CN114390021A - 基于IPv6单栈的IDC服务提供系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于IPv6单栈的IDC服务提供系统及方法。基于IPv6单栈的IDC服务提供系统响应于来自用户终端的请求，向所述用户终端提供服务，该IDC服务提供系统具备：IPv6单栈IDC，配置有嵌入IPv4地址的IPv6地址，该IPv6地址具有特定的IPv6前缀；域名服务器，记录有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向所述用户终端提供域名解析结果；以及网络地址转换设备，配置有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

Description

基于IPv6单栈的IDC服务提供系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于IPv6单栈的IDC(Internet Data Center，因特网数据中心)服务提供系统及方法。

背景技术

当前，基于IPv6的下一代互联网成为各国推动新科技产业的发展目标。随着基于IPv6的互联网的发展，我国也发布了《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》，要求实现互联网向IPv6演进升级，构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施。随着IPv6的全面部署和推进，IPv6逐步成为未来互联网的主流承载技术，但是目前大多数IDC都采用IPv4协议或IPv4/IPv6双栈来承载各类服务，这不利于IPv6流量比例的提升与迁移。由于IPv6与IPv4是不兼容的协议，如果只采用双协议栈的方式解决互联互通的问题，则不能与IPv4用户交互的IPv6网络是难以发展的。

为了实现IPv6与IPv4的互访，IETF(互联网工程任务组)设计解决方案NAT64，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。

同时，IETF也提出了解决IPv4与IPv6双向访问的无状态(或最小状态)地址前缀IPv4/IPv6过渡技术IVI。IVI仅要求在IPv4用户访问的目标IPv6地址中嵌入IPv4公有地址作为IPv4用户访问的目标IPv4地址，采用网络层翻译实现效率提高。

作为已知的技术，有一种IDC过渡网络的4over6隧道建立方法，该方法主要解决IPv4 IDC如何实现与IPv6单栈网络的互联，并且只考虑了为IPv4用户提供服务的场景。但是目前随着IPv6的发展，IDC采用IPv4单栈不利于业务向IPv6的迁移，而且也无充足的IPV4地址支持云资源池的业务发展，用户也不仅仅通过IPv4网络进行接入，该方案具有一定局限性。其次，隧道方式需要成对工作，也即两端同时支持封装/解封装功能，因此也不灵活。

另外，作为已知的技术，还有基于云服务的由IPv6方发起通信的IPv4/IPv6翻译方法，该方法采用了IPv4/IPv6动态映射表，需要保存映射条目关系，对于设备压力较大，维护成本高。

发明内容

在网络演进过程中，随着网络中IPv6活跃用户数以及流量逐渐增多，云资源池数据中心从IPv4/IPv6双栈向IPv6单栈演进是必然趋势。目前大多采用IPv4/IPv6双栈的模式提供服务，但是双栈模式下需要维护两套协议运维成本较高，安全风险高。

本发明是为了解决上述问题而完成的，提出了一种基于IPv6单栈的IDC服务提供系统及方法，通过在云资源池中只配置IPv6地址，能够大幅简化网络运维的复杂程度。

根据本发明的一个方面，提供一种基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，响应于来自用户终端的请求，向所述用户终端提供服务，其特征在于，具备：IPv6单栈IDC，配置有嵌入IPv4地址的IPv6地址，该IPv6地址具有特定的IPv6前缀；域名服务器，记录有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向所述用户终端提供域名解析结果；以及网络地址转换设备，配置有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，响应于来自用户终端的请求，向所述用户终端提供服务，其特征在于，包括：向IPv6单栈IDC配置嵌入有IPv4地址的IPv6地址的步骤，其中，该IPv6地址具有特定的IPv6前缀；向域名服务器记录所述特定的IPv6前缀的信息的步骤，其中，所述域名服务器根据所述特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向所述用户终端提供域名解析结果；以及向网络地址转换设备配置所述特定的IPv6前缀的信息的步骤，其中，所述网络地址转换设备根据所述特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

