TWI469605B - 網路位址轉換系統及方法 - Google Patents

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Description

網路位址轉換系統及方法
本發明涉及一種網路位址轉換系統及方法。
為了解決IPv4(Internet Protocol Version4，第四代網際網路協定)位址嚴重匱乏等問題，IPv6(Internet Protocol Version 6，第六代網際網路協定)便應運而生並得到了快速的發展。但在未來一段時間內，IPv4網路仍然佔據主導地位，IPv4網路和IPv6網路並存的局面仍將持續。然而，由於IPv4與IPv6並不直接相容，因此IPv4設備(或IPv4節點)與IPv6設備相互之間不能直接進行通訊。
鑒於以上內容，有必要提供一種網路位址轉換系統，應用於用戶終端設備中，該系統包括：列表建立模組，用於建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備及其IPv4位址和IPv6位址；封包處理模組，用於接收一本地端設備發出的請求訪問一遠端設備的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備的IP位址以及該遠端設備的IP位址；判斷模組，用於查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，並且當該本地端設備不是雙堆疊主機設備時，進一步根據該本地端設備的IP位址以及遠端設備的IP位址判斷是否需要對該遠端設 備的IP位址作協定轉換；及位址轉換模組，用於當判斷需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，將該遠端設備的IP位址轉換為與本地端設備使用相同協定的IP位址。
還有必要提供一種應用於所述用戶終端設備中的網路位址轉換方法，包括：列表建立步驟，建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備及其IPv4位址和IPv6位址；封包處理步驟，接收一本地端設備發出的請求訪問一遠端設備的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備的IP位址以及該遠端設備的IP位址；判斷步驟，查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，並且當該本地端設備不是雙堆疊主機設備時，進一步根據該本地端設備的IP位址以及遠端設備的IP位址判斷是否需要對該遠端設備的IP位址作協定轉換；及位址轉換步驟，當需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，將該遠端設備的IP位址轉換為與本地端設備使用相同協定的IP位址。
相較於習知技術，本發明的網路位址轉換系統及方法，在客戶終端設備中設計位址協定轉換機制，幫助單堆疊主機設備與選定的使用不同IP協定位址的遠端設備直接建立通訊連線，有利於IPv4向IPv6的平滑過渡。
100‧‧‧本地端設備
200‧‧‧用戶終端設備
300‧‧‧網路
400‧‧‧遠端設備
10‧‧‧網路位址轉換系統
11‧‧‧儲存設備
12‧‧‧處理器
101‧‧‧列表建立模組
102‧‧‧封包處理模組
103‧‧‧判斷模組
104‧‧‧位址轉換模組
105‧‧‧通訊建立模組
圖1係為本發明提供的用戶終端設備的應用環境示意圖。
圖2係為圖1中用戶終端設備的功能模組架構圖。
圖3係為本發明網路位址轉換方法較佳實施例的流程圖。
如圖1所示，係本發明提供的用戶終端設備的運行環境示意圖。該用戶終端設備200與至少一個本地端設備100相連接，以建立該本地端設備100與網路300之間的通訊連接。該本地端設備100可使用該用戶終端設備200並透過網路300訪問遠端設備400(如網站伺服器等)，從而與遠端設備400進行通訊。本實施例中，本地端設備100以及遠端設備400可以是僅支援IPv4或IPv6的單堆疊主機設備(Single Stack host)也可以是同時支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備(Dual Stack Host)。
本實施例中，所述用戶終端設備200可透過線纜、藍牙或紅外連接等方式與所述本地端設備100建立連接。該用戶終端設備200可以是，但不限於，閘道器、路由器、交換機等。所述網路300為IPv4網路或IPv6網路。
如圖2所示，係所述用戶終端設備200的功能模組架構圖。該用戶終端設備200包括網路位址轉換系統10、儲存設備11、處理器12。該網路位址轉換系統10包括列表建立模組101、封包處理模組102、判斷模組103、位址轉換模組104以及通訊建立模組105。本實施例中，上述各功能模組可以軟體程式段或固件(firmware)的形式儲存在所述儲存設備11中，並由所述處理器12控制各功能模組的執行。
