CN1870583A - 实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法，其核心包括：在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT－PT网关；当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT－PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。通过本发明，可以在Mobile IPv6的“路由优化”模式下，使移动IPv6节点和IPv4通信伙伴之间能够进行移动通信，因此其不但解决了移动IPv6和IPv4互通的功能问题，而且大大提高移动通信的效率。

Description

实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法。

背景技术

随着网络技术的发展，以及大量可移动终端的出现，如笔记本电脑、PDA、手机、车载设备等等，掀起了移动计算的热潮，越来越多的用户可以通过各种各样的终端，在任意地点通过公用移动无线网连接到Internet网络。

为解决移动业务的需求，在网络层面上引入了Mobile IP(移动IP)技术。

Mobile IP技术的基本原理是使移动节点在移动过程中始终可以用初始的IP地址进行IP通信，从而保证IP网络层承载的上层应用保持移动中的不中断和可接续性。

随着网络规模的扩大，IPv6技术以其庞大的地址空间等优势将逐渐取代目前的IPv4技术。基于IPv6的Mobile IP，即Mobile IPv6技术，借助IPv6自身的技术优势和对Mobile IPv4技术的改进，正成为Mobile IP领域的新贵，越来越被逐步广泛的应用起来。

下面结合图1说明Mobile IPv6技术的基本原理：

①当移动节点连接到它的家乡网络上时，它将采取与其它的固定节点一样的方式工作。

②移动节点通过IPv6的邻居发现机制检测自己是否已漫游至外地网络上。IPv6的外地网关会周期的发送路由器宣告消息，其中包含该外地网络的前缀，移动节点收到外地网关的路由器宣告消息后，检查其中的外地网络的前缀与家乡网络的前缀不同，则认为已漫游至外地网络。

③若移动节点发现自己已经移动到外地网络上时，它将在收到的路由器宣告信息的基础上通过有状态或者无状态的地址自动配置过程获得外地网络上的转交地址。此时移动节点同时拥有家乡地址和转交地址。

④移动节点将所述转交地址通过“绑定更新”消息注册到家乡代理上。

⑤移动节点也可以将所述转交地址通过“绑定更新”消息注册通知给它的通信伙伴。注册前，移动节点和通信伙伴之间需要先执行ReturnRoutability检测过程，即移动节点先发送Home Init Test消息和Care-of InitTest消息给通信伙伴，后者处理后，返回Home Test消息和Care-of Test消息给移动节点。

⑥移动节点的通信伙伴如果不知道其转交地址，就将按照移动节点的家乡地址将数据报文发送到移动节点的家乡网络上，然后其家乡代理将截取到这些数据报文，再根据移动节点当前的转交地址，利用隧道机制将这些数据报文转发给移动节点。

而移动节点发给通信伙伴的报文也会先通过反向隧道发给家乡代理，再由家乡代理转交给通信伙伴。

因为这种方式下，通信伙伴和移动节点之间的数据报文都要通过家乡代理进行中转，所以称为“三角路由”方式。

⑦若通信伙伴通过“绑定更新”知道移动节点的转交地址，则利用IPv6的路由扩展头直接将数据报文传送给移动节点。由于数据报文的第一目的地址是转交地址，第二目的地址是家乡地址，所以能够根据所述转交地址将所述数据报文直接发送给外地网络中的移动节点，而不需要经过家乡代理中转。

相反方向上，移动节点发给通信伙伴的数据报文源地址是转交地址，而家乡地址保存在数据报文的目的地扩展头中。这样，数据报文也可以不经过反向隧道发给家乡代理，而是直接发给通信伙伴。

这种方式，对应⑥的“三角路由”方式，称为“路由优化”方式。

由上述描述可以看出，Mobile IPv6技术解决了移动IPv6节点和IPv6通信伙伴之间的移动通信问题。但是Internet从IPv4到IPv6的过渡需要一个长期的过程，目前大量的网络节点还是IPv4的，通过Mobile IPv6技术实现的移动IPv6节点必然存在着与大量IPv4通信伙伴之间移动通信的需求，也就是使IPv6节点可以访问IPv4节点，反之亦然。于是，出现了NAT-PT(Network AddressTranslation-Protocol Translation；IPv6和IPv4之间的协议转换协议)技术(协议规范由RFC2766定义)。