通过本发明，能够使IPv4用户或者双栈用户无缝访问IPv6单栈的IDC资源。另外，在本发明中采用地址静态映射方法，直接通过无状态的方式进行IPv4地址与IPv6地址之间的翻译，转换设备无需记录地址之间的动态映射关系，大幅减少了设备维护这类映射数据的日志，提升地址转换效率降低NAT以及DNS设备压力，有效解决了IPv4和IPv6网络之间的互通问题。解决了用户在不同网络场景下与IPv6单栈IDC的互通问题，有利于简化网络的运维管理，并可促进流量向IPv6迁移。

以下通过本发明的优选的实施方式的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施方式，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是示出本实施方式的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统的整体结构的图。

图2示出基于IPv6单栈的IDC服务提供系统的预配置流程图。

图3示出IPv4地址与IPv6地址的映射规则。

图4示出终端访问IPv6单栈IDC时的流程图。

图5示出IPv6单栈IDC响应终端请求的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，详细地说明本发明的优选的实施方式。

在附图中，在功能上相同的要素有时也用相同的编号来表示。此外，附图示出依照本发明的原理的实施方式和结构例，但这些只是用于理解本发明，而绝非用于限定地解释本发明。本说明书的记述只不过是典型的例示，在任何意义下都并非限定本发明的权利要求书或者应用例。

在本实施方式中，为了使本领域技术人员实施本发明而充分详细地进行了说明，但需要理解其它实施方式也能够实现，能够不脱离本发明的技术思想的范围和精神而进行结构/构造的变更、各种要素的置换。因此，不应将以下的记述限定于此来解释。

另外，为了便于说明和观察，在附图中关于各结构单元的连接关系，仅示出了说明所需的连接关系，在产品方面未必示出所有的控制线、信息线等的连接关系。实际上，可以认为几乎所有的结构之间都可能通过有线或者无线等各种方式相互连接。

图1是示出本实施方式的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统的整体结构的图。在图1中，基于IPv6单栈的IDC服务提供系统主要包括终端1、IPv4本地网2、IPv6本地网3、NAT(Network Address Translation，网络地址转换)设备4、IPv6骨干网5、IPv6单栈IDC(Internet Data Center，因特网数据中心)6、DNS服务器7。另外，终端1包括IPv4终端1a和IPv6终端1b，DNS服务器7是域名服务器，包括本地DNS服务器7a和权威DNS服务器7b。

IPv6单栈IDC6例如是基于IPv6单栈的云数据中心，响应于来自用户终端的请求，向用户终端提供服务。在IPv6单栈IDC6中采用特定前缀的IPv6地址，这些IPv6中嵌入了IPv4地址，系统可实现IPv4和IPv6地址间的无状态转换。DNS服务器7根据预置信息能够按需为终端1返回A或AAAA解析记录，从而实现IPv4终端1a和IPv6终端1b对IPv6单栈IDC6的无缝访问。即，DNS服务器7能够根据特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向终端1提供域名解析结果。

终端1包括PC端以及移动端等各种终端，可存在于IPv4单栈网络、IPv6单栈网络、IPv4/IPv6双栈网络中。终端1可通过有线或者无线的方式访问作为外部单栈IPv6云服务资源的IPv6单栈IDC6。

另外，本地DNS服务器7a提供域名服务，作为所有客户端的第一级域名服务器而工作，通过DNS递归查询，对IPv4服务资源正常返回A记录，对IPv6服务资源返回AAAA记录，与NAT设备4同步A记录与AAAA记录的映射。其中，包括记录特定IPv6前缀的数据库，用于识别IPv6单栈IDC中的特定IPv6地址。

另外，当本地DNS服务器7a无法为用户请求提供应答时，会通过迭代查询至权威DNS服务器7b以获得域名解析结果。

NAT设备4部署在IPv4本地网2与IPv6骨干网5之间，用于完成IPv4报头和IPv6报头的相互转换。具体地，在NAT设备4中配置有特定的IPv6前缀的信息，并能够根据该特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

作为云资源池的IPv6单栈IDC6可利用IPv6地址来访问。另外，需要部署资源池IPv6地址，网络设备支持IPv6地址部署，路由器防火墙支持IPv6地址部署。

当终端访问IPv6单栈IDC时系统需要进行预配置，预配置流程如图2所示。图2示出基于IPv6单栈的IDC服务提供系统的预配置流程图。

在步骤S1中，对IPv6单栈IDC6中的主机配置嵌入有IPv4地址的IPv6地址，这些IPv6地址具备特定的IPv6前缀。

在步骤S2中，将上述特定的IPv6前缀记录到DNS服务器7中。在此，既可以将上述特定的IPv6前缀记录到本地DNS服务器7a中，也可以记录到权威DNS服务器7b中。

