專利名稱：一種基于ARP代理的4over6隧道自動(dòng)建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ARP代理的4OVer6隧道自動(dòng)建立方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前IPv4互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，對(duì)IPv4地址的需求量也在不斷增加，至使全球IPv4地址于2011年已分配完結(jié)。NAT技術(shù)和私有地址的使用雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了地址復(fù)用，但是卻破壞了端到端特性，增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。IPv6協(xié)議具有更大的地址空間(2128)、更好的編址路由特性和安全性等特點(diǎn)，成為了建設(shè)下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要協(xié)議。但是由于IPv4與IPv6編址路由不兼容，互聯(lián)網(wǎng)由IPv4過(guò)渡到IPv6需要較長(zhǎng)的時(shí)期。端到端特性是IPv4互聯(lián)網(wǎng)的重要特點(diǎn)。這一特性使得核心網(wǎng)絡(luò)功能簡(jiǎn)單，而端系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。由于端系統(tǒng)更加可控，使得創(chuàng)新層出不窮，例如P2P應(yīng)用、即時(shí)通信、在線視頻、網(wǎng)絡(luò)定位服務(wù)等。近年來(lái)，P2P軟件和即時(shí)通信軟件用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大。這些服務(wù)應(yīng)用均涉及到了主機(jī)互訪問題，也使得主機(jī)間互訪成為各過(guò)渡技術(shù)不可忽視的重要內(nèi)容。由于客戶端不可控，過(guò)渡技術(shù)應(yīng)該盡量減少對(duì)客戶端的修改，實(shí)現(xiàn)用戶無(wú)感知的向IPv6過(guò)渡。為在IPv6過(guò)渡時(shí)期保證端系統(tǒng)IPv4協(xié)議棧正常工作，用戶可以正常訪問IPv4服務(wù)，并保持互聯(lián)網(wǎng)的端到端特性，IETF Softwire工作組提出Public4over6機(jī)制。Public4over6 機(jī)制通過(guò) DHCPv4over IPv6 技術(shù)跨越 IPv6 接入網(wǎng)為 CE (Customer Edge)動(dòng)態(tài)分配和回收公有IPv4地址，同時(shí)在BR (Border Relay)處維護(hù)CE IPv6地址與IPv4地址的映射表，CE和BR作為IPV4-oVer-1PV6隧道的端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有狀態(tài)IPv4-over-1Pv6封裝/解封裝。其中CE設(shè)備分為CPE路由器(Customer Premise Equipment)和直連主機(jī)。本專利方案主要針對(duì)隧道端點(diǎn)為CPE路由器的場(chǎng)景。DHCPv4ove r IPv6技術(shù)，通過(guò)使用IPv6承載DHCPv4報(bào)文，從而使得DHCPv4可以跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。該技術(shù)擴(kuò)展DHCPv4服務(wù)器(TSV, IPv6_Transport Server)使之能夠解析IPv6包中的DHCPv4報(bào)文，繼而利用原有功能完成DHCPv4過(guò)程。在DHCPv4客戶側(cè)增加CRA模塊(Client Relay Agent)用于將DHCPv4報(bào)文封裝入IPv6包以及處理TSV回復(fù)的DHCPv4報(bào)文。LCRA(on_Link Client Relay Agent)是鏈路客戶端中繼代理,可以實(shí)現(xiàn)為同一鏈路上的DHCPv4客戶端提供中繼服務(wù)?？蛻舳思纯蓪?shí)現(xiàn)通過(guò)DHCPv4over IPv6獲取公有IPv4地址。LCRA的功能一般是由CPE設(shè)備實(shí)現(xiàn)。主機(jī)間進(jìn)行互訪時(shí)，發(fā)起端要廣播ARP請(qǐng)求，以獲得目的端或下一跳的MAC地址來(lái)進(jìn)行通信。如果兩臺(tái)主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，那么發(fā)起端會(huì)請(qǐng)求目的端主機(jī)的MAC地址；否則發(fā)起端會(huì)請(qǐng)求默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的MAC地址。