所述列表建立模組101用於建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備及其IPv4位址和IPv6位址。本實施例中，當與用戶終端設備200連接的任意本地端設備100發出DNS(Domain Name System，域名系統)查詢請求時，該列表建立模組101根據該DNS查詢請求的類別判斷該本地端設備100是否 為雙堆疊主機設備，若為雙堆疊主機設備，則將該本地端設備100及其IPv4位址和IPv6位址記錄在該雙堆疊主機列表中。具體地，若所述DNS查詢請求僅包含A類請求或AAAA類請求時，該本地端設備100則不是雙堆疊主機設備。若所述DNS查詢請求同時包含A類請求以及AAAA類請求時，該本地端設備100則是雙堆疊主機設備。
該列表建立模組101還用於建立一動態位址映射表，用於記錄為網路300上的節點設備建立的IPv4位址和IPv6位址之間的映射關係。本實施例中，連接到所述網路300上的任意通訊設備即為該網路300中的一個節點，因此被稱為節點設備，如本地端設備100，以及遠端設備400都被稱為節點設備。
所述封包處理模組102用於接收本地端設備100發出的請求訪問遠端設備400的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備100的IP位址以及遠端設備400的IP位址。其中，該本地端設備100的IP位址透過解析該請求封包直接得到。遠端設備400的IP位址由設立在網路300中的DNS伺服器收到所述請求封包時，根據該請求封包中包括的遠端設備400的域名進行解析而得到，然後返回給用戶終端設備200。
所述判斷模組103用於查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備100是否為雙堆疊主機設備，並且當該本地端設備100不是雙堆疊主機設備時，進一步根據該本地端設備100的IP位址以及遠端設備400的IP位址判斷是否需要對遠端設備的IP位址作協定轉換。具體地，若該本地端設備100與遠端設備400為使用相同協定IP位址的單堆疊主機設備或者該遠端設備400為雙堆疊主機設備 (DNS伺服器返回給用戶終端設備200的IP位址包括IPv4地址以及IPv6地址)時，該判斷模組103則判斷無需對遠端設備400的IP位址作協定轉換。若該本地端設備100與遠端設備400為使用不同協定IP位址的單堆疊主機設備，則需要對遠端設備400的IP位址作協定轉換。
所述位址轉換模組104用於當判斷需要對遠端設備400的IP位址作協定轉換時，對該遠端設備400的IP位址作協定轉換，將該遠端設備400的IP位址轉換為與本地端設備100使用相同協定的IP位址。在本實施例中，位址轉換模組104可使用相容位址或映射位址的方法對遠端設備400的IP位址做協定轉換。具體轉換方法如下。
首先，若採用相容位址的方法，遠端設備400或本地端設備100的IPv6位址需為包括一特定前綴以及一內嵌IPv4位址的格式。具體地，分以下情況進行說明。第一，若遠端設備400使用IPv6位址(也即本地端設備100使用IPv4位址)，如為64：ff9b：：192.168.1.1，位址轉換模組104則直接去掉該IPv6位址的96位前綴，取其後32位內嵌的IPv4位址(192.168.1.1)作為該遠端設備400轉換後的IP位址。第二，若遠端設備400使用IPv4位址(也即本地端設備100使用IPv6位址)，如為10.1.1.1，位址轉換模組104則直接在該IPv4位址前加入特定的96位前綴形成一IPv6位址，作為該遠端設備400轉換後的IP位址。
另外，若採用映射位址的方法。首先，位址轉換模組104查詢所述動態位址映射表中是否記錄有遠端設備400的IP位址，若記錄有該遠端設備400的IP位址，則直接根據該動態位址映射表中記 錄的與該遠端設備400的IP位址具有映射關係的位址作為該遠端設備400轉換後的IP位址。若該動態位址映射表中沒有記錄該遠端設備400的IP位址，該位址轉換模組104直接從網路中的IP位址池中請求分配一個與本地端設備100的IP位址使用相同協定的IP位址作為遠端設備400轉換後的IP位址。然後，該位址轉換模組104將該分配的IP位址與遠端設備400的IP位址進行綁定，並記錄在所述動態位址映射表中，建立該遠端設備400的IP位址與該分配的IP位址之間的映射關係，以用作後續查詢。
此外，在對遠端設備400的IP位址作協定轉換時，若所述DNS伺服器返回的該遠端設備400的IP位址為多個時，例如當本地端訪問的一網站的域名有多個IPv4位址或者多個IPv6位址對應的埠時，該位址轉換模組104依據遠端設備400的IP位址的回應時間，選擇回應時間最短的IP位址進行協定轉換。
所述通訊建立模組105用於根據上述轉換後的IP位址建立本地端設備100與遠端設備400之間的通訊連接。此外，當該本地端設備100為雙堆疊主機設備時，或者判斷模組103判斷不需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，該通訊建立模組105根據遠端設備400的IP位址以及該本地端設備100的IP位址直接建立遠端設備400與本地端設備100之間的通訊連接。
如圖3所示，係本發明網路位址轉換方法較佳實施例的流程圖。
