KR20130112863A - 사설 ｉｐｖ４ 도달가능성으로 ｄｓ-라이트 향상 - Google Patents

사설 ｉｐｖ４ 도달가능성으로 ｄｓ-라이트 향상 Download PDF

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Abstract

IPv4 사설 주소가 할당된 제1 디바이스가 IPv6(Internet Protocol Version 6)을 사용하는 제2 디바이스에 액세스할 수 있게 하기 위해 네트워크 요소에서 구현된 방법으로서, 상기 방법은, 목적지 주소(destination address)로서 가상 IPv6 주소를 갖고 제2 디바이스로부터 전송된 IPv6 포맷 데이터 패킷을 수신하는 단계; 가상 IPv6 주소가 RP(representation prefix)를 포함하는지 여부를 결정하는 단계; AMQ(address map query)를 CPE(customer premise equipment)에 전송하는 단계 - CPE는 제1 디바이스의 사설 IPv4 주소와 가상 IPv6 주소 간 매핑을 저장함 - ; CPE로부터 가상 IPv6 주소에 대응하는 사설 IPv4 주소와 함께 AMR(address map response)을 수신하는 단계; IPv6 포맷 데이터 패킷을 IPv4 포맷 데이터 패킷으로 변환(translate)하는 단계; 및 변환된 데이터 패킷을 IPv6 터널을 가로질러(over) IPv4를 통해 CPE로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

사설 ＩＰＶ４ 도달가능성으로 ＤＳ-라이트 향상{ENHANCING DS-LITE WITH PRIVATE IPV4 REACHABILITY}
본 발명의 실시예들은 사설 IPv4(private Internet Protocol version 4) 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스로의 액세스를 제공하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IPv6(Internet Protocol version 6)을 사용하는 디바이스들에게 사설 IPv4 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스들로의 액세스가능성을 제공하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
DS-라이트(DS-Lite)는 광대역 서비스 제공자 기반시설(broadband service provider infrastructure)에 적합한 IPv4와 IPv6 간의 프로토콜 전환 메커니즘(IPv4 to IPv6 protocol transition mechanism)이다. DS-라이트는 두 개의 프로토콜 사이에 브리지를 제공하고, IANA(Internet Address Numbers Authority) IPv4 주소 고갈(depletion)을 다루기 위해 인터넷을 위한 진화적인 경로(evolutionary path)를 제공한다. IANA IPv4 주소 고갈은 IPv4의 주소지정(addressing)에 있어서의 한계에 인해 야기된다. IPv4는 32비트 주소들을 이용한다. 이는 IPv4에 대한 총 주소 공간을 232개의 주소로 제한한다. NAT(network address translation)는, 특정 네트워크들 내에서만 이용되는 사설 IPv4 주소의 작성에 의해 IANA IPv4 주소 고갈을 개선하기 위해 이용되었다. 그러나, 결과적으로, 많은 최종 디바이스들의 IPv4 주소들은 이러한 디바이스들과 통신하는 디바이스들에게 보이지 않는다. 대신에, NAT를 구현하는 디바이스의 주소가 사설 IPv4 주소를 사용하는 디바이스의 네트워크의 외측에 있는 사설 IPv4 트래픽 대신 이용된다. 이는 인터넷에 간접성(indirection) 및 복잡성(complexity)의 계층을 도입하여, 인터넷에서 디바이스들 사이의 통신을 종료하는 직접 종료인 원 디자인을 무너뜨린다(break).
DS-라이트 프로토콜은, 2개의 잘 알려진 기술: IPv4 기반 IPv6 터널링(IPv4-in-IPv6 tunneling) 및 NAT을 조합함으로써, 고객들 사이에서 IPv4 주소들을 공유하도록 광대역 서비스 제공자들을 인에이블한다. 이러한 조합으로, DS-라이트는 서비스 제공자 네트워크와 CPE(customer premise equipment) 사이에서 IPv6 링크들의 사용으로의 전환을 인에이블한다. 이는, 글로벌 인터넷에서 및 고객 애플리케이션들과 디바이스들에서 IPv6의 개발로부터 인터넷 서비스 제공자 네트워크에서 (CPE까지) IPv6의 전개를 분리시킨다(decouple). 그 결과, IPv4에서 사용가능한 최종 사용자 디바이스들(IPv4-enabled end user devices)은 그들의 인터넷 서비스 제공자에 의한 IPv4에서 IPv6로의 전환에 의해 영향을 받지 않아, 현재 상황 그대로, IPv4 주소들, 주로 사설 IPv4 주소들을 계속해서 사용할 수 있고, IPv6로의 점진적인 전환을 허용한다.
DS-라이트 기술에서 핵심 요소는, 중심 진화된 NAT64 노드의 역할을 하는, LSN(large scale NAT) 또는 DS-라이트 캐리어 그레이드 AFTR(Address Family Transition Router Element)와 CPE 사이에 구축되는, IPv4 기반 IPv6 터널이다. DS-라이트 접근법의 핵심적인 특성은, 최종-노드들 사이의 통신들이 그들의 주소 패밀리 내에서 벗어나지 않는다는 점, 즉, IPv6 소스들은 단지 IPv6 목적지들과 통신하고 IPv4 소스들은 단지 IPv4 목적지들과 통신한다는 점이다. DS-라이트 접근법에는 어떠한 프로토콜 패밀리 전환도 포함되지 않는다.