在PubliC4OVer6中，由于同一網(wǎng)段的地址可能分配給連接于不同CPE后的主機(jī)，并且CPE后的主機(jī)的實(shí)際網(wǎng)關(guān)是CPE，為使主機(jī)能夠通信，CPE設(shè)備需采用相應(yīng)措施實(shí)現(xiàn)，如代理ARP機(jī)制。代理ARP機(jī)制如下:網(wǎng)關(guān)設(shè)備(如CPE)代替無(wú)法直達(dá)的主機(jī)(如其它CPE后的主機(jī))對(duì)ARP請(qǐng)求進(jìn)行回答，以自己的MAC地址代替目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARP代理的4over6隧道自動(dòng)建立方法，在Publ ic4over6技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)CPE路由器作為IPv4-over-1Pv6隧道發(fā)起點(diǎn)的場(chǎng)景，通過(guò)對(duì)LCRA功能進(jìn)行擴(kuò)展，獲取真正網(wǎng)關(guān)的地址信息并與CPE的MAC地址進(jìn)行綁定，使CPE設(shè)備實(shí)現(xiàn)代理ARP功能，實(shí)現(xiàn)了在IPv6單棧接入網(wǎng)中，使得連接在CPE設(shè)備下的主機(jī)在不做改動(dòng)的前提下跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)獲取公有IPv4地址，并通過(guò)由CPE自動(dòng)建立的隧道實(shí)現(xiàn)訪問IPv4網(wǎng)絡(luò)，以及同一 Public4OVer6域內(nèi)的主機(jī)互訪。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于ARP代理的4over6隧道自動(dòng)建立方法，將LCRA功能與CPE設(shè)備結(jié)合，獲取真正網(wǎng)關(guān)的地址信息并與CPE的MAC地址進(jìn)行綁定，使得CPE設(shè)備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過(guò)渡時(shí)期以IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)為接入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有IPv4終端主機(jī)不做改動(dòng)的情況下，跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發(fā)起點(diǎn)建立4over6隧道訪問 IPv4Internet。其中，Public4over6域的主機(jī)通過(guò)DHCPv4over IPv6過(guò)程獲得公有IPv4地址:當(dāng)TSV接收到主機(jī)廣播的Discover請(qǐng)求后進(jìn)行回復(fù)，TSV將網(wǎng)關(guān)的IPv4地址添加到Router Option中，將Offer報(bào)文發(fā)送給請(qǐng)求主機(jī)對(duì)應(yīng)的LCRA ；當(dāng)LCRA接收到TSV發(fā)送的ACK報(bào)文后進(jìn)行解析，獲取Router Option選項(xiàng)中網(wǎng)關(guān)的IPv4地址信息，并與CPE路由器的MAC地址綁定；同時(shí)，LCRA獲取ACK報(bào)文中地址分配信息，并為該地址在路由表中添加一條/32路由表項(xiàng)。而主機(jī)訪問IPv4Internet的某一公網(wǎng)地址,具體步驟如下:
主機(jī)發(fā)出ARP請(qǐng)求，詢問網(wǎng)關(guān)的MAC地址；發(fā)起點(diǎn)CPE以自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答；主機(jī)將IPv4報(bào)文發(fā)送至發(fā)起點(diǎn)CPE ；發(fā)起點(diǎn)CPE接收到該報(bào)文后，以自己的IPv6地址為源地址，匯聚點(diǎn)BR的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4oVer6隧道發(fā)送給匯聚點(diǎn)BR ；匯聚點(diǎn)BR接收到數(shù)據(jù)包后解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的IPv4地址信息進(jìn)行正常IPv4轉(zhuǎn)發(fā)；IPv4Internet的服務(wù)器進(jìn)行回復(fù)，IPv4報(bào)文路由到達(dá)匯聚點(diǎn)BR ；匯聚點(diǎn)BR接收該IPv4報(bào)文，根據(jù)其目的地址信息查詢IPv4_IPv6映射表，如果在映射表中查詢到該目的地址對(duì)應(yīng)的CPE地址，則以BR的IPv6地址為源地址，CPE的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4oVer6隧道發(fā)送給CPE ;否則，丟棄該報(bào)文； 發(fā)起點(diǎn)CPE接收到后將其解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的地址信息查詢/32路由表，通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的Host主機(jī)。