论文研究-基于NAT-PT技术的IPv4/IPv6互连互通的实现 .pdf

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基于NAT-PT技术的IPv4/IPv6互连互通的实现,刘志超,马跃,针对IPv6网络与原有的IPv4网络实现无缝互通,国际上已经出现了多种过渡技术和互连方案。本文主要针对纯IPv4和纯IPv6节点间的正常通信��
巾国科技文在线 如果该数据包是会话起始包,NAT-PT从地址缓冲池中分配一个IPv4地址(如 120.130.26.10)给IPv6节点,并把数据包翻译成IPv4数据包。在会话期间,NAT-PT保存 翻译的参数和IP√6到IPV4的映射关系 经过翻译形成的IPv4数据包具有源和目的地址分别为SA-120.130.26.10, DA=132.146.243.30。任何从C节点回应的lPv4数据包会被NAT-P通过保存的会话信息识 别出是属于前面的同一个会话,并将其翻译成有如下参数的IPv6数据包:SA PREFIX:132:146:243:30,DA=FEDC:BA98:7654:3210。这时,翻译后的数据包在IPV6域内 可以像正常的数据包那样传送 2.1.2NAPT-PT工作机制 NAPT-PT通过网络地址、端口翻译和协议翻译,能使多个IP6节点只使用地址缓冲池 中的·个1Pv4地址和外部的IPv4节点进行透明的通信。Pv6节点的 TCP/UDP端∏号被翻 译成已分配的IP地址的 TCP/UDP端口号。但当缓冲池中的IP4地址分配完时,NAT-PT 不能再为另外的IPv6节点提供对IPv4节点的访问。NAPT-PT解决了NAT-PT存在的这个内 在缺陷。通过对传输层端口的复用,NAPⅠ-PT能在一个IPv4地址上支持63K个TCP和63K 个UDP连接。 对于如图2所示的连接,当用 NAPT P代替 NAT PT时,所有的IP6节点的IPv6地址 可以翻译成一个IP地址:120.130.26.10。图2中的IPv6节点A与IPv节点C建立了 个TCP连接 设节点A发送了如下的数据包:源地址SA=FEDC:BA98:7654:3210,源TCP端口号 3017;目的地址DA= PREFIX::132:146:243:30,目的TCP端口号-23 当数据包到达 NAPT PT设备时, NAPT PT为其在已经分配的IP4地址上再分配一个TCP 端口,并把IPV6数据包翻译成如下的IP4数据包:SA-120.130.26.10,源TCP端口号 1025;DA=132.146.243.30,目的TC端口=23。对于返回的数据包也会被NAPT-PT辨识出, 并被翻译成如卜所示的IP√6数据包:SA= PREFIX::132:146:243:30,源TCP端口号=23; DA=FEDC:BA98:7654:3210,口的TCP端口号=3017 还有一种情况,若节点A可能是IPv6域中唯一的HTP服务器(端口号为80),设IPv4 节点C发送一个包:SA=132.146.243.30,源TCP端口号=1025;DA=120.130.26.10,的 TCP端口号=80。NMPT-PT会把这个包转换为:SA= PREFIX:132.146.243.30,源TCP端口 号=1025;DA=FEDC:BA98::7654:3210,目的TCP端口号=80。此例表明,所有到达NAPT-PT 路由器的日标端口为80的会话都将被发送到相同的节点A 2.2DNS-AG工作机制 在DNS中,IPv4域名和地址之间的映射关系保存为“A”记录,IPv6域名和地址之间的 映射关系保存为“AAA”或“A6”记录。设计 NAT-PT的目的是在IPv6节点和IPv4节点没 有其它的相互通信手段的情况下提供它们之间的互通机制。 2.2.1IPv4节点访问IPv6节点时IPv4地址分配 DNS DN DNS DNS IPV6"点B NAT-PT IP√4网络 IP4节点C IPv节点A 图3IPv4节点访问IPv6节点 山国科技文在线 如图3所示,假设其中节点A有一个IPv6地址FEDC:BA98:7654:3210,节点B有一个 IPv6地址FEDC:BA98:7654:3211,节点C有一个IP√4地址132.146.243.30。 NAT-PT有一个IP4地址缓冲池,缓充池中IPv4的地址属于子网120.130.26/24。 当节点C发出对节点A进行域名解析的请求数据包时,解析请求被传送到IPv6域的DNS 。NAT-PT设备上的DNS-ALG会把进入IPV6域的A记录DNS请求数据包(DNS数据包的 TCP/UDP源和目的端口号均为53)翻译如下:对域名到地址解析的请求数据包,请求类型 “A”改为“AA”或“A6”;对地址到域名解析的请求数据包,用字符串“IP6.IN”代替 “IN.ADDR.ARPA”,用V6地址代替字符串“ⅠN-ADDR.ARPA”前的V4地址。 同时,当DNS应答数据包从IPv6域中的DNS服务器上返回给IPv4域中的请求节点时, S-ALG翻译DNS应答数据包的格式如下:把应答中“记录翻译成记录(当域 名被完整地解析出时,只翻译记录);用 从地址缓冲池中分配的地址代替 域中服务器解析出并返回的地址。若还没有分给节点,则在这 时候从地址缓冲池中分配。以图中的访问节点为例,若开始一个与的会话时,它 首先通过本地的服务器査询节点的记录。本地服务器把这个请求转 发给域中的服务器。 截获并翻译该请求中的记录为 或 记录,再将翻译后的请求转发给域中的服务器。