IPv6의 전개에 속도가 붙고 범위가 증대함에 따라, 많은 액세스 네트워크들이 최종-노드들에게 IPv6 접속성을 제공할 것으로 예상된다. 이러한 전환은, IPv6에서 사용가능한 노드와 IPv4 목적지 사이의 통신을 허용할, NAT64 기술의 전개에 의해 크게 인에이블될 것이다. 그러나, DS-라이트는 IPv6 최종 사용자 디바이스들과 IPv4 최종 사용자 디바이스들 사이에 엔드 투 엔드 가시성(end-to-end visibility)을 제공하지 않아, IPv4 최종 사용자 디바이스에게 사설 IPv4 주소가 할당된다.
IPv4를 사용하고 IPv4 사설(private) 주소가 할당된 제1 디바이스가, IPv6을 사용하는 제2 디바이스에 액세스할 수 있게 하기 위해 네트워크 요소에서 구현된 방법으로서, 상기 방법은: 목적지 주소로서 가상 IPv6 주소를 갖고 제2 디바이스로부터 전송된 IPv6 포맷 데이터 패킷(formatted data packet)을 수신하는 단계; 가상 IPv6 주소가 RP(representation prefix)를 포함하는지 여부를 결정하는 단계 - RP는 가상 IPv6 주소가 가상 주소라는 것을 나타냄 - ; AMQ(address map query)를 CPE(customer premise equipment)에게 전송하는 단계 - AMQ는 가상 IPv6 주소를 포함하고, CPE는 제1 디바이스의 사설 IPv4 주소와 가상 IPv6 주소 간 매핑을 저장하고, CPE는 제1 디바이스에 접속됨 - ; 가상 IPv6 주소에 대응하는 사설 IPv4 주소와 함께 CPE로부터의 AMR(address map response)을 수신하는 단계; IPv6 포맷 데이터 패킷을, 네트워크 요소의 주소인 소스 주소를 갖고 목적지 주소로서 가상 IPv6 주소 대신 사설 IPv4 주소를 갖는 IPv4 포맷 데이터 패킷으로 변환하는 단계; 및 변환된 데이터 패킷을 IPv6 터널을 가로질러(over) IPv4를 통해 CPE로 전송하는 단계를 포함하고, 네트워크 요소는 CPE로부터의 도움으로 그리고 네트워크에서 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고 데이터 패킷을 변환한다.
IPv4를 사용하며 사설 IPv4 주소가 할당된 IPv4 디바이스가, IPv6을 사용하고 정규(regular) IPv6 주소가 할당된 IPv6 디바이스에 액세스할 수 있게 하기 위해 구현된 네트워크 요소 - IPv4 포맷 데이터 패킷들과 IPv6 포맷 데이터 패킷들의 소스 및 목적지 주소들의 포맷은 상이함 - 로서, 상기 네트워크 요소는: IPv6 디바이스에 결합되고, IPv4 디바이스가 접속되는 CPE에 결합되도록 구성될 복수의 포트; 및 IPv6 디바이스로부터 IPv4 디바이스로 전송되고 그들의 소스 주소로서 정규 IPv6 주소를 갖는 IPv6 포맷 데이터 패킷들을 IPv4 포맷 데이터 패킷들로 변환하도록 구성된 라이트 NAT(light network address translation) 모듈을 포함하고, 상기 라이트 NAT 모듈은: RP를 포함하는 가상 IPv6 주소가 IPv6 포맷 데이터 패킷들의 목적지 주소로서 사용된다는 것을 검출하도록 구성된 검출 모듈, CPE의 AMQ와 AMR 교환을 통해 사설 IPv4 주소와 가상 IPv6 주소의 대응성(correspondence)을 발견하도록 구성된 통신 모듈, 및 발견된 대응성에 응답하여, IPv6 포맷 데이터 패킷들로부터 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 생성하도록 구성된 변환 모듈을 포함하고, IPv4 포맷 데이터 패킷들은 그들의 소스 주소로서 IPv6 디바이스의 정규 IPv6 주소 대신 네트워크 요소의 IPv4 주소를 갖고, 그들의 목적지 주소로서 IPv4 디바이스의 가상 IPv6 주소 대신 IPv4 디바이스의 사설 IPv4 주소를 가지며, 라이트 NAT는 IPv4 디바이스에 포워드하기 위해 IPv6 터널을 가로질러 IPv4를 통해 CPE에게 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 전송하도록 더 구성되어, 라이트 NAT 모듈은 CPE로부터의 도움으로 그리고 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고 데이터 패킷들을 변환할 수 있다.
본 발명은 예로서 도시되는 것으로, 한정으로서 도시되는 것이 아니며, 첨부한 도면의 도들에서, 비슷한 지칭들은 유사한 요소들을 나타낸다. 이 개시물에서 "일(an)" 또는 "하나의(one)" 실시예와 같은 상이한 지칭들이 반드시 동일한 실시예일 필요는 없고, 그러한 지칭들은 적어도 하나를 의미한다는 것에 주목해야 한다. 또한, 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 일 실시예에 관련하여 설명될 때, 그것은, 명백히 설명되든 아니든, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조, 또는 특성에 영향을 미치도록 당업자의 지식 내에 있는 것으로 한다.
도 1은 사설 IPv4 도달가능성(reachability)으로 향상된 DS-라이트를 구현하는 네트워크의 하나의 실시예의 다이어그램이다.
도 2a는 라이트 네트워크 주소 변환 모듈을 구현하는 네트워크 요소의 하나의 실시예의 다이어그램이다.