NAT-PT技术的主要原理是，在IPv6网络和IPv4网络之间设置网关设备，称为NAT-PT网关，在IPv6网络节点与IPv4网络节点相互通信时，NAT-PT网关将往来的IPv6报文和IPv4报文进行相互转换，以适应对端的IP协议类型。包括协议的转换(如IPv4报文头和IPv6报文头的转换)以及IP地址的转换。

对于IPv6到IPv4的转换中，IP地址的转换实际上是用可标识的IPv4地址替换IPv6地址，方法是从IPv4地址池中分配临时的IPv4地址来映射IPv6地址。而对于IPv4到IPv6的转换，则需要用IPv6地址替换IPv4地址，方式是分配专门的IPv6前缀，称为NAT-PT前缀，用前缀+IPv4地址构成新的IPv6地址来映射原来的IPv4地址。

下面结合图2描述通过NAT-PT网关实现IP地址转换的过程。

如图2所示，中间是NAT-PT网关，分配有IPv4地址池(例如101.1.1.1到101.1.1.10)，用于映射IPv6地址，并分配NAT-PT前缀(例为3333∷0/96)，用于映射IPv4地址；左边IPv6网络中，节点B和节点A的IPv6地址分别为2001∷1，和2001∷2；右边IPv4网络中，节点C的IPv4地址为132.1.1.1。

当实现IPv6节点发起向IPv4节点的访问时：

假设IPv6节点B准备与IPv4节点C通信，首先节点C的IPv4目的地址需要映射为IPv6目的地址，方法是用NAT-PT前缀+IPv4地址，即3333∷132.1.1.1。节点B发送IPv6报文，源地址为2001∷1，目的地址为3333∷132.1.1.1，在报文经过NAT-PT网关时，IPv6目的地址被转换为IPv4目的地址132.1.1.1，然后NAT-PT网关从IPv4地址池分配一个地址(例如101.1.1.1)来映射IPv6源地址，并将IPv6报文转换为IPv4报文，发送给IPv4节点C。

当实现IPv4节点发起向IPv6节点的访问时：

假设IPv4节点C准备与IPv6节点B通信，首先需要将节点B的IPv6地址映射为IPv4地址(假设将2001∷1映射为101.1.1.2)，节点C上发送IPv4报文，直接使用映射后的IPv4地址101.1.1.2作为目的地址。在报文经过NAT-PT网关时，IPv4报文的源地址被映射为相应的IPv6地址，方法是加上NAT-PT前缀，即为3333∷132.1.1.1。IPv4报文的目的地址被映射为相应的IPv6目的地址2001∷1，然后NAT-PT网关将报文转换为IPv6报文后发送给IPv6节点B。

与本发明相关的现有技术一通过Mobile IPv6“三角路由”方式+NAT-PT的方式实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴进行通信。其具体实施过程如图3所示，

(1)、当移动IPv6节点移动到外地网络时，获得IPv6转交地址后，首先通过“绑定更新”消息向家乡代理注册。

(2)、移动IPv6节点发给IPv4通信伙伴的数据报文前，先获得IPv4通信伙伴的对应IPv6地址(具体方法同普通NAT-PT应用)作为数据报文的目的地址，源地址为移动IPv6节点的家乡地址，然后通过反向隧道先发送到家乡代理，再由家乡代理转交，把该数据报文发向IPv4通信伙伴。

(3)、由于数据报文目的地址是IPv4通信伙伴对应的IPv6地址，该数据报文会被发送到NAT-PT网关，在NAT-PT网关处，根据NAT-PT协议要求，将IPv6数据报文转换为IPv4数据报文，其中数据报文的目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4地址，IPv6源地址(即家乡地址)被转换为从NAT-PT网关IPv4地址池中分配的一个IPv4地址(设为tranSourceIPv4)。

