CN1933477A - 一种IPv6节点访问IPv4节点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种IPv6节点访问IPv4节点的方法。网络地址转换协议NAT－PT设备收到源、目的地址为IPv6，请求类型为A的域名解析系统DNS报文时，对该报文进行处理，避免了IPv6节点等待超时和重发请求信息的问题。通过本发明，可以解决IPv6节点访问IPv4节点时延过大的问题，同时保证IPv6节点既获得IPv4节点的IPv4地址，也获得IPv6地址，使得应用软件可以任意选择IPv4地址，或者IPv6地址与IPv4节点进行通信。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种IPv6节点访问IPv4节点的方法。
背景技术
随着信息技术的不断进步，互联网在我国得到了迅速的发展。互联网上的计算机之间的通信采用IP(Internet Protocol)技术，现在的IP版本是IPv4。但是，随着互联网络规模的迅速扩大，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将制约互联网的进一步发展。为了更好的适应互联网的发展，国际网络标准组织提出了新的IP版本IPv6，它弥补了IPv4的缺陷，是将取而代之的新技术。
IPv6协议具有很多优点。首先，它提供了巨大的地址空间，这实际上是推广IPv6的最大动力。其次，IPv6的地址结构和地址分配采用严格的层次结构，以便于进行地址聚合，从而大幅度地缩小了路由器中路由表的规模。再次，IPv6协议支持网络节点的地址自动配置，可以实现即插即用功能。而且，IPv6协议对主机移动性有较好的支持，适合于越来越多的互联网移动应用。另外，IPv6协议在安全性、对多媒体流的支持性等方面都具有超过IPv4的优势。所以，IPv6代替IPv4时必然趋势。
IPv4与IPv6的替换过程将是漫长的，不会像电话号码升级那么简单，有一个逐渐牵引的过程。目前与IPv4网络的2亿多用户相比，IPv6网络的用户目前实在是少得多。按照因特网中的Robert Metcalfe准则，一个网络的价值与它的节点数目的平方成正比。如果一个网络的应用和服务不够好，就不能吸引用户，不如一个成熟的、完善的网络有吸引力。因此，IPv4不可能被马上废弃，IPv6要取代IPv4只能采取共存和过渡策略。
互联网上的应用很多，但大都离不开域名系统(DNS)的支持，域名系统的主要作用是用来进行域名与IP地址的转换，即域名解析，比如浏览网站、Email、FTP等都需要先进行域名解析。
在IPv4到IPv6的过渡过程中，IPv6和IPv4的共存与过渡需要解决的问题是IPv6网络和IPv4网络之间的通信。为了实现IPv4网络和IPv6网络之间的DNS(Domain Name System)查询和响应，目前，业内主要采用应用层网关DNS-ALG(Domain Name Server-Application Level Gate)结合NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation)的方法，在IPv4和IPv6网络之间起到一个翻译的作用。
网络地址转换NAT-PT网络应用组网如图1所示，包括IPv6网络和IPv4网络，两个网络中间由NAT-PT作为网关完成互连。在IPv6节点访问IPv4网络节点时，IPv6网络首先通过DNS协议获得要访问主机的IP地址，IPv6节点的DNS请求过程，是首先发送IPv6 DNS请求，DNS类型为AAAA，请求服务器的IPv6地址，当IPv6节点从NAT-PT或者IPv6 DNS服务器得到返回的DNS应答时，IPv6节点并不是马上使用这个IPv6地址开始正式访问，而是又发送一个IPv6DNS请求，DNS类型为A，再次请求服务器的IPv4地址，其目的是尽量获得IPv4和IPv6地址，由应用层决定用哪个协议栈通信。
发明内容
虽然在解决IPv6网络和IPv4网络之间通信问题时，已有技术已经提出了一套系统的解决方案，但是，实现IPv6网络和IPv4网络之间高效地通信，仍然存在不足之处。已有技术中IPv6节点访问IPv4节点的流程如图2所示。首先，IPv6节点只能获得IPv4节点的IPv6地址，还无法既获得IPv4节点的IPv6地址，也获得其IPv4地址，导致IPv6节点只能被迫使用IPv6地址与IPv4节点进行通信，应用软件无法自主选择通信协议栈；其次，IPv6节点访问IPv4节点的速度很慢。
导致已有技术上述不足的直接原因是NAT-PT设备对来自IPv6节点的源、目的地址为IPv6请求类型为A的DNS请求报文的处理方法为直接丢弃。因为来自IPv6节点的IPv6A的DNS请求报文被直接丢弃，致使IPv6节点无法通过IPv6 DNS请求获得IPv4节点的IPv4地址，应用软件无法选择通信协议栈；也是因为来自IPv6节点的IPv6 A的DNS请求报文被直接丢弃，导致IPv6节点等待应答信息，直到超时(超时时间为6秒)，超时以后IPv6节点会重发IPv6 A的DNS请求，需要重发5次，总共会导致有30秒的等待，30秒的时间延迟最终导致IPv6中断访问IPv4节点时速度很慢。
