TWI437852B - 閘道設備 - Google Patents

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TWI437852B
TWI437852B TW100110001A TW100110001A TWI437852B TW I437852 B TWI437852 B TW I437852B TW 100110001 A TW100110001 A TW 100110001A TW 100110001 A TW100110001 A TW 100110001A TW I437852 B TWI437852 B TW I437852B
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Description

閘道設備
本發明涉及一種閘道設備，尤其涉及一種能藉由互聯網協議第四版本(Internet Protocol Version 4，IPv4)網路連接至複數互聯網協定第六版本(Internet Protocol Version 6，IPv6)網路的閘道設備。
IPv4向IPv6過渡的初期，英特網的主體仍然採用IPv4，IPv6網路僅在局部構成中小型網路，這一時期被業界形象地稱為“IPv4海洋，IPv6孤島”。為進一步改善網路通信技術，在IPv6藉由IPv4隧道技術基礎上發展起來的IPv6快速發展隧道(IPv6 rapid deployment tunnel，6rd tunnel)技術得實現家庭閘道設備利用已有的IPv4網路與IPv6的網路孤島相連，使家庭用戶得藉由隧道獲得IPv6網路提供的服務。然，這一技術只能解決家庭閘道與單個IPv6網路孤島連接的問題，連接到該家庭閘道的用戶只能使用所連接的那個IPv6網路中提供的服務。當用戶想同時與其它的IPv6網路孤島連接時，則會碰到家庭閘道的局域網(Local Area Network，LAN)位址分配處理中的多首碼(multi-prefix)問題，如是將無法將該家庭閘道精確地連接至複數IPv6網路孤島，無法同時獲得複數IPv6網路孤島提供的服務。
針對上述問題，有必要提供一種能夠藉由習知的IPv4網路連接至複數IPv6網路的閘道設備。
一種閘道設備，藉由IPv4網路建立的隧道連接至複數IPv6網路，其包括LAN側介面端、VLAN模組、報頭編輯模組及核心應用模組，所述介面端對應複數IPv6網路劃分為若干類埠，VLAN模組於用戶端連接至每一埠發送的路由請求上增加標籤，報頭編輯模組根據報文所帶的標籤值設定LAN側接收到的路由請求報文的IP報頭的流量類別值，核心應用模組獲得並存儲每個IPv6網路的網段位址及LAN側介面分類的設定，並監聽LAN側的路由請求報文，以根據路由請求報頭中的流量類別值確定發送請求的來源埠以及該埠對應的IPv6網路，並將包含該IPv6網路的網段位址的路由公告報文藉由VLAN模組傳送至對應的埠，連接至該埠的用戶端設備依據該網段位址獲取對應IPv6網路的網路位址。
相較於習知技術，本發明所述的閘道設備藉由IPv4網路建立的隧道連接至複數IPv6網路，並將LAN側介面端的複數埠劃分成若干分別與WAN側連接的複數IPv6網路對應的類，劃分完成後每一類埠對應一個IPv6網路，使用戶設備連接至LAN側介面端的某一類埠時，該閘道設備分配一個對應的IPv6網路的網路首碼給用戶端設備，用戶端連接至另一類LAN側埠時，閘道設備將分配該類埠對應的IPv6網路的網路首碼，有效防止WAN側同時連接到複數IPv6網路時產生的LAN側IPv6位址分配時的多網路首碼問題，實現該閘道設備連接至複數IPv6網路。
100‧‧‧閘道設備
10‧‧‧LAN側介面端
11‧‧‧A類埠
111‧‧‧第一A類埠
112‧‧‧第二A類埠
12‧‧‧B類埠
121‧‧‧第一B類埠
122‧‧‧第二B類埠
123‧‧‧WIFI埠
20‧‧‧VLAN模組
21‧‧‧交換機
22‧‧‧VLAN介面
221‧‧‧第一VLAN介面
222‧‧‧第二VLAN介面
223‧‧‧第三VLAN介面
224‧‧‧第四VLAN介面
30‧‧‧報頭編輯模組
40‧‧‧網橋
50‧‧‧核心應用模組
60‧‧‧WIFI介面
200‧‧‧IPv4網路
201‧‧‧第一隧道
202‧‧‧第二隧道
301‧‧‧第一IPv6網路
302‧‧‧第二IPv6網路
圖1是本發明較佳實施方式的閘道設備的功能模組示意圖。
請參閱圖1所示，本發明較佳實施方式提供一閘道設備100，其藉由一IPv4網路200建立二隧道，用以分別連接至一第一IPv6網路301與一第二IPv6網路302，並分別獲取第一IPv6網路301與第二IPv6網路302的網段位址，使連接至A類埠11的用戶端設備可獲得第一IPv6網路301的網段位址，以生成可與第一IPv6網路301通信的IPv6位址，從而建立與第一IPv6網路301的連接；連接至B類埠12的用戶端設備可獲得第二IPv6網路302的網段位址，以生成可與第二IPv6網路302通信的IPv6位址，從而建立與第二IPv6網路302的連接。