节点返同应答为 节点 A AAAA FEDC:BA98:7654:3210 DNS-ALG截获并翻译该数据包应答为:节点AA120.130.26 DNS ALG在 NAT PT中保存FEDC:BA98::7654:3210和120.130.26.1之间的映射关系。包含 “A”记录的DNS应答数据包返回给节点C。于是节点C发起会话如卜:SA=132.146.243.30, 源TCP端口号=1025;DA=120.130.26.1,目的TCP端口号=80。该数据包被路由到保存有 HEDC:BA98:7654:3210和120.130.26.1之间映射关系的NAT-P,NAI-P把数据包翻译成 SA= PREFIX∷132.116.213.30,源TCP端口号=1025:DA=FEDC:BA98::7651:3210,日的TCP端 凵号=80。这时数据包便可在IPv6域内正硝地传送。 2.2.2IPv6节点访问IPv4节点时的IPv4地址分配 如图所小,假设节点要访问节点,节点通过解析节点的 记录。 因为节点可能拥有和地址, 设备上的 将对 记录解析 的请求数据包转发给外部服务器,同时生成一个对节点的记录解析的请求数据包 并发送出去。如果外部服务器上有节点的 记录,该记录将返回到 在那里再将原文转发给芍点。若外部服务器中还有节点的记录,则记录返 将对该记录进行翻译,若记录为: 节点CA 132.146.243.30 其被翻译成:节点 C AAAA PREFIX::132.146.243.30或 节点CA6 PREFIX:132.146.243.30 在 PREFIX不改变的情况下,现在节点可以像其它的IPv6地址一样使用上面的IPv6地 址,IPv6域内的DNS服务器可以缓存上述记录 3.实现流程 由上述原理和分析可以得到下面的互通处理流程。 3.1NAT-PT流程图 巾国剩技记文在线 Rcv M 息 DNS IPv4 Lu IPv6 类型 消息 IP丶6 LC IPV4 DASAL 映射表 处理注2 分别处理 映射表 丢弃 SIIT 查诅IPv6 数据包 丢弃 转发 sTT注1(数据包 Rcad Read 注1:协泼格式转换,IPv4->Ipve 括IP包头、TCP、UDP 数据包 DNS、FTP笔协议的相关部分 注2:对穿基NT-PT网关的mNS消息 进行相应改 图4NAT-PT流程图 3.2DNS-ALG流程图 DNS MS DNS-ALG 操作细节 TPv6->IFv∠ TFv4->pn 息 销总 类型 类型 域名解析域名解 地址解析地址解析 域名解析域名解 地扯解析 修改类型 IN, ADDR 修改类刑 P6. INT ADDR AAAA-> 代析 ARFA-> IN.4) IFE. INT A-AAAA N ADDR 95bt前缀 P中记录 S IT SLIT 映射表 SLIT SIIT 这映射 发送全 发送至 发送至 发送至 发送至 SIIT Pv域 4域 Pv6域 map IPv6域 IPv6域 发送仝 发送至 IP4域 IPv4域 2) (2) (2) STIT 丢弃 发送至 Ready 图5DN-ALG流程图 国剧技论文在线 4.结束语 以上流程已在实现后证明是可行止确的。NAT-PI的原理和SII'类似,其改进的地方是 将传统IPv4下的NAT应用于SIIT中的IPv4地址的选取当中,这样可以以很少的IPV4地址 构成自己的IPv4地址分配池,可以给大量需要进行地址转换的应用使用协议转换服务。在 实现方面,有了DNS-ALG的支持,不但可以实现IPv6发起的与IP4之间的通信,反之,同 样可以实现。有些应用需要一定稈度的地址稳定性,NAT-Pˆ可以被配置成提供IPv6到特定 IPV4地址的静态映射 NAT-PT简单易行,但在应用上有一些狠制。首先,在拓扑结构上要求一次会话中所有 报文的转换都在一个路由器上,因此地址/协议转换方法较适用于只有一个路由器出口的 STUB网络(存根网络);其次,一些协议字段在转换时不能完全保持原有的含义;另外,协 议转换方法缺乏端到端的安全性等。所以该机制只是适用于过渡的初始阶段,随着IPv6网 络的逐渐扩大,相信目前的几种过渡技术会被更新的技术所取代。 参考文献 LI G. Tsirtsis and P. Srisuresh, "Network Address Translation-Protocol Translation (AT-PT), RFC2766[S]. 2000 [2_E Nordmark, "Stateless IP/ICMP Translation Algorithm(SIIT)", RIC2765[S 2000. [_P. Srisuresh and P. Akkiraju, "DNS extensions to Network Address translators ( DNS ALG)”,RC2694[S].199 lIPv6技术白皮书(四).中国协议分析网. http://www.cnpaf.net/class/ipv6/0591615143533229934.htM [5张厶勇,刘韵洁,张智江.基于IP6的下一代互联网.电子工业出版 社.2004.7:254-255 [6(加) Regis desmeules. Cisco Ipy6网络实现技术.人民邮电出版 社.2004.1:196-206. [7](美)戴维斯( Davies,J.).理解Iv6.清华大学出版社.2004.3:219-225 81Pv6技术白皮书().中国协议分析网 http://www.cnpaf.net/class/ipv6/0591615091986797624.htM

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