도 2b는 CPE(customer premise equipment)로서의 역할을 하는 네트워크 요소의 하나의 실시예의 다이어그램이다.
도 3은 사설 IPv4 주소를 갖는 IPv4 최종 사용자 디바이스로 주소지정되는 액세스 네트워크의 외부에 있는 최종 사용자 디바이스로부터 수신된 IPv6 트래픽을 다루기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 순서도이다.
도 4는 사설 IPv4 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스로 향하는 CPE에서 IPv6 트래픽을 다루기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 순서도이다.
도 5는 CPE에서 사설 IPv4 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스로부터 데이터 트래픽을 처리하기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 순서도이다.
도 6은 LSN(large scale network address translated) 디바이스에서 사설 IPv4 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스로부터 데이터 트래픽을 다루기 위한 프로세스의 하나의 실시예의 순서도이다.
다음의 설명에는, 많은 구체적인 상세들이 명시되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이러한 구체적인 상세들 없이도 실행될 수 있다는 것이 이해된다. 이 설명에 대한 이해를 모호하게 하지 않기 위해, 경우에 따라, 잘 알려진 회로들, 구조들 및 기술들은 자세히 제시되지 않는다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 이러한 구체적인 상세들 없이도 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 당업자는, 포함된 설명들에 의해, 과도한 실험 없이 적절한 기능성을 구현할 수 있을 것이다.
순서도들의 동작들은 도 1, 2a 및 2b의 예시적인 실시예를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 순서도들의 동작들은 도 1, 2a 및 2b를 참조하여 논의된 것 이외의 본 발명의 실시예들에 의해 수행될 수 있고, 도 1, 2a 및 2b를 참조하여 논의된 실시예들은 도 3-6의 순서도들을 참조하여 논의된 것들과는 상이한 동작들을 수행할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도면들에 도시된 기술들은 하나 이상의 전자 디바이스들(예컨대, 호스트, 라우터, 네트워크 요소 등)에 저장되고 거기에서 실행된 코드 및 데이터를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 전자 디바이스들은, 비-일시적 유형(non-transitory tangible) 기계-판독가능 또는 컴퓨터-판독가능 매체, 이를테면, 비-일시적 유형 기계-판독가능 또는 컴퓨터-판독가능 저장 매체(예컨대, 자기 디스크, 광 디스크, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플래시 메모리 디바이스, 및 상-변화 메모리)를 사용하여 코드 및 데이터를 저장 및 (내부적으로 및/또는 네트워크를 통해 다른 전자 디바이스들과) 통신한다. 또한, 이러한 전자 디바이스들은, 일반적으로, 하나 이상의 저장 디바이스, 사용자 입/출력 디바이스(예컨대, 키보드, 터치 스크린, 및/또는 디스플레이), 및 네트워크 접속과 같은, 하나 이상의 다른 컴포넌트에 결합된 하나 이상의 프로세서의 집합을 포함한다. 프로세서들의 집합과 다른 컴포넌트들의 결합은 일반적으로 하나 이상의 버스 및 브리지(또한 버스 컨트롤러로 불림)를 통한 것이다. 저장 디바이스 및 네트워크 트래픽을 운반하는 신호들은 각각 하나 이상의 비-일시적 유형 기계-판독가능 또는 컴퓨터-판독가능 저장 매체 및 비-일시적 유형 기계-판독가능 또는 컴퓨터-판독가능 통신 매체를 나타낸다. 따라서, 주어진 전자 디바이스의 저장 디바이스는 일반적으로 그 전자 디바이스의 하나 이상의 프로세서의 집합에서 실행하기 위한 코드 및/또는 데이터를 저장한다. 물론, 본 발명의 일 실시예의 하나 이상의 부분은 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어의 상이한 조합들을 사용하여 구현될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, 네트워크 요소(예컨대, 라우터, 스위치, 브리지 등)는, 네트워크 상의 다른 장비(예컨대, 다른 네트워크 요소, 최종 스테이션 등)와 통신가능하게 상호접속하는, 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는, 네트워킹 장비의 한 부분이다. 일부 네트워크 요소들은, 다수의 네트워킹 기능들(예컨대, 라우팅, 브리징, 스위칭, 레이어 2 집합(Layer 2 aggregation), 세션 보더 제어, 멀티캐스팅 및/또는 가입자 관리)에 대한 지원을 제공하고, 및/또는 다수의 애플리케이션 서비스들(예컨대, 데이터, 보이스, 및 비디오)에 대한 지원을 제공하는 "다수의 서비스 네트워크 요소들"이다. 가입자 최종 스테이션(예컨대, 서버, 워크스테이션, 랩톱, 팜톱, 휴대 전화, 스마트 폰, 멀티미디어 폰, VOIP(Voice Over Internet Protocol) 폰, 휴대용 미디어 플레이어, GPS 유닛, 게임 시스템, 셋-톱 박스(STB) 등)은 인터넷을 통해 제공된 콘텐츠/서비스들 및/또는 인터넷에 오버레이된 VPN(virtual private network)에 제공된 콘텐츠/서비스들에 액세스한다. 콘텐츠 및/또는 서비스들은, 일반적으로, 서비스 혹은 콘텐츠 제공자에 속하는 하나 이상의 최종 스테이션(예컨대, 서버 최종 스테이션들) 또는 피어 투 피어 서비스에 참여하는 최종 스테이션들에 의해 제공되고, 공개 웹 페이지들(무료 콘텐츠, 스토어 프론트, 검색 서비스 등), 사설 웹 페이지들(예컨대, 이메일 서비스들 등을 제공하는 사용자명/패스워드로 액세스된 웹 페이지들), VPN을 통한 회사 네트워크들, IPTV 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 가입자 최종 스테이션들은 (예컨대, (유선 또는 무선으로) 액세스 네트워크에 결합된 CPE를 통해) 에지 네트워크 요소들에 결합되어, (예컨대, 다른 에지 네트워크 요소들로의 하나 이상의 코어 네트워크 요소들을 통해) 다른 최종 스테이션들(예컨대, 서버 최종 스테이션들)에 결합된다.
