CN106534398A - 一种用于IPv6网络的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于IPv6网络的装置及方法，装置包括IVI设备及多重NAT路由器，IVI设备用于将用户端发送的数据包中的内网IPv6地址转换为内网IPv4地址，多重NAT路由器采用静态转换、动态转换和端口多路复用中的一种对数据包进行网络地址转换，以将该数据包中的内网IPv4地址转换为外网IPv4地址，使得该数据包被发送至外网。另外，本发明通过部署流量优化平台系统，实现IPv6内网DNS服务器的负载均衡，保证了用户端的网络连接速度，同时，通过部署网站性能测量系统，其能实时对网络服务质量进行监测，提升网络Qos及用户体验。

Description

一种用于IPv6网络的装置及方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种用于IPv6网络的装置及方法。

背景技术

NAT(Network Address Translation，网络地址转换)是1994年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址(即仅在本专用网内使用的专用地址)，但现在又想和因特网上的主机通信(并不需要加密)时，可使用NAT方法。NAT不仅能解决了IP地址不足的问题，还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

IPv6DNS技术。DNS是IPv6网络与IPv4DNS的体系结构，是统一树状型结构的域名空间的共同拥有者。在从IPv4到IPv6的演进阶段，正在访问的域名可以对应于多个IPv4和IPv6地址，未来的IPv6网络的普及，IPv6地址将逐渐取代IPv4地址。

IPv6路由技术。IPv6路由查找与IPv4的原理一样，是最长的地址匹配原则，选择最优路由还允许地址过滤，聚合，注射操作。原来的IPv4IGP和BGP的路由技术，如RIP，ISIS，OSPFv2和BGP-4动态路由协议一直延续IPv6网络中，使用新的IPv6协议，新的版本分别是RIPng、ISISv6、OSPFv3，BGP4+。

IPv6安全技术。相比IPv4，IPv6没新的安全技术，但更多的IPv6协议通过128字节的，IPsec报文头包的，ICMP地址解析，和其它安全机制来提高网络的安全性。从IPv6的关键技术的角度来看，IPv6和IPv4的互联网体系改革，重点是修正IPv4的缺点。IPv6将进一步改善互联网的结构和性能，因此它能够满足现代社会的需要。

如果协议数据报文中不包含地址信息，则很容易利用传统的NAT技术来完成透明的地址转换功能，当传统NAT技术不能满足结构复杂的网络环境时，多重NAT技术与纯IPV6网络的结合将成为一种可能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种用于IPv6网络的装置及方法，实现IPv6网络与多重NAT的架构，并实现IPv6内网的负载均衡，优化了网络连接速度，同时，提供网络服务质量监测，提升网络Qos及用户体验。

(二)技术方案

本发明提供一种用于IPv6网络的装置，IPv6网络为内网，装置用于使内网的用户端访问IPv4外网，装置包括IVI设备及多重NAT路由器，其中：

IVI设备用于将用户端发送的数据包中的内网IPv6地址转换为内网IPv4地址，并将数据包发送至多重NAT路由器，多重NAT路由器采用静态转换、动态转换和端口多路复用中的一种对数据包进行网络地址转换，以将该数据包中的内网IPv4地址转换为外网IPv4地址，使得该数据包被发送至外网。

进一步，多重NAT路由器采用静态转换，以将内网IPv4地址转换为外网中固定的外网IPv4地址；多重NAT路由器采用动态转换进行网络地址转换，以轮询的方式将内网IPv4地址转换为外网中多个外网IPv4地址中的一个；多重NAT路由器采用端口多路复用进行网络地址转换，以将多个用户端中的内网IPv4地址转换为同一个外网IPv4地址。

进一步，IPv6网络设有一服务器，用于向所述用户端提供IPv6内网服务。

进一步，装置还包括一流量优化平台系统，流量优化平台系统包括流量优化平台服务端和流量优化平台客户端，其中，流量优化平台服务端部署在服务器中，流量优化平台客户端部署在所述用户端中，其中，流量优化平台客户端用于将用户端产生的流量上传至服务器中的流量优化平台服务端，流量优化平台服务端用于统计服务器上的访问流量，并用于根据统计结果对用户端的DNS服务器进行切换。

进一步，装置还包括一部署在服务器中的网站性能测量系统，网站性能测量系统用于对IPv6网络中各个线路的流量进行统计，得到可视化结统结果；其中，线路包括ICP线路、互联线路及骨干线路。

本发明还提供一种用于IPv6网络的方法，IPv6网络为内网，方法用于使该内网的用户端访问IPv4外网，方法包括：

S1，将用户端发送的数据包中的内网IPv6地址转换为内网IPv4地址；

S2，采用静态转换、动态转换和端口多路复用中的一种对数据包进行网络地址转换，以将该数据包中的内网IPv4地址转换为外网IPv4地址，使得该数据包被发送至外网。

进一步，步骤S2中：采用静态转换进行网络地址转换，以将内网IPv4地址转换为外网中固定的外网IPv4地址；采用动态转换进行网络地址转换，以轮询的方式将内网IPv4地址转换为外网中多个外网IPv4地址中的一个；采用端口多路复用进行网络地址转换，以将多个用户端中的内网IPv4地址转换为同一个外网IPv4地址。

进一步，IPv6网络设有一服务器，用于向用户端提供IPv6内网服务。

进一步，方法还包括：在服务器中统计所述用户端的访问流量，并用于根据统计结果对所述用户端的DNS服务器进行切换。

进一步，方法还包括，在所述服务器中对IPv6网络中各个线路的流量进行统计，得到可视化结统结果；其中，线路包括ICP线路、互联线路及骨干线路。

(三)有益效果

本发明通过将多重NAT技术应用于IPv6网络中，实现IPv6网络中不同用户端以不同的方式访问IPv4外网，另外，通过部署流量优化平台系统，实现IPv6内网DNS服务器的负载均衡，保证了用户端的网络连接速度，同时，通过部署网站性能测量系统，其能实时对网络服务质量进行监测，提升网络Qos及用户体验。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于多重NAT纯的IPv6网络的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的流量优化平台系统执行DNS加速的原图；

图3为本发明实施例提供的流量优化平台系统客户端的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的网站性能测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明实施例提供的基于多重NAT纯的IPv6网络的结构示意图，如图1所示的整体环境包括用户端(IPv6地址：2001：250：aaa0：100：1：：3/64)、服务器(IPv6地址：2001：250：aaa0：100：1：：2/64)、IVI设备(IPv4地址：192.168.138.0；IPv6地址：2001：250：aaa0：100：1：：1/64)、NAT路由器(IPv4地址：219.224.97.58)及大网(V4地址：219.224.97.58)。其中，用户端若要对大网中的资源进行访问，由于用户端处于IPv6网络，而大网中的资源地址为IPv4地址，因此，实施例中，采用IVI设备进行IPv6到IPv4的地址转换。

另外，用户端的地址无论是在地址转换前还是地址转换后，其地址均是内网地址，为了与大网进行通信，必须转换为合法的IPv4地址。因此，本实施例在完成地址转换后，还需采用NAT路由器进行地址映射，本发明采用多重NAT进行地址映射，分别是静态转换(Static Nat)、动态转换(Dynamic Nat)和端口多路复用(OverLoad)，本实施例针对IPv6网络中不同用户端，采取不同方式的地址映射：

针对个人或小型办公网等规模较小的子网，其一般只对应一个外网地址，因此，采用静态转换，以将内网的地址固定地转换到外网地址；针对外网中的多个IP地址的情况，例如1.1.1.1-10，用户端在访问这些IP地址时，采用动态转换，以轮询的方式将内网地址转换为这10个地址中的一个；在IPv6子网中存在多个用户端，但针对这些用户端只有少量IP地址可用时，采用端口多路复用，以保证多个用户可以共享一个IP地址访问外网。

以上介绍了本发明实施例针对IPv6网络中用户端访问外网资源的系统架构。此外，在本发明实施例中，IPv6网络中用户端在访问IPv6内网上的资源时，也进行了优化，详见以下介绍。

本发明实施例在IPv6网络中还部署有服务器，用于向各个子网中的用户端提供IPv6内网服务，例如，各个高校网站可直接部署在服务器中，以对校内的用户端提供web服务。另外，本实施例还提供一套流量优化平台系统，流量优化平台系统包括流量优化平台服务端和流量优化平台客户端，其中，流量优化平台服务端部署在上述服务器中，而流量优化平台客户端可直接部署在各个用户端中。具体地，用户端产生的流量通过流量优化平台客户端上传至服务器中的流量优化平台服务端，流量优化平台服务端用于统计服务器上的访问流量(即用户端产生的流量)，并用于根据统计结果进行DNS加速，以实现负载均衡。

具体地，图2为本发明实施例提供的流量优化平台系统执行DNS加速的原图，图2中包括dns服务器、中央服务器(即图1中的服务器)及本地pc(即图1中的用户端)。中央服务器运行流量优化平台服务端，启动监听端口，初始化线程池和消息队列，等待流量优化平台客户端的请求。在本地pc运行流量优化平台客户端，客户端启动后向流量优化平台服务端获取dns和icp列表，然后开始icmp、http等测试，并上传测试结果。服务端接收客户端传来的测试结果，并根据测试结果及客户端所在用户端的ip信息，查找到合适的DNS服务器地址，并派发给客户端，具体来说，查找到合适的DNS服务器地址是指，选择出当前负载较低的DNS服务器地址。客户端启动如果是第一次启动，将加载本地host文件中默认的域名列表，如果不是第一次启动，将加载本地host文件中上次关闭时用户修改的域名列表。并将域名列表、各自logo图标等接口显示出来，以为用户提供DNS服务器配置接口，用户可从下拉列表中，选择一个DNS服务器地址配置进本地，从而进行DNS加速。

图3为本发明实施例提供的流量优化平台系统客户端的结构示意图。如图3所示，流量优化平台客户端包括：立即加速模块、网络服务提醒模块、DNS服务器地址选择模块、数据展示模块、锁定模块、测速模块、删除模块、添加网站域名模块及当前DNS地址显示模块：

立即加速模块，用于提供用户执行DNS加速的界面；

网络服务提醒模块，用于提醒用户端连接的服务是否正常，属于网内还是网外；

当前DNS地址显示模块，用于显示用户端正在使用的当前DNS地址；

DNS服务器地址选择模块，用于提供一系列DNS服务器地址，以供用户选择；

测速模块：用于提供用户执行icmp、http等测试的界面，以对当前域名网站进行测速；

数据展示模块，用于提供icmp、http等测试的测试结果；

锁定模块，用于提供用户执行锁定的界面，以使得将用户端当前所访问的网站的IP写入本地hosts文件中；

删除模块，用于提供用户执行删除的界面，以对本地hosts文件中的记录进行删除；

添加网站域名模块，用于提供用户执行网站添加的界面，以通过该界面添加当前的网址。

为了方便对IPv6网络中各个服务器上网站进行性能分析，本发明实施例在所述服务器上还部署有网站性能测量系统，用于对不同网站上的用户流量进行统计分析。图4是本发明实施例提供的网站性能测量系统的结构示意图，如图4所示，网站性能测量系统部署在服务器中的应用层，用于统计不同线路上的流量，其中包括分公司ICP线路、学校ICP线路、学校互联线路、分公司骨干线路及学校骨干线路，并肩统计出的数据以文本的形式存储于数据库中，部署在用户端(使用者可以是各种类型的用户：匿名用户、注册会员、域名管理员及系统管理员)上的流量优化平台客户端依次经过网络层、Web层向服务器中的应用层发送请求，应用层将数据库存储的相应数据推送至客户端。下表示出了本实施例网站性能测量系统所统计的以教育网为例的各个高校的数据：

根据上述表中的数据，用户端的用户可以针对不同服务使用不同的对节点，例如，东北大学中的用户端在进行WEB访问时，其当前所在节点延时均值为417.34ms，这时，用户端可以自行切换到电子科技大学所在节点(延时均值为67.03ms)，以实现快速的WEB访问。

综上所述，本发明将多重NAT与IPV6网络结合，并部署流量优化平台系统及网站性能测量系统，可以解决cernet网内用户快速上网问题，使网络dns解析得到负载优化处理，推送高速有效的dns服务，优化网络连接速度，提供网络质量检测服务，提升网络Qos及用户体验。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于IPv6网络的装置，所述IPv6网络为内网，所述装置用于使该内网的用户端访问IPv4外网，其特征在于，包括IVI设备及多重NAT路由器，其中：

所述IVI设备用于将所述用户端发送的数据包中的内网IPv6地址转换为内网IPv4地址，并将所述数据包发送至所述多重NAT路由器，所述多重NAT路由器采用静态转换、动态转换和端口多路复用中的一种对所述数据包进行网络地址转换，以将该数据包中的内网IPv4地址转换为所述外网IPv4地址，使得该数据包被发送至外网。

2.根据权利要求1所述的用于IPv6网络的装置，其特征在于，所述多重NAT路由器采用静态转换，以将所述内网IPv4地址转换为外网中固定的外网IPv4地址；

所述多重NAT路由器采用动态转换进行网络地址转换，以轮询的方式将所述内网IPv4地址转换为外网中多个外网IPv4地址中的一个；

所述多重NAT路由器采用端口多路复用进行网络地址转换，以将多个用户端中的内网IPv4地址转换为同一个外网IPv4地址。

3.根据权利要求1所述的用于IPv6网络的装置，其特征在于，所述IPv6网络设有一服务器，用于向所述用户端提供IPv6内网服务。

4.根据权利要求3所述的用于IPv6网络的装置，其特征在于，所述装置还包括一流量优化平台系统，所述流量优化平台系统包括流量优化平台服务端和流量优化平台客户端，其中，所述流量优化平台服务端部署在所述服务器中，所述流量优化平台客户端部署在所述用户端中，其中，所述流量优化平台客户端用于将所述用户端产生的流量上传至所述服务器中的流量优化平台服务端，所述流量优化平台服务端用于统计服务器上的访问流量，并用于根据统计结果对所述用户端的DNS服务器进行切换。

5.根据权利要求3所述的用于IPv6网络的装置，其特征在于，所述装置还包括部署在所述服务器中的网站性能测量系统，所述网站性能测量系统用于对IPv6网络中各个线路的流量进行统计，得到可视化结统结果；其中，所述线路包括ICP线路、互联线路及骨干线路。

6.一种用于IPv6网络的方法，所述IPv6网络为内网，所述方法用于使该内网的用户端访问IPv4外网，其特征在于，方法包括：

S1，将所述用户端发送的数据包中的内网IPv6地址转换为内网IPv4地址；

S2，采用静态转换、动态转换和端口多路复用中的一种对所述数据包进行网络地址转换，以将该数据包中的内网IPv4地址转换为所述外网IPv4地址，使得该数据包被发送至外网。

7.根据权利要求6所述的用于IPv6网络的方法，其特征在于，所述步骤S2中：

采用静态转换进行网络地址转换，以将所述内网IPv4地址转换为外网中固定的外网IPv4地址；

采用动态转换进行网络地址转换，以轮询的方式将所述内网IPv4地址转换为外网中多个外网IPv4地址中的一个；

采用端口多路复用进行网络地址转换，以将多个用户端中的内网IPv4地址转换为同一个外网IPv4地址。

8.根据权利要求6所述的用于IPv6网络的方法，其特征在于，所述IPv6网络设有一服务器，用于向所述用户端提供IPv6内网服务。

9.根据权利要求8所述的用于IPv6网络的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述服务器中统计所述用户端的访问流量，并用于根据统计结果对所述用户端的DNS服务器进行切换。

10.根据权利要求8所述的用于IPv6网络的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述服务器中对IPv6网络中各个线路的流量进行统计，得到可视化结统结果；其中，所述线路包括ICP线路、互联线路及骨干线路。