在步骤S3中，在NAT设备4中配置上述特定的IPv6前缀信息。

通过以上处理，完成IDC服务提供系统的预配置。

图3示出IPv4地址与IPv6地址的映射规则。在本系统中，DNS服务器与NAT设备都使用如下方法进行地址的转换。即，从已有的IPv6地址段中分配一个IPv6地址段空间，将IPv4地址通过无状态映射放于其中，将IPv4地址作为IPv6地址空间的一部分。此时，IPv6地址具有双重属性，即具有IPv6属性和IPv4属性。另外，IPv6的前缀Pref6可以根据配置需求适当选择，例如有如下选择。

(1)IPv6知名前缀(Well Known Prefix,WKP)：64:ff9b::/96；

(2)由网络运营者自行分配的特定前缀，前缀长度可自定义，例如32、40、48、56或者64等。

此外，图3所示的Pv4地址与IPv6地址映射规则还可以用于溯源处理。具体而言，在NAT设备中运行地址映射算法，形成IPv6地址与IPv4地址及端口号之间的映射关系，将IPv6地址转换为IPv4地址，IPv6终端即可访问位于IPv4网络中的服务器。另一方面，在地址溯源中，在业务系统中记录了转换后的IPv4访问记录，业务系统向溯源系统发起溯源请求，溯源系统中运行相同的地址映射算法，可以计算出IPv4源地址对应的IPv6地址，从而确认终端身份，并将溯源结果返回业务系统。

当终端与IPv6单栈IDC进行数据交互时，分为地址解析、访问IDC、IDC响应请求三个步骤，下面使用图4和图5来说明。

图4示出终端访问IPv6单栈IDC时的流程图。

在步骤S11中，终端1向DNS服务器7发送A/AAAA查询请求，请求从域名到IP地址的域名解析。

接下来，在步骤S12中，DNS服务器7根据A/AAAA查询请求，进行域名解析，并向终端1返回作为域名解析结果的A/AAAA查询结果。此处，在是IPv4终端1a向DNS服务器7发出的域名解析请求的情况下，DNS服务器7查询服务器中的地址前缀信息，若匹配则去掉IPv6地址前缀而将其转换为IPv4地址，并将解析出的IPv4地址返回给IPv4终端1a，即，返回A查询结果(转至步骤S13)。另外，在是IPv6终端1b向DNS服务器7发出的域名解析请求的情况下，DNS服务器7将解析出的IPv6地址返回给IPv6终端1b，即，返回AAAA查询结果(转至步骤S16)。

另外，在DNS服务器7中，如果本地DNS服务器7a能够进行域名解析，则本地DNS服务器7a向终端1返回域名解析结果。此外，如果本地DNS服务器7a无法进行域名解析，则本地DNS服务器7a进一步向权威DNS服务器7b发起A/AAAA查询请求，权威DNS服务器7b将域名解析结果返回给本地DNS服务器7a，进而由本地DNS服务器7a向终端1返回域名解析结果。

在步骤S13中，IPv4终端1a根据DNS服务器7解析出的IPv4地址发起(Src_v4，Dst_v4)的请求，这个请求根据网络的路由处理，数据报文会被转发到NAT设备4。

在步骤S14中，NAT设备4根据地址转换规则，将(Src_v4，Dst_v4)IPv4地址对转换为(Src_v6，Dst_v6)IPv6地址对(即，合成的IPv6地址对)。此过程为无状态的映射，仅需要添加原先配置的特定的IPv6前缀即可。

