CN1490998A - 利用nat-pt和客户/服务器模式实现ip网络终端通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，利用NAT－PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端全球漫游通信方法，通过利用NAT－PT转换网关已经实现的IPv4网络与IPv6网络的互联互通，在位于NAT－PT之后的IPv6网络里设置一归属服务器，该服务器负责与安装了客户端软件的IPv6/IPv4双栈主机间建立隧道连接，使位于任意IPv4网络里的IPv6/IPv4双栈主机，能够通过隧道穿越任意的IPv4网络，和其他的任意IPv6或具有全局IPv4地址的主机间建立端到端的对等通信连接。该方法可以和现有的网络体系兼容，无需对现有的路由设备进行升级。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种利用NAT-PT(Network addresstranslation-protocol transform：网络地址翻译和协议转换)和客户/服务器模式联合实现IP(Internet Protocol)网络终端全球漫游的方法，尤其是一种利用IPv4/IPv6(Internet Protocol Version 4/Internet Protocol Version 6)NAT-PT转换网关与IPv6终端及其归属服务器间利用客户/服务器模式联合实现终端间的端到端(Peer to Peer)通信和全球漫游的方法。
背景技术
以人为本的个性化信息通信服务是通信技术发展的终极目标之一。实现这个目标的一个基础是必须能首先实现用户终端间的端到端(Peer toPeer)对等通信。现有的基于IPv4的互联网由于其地址空间的限制，已使其无法胜任这个工作。于是人们提出了IPv6这个新的技术。IPv6从提出到现在已有十来年时间，虽然应用不是十分广泛，但其技术上已基本成熟，并且目前只有它能满足用户通信个性化、实现端到端对等通信、实现全球任意点漫游等。到现在，Pv6逐步取代IP4成为未来因特网的核心已经是一种不可逆转的潮流。在这个过程中，由于IPv4是目前全球最大的互联网，其用户有几个亿，目前用户是如此地依赖Internet，以致不能忍受从IPv4向IPv6迁移时Internet出现的任何中断时间，所以IPv6网络将和IPv4网络会有很长一段时间的共存。如何实现用户终端既能对IPv4网络进行访问，又能直接联接到IPv6网络并实现在各个IPv4网络和IP6网络间的全球漫游，如何在这个混合网络中实现端到端对等通信等是推动IPv6发展的关键。
对于上面的问题，由于人们更早些时候首先想到的是解决IPv4地址不足的问题。提出并使用了内部地址的方法，利用代理网关实现内网的终端与全球因特网上其它用户的通信。这里代理网关起到了网络地址翻译(NAT：Network address translation)功能，这种功能使用户可以保存IPv4地址。NAT将局域网系统的TCP/IP地址替换为NAT路由器的地址，使其看起来就像只有一个连接的系统。尽管NAT节省空间，但是它也会带来麻烦。在使用NAT时，外部用户将整个子网“看”做是一台计算机，这会造成无法避免的问题。例如，当每台Web服务器都需要自己的IP地址时，NAT无法在一个地点提供多台Web服务器。多媒体和互动Internet业务很难(有时不可能)通过NAT路由器进行。并且不能将NAT设备嵌套来建立多个子网络。另外一个更大的麻烦是难以实现人们个性化的端到端对等通信的要求。这种技术的实施对目前IPv6的推广造成的困难是：加剧了位于NAT之后的IPv4终端与IPv6网络终端间面对面通信的困难。目前人们提出的大多数技术只是解决IPv4网络与IPv6网络间的互通，而不解决终端间的面对面，也就是端到端对等通信的问题；更不用说在全球漫游情况下的端到端对等通信。
发明内容
本发明的一个重要目的是提供一种利用IPv4/IPv6网络互通转换网关NAT-PT和设置在IPv6网络中的归属服务器，使位于IPv4 NAT后面的IPv6/IPv4双栈主机，通过NAT-PT与归属服务器动态获取IPv6地址，从而实现与IPv6网络终端用户和具有全局IPv4地址的终端用户端到端对等通信。
本发明的另一个目的是提供一种穿透现有使用内部IPv4地址网络，实现端到端对等通信的方法，该方法中用户终端即使不具备全局IPv4地址的情况下，也能利用归属服务器实现全球范围的端到端对等通信。这使得本发明和现有的网络体系兼容，无需对现有的路由设备进行升级。
本发明的另一个目的是和现有通信网技术相结合，在不需对现有通信网作任何改动的情况下实现用户终端的全球漫游。
本发明的具体实现过程如下：
利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，利用NAT-PT(Network address translation-protocoltransform：网络地址翻译和协议转换)和客户/服务器模式联合实现IP(Internet Protocol)网络终端全球漫游的方法，通过利用NAT-PT转换网关已经实现的IPv4网络与IPv6网络的互联互通，在位于NAT-PT之后的IPv6(Internet Protocol Version 6)网络里设置一归属服务器，该服务器负责与安装了客户端软件的IPv6/IPv4双栈主机间建立隧道连接，使位于任意IPv4(Internet Protocol Version 4)网络里的IPv6/IPv4双栈主机，能够通过隧道穿越任意的IPv4网络，和其他的任意IPv6或具有全局IPv4地址的主机间建立端到端的对等通信连接。
附图说明
图1是用户配置的双栈主机常规方式访问IPv4/IPv6网络图；
图2是双栈主机在纯IPv6网络中时的访问方式图；
图3是客户端与归属服务器间的通信过程图；
图4是客户端通过归属服务器与其它全局IP终端间的通信过程图；
图5是客户端通过归属服务器与其它全局IP终端间的通信过程中的数据
包封装图；
1)用户终端本身配置成支持IPv4/IPv6双协议栈通信的主机。于是如图1所示，当用户只想获取因特网络提供的信息时，如果用户终端位于IPv4网络中，那它可以任意选择一个ISP(Internet ServiceProvider)通过拔号上网、GPRS或其它配置方式获得IPv4地址后联接上因特网，这个地址可以是内部地址，也可以是全局IPv4地址。
2)当用户位于IPv6网络中时，他可以选择任一个IPv6 ISP，并自动获得该ISP提供的全局IPv6地址后进行通信，如图2所示。
3)在用户终端上安装实现端到端对等通信的客户端程序：该程序的功能是用户启动它后，它可以自动实现与远程服务器的连接，并向服务器申请IPv6地址，获得IPv6地址后，负责建立与服务器的IPv4之上的IPv6隧道通信连接。在IPv6网络里选择一台服务器(如DNS域名服务器、WWW服务器、NAT-PT网关等)安装实现端到端对等通信的服务器端程序：服务器端程序主要功能是响应客户端程序发起的IPv6地址申请，分配给客户端IPv6地址，维护IPv6地址池，建立并维护与客户端通信的IPv6隧道连接，并负责中转客户端与其它通信节点间通信的数据报。被选择的服务器将作为用户终端的归属服务器，归属服务器负责转发客户端数据包到其它终端，也负责将其它终端的数据包转发到客户端。客户端与归属服务器间的通信过程如图3所示：→用户启动客户端程序后，用户终端将主动向归属服务器发起连接建立请求；中间将穿过连接IPv4网络与IPv6网络的NAT-PT，客户端里的归属服务器地址Pv6地址可由客户端程序自动配置，也可以手动配置；→归属服务器将对用户的合法性地行验证，通过验证后，将给该请求终端分配全球唯一的IPv6地址，并通过NAT-PT网关将地址分配信息发送给只有内部IPv4地址的用户终端；→用户终端通过归属服务器分配的给它的IPv6地址建立与其IPv6归属服务器间的基于IPv4网络之上的隧道连接，并由归属服务器为该隧道分配标识；→以后用户终端与其它具有对等通信能力的IP终端进行对等通信时，可以使用IPv6数据封装于IPv4分组包中来传送，也可以利用该隧道标识代替IPv6地址，以增加分组的有效载荷，然后通过其归属代理进行。其过程如图4所示；→上述通信过程中，归属代理对于其客户端的作用是建立基于IPv4网络上的隧道，对于想与客户端通信的其它终端来说，它起到客户端的最后一跳路由器的作用。
4)实现上述端到端的对等通信，需要对数据包在终端和归属服务器间进行隧道封装，同时如果是使用的隧道标识来标记分组所经隧道和客户端IPv6地址，那在归属服务器里需要建立专门的“隧道标识、地址”转换表，以实现客户端终端的IPv6地址与隧道标识间的相互转换，数据包在客户端到另一通信终端的封装方式如图5所示，图5给出了客户端位于内部IPv4私有地址域时的通信过程；如果终端有正式IPv4址，那户就按正常方式通信，而不必启动客户端程序与归属服务器建立连接。
5)上述配置完成后，只要在客户端安装好相应的客户端程序，当用户想要实现端到端通信时，它就可以启动客户端程序。之后，用户发往IPv6终端或具有全局IPv4地址终端的数据包将首先将通过建立的隧道发送到归属服务器，由归属服务器将数据包转交到最终目的地址。反之，想与该客户端通信的其它终端，它发送的数据包也会被正常路由到归属服务器，再由归属服务器转发到客户端。
6)上述实现过程中，用户终端可以以任意方式联上互联网，所获得的IPv4地址可以是合局的，也可以是内部地址，而不受限于任何特定的ISP。唯一要做的是它需要购买客户端程序并安装。之后用户就可以在全球漫游的情况下实现端到端的对等通信。
利用NAT-PT(Network address translation-protocol transform：网络地址翻译和协议转换)和客服/服务器模式联合实现IP(Internet Protocol)网络终端任意点上端到端通信(Peer to Peer)的方法，主要是预先设计好置于终端中的客户端程序和置于IPv6(Intemet Protocol Version 6)网络中的IPv6终端归属服务器程序，终端在IPv4网络中时，它可以按常规的方法访问IPv4网络，终端漫游到IPv6网络中时，它也可以按正常的纯IPv6网络访问的方式实现对IPv6网络的访问。只有当终端漫游到IPv4网络中后，如果终端想实现与IPv6网络用户间的端到端(Peer to Peer)通信，那么终端将启动客户端程序，自动向位于NAT-PT之后的IPv6网络中的归属服务器发起地址申请，归属服务器为终端分配全局IPv6地址，并通过NAT-PT建立从位于IPv6网络中的服务器到终端间的隧道连接，所有发往该移动终端的IPv6数据将先发往该终端的归属服务器，由归属服务器将数据重新封装并通过NAT-PT网关转发到移动终端；在IPv4网络中的该终端如有数据传往IPv6网络中的另一终端，也需要将数据先转发到它的归属服务器上，由归属服务器进行转发，从而实现终端的全球漫游和与纯IPv6网络终端的端到端通信。这里最重要的是该方法可以和现有的网络体系兼容，无需对现有的路由设备进行升级，这就是说我们不需要对现有的IPv4网络进行任何改动，采用该方法的终端就可以实现全球漫游和与其它采用该方法的终端、以及纯IPv6网络用户终端实现端到端的通信。
Claims (9)
1.利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端全球漫游的方法，通过利用NAT-PT转换网关已经实现的IPv4网络与IPv6网络的互联互通，在位于NAT-PT之后的IPv6网络里设置一归属服务器，该服务器负责与安装了客户端软件的IPv6/IPv4双栈主机间建立隧道连接，使位于任意IPv4网络里的IPv6/IPv4双栈主机，能够通过隧道穿越任意的IPv4网络，和其他的任意IPv6或具有全局IPv4地址的主机间建立端到端的对等通信连接。
2.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，在用户终端上安装实现端到端对等通信的客户端程序，在IPv6网络里选择一台服务器安装实现端到端对等通信的服务器端程序，被选择的服务器将作为用户终端的归属服务器，归属服务器负责转发客户端数据包到其它终端，也负责将其它终端的数据包转发到客户端。
3.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，用户启动客户端程序后，用户终端将主动向归属服务器发起连接建立请求，中间将穿过连接IPv4网络与IPv6网络的NAT-PT，客户端里的归属服务器地址Pv6地址可由客户端程序自动配置，也可以手动配置。
4.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，用户终端通过归属服务器分配的给它的IPv6地址建立与其IPv6归属服务器间的基于IPv4网络之上的隧道连接，并由归属服务器为该隧道分配标识。
5.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，用户终端与其它具有对等通信能力的IP终端进行对等通信时，可以使用IPv6数据封装于IPv4分组包中来传送，也可以利用该隧道标识代替IPv6地址，以增加分组的有效载荷，然后通过其归属代理进行。
6.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，归属代理对于其客户端的作用是建立基于IPv4网络上的隧道，对于想与客户端通信的其它终端来说，它起到客户端的最后一跳路由器的作用。
7.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，实现端到端的对等通信，需要对数据包在终端和归属服务器间进行隧道封装，同时如果是使用的隧道标识来标记分组所经隧道和客户端IPv6地址，那在归属服务器里需要建立专门的“隧道标识、地址”转换表，以实现客户端终端的IPv6地址与隧道标识间的相互转换，数据包在客户端到另一通信终端以封装方式，客户端位于内部IPv4私有地址域时的通信过程；如果终端有正式IPv4址，那户就按正常方式通信，而不必启动客户端程序与归属服务器建立连接。
8.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，只要在客户端安装好相应的客户端程序，当用户想要实现端到端通信时，它就可以启动客户端程序，之后，用户发往IPv6终端或具有全局IPv4地址终端的数据包将首先将通过建立的隧道发送到归属服务器，由归属服务器将数据包转交到最终目的地址，反之，想与该客户端通信的其它终端，它发送的数据包也会被正常路由到归属服务器，再由归属服务器转发到客户端。
9.根据权利要求1所述的利用NAT-PT和客户/服务器模式联合实现IP网络终端的端到端通信方法，其特征在于，用户终端可以以任意方式联上互联网，所获得的IPv4地址可以是全局的，也可以是内部地址，而不受限于任何特定的ISP，唯一要做的是它需要购买客户端程序并安装，之后用户就可以在全球漫游的情况下实现端到端的对等通信。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Assignee: Beijing Zhongke Jingshang Technology Co., Ltd. Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences Contract record no.: 2011110000143 Denomination of invention: Using NAT-PT and client / server mode to realize IP network terminal communication method Granted publication date: 20080402 License type: Exclusive License Open date: 20040421 Record date: 20110823 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences Contract record no.: 2011110000143 Date of cancellation: 20181212 |
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| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract | ||
| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract |
Change date: 20181212 Contract record no.: 2011110000143 Assignee after: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc Assignee before: Beijing Zhongke Jingshang Technology Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080402 Termination date: 20190723 |