(4)、转换后的IPv4数据报文从NAT-PT网关发往IPv4通信伙伴。从IPv4通信伙伴返回给移动IPv6节点的数据报文，目的地址为tranSourceIPv4。

(5)、IPv4通信伙伴的返回数据报文到达NAT-PT网关，NAT-PT网关将数据报文转换为IPv6数据报文。转换后的目的地址为移动IPv6节点的家乡地址。

(6)、转换后的数据报文先由家乡代理截获，然后按照移动节点的转交地址，通过隧道将数据报文发给移动IPv6节点。

(7)、移动IPv6节点从隧道中接收到通信伙伴返回的IPv6数据报文，完成处理。

由现有技术的技术方案可以看出，其核心是通过Mobile IPv6的“三角路由”方式+NAT-PT方式来解决移动IPv6节点和IPv4通信的问题。显然，现有技术无法实现移动IP的“路由优化”方式，所有的通信数据报文都要通过家乡代理转交，使得家乡代理容易成为瓶颈，降低网络效率。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法，通过该方法，能够通过移动IP的“路由优化”方式实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信，从而避免所有的通信数据报文都要通过家乡代理转交，使得家乡代理容易成为瓶颈，降低网络效率的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法，包括：

A、在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关；

B、当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。

其中，在所述步骤B之前包括：

移动IPv6节点连接到其家乡网络上，并通过与所述家乡网络间的信息交互获取其家乡地址；

以及，

移动IPv6节点通过IPv6的邻居发现机制检测自己是否已经漫游到外地网络，当发现自己已经移动到外地网络时，通过地址配置过程获得外地网络的转交地址；

通过绑定更新消息将所述获得的转交地址注册到家乡代理上。

其中，当所述移动IPv6节点将所述获得的转交地址向IPv4通信伙伴进行注册前，向IPv4通信伙伴发起检测过程时，所述步骤B具体包括：

B1、所述移动IPv6节点发送Home Test Init消息给其家乡代理，并通过所述家乡代理发送给IPv4通信伙伴；以及，

发送Care-of Test Init消息给IPv4通信伙伴；

B2、所述NAT-PT网关拦截所述发送给IPv4通信伙伴的消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述拦截后的消息进行处理。

其中，步骤B2中，所述代理所述IPv4通信伙伴对所述拦截后的消息进行处理的过程具体包括：

B21、所述NAT-PT网关根据所述拦截后的消息，对所述移动IPv6节点进行检测；

B22、当检测通过后，所述NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴维护检测过程中所需的信息，并向所述移动IPv6节点的家乡代理回应Home Test消息，并通过所述家乡代理转交所述Home Test消息给所述移动IPv6节点；以及，

向所述移动IPv6节点回应Care-of Test消息。

其中，所述步骤B还包括：

当所述移动IPv6节点接收到所述NAT-PT网关回应的Home Test消息和Care-of Test消息后，结束检测过程。

其中，当所述检测过程结束后，所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴进行注册时，所述步骤B具体包括：

B3、所述移动IPv6节点发送绑定更新消息给IPv4通信伙伴；

B4、所述NAT-PT网关拦截所述绑定更新消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述绑定更新消息进行处理。

其中，步骤B4中，所述代理所述IPv4通信伙伴对所述绑定更新消息进行处理的过程具体包括：

B41、所述NAT-PT网关根据检测过程中维护的信息对所述拦截后的绑定更新消息进行合法性验证；

B42、当验证通过后，在绑定缓存中记录所述绑定更新消息中的移动IPv6节点的家乡地址和转交地址，并向所述移动IPv6节点回应绑定确认消息。

其中，当注册过程结束后，所述移动IPv6节点向IPv4通信伙伴进行数据报文交互时，所述步骤B具体包括：

B5、所述移动IPv6节点使用路由优化方式发送IPv6数据报文给IPv4通信伙伴；所述IPv6数据报文的目的地址为对应IPv4通信伙伴的IPv6地址，源地址为移动IPv6节点的转交地址；