본 발명의 실시예들은: 사설 IPv4 주소들을 갖는 IPv4 최종 사용자 디바이스들로의 도달과 관련된, 액세서 네트워크의 외측에 있는 IPv6 최종 사용자 디바이스들의 무능(inability) - 여기에 사용된 '도달(reach)'은, 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고, IPv4 최종 사용자 디바이스의 액세스 네트워크에서 NAT(network address translation) 디바이스를 위한 주소 대신, IPv4 최종 사용자 디바이스에 특수한 주소를 얻는 것과 관련된 IPv6 최종 사용자 디바이스의 능력을 지칭함 - 을 포함하는 종래 기술의 단점을 피하기 위한 시스템, 네트워크, 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들은, CPE(customer premise equipment)에 부착된 사설 IPv4 최종 사용자 디바이스들 각각에 CPE가 가상 IPv6 주소들을 할당하게 함으로써 이러한 단점을 극복한다. 데이터 트래픽이 LSN(large scale NAT)을 구현하는 AFTR(Address Family Transition Router Element)에서 수신될 때, IPv6 데이터 트래픽은 RP(representation prefix)의 사용을 검출하기 위해 분석된다. RP의 검출에 응답하여, AMQ(address map query) 메시지가 데이터 트래픽의 IPv6 목적지 주소와 함께 CPE(customer premise equipment)로 전송된다. CPE는 대응하는 사설 IPv4 주소를 포함하는 AMR(address map response) 메시지로 응답한다. 그 다음, LSN은 데이터 트래픽을 IPv4로 변환하여 그것을 IPv6 터널을 가로질러 IPv4를 통해 CPE로 포워드하는데 여기서 그것은 사설 IPv4 주소와 함께 최종 사용자 디바이스로 포워드된다. 이 프로세스는, IPv4 최종 사용자 디바이스의 액세스 네트워크에서 DNS(64)를 구현할 필요 없이, IPv4 최종 사용자 디바이스에 특수한 IPv6 주소를 통해 IPv6 최종 사용자 디바이스가 IPv4 최종 사용자 디바이스에 도달하도록 인에이블한다.
도 1은 최종 사용자 디바이스들에 대한 IPv4 도달가능성(reachability)을 구현하는 네트워크의 하나의 실시예의 다이어그램이다. 네트워크는, LSN(large scale NAT)을 구현하는 AFTR(103) 및 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)의 집합에 인터넷 서비스를 제공하는 프레미스 장비(premise equipment; 105)를 포함하는 인터넷 서비스 제공자 네트워크와 같은 액세스 네트워크(119)를 포함한다. 이 디바이스들은 LSN(103)을 통해 중간 네트워크(111) 및 임의의 수의 최종 사용자 디바이스(101)나 네트워크상의 유사한 디바이스들에 접속된다. 액세스 네트워크(119)는 또한 IPv4 및/또는 IPv6을 구현할 수 있는 DNS(domain name server; 124)를 포함하지만, IPv4 주소들을 IPv6 주소들로 매핑하는 DNS(64)를 구현하지 않는다.
최종 사용자 디바이스들(107A-107C)은 개인용 컴퓨터, 랩톱, 핸드헬드 디바이스, 콘솔 디바이스 및 유사한 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 임의의 유형의 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 최종 사용자 디바이스(107A-107C)는 IPv4를 이용한다. IPv4는 32 비트 주소 체계를 사용한다. IANA(Internet Address Number Authority)이 갖는 IPv4 주소의 고갈이 도래함으로 인해, 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)에게는 액세스 네트워크(119) 내에서만 유효인 사설 IPv4 주소들이 주어진다.
최종 사용자 디바이스들(107A-107C) 각각은 CPE(105)를 통해 액세스 네트워크(119)에 접속된다. CPE(105)는 최종 사용자 디바이스들에 인터넷 액세스를 제공하는 임의의 유형의 네트워크 디바이스, 라우터, 인증 서버 또는 유사한 디바이스일 수 있다. CPE(105)는 최종 사용자 디바이스(107A-107C) 각각에게 사설 IPv4 주소들을 제공할 책임이 있을 수 있다. 또한, CPE(105)는 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)의 각 IPv4 주소들 각각과 일대일 관계를 갖는 별도의 가상 IPv6 주소를 생성한다. 각각의 최종 사용자 디바이스(107A-107C)에 대한 가상 IPv6 주소의 할당은 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)에게 명백(transparent)하지만, 최종 사용자 디바이스들이 액세스 네트워크(119)의 외측에서 IPv6 최종 사용자 디바이스들(101)에게 알려질 수 있는 수단을 제공한다.