該閘道設備100包括LAN側介面端10、虛擬局域網(Virtual Local Area Network，VLAN)模組20、報頭編輯模組30、網橋40及核心應用模組50，LAN側介面端10用以將用戶端設備(圖未示)連接至該閘道設備100，VLAN模組20用以處理從LAN側介面端10發出的路由請求(Router Solicit,RS)報文及發送至LAN側介面端10的路由公告(Router Advertisement,RA)，網橋40用以建立LAN側介面端10的各埠的連接，核心應用模組50用以獲取連接至WAN側的第一IPv6網路301及第二IPv6網路302的網段位址，並添加至RA中藉由VLAN模組20發送至對應的埠，使連接至該對應埠的用戶端設備可依據接收到的網段位址生成對應該網段位址的IPv6網路的IP位址。
LAN側介面端10包括若干個埠，並對應該閘道設備100連接的IPv6網路的數量劃分成複數類。於本實施方式中，該LAN側介面端10的複數埠劃分為A類埠11及B類埠12，且A類埠11對應第一IPv6網 路301，B類埠12對應第二IPv6網路302，以藉由本發明的閘道設備100實現，用戶端設備連接至A類埠11時，連接至第一IPv6網路301，連接至B類埠12時，連接至第二IPv6網路302。於本實施方式中，A類埠11包括第一A類埠111、第二A類埠112，B類埠12包括第一B類埠121及第二B類埠122，當用戶端設備連接至該LAN側介面端10的任一個埠時，該用戶端設備將藉由LAN側介面端10發送一路由請求訊號。
VLAN模組20包括交換機21及VLAN介面22。交換機21連接至所述第一A類埠111、第二A類埠112、第一B類埠121及第二B類埠122，用以實現上述LAN側介面端10的各埠的報文的接收及發送。VLAN介面22藉由交換機21連接至所述第一A類埠111、第二A類埠112、第一B類埠121及第二B類埠122，並包括分別對應上述四個埠設置的第一VLAN介面221、第二VLAN介面222、第三VLAN介面223及第四VLAN介面224。藉由設置交換機21的配置及VLAN介面22，使第一VLAN介面221處理所述第一A類埠111的報文，使第二VLAN介面222處理所述第二A類埠112的報文，使第三VLAN介面223處理所述第一B類埠121的報文，使第四VLAN介面224處理所述第二B類埠122的報文。
於本發明實施方式中，所述交換機21及VLAN介面22的配置包括：
第一，所述交換機21對從LAN側介面端10進入家庭閘道設備100的報文打上VLAN標籤，且從不同的埠進入的報文打上不同值的VLAN標籤，以此來標記報文的來源埠。於本發明實施方式中，從第一A類埠111收到的報文的VLAN標籤值為1、從第二A類埠112收到的報文的VLAN標籤值為2，第一B類埠121收到的報文的VLAN標籤值 為4、第二B類埠122收到的報文的VLAN標籤值為8。對應交換機21對各埠的標籤配置來設置VLAN介面22，使VLAN介面22的各介面分別接收對應的VLAN標籤值的報文。具體為：設置第一VLAN介面221接收VLAN標籤值為1的報文，設置第二VLAN介面222接收VLAN標籤值為2的報文，設置第三VLAN介面223接收VLAN標籤值為4的報文，設置第四VLAN介面224接收VLAN標籤值為8的報文。各個VLAN介面收到報文後，再傳送給對應的報頭編輯模組30繼續處理，而報文的來源埠資訊即可藉由各個RS上的VLAN標籤值傳遞給報頭編輯模組30。
第二，VLAN介面22的各介面接收到核心應用模組50回傳的RA時，將對應添加VLAN標籤後再傳送至交換機21，所述交換機21依據配置，藉由判斷RA上的VLAN標籤值，將接收到的RA僅轉發至對應的埠。具體為：所述第一VLAN介面221接收到核心應用模組50回傳的RA後，將在該RA上添加一值為1的VLAN標籤再轉發至交換機21，交換機21根據該VLAN標籤值確定該RA是傳送至第一A類埠111的，並僅將該RA轉發至第一A類埠111。相同的，第二VLAN介面222接收到RA後，將添加一值為2的VLAN標籤，所述交換機21根據該VLAN標籤值將該RA僅轉發至第二A類埠112。第三VLAN介面223與第四VLAN介面224接收到RA時，處理原則與以上描述相似，因此不再詳述。