本发明的发明目的是公开一种IPv6节点访问IPv4节点的方法，使IPv6节点既可以获得IPv4节点的IPv6地址，也可以获得IPv4地址，提高IPv6节点访问IPv4节点时DNS请求的速度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种IPv6节点访问IPv4节点的方法，包括：
A.IPv6节点发送源、目的地址为IPv6的域名解析系统DNS请求报文，请求类型为AAAA或者A6；
B.网络地址转换协议NAT-PT设备翻译源、目的地址为IPv6的DNS请求报文，将请求类型转换为A，发送给IPv4 DNS服务器；
C.IPv4 DNS服务器收到所述请求报文，IPv4 DNS服务器返回DNS应答报文，源、目的地址和域名对应的IP地址均为IPv4的、请求类型为A的DNS应答报文；
D.所述NAT-PT设备收到所述应答报文，翻译DNS应答报文，将类型转换为AAAA或者A6，源、目的地址和域名对应的IP地址翻译成IPv6地址，发送被翻译后的应答报文给IPv6节点；
E.IPv6节点收到所述应答报文，发送源、目的地址为IPv6的、请求类型为A的DNS请求报文；
F.所述NAT-PT设备收到所述请求报文，生成DNS Refuse拒绝报文，发送给IPv6节点，域名解析服务DNS请求结束。
根据所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，所述的步骤F还包括：
丢弃所述请求报文
根据所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，所述的步骤E还包括：
E10.所述NAT-PT设备收到所述请求报文，翻译该报文中的源、目的IP地址，发送翻译后的请求报文。
E20.IPv4 DNS服务器收到报文，返回DNS应答报文，该报文类型为A，源、目的地址和域名对应的IP地址均为IPv4地址
E30.所述NAT-PT设备收到DNS应答报文，处理DNS应答报文。
根据所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，所述的步骤E10还包括：
记录所述DNS请求报文ID字段里的报文ID。
根据所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，所述的步骤E30包括：
E31.所述NAT-PT设备收到DNS应答报文，
E32.比较所述DNS应答报文的ID和已经记录下的ID，根据比较结果处理报文。
根据所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，所述的步骤E32包括：
比较所述DNS应答报文的ID和已经记录下的ID，
如果ID相同，则翻译应答报文的源、目的地址，不转换请求类型，发送翻译后的应答报文给IPv6节点，域名解析服务DNS请求结束。
如果ID不相同，则跳转到步骤D；
因此，本发明保证IPv6节点既可以获得IPv4节点的IPv6地址，也可以获得其IPv4地址，使应用软件自主选择通信协议栈成为可能，同时提高了域名解析服务DNS请求的速度。
附图说明
图1为NAT-PT组网示意图；
图2为已有技术中IPv6节点访问IPv4节点的示意图；
图3为本发明中IPv6节点访问IPv4节点的示意图；
图4为本发明中IPv6节点访问IPv4节点的示意图；
具体实施方式
贯穿说明书，示出的该优选实施例和示例应被看作本发明的范例而不示限制。
已有技术中网络地址转换NAT-PT设备对来自IPv6节点的源、目的地址为IPv6请求类型为A的DNS请求报文的处理方法为直接丢弃。因为来自IPv6节点的IPv6 A的DNS请求报文被直接丢弃，致使IPv6节点无法通过IPv6 DNS请求获得IPv4节点的IPv4地址，应用软件无法选择通信协议栈；也是因为来自IPv6节点的IPv6 A的DNS请求报文被直接丢弃，导致IPv6节点等待应答信息，直到超时(超时时间为6秒)，超时以后IPv6节点会重发IPv6 A的DNS请求，需要重发5次，总共会导致有30秒的等待，30秒的时间延迟最终导致IPv6中断访问IPv4节点时速度很慢。本发明提供了两种方案来解决上述问题。
以图1中的IPv6节点A访问IPv4节点C为例，假设图1中
节点A有一个IPv6地址：IPv6_adr1，
节点B有一个IPv6地址：IPv6_adr8
节点C有一个IPv4地址：IPv4_adr2，对外域名WWW.CBA.COM
若节点A即将开始与节点C的会话时，节点A首先会发出域名解析查询报文，报文格式如表1所示：
表1：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| ID |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|QR| Opcode |AA|TC|RD|RA| Z | RCODE |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| …… |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| QUERY |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| ANSWER |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