CPE(105)는 액세스 네트워크(119)에 의해 LSN(103) 및 DNS(121)에 접속된다. LSN(103)은, 사설 주소들을 사용하는 최종 사용자 디바이스들(107A-107C) 및 액세스 네트워크의 다른 디바이스들과 통신하도록, 외부 최종 사용자 디바이스(101), 즉 액세스 네트워크(119)의 외측에 있는 최종 사용자 디바이스들(101)을 인에이블하는 사설 주소의 공용 주소로의 일반적인 변환에 대한 책임이 있다. 하나의 실시예에서, LSN(103)은, 최종 사용자 디바이스(101)와 같이 IPv6를 사용하는 외부 디바이스들에게, 액세스 네트워크(119) 내에 있는 사설 IPv4 주소들을 사용하는 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)에 대한 도달가능성을 제공하기 위해 라이트 NAT64를 구현한다.
액세스 네트워크(119)는 LAN(local area network), WAN(wide area network) 또는 유사한 통신 시스템을 포함하는 임의의 유형의 네트워크일 수 있다. 액세스 네트워크(119)는 또한 액세스 네트워크(119) 내에 있는 모든 디바이스들에 대해 IPv4 및/또는 IPv6를 위한 DNS 서비스들을 제공하지만, DNS64 서비스들을 제공하지 않는 DNS 디바이스(121)를 포함할 수 있다. 액세스 네트워크(119)는 임의의 수의 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)을 포함할 수 있고, 네트워크(111)를 포함하는 임의의 수의 다른 네트워크들에 접속될 수 있다.
액세스 네트워크(119)와 최종 사용자 디바이스(101)를 접속하는 네트워크(111)는, WAN(예컨대, 인터넷), LAN 또는 유사한 네트워크를 포함하는 임의의 유형의 네트워크일 수 있다. 임의의 수의 외부 디바이스들은 네트워크(111)를 통해 이를테면 서버, 데이터베이스 및 최종 사용자 디바이스들(101)에 액세스될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 최종 사용자 디바이스(101)는, 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)과 통신할 수 있는, 선천적으로 IPv6를 실행하는 모바일 핸드셋 또는 유사한 디바이스일 수 있다. 통신은 라이트 NAT64와 LSN 디바이스(103)에 의해 촉진되어, DNS 디바이스(121)와 협력하여 최종 사용자 디바이스들(107A-107C)로의 도달가능성을 제공한다. 최종 사용자 디바이스들 각각은 가상 IPv6 주소들을 갖기 때문에, 그들은 DNS를 통해 IPv6 최종 사용자 디바이스(101)에 의해 발견될 수 있다.
도 2a는 LSN(103)에 대한 하나의 실시예의 다이어그램이다. LSN(103)은 진입 모듈(ingress module; 201), 진출 모듈(egress module; 205), 및 네트워크 프로세서(203)를 포함할 수 있다. 진입 모듈(201)은 인바운드 트래픽을 처리할 수 있고, 진출 모듈(205)은 아웃바운드 트래픽을 처리할 수 있다. 진입 모듈(201) 및 진출 모듈(205)은 물리적 링크와 데이터 링크 계층들에서 데이터 트래픽을 처리할 수 있다. 네트워크 프로세서(203)는 더 높은 레벨들에서 필요에 따라 데이터 트래픽을 처리할 수 있다. 네트워크 프로세서(203)는 라이트 NAT64(207)를 구현할 수 있다. 라이트 NAT64(207)은, 그것이 가상 IPv6 주소들을 생성하는데 있어 DNS(64)의 구현을 필요로 하지 않는다는 의미에서 라이트이다. 라이트 NAT64의 동작은 도 3 및 6과 관련하여 아래에 설명된다.
하나의 실시예에서, 라이트 NAT64의 기능성은 검출 모듈(209), 변환 모듈(213) 및 통신 모듈(211)을 포함하는 서브-모듈들의 집합을 통해 구현된다. 검색 모듈(209)은, IPv6 포맷 데이터 패킷들의 목적지 주소로서 사용될 때 가상 IPv6 주소가 RP를 포함하는 것을 검출한다. 통신 모듈(211)은 CPE의 AMQ와 AMR 교환을 통해 사설 IPv4 주소와 가상 IPv6 주소의 대응성을 발견한다. 변환 모듈(213)은, 발견된 대응성에 응답하여, IPv6 포맷 데이터 패킷들로부터 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 생성하고, 여기서, IPv4 포맷 데이터 패킷들은 그들의 소스 주소로서 IPv6 디바이스의 정규 IPv6 주소 대신 네트워크 요소의 IPv4 주소를 갖고, 그들의 목적지 주소로서 IPv4 디바이스의 가상 IPv6 주소 대신 IPv4 디바이스의 사설 IPv4 주소를 가지며, 라이트 NAT는 IPv4 디바이스에 포워드하기 위해 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 IPv6 터널을 가로질러 IPv4를 통해 CPE에 전송하도록 더 구성된다. 라이트 NAT 모듈은 CPE로부터의 도움으로 그리고 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고 데이터 패킷들을 변환할 수 있다.
도 2b는 CPE(customer premise equipment)에 대한 하나의 실시예의 다이어그램이다. CPE(105)는 진입 모듈(251), 진출 모듈(255) 및 네트워크 프로세서(253)를 포함한다. 진입 모듈(251)은 데이터 링크 계층 및 인바운드 데이터 트래픽의 물리적 계층을 처리한다. 진출 모듈(255)은 데이터 링크 계층과 아웃바운드 데이터 트래픽의 물리적 계층을 처리한다. 네트워크 프로세서(253)는 IPv6 매핑 모듈(257) 및 IPv4와 IPv6 간 매핑 데이터 캐시(IPv4 to IPv6 mapping data cache; 259)의 구현을 포함하는 데이터 트래픽의 더 높은 레벨의 처리를 다룬다.