報頭編輯模組30用以根據LAN側介面端10進入的RS中的VLAN標籤值對應編輯該RS中IP報頭的流量類別值，使每一埠發送出的RS的流量類別值均不相同，以便核心應用模組50能夠根據該RS中的流量類別值判斷出發送RS的來源埠(網路傳輸中，VLAN標籤僅能作 用在鏈路層，因此RS到達應用層時，核心應用模組50無法藉由VLAN標籤值判斷發送RS的來源埠，而流量類別能作用在應用層，核心應用模組50即可藉由流量類別值判斷發送RS的來源埠)。於本發明實施方式中，所述報頭編輯模組30僅編輯第一A類埠111、第二A類埠112、第一B類埠121及第二B類埠122處接入的RA的流量類別值，而不會編輯WIFI埠123接入的RA的流量類別值，因此，後續所述核心應用模組50即可根據所述流量類別值是否被修改判斷所述RA是否來源於WIFI埠123。
網橋40用以建立交換機21與核心應用模組50的連接。
假設本發明實施方式中，所述IPv4網路200建立第一隧道201連接閘道設備100及第一IPv6網路301，建立第二隧道202連接閘道設備100及第二IPv6網路302。核心應用模組50獲取第一IPv6網路301的網路首碼及第一隧道201連接使用的本地IPv4位址，以生成第一IPv6網路301的網段位址(即A類埠11的網段位址)並存儲起來，並獲取第二IPv6網路302的網路首碼及第二隧道202連接使用的本地IPv4位址，生成第二IPv6網路302的網段位址(即B類埠12的網段位址)並存儲起來。該核心應用模組50內對應儲存有LAN側介面端10的埠劃分設置及每一埠接收的報文的流量類別值，以藉由RS中的流量類別值判斷RS是來源於A類埠11還是B類埠12中的哪一個埠，以回傳一包含正確的IPv6網路網段位址。
當核心應用模組50接收到RS時，核心應用模組50讀取該RS中的流量類別值，並對照LAN側介面端10的埠劃分設置，以確定該RS具體是來源於A類埠11還是B類埠中的某一個埠。若發送RS的是第一A類埠111，則核心應用模組50將第一IPv6網路301的網段位址設 置在RA中，並指定第一VLAN介面221為輸出介面送出，第一VLAN介面221給RA報文添加值為1的VALN標籤再傳送至交換機21，交換機21根據配置將VLAN標籤值為1的報文轉發至第一A類埠111，使接在第一A類埠111的用戶端設備獲取到A類網段位址，生成可與第一IPv6網路301通信的IPv6位址。若發送RS的是第二B類埠122，相同的，核心應用模組50根據RS上的流量類別值，並對照LAN側介面端10的埠劃分設置，確定RS的來源埠為第二B類埠122後，將第二IPv6網路302的網段位址設置在RA中，並指定第四VLAN介面224為輸出介面送出，第四VLAN介面224給RA報文加上值為8的VALN標籤再傳送給交換機21，交換機21根據配置將VLAN標籤值為8的報文轉發給至第二B類埠122，使連接至第二B類埠122的用戶端設備獲取到B類網段位址，生成可與第二IPv6網路302通信的IPv6位址。
於本實施方式中，所述LAN側介面端10還包括劃分為B類埠12的無線保真(Wireless Fidelity，WIFI)埠123(該WIFI埠123為一虛擬的網路埠)，所述閘道設備100對應所述WIFI埠123設置WIFI介面60，用以實現接入該WIFI埠123的用戶端設備與該閘道設備100的通信。WIFI埠123接入的用戶端設備發送的報文將藉由WIFI介面60直接傳送至網橋40。因此，核心應用模組50接收到RS報文時，可藉由報文中的流量類別值確定所述報文是否來源於WIFI介面60(因為WIFI介面60傳送過來的RS並未添加VLAN標籤及修改流量類別值)，若來源於WIFI介面60，則核心應用模組50將第二IPv6網路302的網段位址設置在RA中(本實施方式中，WIFI埠123屬於B類埠12，對應與第二IPv6網路302通信)，並指定WIFI介面60為輸出介面，以藉由WIFI介面60發送至WIFI埠123，如此，連接至該 WIFI介面60的用戶端設備根據該網段位址獲取可與第二IPv6網路302通信的IP位址。
得理解，於本發明實施方式中，針對週期性發送路由請求的公告，所述核心應用模組50對應LAN側介面端10的每一埠分別設置一計時器(圖未示)，當某一埠的定時時間到了時，核心應用模組50判斷該埠劃分為哪一類，並將該類埠對應的IPv6網路的網段位址設置在RA中，指定該埠對應的VLAN介面為輸出介面，將RA傳送至該埠，使連接至該埠的用戶端設備可繼續使用對應IPv6網路的位址，以保證用戶端設備與該閘道設備100及IPv6網路的連接。
得理解，本發明實施方式的閘道設備100不局限於僅連接至上述第一IPv6網路301與一第二IPv6網路302，也可進一步藉由IPv4網路200建立的複數隧道連接至數量更多的IPv6網路，並將LAN側介面端10的埠對應複數IPv6網路進行分類，使用戶端設備接入不同類別的埠即可分別連接至不同的IPv6網路。