步驟S01，所述列表建立模組101建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備的IPv4位址和IPv6位址。
步驟S02，所述封包處理模組102接收本地端設備100發出的請求 訪問遠端設備400的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備100的IP位址以及遠端設備400的IP位址。其中，該本地端設備100的IP位址透過解析該請求封包直接得到。遠端設備400的IP位址由設置在網路300中的的DNS伺服器收到所述請求封包時，根據該請求封包中包括的遠端設備400的域名進行解析而得到，然後返回給用戶終端設備200。
步驟S03，所述判斷模組103查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備100是否為雙堆疊主機設備。若為雙堆疊主機設備，則執行步驟S06。若不是雙堆疊主機設備，則執行步驟S04。
步驟S04，所述判斷模組103進一步根據該本地端設備100的IP位址以及遠端設備400的IP位址判斷是否需要對遠端設備的IP位址作協定轉換。若需要作協定轉換，執行步驟S05。若不需要作協定轉換，執行步驟S06。
步驟S05，所述位址轉換模組104將遠端設備400的IP位址作協定轉換，並由通訊建立模組105根據轉換後的IP位址建立本地端設備100與遠端設備400之間的通訊連接，結束流程。具體的位址轉換方法見上述對位址轉換模組104的詳細描述。
步驟S06，所述通訊建立模組105根據遠端設備400的IP位址以及該本地端設備100的IP位址建立遠端設備400與本地端設備100之間的通訊連接。
最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改 或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
100‧‧‧本地端設備
200‧‧‧用戶終端設備
300‧‧‧網路
400‧‧‧遠端設備

Claims (17)

  1. 一種網路位址轉換系統，應用於用戶終端設備中，該系統包括：列表建立模組，用於建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備及其IPv4位址和IPv6位址；封包處理模組，用於接收一本地端設備發出的請求訪問一遠端設備的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備的IP位址以及該遠端設備的IP位址；判斷模組，用於查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，並且當該本地端設備不是雙堆疊主機設備時，進一步根據該本地端設備的IP位址以及遠端設備的IP位址判斷是否需要對該遠端設備的IP位址作協定轉換；及位址轉換模組，用於當判斷需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，將該遠端設備的IP位址轉換為與本地端設備使用相同協定的IP位址。
  2. 如申請專利範圍第1項所述網路位址轉換系統，該系統還包括：通訊建立模組，用於根據上述轉換後的IP位址建立本地端設備與遠端設備之間的通訊連接，以及當判斷模組判斷不需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，根據該遠端設備的IP位址以及該本地端設備的IP位址直接建立遠端設備與本地端設備之間的通訊連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述網路位址轉換系統，所述列表建立模組還用於當與用戶終端設備連接的任意本地端設備發出DNS查詢請求時，根據該DNS查詢請求的類別判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，若為雙堆疊主機設備，則將該本地端設備及其IPv4位址和IPv6位址記錄在該雙堆疊主機列表中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的網路位址轉換系統，當所述本地端設備與所述遠端設備為使用相同協定IP位址的單堆疊主機設備或者該遠端設備為雙堆疊主機設備時，所述判斷模組則判定無需對遠端設備的IP位址作協定轉換；當該本地端設備與遠端設備為使用不同協定IP位址的單堆疊主機設備時，所述判斷模組則判定需要對遠端設備的IP位址作協定轉換。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的網路位址轉換系統，若所述遠端設備使用IPv6位址，所述本地端設備使用IPv4位址時，所述位址轉換模組去掉該IPv6位址的96位前綴，取其後32位內嵌的IPv4位址作為該遠端設備轉換後的IP位址；若所述遠端設備使用IPv4位址，所述本地端設備使用IPv6位址時，所述位址轉換模組在該IPv4位址前加入特定的96位前綴形成一IPv6位址，作為該遠端設備轉換後的IP位址。