其中，
ID：16bits，DNS CLIENT通过ID来确认响应与查询是否匹配；
QUERY：查询字段，查询报文中用于承载DNS请求查询问题，查询字段格式如表2所示；
ANSWER：答案字段，应答报文中用于承载DNS请求的应答信息，答案字段格式如表3所示；
表2：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| NAME |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| TYPE |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| CLASS |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
其中，
NAME：域名
TYPE：类型，其中A表示请求IPv4地址，AAAA和A6表示请求IPv6地址CLASS：类，通常是1，表示internet数据
表3：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| NAME |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| TYPE |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| …… |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--|
/ RDATA /
/ /
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
其中，
NAME：域名
TYPE：类型，其中A表示请求IPv4地址，AAAA和A6表示请求IPv6地址
CLASS：类，通常是1，表示internet数据
TTL：生存时间的秒数，通常是2天
RDLENGTH：数据长度
RDATA：数据
方案一：
方案一中，IPv6节点访问IPv4节点的过程如图4所示。
步骤410，节点A首先会发出域名解析查询报文，DNS请求报文
DNS请求类型：AAAA或A6
请求域名：WWW.CBA.COM
SA＝IPv6_adr1
DA＝IPv6_adr3
步骤420，DNS-ALG截获并翻译该请求中的“AAAA”或“A6”记录为“A”记录
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM
SA＝IPv4_adr1
DA＝IPv4_adr4
再将翻译后的DNS请求转发给IPv4域中的DNS服务器
步骤430，IPv4域中的DNS服务器返回DNS应答如下：
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv4_adr2
SA＝IPv4_adr4
DA＝IPv4_adr1
步骤440，DNS-ALG截获并翻译该数据包应答如下：
DNS请求类型：AAAA/A6
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv6_adr2
SA＝IPv6_adr3
DA＝IPv6_adr1
DNS-ALG在NAT-PT中保存IPv6_adr1和IPv4_adr1之间，以及IPv6_adr2和IPv4_adr2的映射关系。
包含“AAAA”或“A6”记录的DNS应答数据包返回给节点A
步骤450，域名解析完成，于是节点A发起会话如下：
DNS请求类型：A
SA＝IPv6_adr1
DA＝IPv6_adr2
该数据包被路由到保存有IPv6_adr2和IPv4_adr2之间映射关系的NAT-PT网关设备。
步骤460，NAT-PT设备生成DNS Refuse报文，将该拒绝报文发送给IPv6节点，丢弃请求报文。
NAT-PT设备发送DNS Refuse报文，通知IPv6节点，源目的地址为IPv6的DNS请求中携带A请求，将被拒绝。IPv6节点收到拒绝报文后，IPv6节点将不再发送源、目的地址为IPv6请求类型为A的DNS请求报文，直接进行与IPv4节点的后续会话，避免IPv6节点反复发送查询报文，解决了等待延时的问题。
方案二：
方案二中，IPv6节点访问IPv4节点的过程如图3所示。
步骤310，节点A首先会发出域名解析查询报文，DNS请求报文
DNS请求类型：AAAA或A6
请求域名：WWW.CBA.COM
SA＝IPv6_adr1
DA＝IPv6_adr3
步骤320，DNS-ALG截获并翻译该请求中的“AAAA”或“A6”记录为“A”记录
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM
SA＝IPv4_adr1
DA＝IPv4_adr4
再将翻译后的DNS请求转发给IPv4域中的DNS服务器
步骤330，IPv4域中的DNS服务器返回DNS应答如下：
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv4_adr2