在步骤S15中，基于转换后的IPv6地址对，将数据包经由IPv6骨干网5发送至IDC6中的对应主机。

另外，在步骤S16中，IPv6终端1b基于解析出的IPv6地址，将数据包经由IPv6骨干网5发送至IDC6中的对应主机。

通过以上处理，终端的请求被发送至IPv6单栈IDC。

下面，参照图5来说明IPv6单栈IDC响应终端请求的流程图。

首先，在步骤S21中，IDC6中的对应主机返回针对终端的响应数据包，其目标地址Dst_v6为终端的IPv6地址或者合成的IPv6地址。

接下来，在步骤S22中，如果判断为目标地址Dst_v6为合成的IPv6地址则进入步骤S23，否则进入步骤S25。

在步骤S23中，将响应数据包通过路由转发至NAT设备4。

在步骤S24中，NAT设备4根据地址映射规则将合成的IPv6地址转换为IPv4地址，基于该IPv4地址将响应数据包返回给IPv4终端1a。

在步骤S25中，基于IPv6地址将响应数据包直接通过IPv6网络发送给IPv6终端1b。

通过以上处理，IPv6单栈IDC完成针对终端请求的响应处理。

本发明适用于IPv6单栈IDC提供服务的场景，能够为IPv4或者IPv6用户无缝提供业务服务，并且与IPv4/IPv6网络适配。解决了用户在不同网络场景下与IPv6单栈IDC互通的问题，有利于简化网络的运维管理，并可促进流量向IPv6迁移。

另外，本发明直接通过无状态的方式进行IPv4地址与IPv6地址之间的翻译，转换设备无需记录地址之间的动态映射关系，大幅减少了设备维护这类映射数据的日志，有效解决了IPv4和IPv6网络之间的互通问题。

另外，本发明可应用于云资源池/IDC未来从双栈向单栈的演进，通过单栈简化云资源池的管理和维护成本，促进基于IPv6的云网融合。另外，IPv6单栈的云资源池/IDC可以通过本方法为IPv6用户终端提供业务服务，并可为网络演进中少数剩余的不支持IPv6的IPv4用户继续提供服务，确保云资源池主机所提供的服务不会中断。并且，网络采用无状态地址转换技术进行IPv6地址和IPv4地址的转换，有利于云服务向IPv6的迁移以及IPv6流量提升。

本领域技术人员应当知道，本发明中记载的结构可以被实施为系统、装置、方法或作为计算机程序产品的计算机可读媒体。因此，本发明可以被实施为各种形式，例如完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、常驻软件、微程序代码等)，或者也可实施为软件与硬件的实施形式，例如为电路、模块或系统。此外，本发明也可以以任何有形的媒体形式实施为计算机程序产品，其保存有计算机可执行的程序代码。

关于本发明的叙述，可以理解每一个流程图和/或框图中的每一个块，以及流程图和/或框图中的块的任何组合，根据需要也可以使用计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可供通用型计算机或特殊计算机的处理器或其它可编程数据处理装置所组成的机器来执行，而指令经由计算机或其它可编程数据处理装置处理以便实施流程图和/或框图中所说明的功能或操作。

在附图中显示的本发明的实施方式的各种功能及操作的流程图及框图中的每个块可表示一模块、区段、或部分的程序代码，其包括一个或多个可执行指令，以实施指定的逻辑功能。另外应当注意，在某些其它的实施例中，块所示的功能可以不按图中所示的顺序进行。举例来说，两个图示相连接的块事实上也可以同时执行，或根据所涉及的功能在某些情况下也可以按图标相反的顺序执行。此外还需注意，每个框图和/或流程图的块，以及框图和/或流程图中块的组合，可藉由基于专用硬件的系统来实施，或者藉由专用硬件与计算机指令的组合，来执行特定的功能或操作。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，不限于所披露的各实施例。在不脱离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (12)

1.一种基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，响应于来自用户终端的请求，向所述用户终端提供服务，其特征在于，具备：

IPv6单栈IDC，配置有嵌入IPv4地址的IPv6地址，该IPv6地址具有特定的IPv6前缀；

域名服务器，记录有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向所述用户终端提供域名解析结果；以及

网络地址转换设备，配置有所述特定的IPv6前缀的信息，根据所述特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

2.根据权利要求1所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，其特征在于，

在所述用户终端是IPv4终端的情况下，

所述域名服务器根据来自所述IPv4终端的请求，将解析出的IPv4地址返回给所述IPv4终端，

所述网络地址转换设备对从所述IPv4终端发来的所述IPv4地址添加所述特定的IPv6前缀而将其转换为合成的IPv6地址，并基于该合成的IPv6地址，将所述IPv4终端的数据包发送给所述IPv6单栈IDC，

