基于Linux的IPv4/v6虚拟隧道路由器设计

摘要

IPv6被认为是下一代互联网的核心协议。IPv4地址资源已经枯竭的状况加速了各国IPv4网络向IPv6网络过渡。在过渡初期，IPv4网络和IPv6网络将在一段时期内并存，IPv6网络是IPv4网络海洋中的孤岛。IPv6孤岛之间通信有两种方式来组网：一、IPv6孤岛之间直接建立物理链路连接；二、在IPv4网络中建立IPv6隧道来实现。IPv4节点与IPv6节点通信需要一些过渡机制，包括双栈技术、隧道技术和转换技术等。隧道技术是实际应用中广泛采用的一种方式。目前可用的隧道技术比较多，比如ISATAP、6TO4和TEREDO等。然而这些技术在不同的环境应用中各有优缺点。 本文设计了一种基于UDP的IPv4/v6虚拟隧道路由器，并实现了基于Linux的软件包。该软件包可以应用在各种网络环境中，包括连接到互联网的私有网络。利用协议软件学习和分析了IPv6协议族，包括IPv6规范、IPv6地址结构、ICMPv6、邻节点发现协议、无状态地址自动配置协议和IPv6穿越以太网。在Linux操作系统下，用C语言作为编程语言，利用虚拟网卡技术在用户空间层开发了基于UDP的虚拟隧道通信软件包。软件包包括一个客户端和一个服务器端，支持Linux平台。服务器作为虚拟隧道路由器为客户端提供隧道服务，隧道类型为IPv6-in-UDP，提供认证和加密手段。软件主要协议包括隧道会话协议和虚拟网卡隧道化方法。利用HEXGO Gateway6 client连接到http：//go6．net网络，建立IPv6测试环境，对软件进行了测试，分析了实验结果。

目录

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论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 过渡技术现状

1.2.2 基于虚拟网卡建立隧道的研究现状

1.3 研究内容和目标

1.3.1 名词术语解释

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究目标

1.4 研究工作与成果

1.4.1 研究工作

1.4.2 研究成果

第二章 IPV6协议族分析研究

2.1 IPv6规范和地址

2.1.1 IPv6规范

2.1.2 IPv6地址

2.2 IPv6上层协议校验和

2.3 ICMPv6

2.4 邻节点发现协议

2.4.1 邻节点发现协议介绍

2.4.2 邻节点请求报文

2.4.3 邻节点公告报文

2.4.4 路由器请求报文

2.4.5 路由器公告报文

2.4.6 重定向报文

2.5 无状态地址自动配置

2.5.1 地址配置介绍

2.5.2 无状态地址自动配置协议

2.6 IPv6穿越以太网

第三章 开发平台

3.1 安装FEDORA 8 LINUX

3.2 开发环境的建立

3.3 辅助工具

3.4 配置FEDORA 8 LINUX网络

3.4.1 配置文件

3.4.2 网络参数

3.4.3 配置方法

第四章 虚拟隧道路由器设计与实现

4.1 可行性分析

4.2 总体设计

4.3 通信模型设计

4.3.1 服务器与客户端UDP通信模型

4.3.2 服务器与客户端线程通信模型

4.3.3 服务器内部通信

4.3.4 服务器与客户端通信协议模型

4.3.5 进程与线程同步

4.4 隧道数据转发设计

4.4.1 快速转发数据结构设计

4.4.2 用排序二叉树解决冲突哈希表的主要函数

4.5 会话协议设计

4.5.1 设计目的

4.5.2 基本协议

4.5.3 握手协议

4.5.4 文件传输协议

4.5.5 认证协议

4.5.6 对称密钥传送协议

4.5.7 配置协议

4.5.8 管理协议

4.6 虚拟网卡

4.6.1 工作原理简介

4.6.2 IOCTL编程

4.6.3 虚拟网卡IOCTL功能测试

4.6.4 虚拟网卡配置

4.7 数据库设计与实现

4.7.1 数据库设计

4.7.2 C语言访问MySQL数据库

4.7.3 客户端虚拟网卡硬件地址的生成

4.8 密钥的分发

4.8.1 基本术语

4.8.2 密钥分发算法

4.9 IPv4/v6隧道路由技术

4.9.1 组网逻辑图

4.9.2 正常IPv6路由

4.9.3 IPv4/v6隧道路由

4.9.4 主机地址配置和解析

第五章 软件测试和分析

5.1 测试平台的建立

5.1.1 测试方法

5.1.2 组网图

5.1.3 Gateway6

5.1.4 配置步骤

5.1.5 验证配置

5.2 测试与分析

5.2.1 PING的测试

5.2.2 IPv6应用层分析

5.3 研究工作总结

第六章 结束语

参考文献

附录

致谢

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