B6、所述NAT-PT网关拦截所述移动IPv6节点发送的IPv6数据报文，并将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文；

B7、将所述转换后的IPv4数据报文发送给对应的IPv4通信伙伴。

其中，所述步骤B6具体包括：

B61、所述NAT-PT网关拦截所述移动IPv6节点发送的IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址；以及，

B62、根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的源地址在绑定缓存所记录的信息中查找并得到移动IPv6节点的家乡地址；

B63、将所述得到的家乡地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址；

B64、NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃；

或，

B65、所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址；以及，

B66、根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的源地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址；

B67、所述NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃。

其中，当注册过程结束后，所述移动IPv6节点向IPv4通信伙伴进行数据报文交互时，所述步骤B还包括：

B8、所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4家乡地址；或，

所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4转交地址；

B9、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，并将所述IPv4数据报文转换为IPv6数据报文；

B10、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点进行处理。

其中，所述步骤B9具体包括：

B91、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4家乡地址转换为对应的IPv6家乡地址；

B92、根据所述得到的IPv6家乡地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6家乡地址对应的IPv6转交地址；

B93、将所述转换后的数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址；

或，

B94、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4转交地址转换为对应的IPv6转交地址；

B95、根据所述得到的IPv6转交地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6转交地址对应的IPv6家乡地址；

B96、将所述转换后的数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址。

其中，所述步骤B10具体包括：

B101、所述NAT-PT网关根据所述IPv6转交地址将所述转换后的数据报文发送给所述移动IPv6节点；

B102、所述移动IPv6节点接收所述NAT-PT网关发送的数据报文，将所述IPv6转交地址替换为所述IPv6家乡地址；

B103、根据所述IPv6家乡地址将所述数据报文上传给应用层，完成所述数据报文的接收处理。

其中，所述步骤B6或B9中，当所述NAT-PT网关拦截数据报文后，对所述报文进行IPv6地址与IPv4地址间的转换处理时，还包括：

基于所述NAT-PT网关对移动IPv6节点及IPv4的端口号进行处理。

其中，当所述NAT-PT网关结束所述IP数据报文地址转换后，需要对数据报文的应用层内容中的地址作转换处理时，所述步骤B还包括：

所述NAT-PT网关获取所述IP数据报文的家乡地址，并基于所述获取的家乡地址对数据报文的应用层内容中的地址作转换。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关；当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。通过本发明，可以在Mobile IPv6的“路由优化”模式下，使移动IPv6节点和IPv4通信伙伴之间能够进行移动通信，因此其不但解决了移动IPv6和IPv4互通的功能问题，而且大大提高移动通信的效率。

附图说明

图1为Mobile IPv6技术的基本原理示意图；

图2为通过NAT-PT网关实现IP地址转换的原理示意图；

图3为现有技术通过Mobile IPv6的“三角路由”方式+NAT-PT方式实现移动IPv6节点和IPv4通信的原理示意图；

图4为本发明中通过Mobile IPv6的“路由优化”方式+NAT-PT方式实现移动IPv6节点和IPv4通信的原理示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法，其主要思想是：由于Mobile IPv6中，通信伙伴必须参与“路由优化”方式的特殊消息处理以及对收发数据报文的特殊处理，本发明通过NAT-PT网关代理IPv4通信伙伴完成这样的特殊处理，从而使任何IPv4通信伙伴不加扩展的都可以按照“路由优化”方式与移动IPv6节点互通。

本发明的核心是：在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关；当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。

在实施本发明前，移动IPv6节点连接到其家乡网络上，并通过与所述家乡网络间的信息交互获取其家乡地址；以及，

移动IPv6节点通过IPv6的邻居发现机制检测自己是否已经漫游到外地网络，当发现自己已经移动到外地网络时，通过地址配置过程获得外地网络的转交地址。

本发明提供的第一实施例，首先在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关，当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，本发明的实现流程如下：