IPv6 매핑 모듈(257)은 CPE(105)에 접속된 최종 사용자 디바이스들에 대한 가상 IPv6 주소들을 생성하고, 최종 사용자 디바이스들의 사설 IPv4 주소들의 가상 IPv6 주소들로의 매핑을 매핑 데이터 캐시(259)에 저장한다. IPv6 매핑 모듈은 또한 AMQ 메시지들을 서비스하고, AMQ 메시지에서 가상 IPv6 주소를 사용하여 매핑 데이터 캐시(259)에서 룩-업을 수행하고, AMR 메시지를 LSN 디바이스로 반환한다. CPE(105)의 동작은 도 4 및 5와 관련하여 아래에 더 설명된다.
도 3은 사설 IPv4 주소를 갖는 최종 사용자 디바이스로 향하는 인바운드 트래픽을 다루기 위한 프로세스에 대한 하나의 실시예에 다이어그램이다. 이 프로세스는 LSN 디바이스에서 라이트 NAT64에 의해 수행된다. 이 프로세스는 최종 사용자 디바이스와 같은 액세스 네트워크의 외부에 있는 임의의 디바이스로부터 LSN에서 IPv6 목적지 주소와 함께 IPv6 데이터 패킷의 수신에 의해 시작될 수 있다(블록 301). 데이터 패킷은, RP를 포함하는지 여부를 결정함으로써, 목적지 주소가 가상 IPv6 디바이스인지 여부를 결정하기 위해 조사된다(블록 303). IPv6 목적지 주소가 RP를 포함하는 경우, LSN 디바이스는, 그것이 액세스 네트워크에서 최종 사용자 디바이스의 사설 IPv4 주소에 대응하는 가상 IPv6 주소라는 것을 안다.
RP는 목적지 주소가 사설 IPv4 주소에 대응한다는 것을 나타내는 목적지 주소 내에 있는 주소 범위 또는 식별자이다. 임의의 범위의 주소들은, 상위 레벨 64 비트 값들 혹은 더 큰 값들과 대응 주소들의 임의의 집합을 포함하는 RP로서 이용될 수 있다. 여기에서 사용된 '집합(set)'은 하나의 항목을 포함하는 임의의 양수의 전체 항목들일 수 있다. 목적지 주소가 RP를 포함하지 않는 경우, 데이터 패킷은 그의 목적지 주소로 포워드된다(블록 305).
목적지 주소가 RP를 포함하는 경우, AMQ 메시지가 생성되어 CPE로 전송된다(블록 307). AMQ 메시지는 LSN 디바이스에 의해 처리되는 데이터 패킷의 목적지 주소 필드로부터의 가상 IPv6 주소를 포함한다. CPE에서 AMQ 메시지의 수신으로 CPE에서 가상 IPv6 주소에 대응하는 사설 IPv4 주소의 룩-업(look-up)을 시작한다. AMQ 메시지에 응답하여, LSN의 라이트 NAT64는 처리되는 데이터 패킷의 목적지 주소에 대응하는 사설 IPv4 주소와 함께 AMR 메시지를 수신한다(블록 309). 라이트 NAT64는 그 다음 소스 주소로서 LSN 주소를 사용하고, 변환된 데이터 패킷을 위한 목적지 주소로서 사설 IPv4 주소를 사용하여 데이터 패킷 정보를 IPv4 패킷 포맷으로 변환한다(블록 311). LSN의 소스 주소가 이용되어, 사설 IPv4 주소에 대응하는 최종 사용자 디바이스로부터 반환된 트래픽은, 궁극적인 주소(예컨대, 외부 최종 사용자 디바이스의 IPv6 주소)로 전송되기 전에 IPv6 포맷으로 변환되도록 LSN으로 들어갈 것이다.
변환된 IPv4 데이터 패킷은 그 다음 IPv6 터널링을 가로질러 IPv4를 사용하여 CPE로 터널링된다. 액세스 네트워크는 IPv6 네트워크이고 IPv4 데이터 패킷을 처리할 수 없으므로, 변환된 IPv4 데이터 패킷은 CPE로 터널링된다(블록 313). 일부 실시예들에서, 라이트 NAT64는 사설 IPv4 주소와 가상 IPv6 주소의 매핑을 저장하여 후속하는 데이터 트래픽 처리를 위해 이용할 것이다.
도 4는 CPE에서 인바운드 또는 다운스트림 데이터 트래픽을 다루기 위한 프로세스에 대한 하나의 실시예의 다이어그램이다. 하나의 실시예에서, 이 프로세스는 CPE에서 가상 IPv6 주소를 포함하는 LSN로부터 AMQ 메시지의 수신에 의해 시작된다(블록 401). CPE, 특히 IPv6 매핑 모듈은, 그 다음, 대응하는 사설 IPv4 주소를 얻기 위해 로컬 IPv4와 IPv6 간 매핑 캐시에서 가상 IPv6 주소를 룩업한다. 사설 IPv4 주소는 CPE에 접속되는 사용자의 최종 디바이스에 할당된다(블록 403). CPE는 그 다음 사설 IPv4 주소를 포함하는 AMR 메시지를 생성한다(블록 405). AMR 메시지는 그 다음 액세스 네트워크를 건너 LSN으로 전송된다(블록 407).
