以执行PLAT操作以用于将数据分组递送到托管所请求的服务的设备。

图7是示出网络节点115A-115C的实施例的框图。在某些实施例中，网络节点115A-115C包括无线电接入节点，诸如eNodeB、节点B、基站、无线接入点(例如，Wi-Fi接入点)、低功率节点、基站收发器站(BTS)、传输点、传输节点、远程RF单元(RRU)、远程无线电头端(RRH)、中继节点、充当中继节点的UE或另一合适的无线电接入节点。

网络节点115A-115C在网络100中被部署为同构部署、异构部署或混合部署。同构部署通常描述了由相同(或类似)类型的无线电接入节点和/或类似覆盖和小区大小以及站点间距离组成的部署。异构部署通常描述了使用具有不同小区大小、发射功率、容量和站点间距离的各种类型的无线电接入节点的部署。例如，异构部署可以包括遍布宏小区布局所布置的多个低功率节点。混合部署包括同构部分和异构部分的混合。

如图所示，网络节点115A-115C包括收发器710、处理器720、存储器730和网络接口740中的一个或多个。收发器710促进(例如，经由天线)向无线通信设备110A-110C、212A-212C发送无线信号并从无线通信设备110A-110C、212A-212C接收无线信号，处理器720执行指令以提供如上所述的由网络节点115A-115C提供的一些或全部功能，存储器730存储由处理器720执行的指令，以及网络接口740向诸如网关、交换机、路由器、因特网、公共交换电话网(PSTN)、其它网络节点、核心网络节点130等等之类的后端网络组件传送信号。

处理器720包括在一个或多个模块中实现的硬件和软件的任何合适的组合，以执行指令和操纵数据从而执行网络节点115A-115C的所描述的功能中的一些或全部。在一些实施例中，处理器720包括例如一个或多个计算机、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个应用和/或其它逻辑。

存储器730通常可操作用于存储指令，诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一个或多个的应用和/或能够由处理器执行的其它指令。存储器730的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移动存储介质(例如，压缩盘(CD))或数字视频盘(DVD))和/或存储信息的任何其它易失性或非易失性、非瞬态计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。

在一些实施例中，网络接口740通信地耦合到处理器720，并且是指可操作用于接收无线电网络节点115A-115C的输入、发送来自无线电网络节点115A-115C的输出、对输入或输出或两者执行适当处理、与其它设备通信、或者前述的任何组合的任何合适设备。网络接口740包括用于通过网络通信的适当的硬件(例如，端口、调制解调器、网络接口卡等)和软件，包括协议转换和数据处理能力。

网络节点115A-115C的其它实施例包括负责提供无线电网络节点的功能的某些方面的附加组件(除了图7所示的那些)，包括上述任何功能和/或任何附加功能(包括支持上述解决方案所必要的任何功能)。各种不同类型的无线电接入节点可以包括具有相同物理硬件但被配置(例如，经由编程)以支持不同无线电接入技术的组件，或者可以表示部分或完全不同的物理组件。

图8是示出无线设备800的某些实施例的框图。在某些实施例中，无线设备800可以包括诸如无线设备212A之类的IPv4无线设备。在某些实施例中，无线设备800可以包括诸如无线设备212B之类的IPv4v6无线设备。另外，无线设备800可以包括诸如无线设备212C之类的IPv6无线设备。示例无线设备800包括移动电话、智能电话、PDA(个人数字助理)、便携式计算机(例如，膝上型计算机，平板电脑)、个人计算机、传感器、调制解调器、机器类型(MTC)设备/机器对机器(M2M)设备、膝上型嵌入式设备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、USB软件狗、具有设备到设备能力的设备或可以提供无线通信的另一设备。在一些实施例中，无线设备800也可以被称为用户设备(UE)、站(STA)、设备或终端。

在所描述的实施例中，无线设备800包括收发器810、处理器820和存储器830。在一些实施例中，收发器810促进向网关支持节点212或诸如网络节点115A-115C之类的其它网络设备发送信号和从网络支持节点212或诸如网络节点115A-115C之类的其它网络设备接收信号。处理器820执行指令以提供如上所述的由无线设备110A-110C和212A-212C提供的一些或全部功能，并且存储器830存储由处理器820执行的指令。

处理器820可以包括在一个或多个模块中实现的硬件和软件的任何合适的组合，以执行指令和操纵数据从而执行无线设备110A-110C和212A-212C的所描述的功能中的一些或全部。在一些实施例中，处理器820可以包括例如一个或多个计算机、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个应用和/或其它逻辑。

存储器830通常可操作用于存储指令，诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一个或多个的应用和/或能够由处理器执行的其它指令。存储器830的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))、大容量存储介质(例如，硬盘)、可移动存储介质(例如，压缩盘(CD))或数字视频盘(DVD))、和/或存储信息的任何其它易失性或非易失性、非瞬态计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。

无线设备800的其它实施例可以包括图8所示的附加组件，其可以负责提供无线设备的功能的某些方面，包括上述功能中的任何功能和/或任何附加功能(包括支持上述解决方案所必要的任何功能)。

图9是示出核心网络节点130的框图。核心网络节点130的示例可以包括移动交换中心(MSC)、服务GPRS支持节点(SGSN)、移动性管理实体(MME)、无线电网络控制器(RNC)、基站控制器(BSC)等。核心网络节点130包括处理器920、存储器930和网络接口940。在一些实施例中，处理器920执行指令以提供在上面描述为由核心网络节点130提供的功能中的一些或全部，存储器930存储由处理器920执行的指令，并且网络接口940将信号传送到诸如网关、交换机、路由器、因特网、公共交换电话网(PSTN)、无线电网络节点115、其它核心网络节点130等的合适节点。

处理器920包括在一个或多个模块中实现的硬件和软件的任何合适的组合，以执行指令和操纵数据从而执行核心网络节点130的所描述的功能中的一些或全部。在一些实施例中，处理器920包括例如一个或多个更多计算机、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个微处理器、一个或多个应用和/或其它逻辑。

存储器930通常可操作用于存储指令，诸如计算机程序、软件、包括逻辑、规则、算法、代码、表等中的一个或多个的应用和/或能够由处理器执行的其它指令。存储器930的示例包括计算机存储器(例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM))，大容量存储介质(例如硬盘)，可移动存储介质(例如，压缩盘(CD))或数字视频盘(DVD))，和/或存储信息的任何其它易失性或非易失性、非瞬态计算机可读和/或计算机可执行存储器设备。

在一些实施例中，网络接口940通信地耦合到处理器920，并且可以指代可操作用于接收核心网络节点900的输入、发送来自核心网络节点900的输出、对输入或输出或两者执行适当处理、与其它设备通信、或前述的任何组合的任何合适设备。网络接口940包括用于通过网络通信的适当的硬件(例如，端口、调制解调器、网络接口卡等)和软件，包括协议转换和数据处理能力。

核心网络节点900的其它实施例(除了图13所示的那些之外)包括负责提供核心网络节点的功能的某些方面的附加组件，其包括上述任何功能和/或任何附加功能(包括支持上述解决方案所必要的任何功能)。

本公开的一些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，某些实施例可以将464XLAT技术的CLAT部分放置在网关支持节点中，而不是无线设备中。结果，不包括对464XLAT技术的支持的无线设备可以通过使用GGSN/PGW或其它网关支持节点212中的CLAT服务来获得对464XLAT处理的支持。结果，整个Gi/SGi网络可以仅仅针对激活了此功能的应用而变成IPv6。另一个技术优点可以是运营商不需要以任何方式管理IPv4地址。

另一个技术优点可以是流过NAT44/NAT64的双栈实现的IPv4业务量不多于在纯非NAT的IPv4设置下的业务量。然而，如果部署双栈，则IPv6可能越来越多地卸载IPv4，因为更多的服务还是通过IPv6来提供。此外，随着NAT容量需求的减少，对NAT扩展的需求将减少并可能被消除。

一些实施例可以受益于这些优点中的一些、所有或者不受益。本领域普通技术人员可以容易地确定其它技术优点。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文公开的系统和装置进行修改、添加或省略。系统和装置的组件可以是集成的或分离的。此外，系统和设备的操作可以由更多、更少或其它组件来执行。另外，可以使用包括软件、硬件和/或其它逻辑的任何合适的逻辑来执行系统和装置的操作。如本文中所使用的，“每个”是指集合中的每个成员或集合的子集中的每个成员。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文公开的方法进行修改、添加或省略。所述方法可包括更多、更少或其它步骤。另外，可以以任何合适的顺序执行步骤。

虽然已经根据某些实施例描述了本公开，但是实施例的改变和置换对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，实施例的上述描述不限制本公开。在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，其它改变、替换和变更是可能的。

Claims (20)

