[发明专利]在IPv6中用主机间隧道支持IPv4应用程序的方法

说明书

技术领域

使用主机间隧道在纯IPv6环境中支持IPv4应用程序的方法属于互联网技术领域，尤其涉及网络过渡策略方面的技术。

背景技术

为了解决网络规模不断扩大带来的IPv4地址空间不足问题，IETF提出了下一代互联网协议——IPv6。随着协议的不断发展和成熟，包括中国、美国、日本和欧洲在内的许多国家和地区正在积极的筹划基于IPv6的新一代网络。建立起了CNGI、6Bone等IPv6示范网络。在IPv6过渡过程中，一方面，网络基础设备需要被升级为支持IPv6；另一方面，用户主机上的应用程序也需要进行过渡。现有的大部分涉及网络的应用程序都是基于IPv4协议的，在纯IPv6环境中会因为处理IP地址时遇到的位数、格式等问题而无法正常运行。虽然随着过渡的进行，多数应用程序会逐渐升级为支持IPv6；但程序的重新开发需要一个漫长的过程，同时由于缺乏源代码、升级成本等问题，会有部分应用程序无法或不愿升级为支持IPv6。因此，在过渡的中后期，纯IPv6网络开始出现和发展的条件下，如何为已有的IPv4应用程序提供支持，是实现IPv6顺利过渡的一个重要问题。

为了解决IPv6过渡问题，保证现有的IPv4网络和应用程序实现平滑过渡，目前提出了许多方案，归纳如下：

●采用双栈网络技术。这是指采用可以同时支持IPv4和IPv6的设备来搭建网络的方法。由于设备可以同时支持IPv4和IPv6，可以保证IPv4程序的运行。

●采用协议翻译技术。这是在IPv4协议和IPv6协议之间进行协议翻译的方法，将IPv4的报头翻译成IPv6报头的格式。这一翻译过程可以在主机的协议栈中进行，也可以在专门的网关处进行。代表方案有NAT-PT、BIA、BIS等。

●采用特殊网关+主机与网关间隧道传输技术。这是一种在网络中设立特殊的地址服务器和边界网关的方法。当主机需要进行IPv4通信时，从地址服务器申请一个IPv4地址，并与边界网关建立起IPv4-in-IPv6的隧道。数据包通过隧道被传输给边界网关，通过网关送入IPv4网络。代表方案有DSTM等。

然而，目前这些方案都存在着不足之处：

●双栈网络技术的方法缺陷在于：网络设备需要同时支持IPv4和IPv6，在设备开销方面较大；网络中同时使用IPv4和IPv6，对网络的管理造成了很多不便。另外，该方法的部署颗粒度很大，必须以子网级别进行部署。不适于增量部署。

●采用协议翻译技术的方法缺陷在于：IPv6协议在报头格式方面与IPv4有比较大的区别，在协议翻译的过程中，可能会造成某些信息的丢失。此外，部分在主机协议栈中进行翻译的方法(包括BIA、BIS)将所有的IPv6数据包全部翻译成IPv4数据包，会影响上层IPv6应用程序的正常工作。

●采用特殊网关+主机与网关间隧道传输技术的方法的缺陷在于：首先，方法中的地址服务器和网关作为整个系统的关键点，很容易受到针对性的攻击，并可能成为性能方面的瓶颈。其次，该方法需要参与通信的对方在DNS系统中具有IPv4地址的条目，当过渡进行到中后期时，纯IPv6网络环境中的用户将不具有这一条件，会导致方法的失效。

对于IPv4应用程序来说，与IPv6应用程序的主要区别就在于使用的IP地址格式不同。针对这一特点，为了让IPv4应用程序在IPv6环境中正常工作，需要为其提供格式正确的地址。本发明从这一角度出发，提出了一个通过地址协商和主机间隧道来支持纯IPv6环境中IPv4应用的方案。本方案采用虚拟地址协商和主机间隧道的思路，在双方开始通信之前，首先为彼此协商出一个临时使用的虚拟IPv4地址，提供给上层的IPv4程序。在地址协商的同时，两台主机间的IPv4-in-IPv6隧道也自动被建立起来，通信过程中的数据通过这一隧道进行传输，而不需要借助特殊的服务器和网关。通过这种方式，可以在纯IPv6网络环境中支持IPv4应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地址协商和主机间隧道的方法，使得纯IPv6网络中的IPv4程序可以在不进行修改的情况下进行互相通信。

本发明所提供的方法思路在于：在上层的IPv4应用程序进行DNS地址解析时，主机的协议栈拦截这一请求，并从DNS中解析到对方的IPv6地址。然后，使用这一地址与对方进行IPv4虚拟地址的协商，为彼此确定在这次会话中使用的IPv4地址，同时，在这一过程中，两台主机间的隧道也自动被建立起来。当地址协商完成后，IPv4虚拟地址被返回给上层应用程序，此后的数据都通过主机之间的IPv4-in-IPv6隧道进行传输。