同一 Public域內(nèi)的主機(jī)間進(jìn)行通信，具體步驟如下:發(fā)起端主機(jī)-1首先會(huì)廣播ARP請(qǐng)求，詢問目的端主機(jī)-2的MAC地址；如果主機(jī)-1和主機(jī)-2連接同一個(gè)CPE，則主機(jī)-2接收到ARP請(qǐng)求后進(jìn)行ARP應(yīng)答。主機(jī)-1可根據(jù)主機(jī)-2的地址信息,直接將IPv4報(bào)文發(fā)送給主機(jī)_2。如果主機(jī)-1和主機(jī)-2連接的是不同的CPE，則CPEl會(huì)對(duì)主機(jī)-1的ARP請(qǐng)求進(jìn)行ARP應(yīng)答。當(dāng)主機(jī)-1向主機(jī)-2發(fā)送IPv4報(bào)文，該報(bào)文將先發(fā)給CPEl ；CPEl接收這個(gè)報(bào)文，以自己的IPv6地址為源地址，BR的IPv6地址為目的地址封裝成IPv6報(bào)文，發(fā)送給BR;BR接收到之后進(jìn)行解封裝，根據(jù)得到的IPv4報(bào)文中的目的地址查找IPv4_IPv6映射表，得到主機(jī)-2對(duì)應(yīng)的CPE2的IPv6地址，然后BR以自己的IPv6地址為源地址，CPE2的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給CPE2 ；CPE2接收到報(bào)文進(jìn)行解封裝，根據(jù)IPv4報(bào)文中的目的地址信息查詢/32路由表，然后通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)-2 ；主機(jī)-2以相同過(guò)程向主機(jī)-1回復(fù)。所述發(fā)起端主機(jī)-1通過(guò)廣播ARP請(qǐng)求詢問目的端主機(jī)-2的MAC地址時(shí):如果兩臺(tái)主機(jī)連接的是同一臺(tái)CPE，那么目的端主機(jī)能夠收到發(fā)起端的ARP請(qǐng)求，并使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答；如果兩臺(tái)主機(jī)連接的是不同的CPE，那么CPEl接收到主機(jī)_1的ARP請(qǐng)求后，查詢/32路由表，發(fā)現(xiàn)其中沒有相應(yīng)的表項(xiàng)，CPEl使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答。從控制層面和數(shù)據(jù)層面兩個(gè)方面說(shuō)明以上的具體內(nèi)容?？刂茖用嬷饕?終端主機(jī)公有IPv4地址的獲取和CPE代理ARP功能的啟動(dòng)。當(dāng)用戶接入CPE下的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)發(fā)起DHCP過(guò)程。通過(guò)LCRA與TSV的交互，TSV將IPv4地址下發(fā)給終端主機(jī)。D HCP回復(fù)報(bào)文中會(huì)包含Router Option選項(xiàng)，用于通告終端主機(jī)網(wǎng)關(guān)地址信息。LCRA收到TSV回復(fù)的ACK報(bào)文后，進(jìn)行報(bào)文解析，提取報(bào)文中為主機(jī)分配的IPv4地址信息，用于為該地址添加/32的路由表項(xiàng)。該表項(xiàng)主要有兩方面的作用:1.當(dāng)CPE接收到一個(gè)發(fā)往連接該CPE主機(jī)的4oVer6隧道報(bào)文后進(jìn)行解封裝，然后通過(guò)這條表項(xiàng)將報(bào)文發(fā)給LAN 口，之后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的主機(jī)；2.當(dāng)連接該CPE的主機(jī)進(jìn)行ARP廣播時(shí)，CPE可以通過(guò)該表項(xiàng)確定是否進(jìn)行代理ARP。當(dāng)子網(wǎng)內(nèi)的某一主機(jī)發(fā)出DHCPRELEASE報(bào)文或分配的地址租約到期時(shí)，CPE會(huì)刪除路由表中的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)。同時(shí)，LCRA會(huì)從DHCPACK報(bào)文中的Router Option選項(xiàng)中提取網(wǎng)關(guān)的IPv4地址信息，該地址用于與當(dāng)前CPE設(shè)備的MAC地址進(jìn)行綁定。當(dāng)主機(jī)發(fā)出ARP請(qǐng)求獲取網(wǎng)關(guān)的MAC地址時(shí)，CPE便會(huì)使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答。數(shù)據(jù)層面主要是對(duì)數(shù)據(jù)的封裝、解封裝和轉(zhuǎn)發(fā)。CPE和BR設(shè)備的作用是進(jìn)行雙向的封裝、解封裝，并將封裝后的報(bào)文通過(guò)4oVer6隧道發(fā)送給對(duì)端。CPE設(shè)備和下連主機(jī)之間、BR與IPv4Internet之間進(jìn)行正常IPv4轉(zhuǎn)發(fā)。BR維護(hù)IPv4_IPv6地址映射表，用于確定正確的IPv6封裝地址。當(dāng)主機(jī)通過(guò)DHCP過(guò)程獲取IPv4地址后，BR會(huì)添加相應(yīng)的IPv4-1Pv6映射表項(xiàng)。其中，IPv4地址是主機(jī)的地址，IPv6地址為CPE的地址。由于同一 CPE下會(huì)連接多臺(tái)主機(jī)，因此會(huì)出現(xiàn)一個(gè)IPv6地址對(duì)應(yīng)多個(gè)IPv4地址的情況。BR接收IPv4報(bào)文后，會(huì)根據(jù)其中目的IPv4地址查詢地址映射表，即以IPv4地址作為索引進(jìn)行查詢，然后根據(jù)查詢所得的IPv6地址封裝轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的CPE,因此BR能夠進(jìn)行正確的封裝轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)主機(jī)間進(jìn)行互訪時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩種情況。一種情況是兩臺(tái)主機(jī)連接的是同一個(gè)CPE。首先，發(fā)起端廣播ARP請(qǐng)求。目的端接收到這個(gè)ARP包后，用自己的IPv4地址和MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答，雙方即可建立通信。另一種情況是兩個(gè)主機(jī)分別連接同一個(gè)BR下的兩臺(tái)CPE設(shè)備。首先發(fā)起端廣播ARP請(qǐng)求。CPE接收到這個(gè)請(qǐng)求后，查詢其維護(hù)的ARP表，發(fā)現(xiàn)沒有與ARP請(qǐng)求中目的IPv4地址對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)。CPE便用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答，即CPE進(jìn)行代理ARP。當(dāng)需要向此IPv4地址發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)起端主機(jī)先將數(shù)據(jù)發(fā)送給代理網(wǎng)關(guān)CPE，由CPE進(jìn)行封裝，轉(zhuǎn)發(fā)給BR。BR接收到后進(jìn)行解封裝，根據(jù)得到的IPv4報(bào)文中的目的地址查詢IPv4-1Pv6映射表，從而得到目的端對(duì)應(yīng)的CPE設(shè)備的IPv6地址，并將其作為目的地址對(duì)該報(bào)文進(jìn)行再封裝，然后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的CPE。CPE接收到后進(jìn)行解封裝并轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機(jī)。目的端主機(jī)進(jìn)行回復(fù)時(shí)的過(guò)程與上述過(guò)程相同。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1.LCRA功能與CPE設(shè)備結(jié)合，在不改動(dòng)客戶主機(jī)的前提下實(shí)現(xiàn)跨IPv6網(wǎng)絡(luò)的公有IPv4地址獲取，并以CPE為發(fā)起點(diǎn)自動(dòng)建立4over6隧道。2.對(duì)LCRA進(jìn)行功能擴(kuò)展，協(xié)助CPE設(shè)備自動(dòng)開啟代理ARP功能。3.實(shí)現(xiàn)IPv6單棧接入網(wǎng)中IPv4主機(jī)間的互訪。


圖1是本發(fā)明的適用場(chǎng)景拓?fù)鋱D。圖2 是 DHCPv4over IPv6 過(guò)程圖。

圖3是主機(jī)訪問外網(wǎng)的報(bào)文交互圖。圖4是同一 CPE下主機(jī)互訪報(bào)文交互圖。圖5是不同CPE下主機(jī)互訪報(bào)文交互圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明針對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示，即接入網(wǎng)為IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)，CPE作為隧道發(fā)起點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)IPv4終端主機(jī)通過(guò)4over6隧道訪問IPv4Internet。本發(fā)明主要涉及DHCPv4overIPv6和LCRA處理Router Option過(guò)程、主機(jī)訪問Internet報(bào)文交互過(guò)程以及主機(jī)間互訪報(bào)文交互過(guò)程。下面對(duì)這三個(gè)過(guò)程進(jìn)行具體描述。第一、DHCPv4overIPv6 過(guò)程，如圖 2 所示:I)主機(jī)廣播 DHCP Discover 請(qǐng)求；2) LCRA接收到后將報(bào)文的IPv4報(bào)頭替換為IPv6報(bào)頭，源地址為CPE的IPv6地址，目的地址為TSV的IPv6地址；3)TSV收到請(qǐng)求后，將網(wǎng)關(guān)的IPv4地址添加到Router Option選項(xiàng)回復(fù)DHCPOffer,并將DHCP報(bào)文放入IPv6數(shù)據(jù)包中，單播發(fā)給LCRA ；4) LCRA接收到報(bào)文后將IPv6報(bào)頭替換為IPv4報(bào)頭，并將DHCP Offer報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的主機(jī)；5)主機(jī)接收到DHCP Offer報(bào)文后，發(fā)送DHCP Request報(bào)文；
6) LCRA收到該報(bào)文后，將其改造并轉(zhuǎn)發(fā)給TSV ；7) TSV收到后進(jìn)行解析得到DHCP Request報(bào)文，然后回復(fù)DHCP ACK報(bào)文，通過(guò)IPv6單播發(fā)給LCRA ；8)LCRA得到DHCP ACK報(bào)文，獲取其中Router Option選項(xiàng)中的網(wǎng)關(guān)地址信息，與CPE的IPv4地址進(jìn)行綁定；同時(shí)獲取報(bào)文中的地址分配信息，然后由CPE設(shè)備為該地址建立一條/32的路由；將DHCP ACK報(bào)文發(fā)送給相應(yīng)主機(jī)。第二、主機(jī)訪問IPv4Internet的過(guò)程,如圖3所示:I)主機(jī)-1 (192.0.0.2/24)需要訪問IPv4Internet的某一公網(wǎng)地址，如，192.0.1.2/24。主機(jī)-1發(fā)出ARP請(qǐng)求，詢問網(wǎng)關(guān)的MAC地址。2)發(fā)起點(diǎn)CPE以自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答，即進(jìn)行ARP代理；3)主機(jī)-1將IPv4報(bào)文發(fā)送至發(fā)起點(diǎn)CPE ；4)發(fā)起點(diǎn)CPE接收到該報(bào)文后，以自己的IPv6地址(2001::5/64)為源地址，匯聚點(diǎn)BR的IPv6地址(2001:: 2/64)為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4over6隧道發(fā)送給匯聚點(diǎn)BR ；5)匯聚點(diǎn)BR接收到數(shù)據(jù)包后解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的IPv4地址信息(192.0.1.2/24)進(jìn)行正常IPv4轉(zhuǎn)發(fā)；6) IPv4Internet的服務(wù)器進(jìn)行回復(fù)，其源地址為192.0.1.2/24，目的地址為主機(jī)-1 的 IPv4 地址(192.0.0.2/24)；7)匯聚點(diǎn)BR 接收該IPv4報(bào)文，根據(jù)其目的地址信息查詢IPv4_IPv6映射表。如果在映射表中查詢到該目的地址對(duì)應(yīng)的CPE地址(2001:: 5/64)，則以自己的IPv6地址為源地址，CPE的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4over6隧道發(fā)送給CPE。否則，丟棄該報(bào)文；8)發(fā)起點(diǎn)CPE接收到后將其解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的地址信息查詢/32路由表，通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的主機(jī)。第三、主機(jī)間互訪的過(guò)程:主機(jī)間互訪存在兩種情況:一種是兩個(gè)主機(jī)連接的是同一臺(tái)CPE，另一種情況是兩個(gè)主機(jī)連接的是不同的CPE。針對(duì)第一種情況，如圖4所示:I)主機(jī)-1 (192.0.0.3/24)廣播 ARP 請(qǐng)求，詢問主機(jī) _2(IP 地址為 192.0.0.4/24)的MAC地址；2)主機(jī)-2接收到主機(jī)-1的ARP請(qǐng)求后，將自己的MAC地址回復(fù)給主機(jī)_1。3)主機(jī)-1和主機(jī)-2即可建立通信。針對(duì)第二種情況，如圖5所示:I)主機(jī)-1 (192.0.0.5/24)廣播 ARP 請(qǐng)求，詢問主機(jī) _2(IP 地址為 192.0.0.6/24)的MAC地址；2) CPEl接收到這個(gè)請(qǐng)求后，查詢/32路由表，沒有找到192.0.0.6/32對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)，因而使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答，即進(jìn)行ARP代理；主機(jī)-1向主機(jī)-2發(fā)送IPv4報(bào)文時(shí)，該報(bào)文會(huì)先發(fā)往CPEl ；3) CPEl接收這個(gè)報(bào)文，以自己的IPv6地址(2001::6/64)為源地址，BR的IPv6地址(2001:: 2/64)為目的地址封裝成IPv6報(bào)文，發(fā)送給BR ；4) BR接收到之后進(jìn)行解封裝，根據(jù)得到的IPv4報(bào)文中的目的地址(192.0.0.6/24)查找IPv4-1Pv6映射表，得到主機(jī)-2對(duì)應(yīng)的CPE2的IPv6地址2001::7/64。然后BR以自己的IPv6地址(2001::2/64)為源地址，CPE2的IPv6地址(2001:: 7/64)為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給CPE2 ；5)CPE2接收到報(bào)文進(jìn)行解封裝，根據(jù)IPv4報(bào)文中的目的地址信息查詢/32路由表，然后通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)-2 ；6)主機(jī)-2回復(fù)主機(jī)-1的過(guò)程與上述過(guò)程相同。本發(fā)明在Public4OVer6技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)LCRA功能進(jìn)行擴(kuò)展，使其能夠獲取真正網(wǎng)關(guān)的地址信息，CPE設(shè)備通過(guò)其MAC地址與網(wǎng)關(guān)的IP地址的綁定實(shí)現(xiàn)代理ARP功能，從而在IPv6單棧接入網(wǎng)中，使連接在CPE設(shè)備下的主機(jī)在不做改動(dòng)的前提下跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)獲取公有IPv4地址,并實(shí)現(xiàn)同一 Public4over6域內(nèi)的主機(jī)互訪。利用上述方法,4over6隧道過(guò)渡技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用 戶無(wú)感知的向IPv6平滑過(guò)渡。
權(quán)利要求
1.一種基于ARP代理的4over6隧道自動(dòng)建立方法，其特征在于，將LCRA功能與CPE設(shè)備結(jié)合，獲取真正網(wǎng)關(guān)的地址信息并與CPE的MAC地址進(jìn)行綁定，使得CPE設(shè)備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過(guò)渡時(shí)期以IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)為接入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有IPv4終端主機(jī)不做改動(dòng)的情況下，跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發(fā)起點(diǎn)建立 4over6 隧道訪問 IPv4Internet。
2.根據(jù)權(quán)I所述基于ARP代理的4oVer6隧道自動(dòng)建立方法，其特征在于，Public4over6域的主機(jī)通過(guò)DHCPv4over IPv6過(guò)程獲得公有IPv4地址: 當(dāng)TSV接收到主機(jī)發(fā)送的Discover請(qǐng)求后進(jìn)行回復(fù)，TSV將網(wǎng)關(guān)的IPv4地址添加到Router Option中，將Offer報(bào)文發(fā)送給請(qǐng)求主機(jī)對(duì)應(yīng)的LCRA ； 當(dāng)LCRA接收到TSV發(fā)送的ACK報(bào)文后進(jìn)行解析，獲取Router Option選項(xiàng)中網(wǎng)關(guān)的IPv4地址信息，并與CPE路由器的MAC地址綁定；同時(shí)，LCRA獲取ACK報(bào)文中地址分配信息，并為該地址在路由表中添加一條/32路由表項(xiàng)。
3.根據(jù)權(quán)I或2所述基于ARP代理的4oVer6隧道自動(dòng)建立方法，其特征在于，主機(jī)訪問IPv4Internet的某一公網(wǎng)地址,具體步驟如下: 主機(jī)發(fā)出ARP請(qǐng)求，詢問網(wǎng)關(guān)的MAC地址； 發(fā)起點(diǎn)CPE以自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答； 主機(jī)將IPv4報(bào)文發(fā)送至發(fā)起點(diǎn)CPE ； 發(fā)起點(diǎn)CPE接收到該報(bào)文后，以自己的IPv6地址為源地址，匯聚點(diǎn)BR的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4oVer6隧道發(fā)送給匯聚點(diǎn)BR ； 匯聚點(diǎn)BR接收到數(shù)據(jù)包后解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的IPv4地址信息進(jìn)行正常IPv4轉(zhuǎn)發(fā)； IPv4Internet的服務(wù)器進(jìn)行回復(fù)，IPv4報(bào)文路由到達(dá)匯聚點(diǎn)BR ； 匯聚點(diǎn)BR接收該IPv4報(bào)文，根據(jù)其目的地址信息查詢IPv4-1Pv6映射表，如果在映射表中查詢到該目的地址對(duì)應(yīng)的CPE IPv6地址，則以BR的IPv6地址為源地址，CPE的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文，然后通過(guò)4oVer6隧道發(fā)送給CPE ;否則，丟棄該報(bào)文； 發(fā)起點(diǎn)CPE接收到后將其解封裝成IPv4報(bào)文，然后根據(jù)其中的目的地址信息查詢/32路由表，通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的主機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)I或2所述基于ARP代理的4oVer6隧道自動(dòng)建立方法，其特征在于，同一PubI ic域內(nèi)的主機(jī)間進(jìn)行通信,具體步驟如下: 發(fā)起端主機(jī)-1首先會(huì)廣播ARP請(qǐng)求，詢問目的端主機(jī)-2的MAC地址； 如果主機(jī)-1和主機(jī)-2連接同一個(gè)CPE，則主機(jī)-2接收到ARP請(qǐng)求后進(jìn)行ARP應(yīng)答。主機(jī)-1可根據(jù)主機(jī)-2的地址信息,直接將IPv4報(bào)文發(fā)送給主機(jī)-2 ； 如果主機(jī)-1和主機(jī)-2連接的是不同的CPE，則CPEl會(huì)對(duì)主機(jī)-1的ARP請(qǐng)求進(jìn)行ARP應(yīng)答，當(dāng)主機(jī)-1向主機(jī)-2發(fā)送IPv4報(bào)文，該報(bào)文將先發(fā)給CPEl ； CPEl接收這個(gè)報(bào)文，以自己的IPv6地址為源地址，BR的IPv6地址為目的地址封裝成IPv6報(bào)文，發(fā)送給BR; BR接收到之后進(jìn)行解封裝，根據(jù)得到的IPv4報(bào)文中的目的地址查找IPv4-1Pv6映射表，得到主機(jī)-2對(duì)應(yīng)的CPE2的IPv6地址，然后BR以自己的IPv6地址為源地址，CPE2的IPv6地址為目的地址將該IPv4報(bào)文封裝成IPv6報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)給CPE2 ； CPE2接收到報(bào)文進(jìn)行解封裝，根據(jù)IPv4報(bào)文中的目的地址信息查詢/32路由表，然后通過(guò)LAN 口轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)-2 ； 主機(jī)-2以相同過(guò)程向主機(jī)-1回復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ARP代理的4oVer6隧道自動(dòng)建立方法，其特征在于，所述發(fā)起端主機(jī)-1通過(guò)廣播ARP請(qǐng)求詢問目的端主機(jī)-2的MAC地址時(shí): 如果兩臺(tái)主機(jī)連接的是同一臺(tái)CPE，那么目的端主機(jī)能夠收到發(fā)起端的ARP請(qǐng)求，并使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答； 如果兩臺(tái)主機(jī)連接的是不同的CPE，那么CPEl接收到主機(jī)-1的ARP請(qǐng)求后，查詢/32路由表，發(fā)現(xiàn)其中沒有相應(yīng)的表項(xiàng)，CPEl使用自己的MAC地址進(jìn)行ARP應(yīng)答。
全文摘要
一種基于ARP代理的4over6隧道自動(dòng)建立方法，將LCRA功能與CPE設(shè)備結(jié)合，獲取真正網(wǎng)關(guān)的地址信息并與CPE的MAC地址進(jìn)行綁定，使得CPE設(shè)備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過(guò)渡時(shí)期以IPv6單棧網(wǎng)絡(luò)為接入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有IPv4終端主機(jī)不做改動(dòng)的情況下，跨越IPv6網(wǎng)絡(luò)獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發(fā)起點(diǎn)建立4over6隧道訪問IPv4Internet，實(shí)現(xiàn)了IPv6單棧接入網(wǎng)中IPv4主機(jī)間的互訪。
文檔編號(hào)H04L12/749GK103227787SQ20131012029
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者崔勇, 孫琪, 劉聰, 張彬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)