1.一种用于提供IP地址转换服务的方法，所述方法包括：

在网络节点处接收IPv4分组，所述IPv4分组包括目的地地址字段，所述目的地地址字段存储与目的地设备相关联的目标IPv4地址；

由所述网络节点将所述目标IPv4地址转换为目的地IPv6地址；

由所述网络节点生成IPv6分组，所述IPv6分组包括源地址字段和目的地地址字段，其中所述IPv6分组的目的地地址字段包含所述目的地IPv6地址；和

由所述网络节点通过IPv6网络向所述目的地设备发送所述IPv6分组，其中

所述目的地IPv6地址包括：

前缀部分、紧跟在所述前缀部分之后的所述目标IPv4地址、紧跟在所述目标IPv4地址之后的空的八比特字节以及紧跟在所述空的八比特字节之后的后缀部分；或者

前缀部分、跟在所述前缀部分之后的空的八比特字节、紧跟在所述空的八比特字节之后的所述目标IPv4地址以及紧跟在所述目标IPv4地址之后的后缀部分，以及

所述目的地IPv6地址的所述后缀部分被用来携带关于网络地址转换状态的信息，所述关于网络地址转换状态的信息包括用于公共地址空间的源IPv4地址以及所使用的源端口，从而所述目的地IPv6地址包括所述目标IPv4地址和所述用于公共地址空间的源IPv4地址二者。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述目的地IPv6地址的所述后缀部分还包括源端口号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目的地IPv6地址的所述前缀部分包含IPv6前缀。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述IPv6前缀是32比特或40比特。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络节点包括网关节点(PGW)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述IPv4分组由双栈IPv4v6无线设备和IPv4无线设备发送。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述网络节点处存储网络地址转换状态。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络节点维护存储多个唯一IPv4地址的储存库。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

接收来自无线设备的创建会话请求；

向所述无线设备指派所述唯一IPv4地址中的特定唯一IPv4地址；和

向所述无线设备发送所述唯一IPv4地址中的所述特定唯一IPv4地址。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收来自无线设备的创建会话请求；

向所述无线设备指派非唯一IPv4地址；和

向所述无线设备发送所述非唯一IPv4地址。

11.一种用于提供IP地址转换服务的网络节点，所述网络节点包括：

存储指令的存储器；和

与所述存储器通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器可操作用于执行所述指令，以使所述一个或多个处理器：

从在所述网络节点处接收的IPv4分组获得目标IPv4地址，其中所述目标IPv4地址与目的地设备相关联；

将所述目标IPv4地址转换为目的地IPv6地址；

生成IPv6分组，所述IPv6分组包括源地址字段和目的地地址字段，其中所述IPv6分组的目的地地址字段包含所述目的地IPv6地址；

通过IPv6网络向与所述目标IPv4地址相关联的所述目的地设备发送所述IPv6分组，其中

所述目的地IPv6地址包括：

前缀部分、紧跟在所述前缀部分之后的所述目标IPv4地址、紧跟在所述目标IPv4地址之后的空的八比特字节以及紧跟在所述空的八比特字节之后的后缀部分；或者

前缀部分、跟在所述前缀部分之后的空的八比特字节、紧跟在所述空的八比特字节之后的所述目标IPv4地址以及紧跟在所述目标IPv4地址之后的后缀部分，以及

所述目的地IPv6地址的所述后缀部分被用来携带关于网络地址转换状态的信息，所述关于网络地址转换状态的信息包括用于公共地址空间的源IPv4地址以及所使用的源端口，从而所述目的地IPv6地址包括所述目标IPv4地址和所述用于公共地址空间的源IPv4地址二者。

12.根据权利要求11所述的网络节点，其中：

所述目的地IPv6地址的所述后缀部分还包括源端口号。

13.根据权利要求12所述的网络节点，其中，所述目的地IPv6地址的所述前缀部分包含IPv6前缀。

14.根据权利要求13所述的网络节点，其中，所述IPv6前缀是32比特或40比特。

15.根据权利要求11所述的网络节点，其中，所述网络节点包括网关节点(PGW)。

16.根据权利要求11所述的网络节点，其中，所述IPv4分组由双栈IPv4v6无线设备和IPv4无线设备发送。

17.根据权利要求11所述的网络节点，其中，在所述网络节点处存储网络地址转换状态。

18.根据权利要求11所述的网络节点，其中，所述一个或多个处理器还可操作用于维护存储多个唯一IPv4地址的储存库。

19.根据权利要求18所述的网络节点，其中，所述一个或多个处理器还可操作用于：

响应于所述网络节点接收到来自无线设备的创建会话请求，向所述无线设备指派所述多个唯一IPv4地址中的特定唯一IPv4地址；和

向所述无线设备发送所述多个唯一IPv4地址中的所述特定唯一IPv4地址。

20.根据权利要求11所述的网络节点，其中，所述一个或多个处理器还可操作用于：

响应于所述网络节点接收到来自无线设备的创建会话请求，向所述无线设备指派非唯一IPv4地址；和

向所述无线设备发送所述非唯一IPv4地址。

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