一种IPv4到IPv6过渡的A+P方案研究与实现

摘要

本文首先从IPv4地址即将耗尽这一课题背景出发分析了IPv6提出的目的以及IPv6优于IPv4之处；然后研究了IPv4向IPv6过渡的基本策略。在此基础上，论文重点阐述并分析了一种 IPv4向IPv6过渡方案的新构想----A+P方案，旨在解决即将来临的IPv4地址耗尽问题。这个方案最主要的思想是：将同一个全球公共 IPv4地址分配给若干个用户，同时限制用户设备可以使用的源端口号。论文针对这一方案进行了深入研究，对其中的系统架构、功能实体和工作方式进行了详尽的阐述。将理论进行了实现，构建了实验环境的物理拓扑，在北京邮电大学信息网络中心实验室里成功组建 A+P方案实验网络。接着，做了一些验证测试，并对测试数据进行了分析研究，证明了 A+P方案的可行性。针对A+P方案中存在的问题做了深入分析，并对其中的关于处理ICMP报文的问题进行了改进，同时设计了一套适合A+P方案部署的地址分配方案。根据A+P方案的特点，提出了完整的应用A+P方案的运营商企业级过渡方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题目的及意义

1.2 课题研究内容及创新点

1.3 本文组织结构

第二章 课题研究背景

2.1 IPv4地址即将耗尽的现状

2.2 IPv6技术应运而生

2.3 IPv4向IPv6过渡

2.3.1 IPv4到IPv6过渡应遵循的原则

2.3.2 IPv4向IPv6过渡的主要技术

2.3.3 IPv4向IPv6过渡的三个阶段

2.3.4 国内外IPv4到IPv6过渡方案

2.3.5 IPv4向IPv6过渡总结

第三章 A+P方案研究

3.1 A+P方案基本思想

3.2 A+P方案的架构

3.2.1 NAT功能

3.2.2 封装/解封装功能

3.2.3 信令功能

3.2.4 端口范围路由

3.2.5 A+P方案架构综述

3.3 A+P方案与其他方案的比较

第四章 A+P方案实现

4.1 物理拓扑

4.2 实现工具简介

4.2.1 iptables命令

4.2.2 ip命令

4.3 CPE设备实现方案

4.3.1 CPE设备的功能

4.3.2 CPE的DHCP服务功能实现

4.3.3 CPE的NAT功能实现

4.3.4 CPE的隧道功能实现

4.3.5 CPE的转发功能的实现

4.4 PRR设备实现方案

4.4.1 PRR设备的功能

4.4.2 PRR的策略路由功能实现

4.4.3 PRR的隧道功能实现

4.4.4 PRR的转发功能实现

4.5 A+P实现方案验证与分析

4.5.1 隧道验证

4.5.2 通过A+P环境访问外网

4.5.3 数据包分析

4.5.4 ICMP尝试

4.6 A+P方案存在的问题以及改进思路

4.6.1 ICMP

4.6.2 端口范围分配

4.6.3 同一个A+P域内的用户互访

4.6.4 知名端口

4.6.5 IPsec

第五章 A+P寸于ICMP报文处理的设计与实现

5.1 系统支撑平台和开发工具

5.1.1 GNU/Linux操作系统

5.1.2 makefile机制

5.1.3 GCC

5.1.4 GDB

5.2 ICMP简介

5.2.1 基本概念

5.2.2 消息类型

5.2.3 报文格式

5.3 处理ICMP报文的内核模块设计

5.3.1 解决思路

5.3.2 处理方法

5.4 处理ICMP报文的内核模块实现

5.4.1 数据结构

5.4.2 实现框架Netfilter

5.4.3 Linux模块编程

5.4.4 模块实现

5.4.5 模块编译

5.5 处理ICMP报文的内核模块验证

第六章 A+P地址分配策略设计

6.1 DHCP概述

6.1.1 DHCP简介

6.1.2 DHCP的IP地址分配

6.1.3 DHCP报文格式

6.1.4 DHCP选项

6.2 A+P地址分配方案设计

6.2.1 Option—IPv4—PRA选项设计和应用

6.2.2 方案工作流程

6.2.3 方案部署

第七章 应用A+P从IPv4过渡到IPv6

7.1 应用场景

7.2 演进阶段

7.2.1 接入网支持IPv6

7.2.2 最大化IPv6的能力

7.2.3 流量进出双方向上只使用IPv6

7.2.4 演进后期

第八章 总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间论文发表情况