所述IPv6单栈IDC生成针对所述数据包的响应数据包，并发送给所述网络地址转换设备，

所述网络地址转换设备将所述合成的IPv6地址转换为所述IPv4地址，并基于转换得到的所述IPv4地址，将所述响应数据包返回给所述IPv4终端。

3.根据权利要求1所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，其特征在于，

在所述用户终端是IPv6终端的情况下，

所述域名服务器根据来自所述IPv6终端的请求，将解析出的IPv6地址返回给所述IPv6终端，

所述IPv6终端基于解析出的所述IPv6地址，将数据包发送给所述IPv6单栈IDC，

所述IPv6单栈IDC生成针对所述数据包的响应数据包，并发送给所述IPv6终端。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，其特征在于，

所述域名服务器包括本地域名服务器和权威域名服务器，

在所述本地域名服务器能够进行域名解析的情况下，所述本地域名服务器向所述用户终端提供域名解析结果，

在所述本地域名服务器无法进行域名解析的情况下，所述本地域名服务器进一步向所述权威域名服务器发起查询请求而从所述权威域名服务器接收域名解析结果，并向所述用户终端提供域名解析结果。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，其特征在于，

使用IPv6知名前缀作为所述特定的IPv6前缀。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供系统，其特征在于，

使用由网络运营者自行分配的特定前缀作为所述特定的IPv6前缀，前缀长度能够自定义。

7.一种基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，响应于来自用户终端的请求，向所述用户终端提供服务，其特征在于，包括：

向IPv6单栈IDC配置嵌入有IPv4地址的IPv6地址的步骤，其中，该IPv6地址具有特定的IPv6前缀；

向域名服务器记录所述特定的IPv6前缀的信息的步骤，其中，所述域名服务器根据所述特定的IPv6前缀的信息进行域名解析，并向所述用户终端提供域名解析结果；以及

向网络地址转换设备配置所述特定的IPv6前缀的信息的步骤，其中，所述网络地址转换设备根据所述特定的IPv6前缀的信息进行IPv4地址和IPv6地址的相互转换。

8.根据权利要求7所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，其特征在于，

在所述用户终端是IPv4终端的情况下，

使所述域名服务器根据来自所述IPv4终端的请求，将解析出的IPv4地址返回给所述IPv4终端，

使所述网络地址转换设备对从所述IPv4终端发来的所述IPv4地址添加所述特定的IPv6前缀而将其转换为合成的IPv6地址，并基于该合成的IPv6地址，将所述IPv4终端的数据包发送给所述IPv6单栈IDC，

使所述IPv6单栈IDC生成针对所述数据包的响应数据包，并发送给所述网络地址转换设备，

使所述网络地址转换设备将所述合成的IPv6地址转换为所述IPv4地址，并基于转换得到的所述IPv4地址，将所述响应数据包返回给所述IPv4终端。

9.根据权利要求7所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，其特征在于，

在所述用户终端是IPv6终端的情况下，

使所述域名服务器根据来自所述IPv6终端的请求，将解析出的IPv6地址返回给所述IPv6终端，

使所述IPv6终端基于解析出的所述IPv6地址，将数据包发送给所述IPv6单栈IDC，

使所述IPv6单栈IDC生成针对所述数据包的响应数据包，并发送给所述IPv6终端。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，其特征在于，

所述域名服务器包括本地域名服务器和权威域名服务器，

在所述本地域名服务器能够进行域名解析的情况下，使所述本地域名服务器向所述用户终端提供域名解析结果，

在所述本地域名服务器无法进行域名解析的情况下，使所述本地域名服务器进一步向所述权威域名服务器发起查询请求而从所述权威域名服务器接收域名解析结果，并向所述用户终端提供域名解析结果。

11.根据权利要求7至9中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，其特征在于，

使用IPv6知名前缀作为所述特定的IPv6前缀。

12.根据权利要求7至9中的任一项所述的基于IPv6单栈的IDC服务提供方法，其特征在于，

使用由网络运营者自行分配的特定前缀作为所述特定的IPv6前缀，前缀长度能够自定义。

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