SA＝IPv4_adr4
DA＝IPv4_adr1
步骤340，DNS-ALG截获并翻译该数据包应答如下：
DNS请求类型：AAAA/A6
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv6_adr2
SA＝IPv6_adr3
DA＝IPv6_adr1
DNS-ALG在NAT-PT中保存IPv6_adr1和IPv4_adr1之间，以及IPv6_adr2和IPv4_adr2的映射关系。包含“AAAA”或“A6”记录的DNS应答数据包返回给节点A
步骤350，域名解析完成，于是节点A发起会话如下：
DNS请求类型：A
SA＝IPv6_adr1
DA＝IPv6_adr2
该数据包被路由到保存有IPv6_adr2和IPv4_adr2之间映射关系的NAT-PT网关设备，NAT-PT设备对源、目的地址是IPv6，请求类型为A的报文进行相应处理。
步骤360，DNS-ALG截获并翻译该数据包应答如下：
DNS请求类型：A(保持不变)
SA＝IPv4_adr1
DA＝IPv4_adr2
再记录该DNS请求的ID字段。
步骤370，IPv4域中的DNS服务器返回DNS应答如下：
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv4_adr2
SA＝IPv4_adr4
DA＝IPv4_adr1
步骤380，DNS-ALG截获DNS应答数据包，因为步骤3和步骤7返回的应答内容相同，NAT-PT使用已经记录下的ID进行比较，
如果ID不相同，则跳到步骤4；
如果ID相同，则只将该数据包中IPv4源、目的地址翻译成IPv6格式，
DNS请求类型：A
请求域名：WWW.CBA.COM，对应的IP地址：IPv4_adr2
SA＝IPv4_adr4
DA＝IPv4_adr1
再发送给IPv6节点。
IPv6节点收到报文的源、目的为IPv6地址，应答内容为A，内容携带IPv4地址的DNS应答，这时IPv6节点已经得到IPv4和IPv6地址，可以由应用软件选择使用哪个协议栈
在IPv6节点访问IPv4节点时，因为本发明公开的两种方案，使得IPv6节点可以收到源、目的为IPv6地址，应答内容为A的应答报文，内容携带IPv4地址的DNS应答报文，IPv6节点可以获得IPv4节点的IPv4和IPv6地址，可以由应用软件自主选择通信协议栈。
Claims (6)
1.一种IPv6节点访问IPv4节点的方法，其特征在于，包括：
A.IPv6节点发送源、目的地址为IPv6的域名解析系统DNS请求报文，请求类型为AAAA或者A6；
B.网络地址转换协议NAT-PT设备翻译源、目的地址为IPv6的DNS请求报文，将请求类型转换为A，发送给IPv4 DNS服务器；
C.IPv4 DNS服务器收到所述请求报文，IPv4 DNS服务器返回DNS应答报文，源、目的地址和域名对应的IP地址均为IPv4的、请求类型为A的DNS应答报文；
D.所述NAT-PT设备收到所述应答报文，翻译DNS应答报文，将类型转换为AAAA或者A6，源、目的地址和域名对应的IP地址翻译成IPv6地址，发送被翻译后的应答报文给IPv6节点；
E.IPv6节点收到所述应答报文，发送源、目的地址为IPv6的、请求类型为A的DNS请求报文；
F.所述NAT-PT设备收到所述请求报文，生成DNS Refuse拒绝报文，发送给IPv6节点，域名解析服务DNS请求结束。
2.根据权利要求1所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，其特征在于，所述的步骤F还包括：
丢弃所述请求报文
3.根据权利要求1所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，其特征在于，所述的步骤E还包括：
E10.所述NAT-PT设备收到所述请求报文，翻译该报文中的源、目的IP地址，发送翻译后的请求报文。
E20.IPv4 DNS服务器收到报文，返回DNS应答报文，该报文类型为A，源、目的地址和域名对应的IP地址均为IPv4地址
E30.所述NAT-PT设备收到DNS应答报文，处理DNS应答报文。
4.根据权利要求3所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，其特征在于，所述的步骤E10还包括：
记录所述DNS请求报文ID字段里的报文ID。
5.根据权利要求3、4所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，其特征在于，所述的步骤E30包括：
E31.所述NAT-PT设备收到DNS应答报文，
E32.比较所述DNS应答报文的ID和已经记录下的ID，根据比较结果处理报文。
6.根据权利要求5所述的提高IPv6节点访问IPv4节点速度的方法，其特征在于，所述的步骤E32包括：
比较所述DNS应答报文的ID和已经记录下的ID，
如果ID相同，则翻译应答报文的源、目的地址，不转换请求类型，发送翻译后的应答报文给IPv6节点，域名解析服务DNS请求结束。
如果ID不相同，则跳转到步骤D。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |