專利名稱：使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法屬于計算機互聯(lián)網(wǎng)通 信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全世界最重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，但目前互聯(lián)網(wǎng)廣泛使用的 第四版網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv4的地址的尋址范圍只有232，即43億地址，根據(jù)目前IPv4 地址的分配速度，預(yù)計在2011年之后，IPv4地址即將分配完畢。
目前中國網(wǎng)民人口的絕對數(shù)已經(jīng)成為世界第一，但互聯(lián)網(wǎng)的普及率只有 22%，遠低于世界發(fā)達國家的水平(70%)。同時，平均每個中國網(wǎng)民僅有0.6 個IPv4地址。因此，對于中國來說，IPv4地址是無法滿足需求的。這個問題對 于印度等其它亞洲國家和非洲國家來說，也都是非常嚴(yán)重的。
為了解決IPv4地址不夠用的問題，國際互聯(lián)網(wǎng)工程組(IETF)設(shè)計了第六 版網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6，它的地址尋址范圍有2128，能夠滿足需求。但由于種種原因， IPv6協(xié)議于IPv4協(xié)議是不兼容的，不能很好的互聯(lián)互通。當(dāng)時設(shè)計的理念是用 "雙協(xié)議棧"的方法解決互聯(lián)互通的問題，但近十年IPv6推廣的經(jīng)驗和教訓(xùn)證 明，該方法不能訪問IPv4眾多網(wǎng)絡(luò)信息資源，不能與IPv4眾多的用戶通信。
地址轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換是解決IPv4和IPv6互聯(lián)互通的方法，無狀態(tài)的地址轉(zhuǎn) 換和協(xié)議轉(zhuǎn)換方法，具有可擴展性，但無狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方法需要用戶使用特定的 IPv6地址，不允許使用自動配置的IPv6地址。
本發(fā)明的基本原理是在無狀態(tài)地址轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，增加 IPv6/IPv6地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，把特定的IVI地址轉(zhuǎn)換為非特定的IPv6地址，具有極大的靈活性，具有很大的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的基本特征包括1 )采用IPv4地址嵌入IPv6地址的編碼格式在IPv4 地址與運營商的一個IPv6地址的子集IVI6地址之間建立唯一的映射關(guān)系；2) 采用二級轉(zhuǎn)換方法，通過IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，把IVI6地址轉(zhuǎn)換為非特定的IPv6 地址。

發(fā)明內(nèi)容
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法，其特征在于依次含
有以下步驟
步驟(1)初始化
步驟(1. 1)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)立一個IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，并定義如 下編碼格式-
把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的編碼格式，構(gòu)成一個IPv6地址，在 運營商基于32位聚類前綴的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4 地址，n〈32，同時在第64+n到128位之間空余位填充全0，其中
當(dāng)所述IPv4地址為所述運營商準(zhǔn)備給IPv6主機使用的IPv4地址時，構(gòu)成 IVI6地址，
當(dāng)所述IPv4地址為包含所述運營商自己在內(nèi)的全球IPv4地址，又不屬于所 述IPv6主機的IPv4地址時，構(gòu)成IVIG6地址，
所述IVI6和IVIG6統(tǒng)稱為IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子 集之間形成一一對應(yīng)的雙向映射關(guān)系，
步驟(1.2)在IPv6網(wǎng)內(nèi)設(shè)立一個IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，在其中設(shè)立IVI6 的地址對應(yīng)于用戶IPv6地址的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫，
步驟(2) IPv4計算機向IPv6計算機發(fā)起通信，其中源地址為IPv4計算機的地 址，目的地址為IPv6計算機的IPv6地址通過IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換后的IVI6地址的IPv4鏡像；
步驟(3):所述IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收分組，依次執(zhí)行步驟(3.1)-步驟(3.4); 步驟(3.1):所述目標(biāo)地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為
IVI6地址，
步驟(3.2):所述源地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IVIG6 地址，
步驟(3.3):按RFC2765執(zhí)行除地址轉(zhuǎn)換之外的其它處理程序，并重新計算 傳輸層校驗和，從而形成所述IPv6分組；
步驟(3.4):向所述IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送步驟(3.3)形成的IPv6分組； 步驟(4):所述IPv6/IPv6地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接到步驟(3.4)發(fā)送的所述IPv6分組 后，執(zhí)行以下步驟(4.1)-步驟(4.3)，形成IPv6分組并發(fā)送，
步驟(4.1):把所述IPv6分組中的目標(biāo)地址通過所述數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為所述用戶
IPv6地址；
步驟(4.2):重新計算傳輸層校驗和，并形成IPv6分組；
步驟(4.3):向所述IPv6計算機發(fā)送步驟(4.2)中所述IPv6分組； 步驟(5):所述IPv6計算機接收分組；
步驟(6):所述IPv6計算機向IPv4計算機發(fā)送IPv6分組，其中源地址地址為 IPv6計算機的地址，目的地址為IPv4計算機的IPv4地址的鏡像，即IVIG6地 址；
步驟(7):所述IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收IPv6分組，按以下步驟形成新的IPv6 分組，
步驟(7.1):通過所述數(shù)據(jù)庫把所述用戶IPv6源地址轉(zhuǎn)換為IVI6地址， 步驟(7.2):重新計算傳輸層校驗和并形成IPv6分組， 步驟(7.3):向所述IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送步驟(7.2)中所述的IPv6分組； 步驟(8): IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收IPv6分組步驟(7.3)發(fā)送的所述IPv6分組，通過以下步驟(8.1)-步驟(8.3)形成IPv4分組并發(fā)送，
步驟(8.1):所述目標(biāo)地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為 IPv4地址，
步驟(8.2):所述源地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IPv4 地址，
步驟(8.3):按RFC2765執(zhí)行除地址轉(zhuǎn)換之外的其它處理程序，并重新計算 傳輸層校驗和，從而形成所述IPv4分組；
步驟(8.4):向IPv4計算機發(fā)送步驟(8.3)形成的IPv4分組； 步驟(9):所述IPv4計算機接收步驟(8.4)發(fā)送的IPv4分組；
IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)地址情況預(yù)先配置 好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動生成；
IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的功能也可以集成在IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中。


圖1:使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法的網(wǎng)絡(luò)連接方式；
圖2:使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法的工作流程圖； 圖3: IPv4地址嵌入IPv6地址的定義格式。
具體實施方式
和方法案例
本發(fā)明的連接方式如圖1所示，使用非特定IPv6地址的計算機可以與全球 的IPv6'網(wǎng)絡(luò)通信。由于這些計算機沒有使用特定的IVI6地址，因此無法直接通 過IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)與全球IPv4網(wǎng)絡(luò)通信，因此在配置上增加了 IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)， 把非IVI6地址轉(zhuǎn)換為IIVI6地址。其中IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)地址情況預(yù)先配置好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動 生成。
本發(fā)明的工作流程如圖2所示。
本發(fā)明的IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的映射規(guī)則如圖3所示，如用戶使用的IPv6地址為 2001 :da8:abcd: :1234，通信流程舉例如下
如運營商的IPv6地址的前綴為2001:da8::/32，所選用的IVI4地址為 202.38.108.0/24，則IVI6地址范圍為2001:da8:ffca:266c:0::/64。如所要通信的IPv4 主機的地址為18.181,0,31，則IVIG6的地址為2001:da8:ffl2:b500:lfD0::/72。通
信流程為
(1) IPv4計算機18.181.0,31需要與IPv6計算機2001 :da8:abcd::1234通信，則 在IPv4網(wǎng)絡(luò)中18.181.0.31需要對202.38.108.2發(fā)起通信，因為這是對應(yīng) 于IVI6-2001:da8:ffca:266c:200::的IVI4，即IPv4分組的源地址和目標(biāo)地址 分別為18.181.0.31《^202.38.108.2。
(2) 在IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中，18.181.0.31轉(zhuǎn)換為2001:da8:ffl2:b500:lf00::， 202.38.108.2轉(zhuǎn)換為2001:da8:ffca:266c:200::，即IPv6分組的源地址和目標(biāo) 地址分別為2001:da8:ffl2:b500:lfD0::《^ 2001:da8:ffca:266c:200::。
(3) 在IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中，源地址不變，目標(biāo)地址由2001:da8:ffca:266c:200:: 轉(zhuǎn)換為2001:da8:abcd::1234， g卩IPv6分組的源地址和目標(biāo)地址分別為 2001 :da8:ffl2:b500:lfD0::《^ 2001 :da8:abcxJ:: 1234。
(4) 返回的IPv6分組的源地址和目標(biāo)地址分別為 200! :da8:abcd::) 234《+2001:da8:ffl2:b500:lfD0::。
(5) 在IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中，源地址由2001:da8:abcd::1234轉(zhuǎn)換為 2001:da8:ffca:266c:200::，目標(biāo)地址不變，即IPv6分組的源地址和目標(biāo)地 址分別為2001:da8:ffca:266c:200::《今2001:da8:ffl2:b500:lfT)0::。
(6) 通過IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，轉(zhuǎn)換為IPv4分組的源地址和目標(biāo)地址分別為202.38.108.2《^18.181.0.31。
利用本發(fā)明定義的方法，可以使用非特定IPv6地址通過無狀態(tài)IPv4/IPv6 分組轉(zhuǎn)換器與全球IPv4網(wǎng)絡(luò)進行通信。
權(quán)利要求
1.使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法，其特征在于依次含有以下步驟步驟(1)初始化步驟(1.1)在IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)立一個IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，并定義如下編碼格式把IPv4地址直接嵌入所述IPv6地址的編碼格式，構(gòu)成一個IPv6地址，在運營商基于32位聚類前綴的所述IPv6地址格式中的第32+n位嵌入32位IPv4地址，n＜32，同時在第64+n到128位之間空余位填充全0，其中當(dāng)所述IPv4地址為所述運營商準(zhǔn)備給IPv6主機使用的IPv4地址時，構(gòu)成IVI6地址，當(dāng)所述IPv4地址為包含所述運營商自己在內(nèi)的全球IPv4地址，又不屬于所述IPv6主機的IPv4地址時，構(gòu)成IVIG6地址，所述IVI6和IVIG6統(tǒng)稱為IVI地址由此在所述IPv4地址和IPv6地址的子集之間形成一一對應(yīng)的雙向映射關(guān)系，步驟(1.2)在IPv6網(wǎng)內(nèi)設(shè)立一個IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，在其中設(shè)立IVI6的地址對應(yīng)于用戶IPv6地址的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫，步驟(2)IPv4計算機向IPv6計算機發(fā)起通信，其中源地址為IPv4計算機的地址，目的地址為IPv6計算機的IPv6地址通過IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換后的IVI6地址的IPv4鏡像；步驟(3)所述IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收分組，依次執(zhí)行步驟(3.1)-步驟(3.4)；步驟(3.1)所述目標(biāo)地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IVI6地址，步驟(3.2)所述源地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IVIG6地址，步驟(3.3)按RFC2765執(zhí)行除地址轉(zhuǎn)換之外的其它處理程序，并重新計算傳輸層校驗和，從而形成所述IPv6分組；步驟(3.4)向所述IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送步驟(3.3)形成的IPv6分組；步驟(4)所述IPv6/IPv6地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接到步驟(3.4)發(fā)送的所述IPv6分組后，執(zhí)行以下步驟(4.1)-步驟(4.3)，形成IPv6分組并發(fā)送，步驟(4.1)把所述IPv6分組中的目標(biāo)地址通過所述數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為所述用戶IPv6地址；步驟(4.2)重新計算傳輸層校驗和，并形成IPv6分組；步驟(4.3)向所述IPv6計算機發(fā)送步驟(4.2)中所述IPv6分組；步驟(5)所述IPv6計算機接收分組；步驟(6)所述IPv6計算機向IPv4計算機發(fā)送IPv6分組，其中源地址地址為IPv6計算機的地址，目的地址為IPv4計算機的IPv4地址的鏡像，即IVIG6地址；步驟(7)所述IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收IPv6分組，按以下步驟形成新的IPv6分組，步驟(7.1)通過所述數(shù)據(jù)庫把所述用戶IPv6源地址轉(zhuǎn)換為IVI6地址，步驟(7.2)重新計算傳輸層校驗和并形成IPv6分組，步驟(7.3)向所述IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送步驟(7.2)中所述的IPv6分組；步驟(8)IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接收IPv6分組步驟(7.3)發(fā)送的所述IPv6分組，通過以下步驟(8.1)-步驟(8.3)形成IPv4分組并發(fā)送，步驟(8.1)所述目標(biāo)地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IPv4地址，步驟(8.2)所述源地址按步驟(1.1)設(shè)定的IPv6地址編碼格式轉(zhuǎn)換為IPv4地址，步驟(8.3)按RFC2765執(zhí)行除地址轉(zhuǎn)換之外的其它處理程序，并重新計算傳輸層校驗和，從而形成所述IPv4分組；步驟(8.4)向IPv4計算機發(fā)送步驟(8.3)形成的IPv4分組；步驟(9)所述IPv4計算機接收步驟(8.4)發(fā)送的IPv4分組；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方 法，其特征在于，IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中的數(shù)據(jù)庫可以由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)地址情 況預(yù)先配置好，也可以由用戶計算機通過請求驗證后自動生成；
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方 法，其特征在于，IPv6/IPv6轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的功能也可以集成在IVI轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中。
全文摘要
使用非特定IPv6地址的無狀態(tài)IPv4/IPv6分組轉(zhuǎn)換方法屬于計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，利用無狀態(tài)的IPv4/IPv6地址和協(xié)議轉(zhuǎn)換方法在IPv4地址和特定的IPv6地址間建立轉(zhuǎn)換關(guān)系，并利用IPv6/IPv6地址轉(zhuǎn)換方法在用戶的IPv6地址和特定的IPv6地址間建立轉(zhuǎn)換關(guān)系，使用戶的IPv6地址能夠無狀態(tài)地與全球互聯(lián)網(wǎng)進行雙向發(fā)起的通信，本發(fā)明可以有效地推進互聯(lián)網(wǎng)從IPv4向IPv6的過渡。
文檔編號H04L12/66GK101610295SQ20091008899
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者包叢笑, 星 李 申請人:清華大學(xué)