步骤(1)、通过绑定更新消息将所述获得的转交地址注册到家乡代理上。

在“路由优化”方式下，移动IPv6节点也试图向通信伙伴注册，在向通信伙伴进行注册前，按照Mobile IPv6协议要求，首先移动IPv6节点向IPv4通信伙伴发起Return Routability检测过程，具体实施过程包括：

步骤(2)、所述移动IPv6节点发送Home Test Init消息给其家乡代理，并通过所述家乡代理发送给IPv4通信伙伴；以及，发送Care-of Test Init消息给IPv4通信伙伴。

步骤(3)、所述NAT-PT网关拦截所述发送给IPv4通信伙伴的消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述拦截后的消息进行处理。在此过程中，IPv4通信伙伴不感知所述NAT-PT网关代理的一切过程，具体实施过程如下：

步骤一，所述NAT-PT网关根据所述拦截后的消息，对所述移动IPv6节点进行检测。

步骤二，当检测通过后，所述NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴维护检测过程中所需的信息，并向所述移动IPv6节点的家乡代理回应Home Test消息，并通过所述家乡代理转交所述Home Test消息给所述移动IPv6节点；以及，向所述移动IPv6节点回应Care-of Test消息。

步骤(4)、当所述移动IPv6节点接收到所述NAT-PT网关回应的HomeTest消息和Care-of Test消息后，记录相关信息，如：keygen tokens等信息，然后结束检测过程。

步骤(5)、当所述检测过程结束后，所述移动IPv6节点通过绑定更新消息向IPv4通信伙伴进行注册，其实施过程如下：

步骤一，所述移动IPv6节点发送绑定更新消息给IPv4通信伙伴。

步骤二，所述NAT-PT网关拦截所述绑定更新消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述绑定更新消息进行处理。具体包括：

所述NAT-PT网关对所述拦截后的绑定更新消息进行合法性验证；当验证通过后，在绑定缓存中记录所述绑定更新消息中的移动IPv6节点的家乡地址、转交地址和生存时间，并向所述移动IPv6节点回应绑定确认消息。

当注册过程结束后，所述移动IPv6节点向IPv4通信伙伴进行数据报文交互时，具体实施过程包括：

步骤(6)、所述移动IPv6节点使用路由优化方式发送IPv6数据报文给IPv4通信伙伴。

所述IPv6数据报文的目的地址为对应IPv4通信伙伴的IPv6地址，源地址为移动IPv6节点的转交地址；家乡地址在数据报文的目的地址扩展头中携带，然后该数据报文不通过家乡代理，而直接发向IPv4通信伙伴。

步骤(7)、所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，并将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址。

由于数据报文的目的地址是IPv4通信伙伴对应的IPv6地址，因此该数据报文会途径NAT-PT网关，在NAT-PT网关处，根据NAT-PT协议要求，将IPv6数据报文转换为IPv4数据报文，其中数据报文的目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4地址。

步骤二，根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的源地址在绑定缓存所记录的信息中查找并得到移动IPv6节点的家乡地址；并将所述得到的家乡地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址。

本发明中，在转换IPv6源地址时，由于此时的IPv6源地址为转交地址，NAT-PT网关首先通过该转交地址查找对应的家乡地址，具体实施过程为：

通过步骤(5)中维护的该IPv4通信伙伴的绑定缓存的信息来查找，然后把该家乡地址转换为IPv4地址，即从NAT-PT网关IPv4地址池中分配的一个IPv4地址，作为转换后的IPv4数据报文的源IPv4地址，并建立IPv6地址到IPv4地址的地址映射表，如果之前已为该家乡地址分配过IPv4地址，可直接通过查找转换映射表获得转换后的源IPv4地址而不需要重新分配。(为方便描述，假设此处转换后的IPv4数据报文的源IPv4地址为tranSourceIPv4)。

步骤三，NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃。

根据NAT-PT协议要求，NAT-PT网关将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文时，会将IPv6的数据报文的目的地扩展头丢弃。

步骤(8)、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv4数据报文发送给对应的IPv4通信伙伴。所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4家乡地址，即tranSourceIPv4；

步骤(9)、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，并将所述IPv4数据报文转换为IPv6数据报文。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4家乡地址转换为对应的IPv6家乡地址；

步骤二，根据所述得到的IPv6家乡地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6家乡地址对应的IPv6转交地址；

步骤三，将所述转换后的IPv6数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址。

本发明中，NAT-PT网关一旦发现此IPv6地址是特殊的家乡地址(可以通过步骤7中在地址映射表设置特殊标志)，将在该IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找该家乡地址对应的转交地址，转换后的IPv6数据报文的目的地址使用所述转交地址，同时，NAT-PT网关会为转换后的IPv6数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存家乡地址作为第二目的地址。

步骤(10)、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点进行处理。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关根据所述IPv6转交地址将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点；

由于转换后的数据报文第一目的地址是转交地址，因此会直接发给外地网络中的移动IPv6节点，而不需要经过家乡代理中转。

步骤二，所述移动IPv6节点接收所述NAT-PT网关发送的IPv6数据报文，将所述IPv6转交地址替换为所述IPv6家乡地址；

步骤三，根据所述IPv6家乡地址将所述IPv6数据报文上传给应用层，完成数据报文的接收处理。

在步骤二与步骤三中，所述移动IPv6节点接收到通信伙伴发送的数据报文后，将目的地址替换为第二目的地址，即家乡地址，继续上送给自己，完成数据报文的接收处理。

本发明提供的第二实施例的基本思想是：NAT-PT网关在将IPv6地址转换为IPv4地址时，直接使用转交地址作转换。而在IPv4地址转换IPv6地址时，直接将转换后的IPv6地址作为IPv6目的地址。其具体实施过程包括：

同第一实施例，在执行完步骤(1)至步骤(6)的过程后，执行步骤(7)，即所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，并将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址。

由于所述IPv6数据报文的目的地址是IPv4通信伙伴对应的IPv6地址，该数据报文会途径NAT-PT网关，在NAT-PT网关处，根据NAT-PT协议要求，将IPv6数据报文转换为IPv4数据报文，其中将所述IPv6数据报文的目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4地址。

步骤二，根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的IPv6源地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址。

具体实施过程为：

从NAT-PT网关IPv4地址池中分配的一个IPv4地址，作为转换后的IPv4数据报文的源IPv4地址，并建立IPv6地址到IPv4地址的地址映射表，如果之前已为该转交地址分配过IPv4地址，可直接通过查找转换映射表获得转换后的源IPv4地址而不需要重新分配。(为方便描述，假设此处转换后的IPv4数据报文的源IPv4地址称为1tranSourceIPv4)。

步骤三，NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃。

根据NAT-PT协议要求，NAT-PT网关将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文时，会将IPv6的数据报文的目的地扩展头丢弃。

步骤(8)、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv4数据报文发送给对应的IPv4通信伙伴。所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4转交地址，即1tranSourceIPv4。

步骤(9)、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，并将所述IPv4数据报文转换为IPv6数据报文。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4转交地址转换为对应的IPv6转交地址。

步骤二，根据所述得到的IPv6转交地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6转交地址对应的IPv6家乡地址；

步骤三，将所述转换后的IPv6数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址。

步骤(10)、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点进行处理。具体实施过程包括：

步骤一，所述NAT-PT网关根据所述IPv6转交地址将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点；

由于转换后的数据报文的目的地址是转交地址，会直接发送给外地网络中的移动IPv6节点，而不需要经过家乡代理中转。

步骤二，所述移动IPv6节点接收所述NAT-PT网关发送的IPv6数据报文，将所述IPv6转交地址替换为所述IPv6家乡地址；

步骤三，根据所述IPv6家乡地址将所述IPv6数据报文上传给应用层，完成数据报文的接收处理。

在步骤二与步骤三中，所述移动IPv6节点接收到通信伙伴发送的数据报文后，将目的地址替换为家乡地址，继续上送给应用层，完成数据报文的接收处理。

由本发明的第二实施例的具体实施方案可以看出，NAT-PT网关将不得不为移动IPv6节点的每个转交地址都做地址转换，因此效率比较低。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关；当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。通过本发明，可以在Mobile IPv6的“路由优化”模式下，使移动IPv6节点和IPv4通信伙伴之间能够进行移动通信，因此其不但解决了移动IPv6和IPv4互通的功能问题，而且大大提高移动通信的效率。