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的網路位址轉換系統，所述列表建立模組還用於建立一動態位址映射表，用於記錄為網路上的節點設備建立的IPv4位址和IPv6位址之間的映射關係。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的網路位址轉換系統，所述位址轉換模組查詢所述動態位址映射表中是否記錄有所述遠端設備的IP位址，若記錄有所述遠端設備的IP位址，則根據所述動態位址映射表中記錄的與所述遠端設備的IP位址具有映射關係的位址作為所述遠端設備轉換後的IP位址；若所述動態位址映射表中沒有記錄所述遠端設備的IP位址，該位址轉換模組從網路中的IP位址池中請求分配一個與所述本地端設備的IP位址使用相同協定的IP位址作為所述遠端設備轉換後的IP位址。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的網路位址轉換系統，所述位址轉換模組還用於將所述分配的IP位址與遠端設備的IP位址進行綁定，並記錄在所述動態位址映射表中，建立該遠端設備的IP位址與該分配的IP位址之間的映 射關係。
  9. 一種網路位址轉換方法，應用於用戶終端設備中，該方法包括：列表建立步驟，建立一雙堆疊主機列表，用於記錄支援IPv4和IPv6的雙堆疊主機設備及其IPv4位址和IPv6位址；封包處理步驟，接收一本地端設備發出的請求訪問一遠端設備的請求封包，並根據該請求封包得到該本地端設備的IP位址以及該遠端設備的IP位址；判斷步驟，查詢所述雙堆疊主機列表，判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，並且當該本地端設備不是雙堆疊主機設備時，進一步根據該本地端設備的IP位址以及遠端設備的IP位址判斷是否需要對該遠端設備的IP位址作協定轉換；及位址轉換步驟，當需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，將該遠端設備的IP位址轉換為與本地端設備使用相同協定的IP位址。
  10. 如申請專利範圍第9項所述網路位址轉換方法，該方法還包括：通訊建立步驟，根據上述轉換後的IP位址建立本地端設備與遠端設備之間的通訊連接。
  11. 如申請專利範圍第10項所述網路位址轉換方法，所述通訊建立步驟還包括：當所述本地端設備為雙堆疊主機設備，或者當不需要對遠端設備的IP位址作協定轉換時，根據該遠端設備的IP位址以及該本地端設備的IP位址建立遠端設備與本地端設備之間的通訊連接。
  12. 如申請專利範圍第9項所述網路位址轉換方法，所述列表建立步驟還包括：當與用戶終端設備連接的任意本地端設備發出DNS查詢請求時，根據該DNS查詢請求的類別判斷該本地端設備是否為雙堆疊主機設備，若為雙堆 疊主機設備，則將該本地端設備的IPv4位址和IPv6位址記錄在該雙堆疊主機列表中。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的網路位址轉換方法，所述判斷步驟還包括：若所述本地端設備與所述遠端設備為使用相同協定IP位址的單堆疊主機設備或者該遠端設備為雙堆疊主機設備時，則判斷無需對遠端設備的IP位址作協定轉換，若該本地端設備與遠端設備為使用不同協定IP位址的單堆疊主機設備，則判斷需要對遠端設備的IP位址作協定轉換。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的網路位址轉換方法，所述位址轉換步驟包括：若所述遠端設備使用IPv6位址，所述本地端設備使用IPv4位址，去掉該IPv6位址的96位前綴，取其後32位內嵌的IPv4位址作為所述遠端設備轉換後的IP位址；或若遠端設備使用IPv4位址，所述本地端設備使用IPv6位址，在所述IPv4位址前加入特定的96位前綴形成一IPv6位址，作為所述遠端設備轉換後的IP位址。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的網路位址轉換方法，所述列表建立步驟還包括：建立一動態位址映射表，用於記錄為網路上的節點設備建立的IPv4位址和IPv6位址之間的映射關係。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的網路位址轉換方法，所述位址轉換步驟還包括：查詢所述動態位址映射表中是否記錄有所述遠端設備的IP位址，若記錄有所述遠端設備的IP位址，則根據所述動態位址映射表中記錄的與所述遠端設備的IP位址具有映射關係的位址作為所述遠端設備轉換後的IP位址；若所述動態位址映射表中沒有記錄所述遠端設備的IP位址，則從網 路中的IP位址池中請求分配一個與所述本地端設備的IP位址使用相同協定的IP位址作為所述遠端設備轉換後的IP位址。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的網路位址轉換方法，所述位址轉換步驟還包括：將所述分配的IP位址與遠端設備的IP位址進行綁定，並記錄在所述動態位址映射表中，建立該遠端設備的IP位址與該分配的IP位址之間的映射關係。
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