후속하여, CPE는 IPv6 터널을 가로질러 IPv4를 통해 LSN로부터의 변환된 IPv4 데이터 패킷을 수신할 것이다(블록 409). CPE는 그 다음 대응하는 사용자 최종 디바이스에게 IPv4 패킷을 포워드한다(블록 411).
도 5는 CPE에서 업스트림 데이터 트래픽을 다루기 위한 프로세스에 대한 하나의 실시예의 순서도이다. 이 프로세스는 CPE에 접속된 IPv4 사용자 최종 디바이스로부터 데이터 패킷을 수신함으로써 시작될 수 있다(블록 501). CPE는 그 다음 그것이 LSN에 속하는지 여부를 판정하기 위해 데이터 패킷의 목적지 주소를 체크한다(블록 503). LSN의 주소 또는 주소들은 임의의 수동 구성 또는 자동 배포 프로세스를 통해 CPE에게 알려질 수 있다. 하나의 실시예에서, 목적지는 LSN 디바이스를 위해 예약된 범위 내에 있거나 유사한 메커니즘을 통한 것이므로, 목적지 주소는 LSN에 속하는 것으로 알려질 수 있다. 목적지 주소가 LSN 디바이스에 속하지 않는 경우, 데이터 패킷은 목적지 주소를 향해 포워드된다(블록 505).
그러나, 목적지 주소가 LSN 디바이스에 속하는 경우, IPv4 패킷은, 사설 IPv4 주소에 RP를 추가함으로써 소스 주소로서 사설 IPv4 주소를 사용하는 IPv6 외부 헤더를 사용하여 LSN 디바이스로 캡슐화 및 터널링된다(즉, IPv4 오버(over) IPv6 터널에서)(블록 507).
도 6은 LSN 디바이스에서 IPv4 최종 사용자 디바이스의 업스트림 트래픽을 다루기 위한 프로세스에 대한 하나의 실시예의 순서도이다. 프로세스는, IPv4 데이터 패킷이 CPE를 경유하여 IPv4 최종 사용자 디바이스로부터 터널을 가로질러 수신될 때 LSN 디바이스에서 시작된다(블록 601). 이 IPv4 데이터 패킷은 IPv6 외부 헤더에 캡슐화된다. LSN 디바이스, 특히 라이트 NAT64는 IPv4 데이터 패킷을 디캡슐레이트한다(블록 603). LSN 디바이스는 그 다음 외부 최종 사용자 디바이스의 실제 IPv6 목적지 주소를 사용하여 IPv4 데이터 패킷을 IPv6 포맷 데이터 패킷으로 변환한다(블록 605). 외부 최종 사용자 디바이스 주소는, DNS 룩업을 통해 또는 유사한 메커니즘을 통해, 액세스 네트워크에서 가상 IPv6 주소와 외부의 최종 사용자 디바이스 세션들의 매핑을 사용하여 결정될 수 있다. 변환된 IPv6 데이터 패킷은 그 다음 외부 네트워크의 최종 사용자 디바이스로 포워드된다(블록 607).
따라서, 사설 IPv4 도달가능성을 갖는 DS-라이트를 위한 방법, 시스템 및 장치가 설명되었다. 위의 설명은 실례가 되는 것으로서, 제한하기 위한 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 위의 설명을 읽고 이해한다면, 당업자에게 많은 다른 실시예들이 명백할 것이다. 본 발명의 범위는 따라서 그러한 청구항들이 자격을 부여하는 등가물의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (10)

  1. IPv4(Internet Protocol Version 4)를 사용하고 IPv4 사설(private) 주소가 할당된 제1 디바이스가 IPv6(Internet Protocol Version 6)을 사용하는 제2 디바이스에 액세스할 수 있게 하기 위해 네트워크 요소에서 구현된 방법으로서,
    목적지 주소(destination address)로서 가상 IPv6 주소를 갖고 상기 제2 디바이스로부터 전송된 IPv6 포맷 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 가상 IPv6 주소가 RP(representation prefix)를 포함하는지 여부를 결정하는 단계 - 상기 RP는 상기 가상 IPv6 주소가 가상 주소라는 것을 나타냄 - ;
    AMQ(address map query)를 CPE(customer premise equipment)에 전송하는 단계 - 상기 AMQ는 상기 가상 IPv6 주소를 포함하고, 상기 CPE는 상기 가상 IPv6 주소와, 상기 제1 디바이스의 사설 IPv4 주소 간 매핑을 저장하고, 상기 CPE는 상기 제1 디바이스에 접속됨 - ;
    상기 가상 IPv6 주소에 대응하는 상기 사설 IPv4 주소와 함께 상기 CPE로부터 AMR(address map response)을 수신하는 단계;
    상기 IPv6 포맷 데이터 패킷을, 상기 네트워크 요소의 주소인 소스 주소를 갖고 상기 목적지 주소로서 상기 가상 IPv6 주소 대신 상기 사설 IPv4 주소를 갖는 IPv4 포맷 데이터 패킷으로 변환(translate)하는 단계; 및
    상기 변환된 데이터 패킷을 IPv6 터널을 가로질러(over) IPv4를 통해 상기 CPE로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 네트워크 요소는, 상기 CPE로부터의 도움으로 그리고 상기 네트워크에서 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고, 상기 데이터 패킷을 변환하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    목적지 주소로서 상기 네트워크 요소의 주소를 갖고 상기 제1 디바이스로부터 전송된 제2 IPv4 포맷 데이터 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 IPv4 포맷 데이터 패킷을, 상기 목적지 주소로서 상기 LSN 주소 대신 상기 제2 디바이스의 IPv6 주소를 갖고 상기 소스 주소로서 상기 제1 디바이스의 상기 가상 IPv6 주소를 갖는 IPv6 포맷 데이터 패킷으로 변환하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가상 IPv6 주소는 128 비트 주소이고, 상기 RP는 상기 128 비트 주소 중 적어도 64 비트인 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 요소와 CPE는 인터넷 서비스 제공자 네트워크 상의 IPv6 디바이스들인 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 AMR로부터 수신된 상기 사설 IPv4 주소로 상태 변환 테이블(stateful translation table)을 업데이트하는 단계를 더 포함하고, 상기 상태 변환 테이블은 가상 IPv6 주소들과 사설 IPv4 주소들을 매핑하는 데에 이용되는 방법.