另外，在本发明的第一、第二实施例中，当所述NAT-PT网关进行地址转换处理时，如果采用端口映射(PAT)方式进行地址转换处理，即在IPv6和IPv4地址映射中采用(地址+端口号)组合映射方式进行地址转换处理，则在地址+端口号的组合中，对地址采用按照本发明的方法选择适当的家乡地址或转交地址进行地址转换处理，对端口号的处理同NAT-PT的标准处理。例如，将IPv6的地址+端口组合(2001∷1+20)映射为IPv4的地址+端口组合(2.1.1.1+30)，对其中IPv6地址2001∷1按照上述本发明所提供的方法选择适当的家乡地址或转交地址，其它的转换均遵循NAT-PT标准。

在IP报文地址转换后，当NAT-PT网关需要做应用层(ALG)转换处理时，所述NAT-PT网关首先获取所述IP数据报文的家乡地址，然后再采用所述获取的家乡地址对数据报文的应用层内容中的地址作转换处理；如果转换前的IPv6地址是转交地址，则需要先查找对应的家乡地址，再做应用层转换处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1、一种实现移动IPv6节点与IPv4通信伙伴通信的方法，其特征在于，包括：

A、在移动IPv6网络与IPv4网络间设置NAT-PT网关；

B、当移动IPv6节点使用路由优化方式与IPv4通信伙伴进行通信时，基于NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴对所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴间的交互信息进行处理。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之前包括：

移动IPv6节点连接到其家乡网络上，并通过与所述家乡网络间的信息交互获取其家乡地址；

以及，

移动IPv6节点通过IPv6的邻居发现机制检测自己是否已经漫游到外地网络，当发现自己已经移动到外地网络时，通过地址配置过程获得外地网络的转交地址；

通过绑定更新消息将所述获得的转交地址注册到家乡代理上。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述移动IPv6节点将所述获得的转交地址向IPv4通信伙伴进行注册前，向IPv4通信伙伴发起检测过程时，所述步骤B具体包括：

B1、所述移动IPv6节点发送Home Test Init消息给其家乡代理，并通过所述家乡代理发送给IPv4通信伙伴；以及，

发送Care-of Test Init消息给IPv4通信伙伴；

B2、所述NAT-PT网关拦截所述发送给IPv4通信伙伴的消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述拦截后的消息进行处理。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤B2中，所述代理所述IPv4通信伙伴对所述拦截后的消息进行处理的过程具体包括：

B21、所述NAT-PT网关根据所述拦截后的消息，对所述移动IPv6节点进行检测；

B22、当检测通过后，所述NAT-PT网关代理所述IPv4通信伙伴维护检测过程中所需的信息，并向所述移动IPv6节点的家乡代理回应Home Test消息，并通过所述家乡代理转交所述Home Test消息给所述移动IPv6节点；以及，

向所述移动IPv6节点回应Care-of Test消息。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

当所述移动IPv6节点接收到所述NAT-PT网关回应的Home Test消息和Care-of Test消息后，结束检测过程。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述检测过程结束后，所述移动IPv6节点与IPv4通信伙伴进行注册时，所述步骤B具体包括：

B3、所述移动IPv6节点发送绑定更新消息给IPv4通信伙伴；

B4、所述NAT-PT网关拦截所述绑定更新消息，并代理所述IPv4通信伙伴对所述绑定更新消息进行处理。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤B4中，所述代理所述IPv4通信伙伴对所述绑定更新消息进行处理的过程具体包括：

B41、所述NAT-PT网关根据检测过程中维护的信息对所述拦截后的绑定更新消息进行合法性验证；

B42、当验证通过后，在绑定缓存中记录所述绑定更新消息中的移动IPv6节点的家乡地址和转交地址，并向所述移动IPv6节点回应绑定确认消息。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当注册过程结束后，所述移动IPv6节点向IPv4通信伙伴进行数据报文交互时，所述步骤B具体包括：

B5、所述移动IPv6节点使用路由优化方式发送IPv6数据报文给IPv4通信伙伴；所述IPv6数据报文的目的地址为对应IPv4通信伙伴的IPv6地址，源地址为移动IPv6节点的转交地址；

B6、所述NAT-PT网关拦截所述移动IPv6节点发送的IPv6数据报文，并将所述IPv6数据报文转换为IPv4数据报文；

B7、将所述转换后的IPv4数据报文发送给对应的IPv4通信伙伴。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤B6具体包括：

B61、所述NAT-PT网关拦截所述移动IPv6节点发送的IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址；以及，

B62、根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的源地址在绑定缓存所记录的信息中查找并得到移动IPv6节点的家乡地址；

B63、将所述得到的家乡地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址；

B64、NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃；

或，

B65、所述NAT-PT网关拦截所述IPv6数据报文，将所述IPv6数据报文的IPv6目的地址转换为IPv4通信伙伴的IPv4目的地址；以及，

B66、根据所述IPv6数据报文中携带的为转交地址的源地址转换为IPv4地址，获得所述移动IPv6节点的IPv4源地址；

B67、所述NAT-PT网关将所述IPv6数据报文的目的地址扩展头丢弃。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当注册过程结束后，所述移动IPv6节点向IPv4通信伙伴进行数据报文交互时，所述步骤B还包括：

B8、所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4家乡地址；或，

所述IPv4通信伙伴根据接收的数据报文中携带的所述IPv4源地址，返回IPv4数据报文给所述移动IPv6节点，返回的所述IPv4数据报文的目的地址为所述IPv4源地址对应的IPv4转交地址；

B9、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，并将所述IPv4数据报文转换为IPv6数据报文；

B10、所述NAT-PT网关将所述转换后的IPv6数据报文发送给所述移动IPv6节点进行处理。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤B9具体包括：

B91、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4家乡地址转换为对应的IPv6家乡地址；

B92、根据所述得到的IPv6家乡地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6家乡地址对应的IPv6转交地址；

B93、将所述转换后的数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址；

或，

B94、所述NAT-PT网关拦截所述IPv4数据报文，将所述IPv4转交地址转换为对应的IPv6转交地址；

B95、根据所述得到的IPv6转交地址在所述IPv4通信伙伴对应的绑定缓存中查找所述IPv6转交地址对应的IPv6家乡地址；

B96、将所述转换后的数据报文生成新的IPv6路由扩展头，并在其中保存所述IPv6家乡地址。

12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤B10具体包括：

B101、所述NAT-PT网关根据所述IPv6转交地址将所述转换后的数据报文发送给所述移动IPv6节点；

B102、所述移动IPv6节点接收所述NAT-PT网关发送的数据报文，将所述IPv6转交地址替换为所述IPv6家乡地址；

B103、根据所述IPv6家乡地址将所述数据报文上传给应用层，完成所述数据报文的接收处理。

13、根据权利要求8或10所述的方法，其特征在于，所述步骤B6或B9中，当所述NAT-PT网关拦截数据报文后，对所述报文进行IPv6地址与IPv4地址间的转换处理时，还包括：

基于所述NAT-PT网关对移动IPv6节点及IPv4的端口号进行处理。

14、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述NAT-PT网关结束所述IP数据报文地址转换后，需要对数据报文的应用层内容中的地址作转换处理时，所述步骤B还包括：

所述NAT-PT网关获取所述IP数据报文的家乡地址，并基于所述获取的家乡地址对数据报文的应用层内容中的地址作转换。

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