本發明所述的閘道設備100藉由IPv4網路200建立的隧道連接至複數IPv6網路，並將LAN側介面端10的複數埠劃分成若干分別與該複數IPv6網路對應的類，使用戶設備連接至LAN側介面端10的某一類埠時，該閘道設備100僅返回一對應該類埠的IPv6網路的網段位址至用戶端設備。如是得有效防止習知技術中同時連接到複數IPv6網路300時產生的多網路首碼問題，使該閘道設備100得同時連接至複數IPv6網路300。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本發明之精神所作 之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧閘道設備
10‧‧‧LAN側介面端
11‧‧‧A類埠
111‧‧‧第一A類埠
112‧‧‧第二A類埠
12‧‧‧B類埠
121‧‧‧第一B類埠
122‧‧‧第二B類埠
123‧‧‧WIFI埠
20‧‧‧VLAN模組
21‧‧‧交換機
22‧‧‧VLAN介面
221‧‧‧第一VLAN介面
222‧‧‧第二VLAN介面
223‧‧‧第三VLAN介面
224‧‧‧第四VLAN介面
30‧‧‧報頭編輯模組
40‧‧‧網橋
50‧‧‧核心應用模組
60‧‧‧WIFI介面
200‧‧‧IPv4網路
201‧‧‧第一隧道
202‧‧‧第二隧道
301‧‧‧第一IPv6網路
302‧‧‧第二IPv6網路

Claims (8)

  1. 一種閘道設備，藉由IPv4網路建立的隧道連接至複數IPv6網路，其包括LAN側介面端及虛擬局域網(virtual Local Area Network，VLAN)模組，其改良在於：所述閘道設備還包括核心應用模組及報頭編輯模組，所述LAN側介面端對應複數IPv6網路劃分為若干類埠，VLAN模組於用戶端連接至每一埠發送的路由請求上增加標籤，報頭編輯模組根據路由請求上的標籤值設定該路由請求報頭的流量類別值，核心應用模組獲取並存儲每個IPv6網路的網段位址及LAN側介面的各埠的分類的設定，同時監聽LAN側介面端的路由請求，以根據路由請求報頭中的流量類別值確定發送路由請求的來源埠以及該埠對應的IPv6網路，並將包含該IPv6網路的網段位址的路由公告藉由VLAN模組傳送至對應的埠，連接至該埠的用戶端設備依據該網段位址獲取對應IPv6網路的網路位址。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閘道設備，其中所述IPv4網路對應每一IPv6網路均建立一隧道，所述核心應用模組根據每一IPv6網路的網路首碼及每一IPv6網路對應的隧道於IPv4網路中的網址結合生成對應IPv6網路的網段位址。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之閘道設備，其中所述VLAN模組包括交換機，所述VLAN模組藉由交換機對應每一埠發送的路由請求增加所述標籤，使每一埠接入的路由請求分別添加有不同的標籤。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之閘道設備，其中所述VLAN模組還包括VLAN介面，VLAN介面包括複數介面，藉由交換機連接至LAN側介面端的各埠，所述複數介面分別對應一埠設置一與交換機設定相同的標籤值，用以於核心應用模組回傳的路由報文上添加標籤，使交換機依據路由報文上的 標籤將該路由報文轉發至對應的埠。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之閘道設備，其中所述VLAN介面的各介面僅接收與各介面設定的標籤值相同的路由請求，並將接收到的路由請求轉發至報頭編輯模組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之閘道設備，其中所述LAN側介面端包括WIFI埠，所述閘道設備還包括WIFI介面，連接至該WIFI埠的用戶端設備發起的路由請求經過WIFI介面直接傳送至核心應用模組，而未編輯該WIFI介面傳送的路由請求的流量類別值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之閘道設備，其中所述核心應用模組根據接收到的路由請求中的流量類別值判斷該路由請求的來源，若所述路由請求的流量類別值未被編輯，則判斷路由請求的來源為WIFI介面，將藉由WIFI介面回傳一該WIFI介面的埠對應的IPv6網路的網段位址。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之閘道設備，其中所述核心應用模組對應LAN側介面的各埠分別設置一計時器，當設定時間到達時，核心應用模組根據該埠所述的類別將對應該類埠的IPv6網路的網段位址傳送至該埠，以保證用戶端設備與IPv6網路的連接。
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