  6. IPv4를 사용하며 사설 IPv4 주소가 할당된 IPv4 디바이스가, IPv6을 사용하고 정규(regular) IPv6 주소가 할당된 IPv6 디바이스에 액세스할 수 있게 하기 위해 구현된 네트워크 요소 - IPv4 포맷 데이터 패킷들과 IPv6 포맷 데이터 패킷들의 소스 및 목적지 주소들의 포맷은 상이함 - 로서,
    상기 IPv6 디바이스에 결합되고, 상기 IPv4 디바이스가 접속되는 CPE에 결합되도록 구성된 복수의 포트; 및
    상기 IPv6 디바이스로부터 상기 IPv4 디바이스로 전송되고, 그들의 소스 주소로서 상기 정규 IPv6 주소를 갖는 IPv6 포맷 데이터 패킷들을 IPv4 포맷 데이터 패킷들로 변환하도록 구성된 라이트 NAT(light network address translation) 모듈
    을 포함하며,
    상기 라이트 NAT 모듈은,
    RP를 포함하는 가상 IPv6 주소가 상기 IPv6 포맷 데이터 패킷들의 목적지 주소로서 사용된다는 것을 검출하도록 구성된 검출 모듈,
    상기 CPE의 AMQ 및 AMR 교환을 통해 상기 사설 IPv4 주소와 상기 가상 IPv6 주소의 대응성(correspondence)을 발견하도록 구성된 통신 모듈, 및
    상기 발견된 대응성에 응답하여, 상기 IPv6 포맷 데이터 패킷들로부터 상기 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 생성하도록 구성된 변환 모듈
    을 포함하며,
    상기 IPv4 포맷 데이터 패킷들은 그들의 소스 주소로서 상기 IPv6 디바이스의 정규 IPv6 주소 대신 상기 네트워크 요소의 IPv4 주소를 갖고, 그들의 목적지 주소로서 상기 IPv4 디바이스의 가상 IPv6 주소 대신 상기 IPv4 디바이스의 사설 IPv4 주소를 갖고, 상기 라이트 NAT는 상기 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 상기 IPv4 디바이스에 포워드하기 위해 IPv6 터널을 가로질러 IPv4를 통해 상기 CPE로 전송하도록 또한 구성되고,
    상기 라이트 NAT 모듈은 상기 CPE로부터의 도움으로 그리고 도메인명 서버(64)를 구현하지 않고 상기 데이터 패킷들을 변환할 수 있는 네트워크 요소.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 라이트 NAT 모듈은, 상기 IPv4 디바이스로부터 상기 IPv6 디바이스로 전송되는 제2 IPv4 포맷 데이터 패킷들을 제2 IPv6 포맷 데이터 패킷들로 변환하도록 또한 구성되고,
    상기 변환 모듈은 상기 제2 IPv4 포맷 데이터 패킷들로부터 상기 제2 IPv6 포맷 데이터 패킷들을 생성하도록 또한 구성되며,
    상기 제2 IPv4 포맷 데이터 패킷들은 그들의 목적지 주소로서 상기 네트워크 요소의 IPv4 주소를 갖고 그들의 소스 주소로서 상기 IPv4 디바이스의 사설 IPv4 주소를 갖고, 상기 제2 IPv6 포맷 데이터 패킷들은 그들의 목적지 주소로서 상기 네트워크 요소의 IPv6 주소 대신 상기 IPv6 디바이스의 정규 IPv6 주소를 갖고 그들의 소스 주소로서 상기 네트워크 요소의 IPv4 주소 대신 상기 IPv4 디바이스의 가상 IPv6 주소를 갖는 네트워크 요소.
  8. 제6항에 있어서, 상기 가상 IPv6 주소는 128 비트 주소이고, 상기 RP는 상기 128 비트 주소 중 적어도 64 비트인 네트워크 요소.
  9. 제6항에 있어서, 상기 네트워크 요소 및 상기 CPE는 인터넷 서비스 제공자의 IPv6 액세스 네트워크를 통해 접속되는 네트워크 요소.
  10. 제6항에 있어서, 상기 변환 모듈은 상기 AMR로부터 수신된 상기 사설 IPv4 주소로 상태 변환 테이블을 업데이트하고, 상기 상태 변환 테이블은 가상 IPv6 주소들과 사설 IPv4 주소들을 매핑하는 데에 이용되는 네트워크 요소.
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