CN112243048B - 数据传输方法、相关设备、系统以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法、相关设备、系统以及计算机可读存储介质，属于通信技术领域，其中数据传输方法应用于SRv6场景下，包括：NAT设备接收第一设备发送的请求报文；所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；所述NAT设备接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文；所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址；该方法通过NAT设备识别SRv6中的SRH，使用Segment List中栈底的地址作为NAT五元组会话表的源地址项，实现NAT支持SRv6。

Description

数据传输方法、相关设备、系统以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据传输方法、相关设备、系统以及计算机可读存储介质。
背景技术
网络地址转换NAT(Network Address Translation)技术的应用场景一般是在组织的出口位置部署NAT网关，在报文离开组织内网进入Internet时，将源IP替换为公网地址。内网对外的访问请求在到达目标以后，表现为由本组织出口设备发起，因此被请求的服务端就会将响应由Internet发回出口网关，出口网关再将目的地址替换为发起请求的内网源主机地址，发回给内部。这样一次由内网主机向公网服务端的请求和响应就在通信两端均无感知的情况下完成了。依据这种模型，数量庞大的内网主机就不再需要公有IP地址，同时也隐藏并保护内网的主机，避免来自网络外部的攻击。
IPv6定义网络地址为128比特位，其庞大的地址空间可以为每个通信实体分配全球唯一的地址，这样任意两个通信实体都可以直接通过IPv6地址进行通信。看似NAT技术在IPv6出现后不再有存在的必要，但1)目前网络实体的IPv4地址平滑迁移到IPv6，NAT技术必不可少；2)出于对组织内部网络和数据资产的安全性考虑，NAT作为一种安全机制也必然被各组织长期采用。SRv6提供了强大的网络编程能力，和IPv6天然的亲和性，使得它能够将IP承载网络和IPv6的应用无缝融合，但其在NAT网关存在的情况下，应答报文无法回复给请求设备，具体的如图1所示，在地址限制型NAT(Restricted ConeNAT)模式时，内网地址为A::1设备使用SRv6策略路径为(B::1，C::1，D::1)访问D::1设备，报文的目的地址为B::1；该请求经过NAT设备后，其将源地址修改为E::1，并生成基于五元组<A::1,portA，E::1,portE，B::1>的NAT会话表，后续节点依据SRv6的转发策略，将报文逐段发送给了D::1设备,随后D::1设备发出的应答报文，其源地址为D::1，目的地址为E::1(NAT设备)，当报文路由到达NAT设备后，因报文源地址为D::1无法匹配到之前生成的基于五元组的NAT会话表项，应答报文无法回复给设备A::1，造成内网A::1设备无法访问公网D::1设备。
发明内容
为了解决在现有的NAT模式时，应答报文无法回复给请求设备的问题，本发明提供一种能够实现NAT支持SRv6的方法、相关设备以及系统。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种数据传输方法，应用于SRv6场景下，包括：
NAT设备接收第一设备发送的请求报文；
所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
所述NAT设备接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文；
所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址。
可选的，所述生成NAT会话表，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
第二方面，本发明提供一种第一设备，应用于SRv6场景下，包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
向NAT设备发送请求报文；其中，所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文的地址由所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备的地址。
在上述第一设备中，可选，所述NAT会话表由所述NAT设备根据所述请求报文生成，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
第三方面，本发明提供一种第二设备，应用于SRv6场景下，包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
接收请求报文；其中所述请求报文由第一设备发送给NAT设备，所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表由，所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
向所述第一设备发送应答报文；其中所述应答报文发送到NAT设备之后，所述NAT设备根据NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备的地址。
在上述第二设备中，可选的，所述NAT会话表由所述NAT设备根据所述请求报文生成，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
第四方面，本发明提供一种NAT设备，应用于SRv6场景下，包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
接收第一设备发送的请求报文；
根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文；
根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址。
在上述NAT设备中，可选的，所述根据所述请求报文生成NAT会话表，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
第五方面，本发明提供一种数据传输系统，包括上述第二方面所述的第一设备和上述第三方面所述的第二设备以及上述第四方面所述的NAT设备。本发明相对于现有技术的有益效果是：该数据传输方法通过NAT设备识别SRv6中的SRH，使用Segment List中栈底的地址作为NAT五元组会话表的源地址项，实现NAT支持SRv6，该数据传输方法既能够保证足够多的IP地址，使得任意两个通信实体都可以直接通过IPv6地址进行通信，又能够保证两者进行通信时的安全性，使得数量庞大的内网主机就不再需要公有IP地址，同时隐藏并保护内网的主机，避免来自网络外部的攻击。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是现有技术中数据传输的示意图；
图2是本发明中数据传输方法的流程图；
图3是一种断路由报头的格式示意图；
图4是NAT会话表生成的流程图；
图5是本发明中数据传输方法的一实施例设备图；
图6是本发明中数据传输方法的一实施例流程图；
图7是本发明中数据传输系统的结构图；
图8是本发明中第一设备的结构图；
图9是本发明中第二设备的结构图；
图10是本发明中NAT设备的结构图；。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图2所示，本发明提供一种数据传输方法，应用于SRv6场景下，包括以下步骤：
步骤S10：NAT设备接收第一设备发送的请求报文。
步骤S20：所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成。
由图3中断路由报头的格式示意图可知，IPv6基本头中Next Header取值为43，表明下一个报文头为路由扩展头；路由扩展头的路由类型字段取值为4，表明该路由扩展头为SRH。
故生成NAT会话表的具体步骤如图4所示，包括：
步骤S201：获取所述请求报文的IPv6基本头；NAT设备在收到内网请求时，得到IPv6基本头的Next Header为43。
步骤S202：根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；判断路由扩展头的RoutingType为4。
步骤S203：将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。即读取SRH中的Segment List[0]地址作为应答报文匹配五元组的源地址项。
步骤S30：所述NAT设备接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文。
步骤S40：所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址。
通过NAT设备识别SRv6中的SRH，使用Segment List中栈底的地址作为NAT五元组会话表的源地址项，实现NAT支持SRv6。
下面结合具体示例对本申请实施例中数据传输方法做具体说明，如图5所示，第一设备(以下简称M节点)(地址A1::1)访问第二设备(以下简称B节点)(地址B::1)，M节点为SRv6源节点，O节点和P节点为SRv6路径上的Endpoint节点，需要处理SRH和SID，云符号代表中转节点，只进行IPv6的路由转发，NAT设备即图5中的N(以下简称NAT节点)，对M节点请求的报文做地址转换。
如图6所示，第一步，M节点请求B节点的报文源地址为A1::1，目的地址为B1::1，SRH中的Segment List为(B::1,B2::1,B1::1)；
第二步，NAT节点N收到报文后，将源A1::1转换为C::1，生成C::1对应的NAT会话表(C::1---<A1::1,portA,B1::1,portB1,B::1>)，其中记录的访问目的地址取自SRH的Segment List[0](此处为B::1)；
第三步，O和P作为SRv6的Endpoint节点，处理SRH和SID，报文最终由B节点处理；
第四步，B节点应答给M节点的报文源地址为B::1，目的地址为C::1，通过网络设备路由后，由NAT节点N收到，其通过报文的源地址B::1和目的地址为C::1匹配到第二步创建的NAT会话表，将报文的目的地址转换为A1::1后，最终由M节点收到B的应答。
下面结合图7-10具体阐述本申请实施例中涉及的相关设备以及系统。如图7所示，本申请实施例提供一种数据传输系统，该系统可包括第一设备101、第二设备102以及NAT设备103，第一设备101与NAT设备103之间通信连接，NAT设备103与第二设备102之间通讯连接。如图8所示，第一设备101包括存储器1011以及处理器1012。如图9所示，第二设备包括存储器1021以及处理器1022。如图10所示，NAT设备包括存储器1031以及处理器1032。
存储器1011用于存储第一设备101的程序代码和数据，处理器1012用于执行存储器1011中的计算机可读指令从而执行以下操作：
向NAT设备103发送请求报文；其中，NAT设备103根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；其中，生产NAT会话表的具体步骤请参照上述数据传输方法中的步骤S201-步骤S203，在此不再赘述。
接收第二设备102发送的应答报文；其中所述应答报文的地址由NAT设备103根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备101的地址。
存储器1021用于存储第二设备102的程序代码和数据，处理器1022用于执行存储器1021中的计算机可读指令从而执行以下操作：
接收请求报文；其中所述请求报文由第一设备101发送给NAT设备103，NAT设备103根据所述请求报文生成NAT会话表由，所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；其中，生产NAT会话表的具体步骤请参照上述数据传输方法中的步骤S201-步骤S203，在此不再赘述。
向第一设备101发送应答报文；其中所述应答报文发送到NAT设备103之后，NAT设备103根据NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备101的地址。
存储器1031用于存储NAT设备103的程序代码和数据，处理器1032用于执行存储器1031中的计算机可读指令从而执行上述步骤S10-S40。
应当理解的，上述的处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种数据传输方法的部分或全部步骤。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数据传输方法，应用于SRv6场景下，其特征在于，包括：
NAT设备接收第一设备发送的请求报文；
所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
所述NAT设备接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文；
所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述生成NAT会话表，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
3.一种第一设备，应用于SRv6场景下，其特征在于，包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
向NAT设备发送请求报文；其中，所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的Segment List地址构成；
接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文的地址由所述NAT设备根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备的地址。
4.根据权利要求3所述的第一设备，其特征在于，所述NAT会话表由所述NAT设备根据所述请求报文生成，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
5.一种第二设备，应用于SRv6场景下，其特征在于，包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
接收请求报文；其中所述请求报文由第一设备发送给NAT设备，所述NAT设备根据所述请求报文生成NAT会话表由，所述NAT会话表由SRH中的SegmentList地址构成；
向所述第一设备发送应答报文；其中所述应答报文发送到NAT设备之后，所述NAT设备根据NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为第一设备的地址。
6.根据权利要求5所述的第二设备，其特征在于：所述NAT会话表由所述NAT设备根据所述请求报文生成，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
7.一种NAT设备，应用于SRv6场景下，其特征在于：包括存储器以及与所述存储器相连的处理器，所述处理器用于执行所述存储器中的计算机可读指令从而执行以下操作：
接收第一设备发送的请求报文；
根据所述请求报文生成NAT会话表；其中所述NAT会话表由SRH中的SegmentList地址构成；
接收第二设备发送的应答报文；其中所述应答报文为所述第二设备接收到所述请求报文后作出的响应报文；
根据所述NAT会话表将所述应答报文的目的地址修改为所述第一设备的地址。
8.根据权利要求7所述的NAT设备，其特征在于，所述根据所述请求报文生成NAT会话表，进一步包括：
获取所述请求报文的IPv6基本头；
根据所述IPv6基本头获取路由扩展头；
将所述路由扩展头中的Segment List地址作为NAT会话表。
9.一种数据传输系统，其特征在于：包括第一设备、NAT设备以及第二设备；其中，所述第一设备为权利要求3或4所述的第一设备，所述第二设备为权利要求5或6所述的第二设备，所述NAT设备为权利要求7或8所述的NAT设备。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任一项所述的一种数据传输方法的步骤。
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