因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统

摘要

本发明是关于一种因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，在执行因特网协议版本(IPv)6和因特网协议版本4网络之间包转换时，能够进行与传输控制协议(TCP)兼容的包大小控制。本发明的系统包括安装在因特网协议版本6和因特网协议版本4网络之间的因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器，当翻译器进行因特网协议版本6和因特网协议版本4协议之间包转换时，具备把指定值的最大段尺寸(MSS)数据输出到因特网协议版本4服务器的方法。这些特征使之能通过调节传输控制协议的最大段尺寸值来控制包的大小，而不发布因特网控制信息协议(ICMP)的“包太大”消息。

说明书

技术领域

本发明涉及一种因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，特别是涉及一种为了在使用因特网协议版本6(Internet Protocol version 6，IPv6)作为通讯协议的一个终端与使用因特网协议版本4(IPv4)作为通讯协议的另一个终端之间的稳定通讯而进行包转换的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统。

背景技术

因特网协议版本6是下一代因特网协议。目前使用的32位的因特网协议版本4能提供大约43亿个地址。但是，由于因特网的快速扩展，地址的短缺正变成一个严重的问题。因特网工程专门小组(Internet EngineeringTask Force，IETF)开发了下一代因特网协议，因特网协议版本6，它具有因特网协议版本4所不具备的一些特征。另外，因特网协议版本6是128位的协议，意味着它能提供大约3.4×10³⁸个地址。

请参阅图1(A)和图1(B)所示，分别代表因特网协议版本4和因特网协议版本6的传输控制协议包。如图1(A)和图1(B)所示，因特网协议版本4包的因特网协议(IP)头的大小是20字节(byte)，因特网协议版本6包的因特网协议头的大小是40字节。因特网协议版本4提供了增加头之大小的选项。因特网协议版本6包可以有一个扩展的头。

因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器需要替换因特网协议头去执行包转换。传输控制协议包除了因特网协议头的部分的大小不受包转换的影响。从因特网协议版本4包转换过来的因特网协议版本6包的大小比原来的因特网协议版本4包的大小大20字节。

假设当翻译器把因特网协议版本4包转换成因特网协议版本6包时，因特网协议版本4包所到达的那个连接的最大传输单元(MaximumTransmission Unit，MTU)是1500字节，而预定用以传送到因特网协议版本6包的那个连接的最大传输单元是1500字节。如果要转换的因特网协议版本4包的大小是1500字节，转换过的包是1520字节。传送因特网协议版本6包的连接的最大传输单元是1500字节，所以不能转换1520个字节的包。

因特网协议版本4包的头有一个“不分段(Don’t fragment，DF)”标志，它指示是否允许包分段。DF＝0指示包可以被路由器(Router)沿着它的传输路径分段，DF＝1指示包不可以被路由器沿着它的传输路径分段。

请参阅图2和图3所示，图2解释当DF＝0时怎样处理因特网协议版本4包。图3解释当DF＝1时怎样处理这些包。因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10包括DF检验区块11，包分段区块12，和错误信息传输区块13。

当因特网协议版本4包的大小是1500字节，且DF＝0(1)时，基于DF检验区块11的检验结果，包分段区块12把要传送的包以因特网协议版本6的格式分段。如图2示，因特网协议版本4包被分成1496字节和100字节因特网协议版本6包(2)。

相反，当DF＝1(1)，包不能被分段。图3描述基于DF检验区块11的检验结果，错误信息传输区块13把因特网控制信息协议(InternetControl Message Protocol，ICMP)错误信息(包太大)传输到传输端，它包括一个指定适当的包大小的值(2)。这种情况下，传输端收到一个信息说1480字节是适当的大小。收到这个信息后，传输端然后把包的大小调整到指定的适当的包大小。在图3的情形里，传输一个1480字节的因特网协议版本4包(3)。当这个1480字节的因特网协议版本4包转换成因特网协议版本6包，转换后的因特网协议版本6包的大小是1500字节(4)。翻译器10可以把这个包不分段地传送。

请参阅图4所示，介绍另一个方法在传输控制协议层用“最大段尺寸”(MSS)去控制传输的数据的大小。如图4介绍，客户20由最大段尺寸请求传输区块21，最大段尺寸确认传输区块22，数据传输请求区块23，数据接收区块24组成。服务器30包括最大段尺寸比较和通知区块31，最大段尺寸确认接收区块32和数据传输区块33。

在这个结构里，数据大小的控制是以下面的过程进行：

(1)客户20初始化一个交谈。客户20的最大段尺寸请求传输区块21通知服务器30期望的最大段尺寸。

(2)作为响应，服务器30的最大段尺寸比较和通知区块31将期望的段尺寸和从客户收到的最大段尺寸比较，通知客户20最小的可能最大段尺寸，它在以后的交谈里被一直使用。

(3)客户20的最大段尺寸确认传输区块22送一个响应给服务器30(传输控制协议的三向握手(3-way handshake)的最后一步)。

(4)客户20的数据传输请求区块23请求服务器30传输数据。

(5)服务器30的数据传输区块33把数据传输到客户20的数据接收区块24。传输控制协议段大小是1440字节，这是初始调整的值。

在使用图2和图3所示设备的通讯系统里，当因特网协议版本4包的DF是1时，其传输终端必须根据指定的最大传输单元值进行通讯。但是在某些情况下，由于没用这个最大传输单元值而无法建立通讯。如图5所示，1500字节包(1)和(3)的传输及“包太大”消息(2)和(4)的发布是无限重复的。最近实际使用的一些设备提供了强迫分段功能。这些设备带有强迫包分段区块14，以便它们能把因特网协议版本4包根据需要强迫分段，而不管DF值是什么。

[专利文件1]

日本早期公开的专利申请2000-115234。

专利文件1的0049段指因特网协议版本6和因特网协议版本4包之间的头转换。但是，不象本发明，它不进行包大小控制。

但是，在翻译器10把包分段的结构里(见图5)，过量的负载被加到翻译器上。

由此可见，上述现有的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，能够改进一般现有的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统存在的缺陷，而提供一种新的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，所要解决的技术问题是使其在执行因特网协议版本6和因特网协议版本4网络之间包转换时，能够进行与传输控制协议兼容的包大小控制，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，其中在因特网协议版本6网络和因特网协议版本4网络间建立的因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器执行两者间的包转换，其中，因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器带有最大段尺寸输出方法，藉以把指定值的最大段尺寸数据输出到因特网协议版本4服务器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，其中所述的最大段尺寸输出方法利用最大段尺寸转换区块，把包含在由因特网协议版本6客户输入的交谈初始包里的最大段尺寸数据转换成指定值的最大段尺寸数据，以传输到所述的因特网协议版本4服务器。

前述的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，其中所述的最大段尺寸输出方法利用最大段尺寸检验区块，检验在由因特网协议版本6客户输入的交谈初始包里的最大段尺寸数据的存在，如果在所述的交谈初始包里没有所述的最大段尺寸数据，用最大段尺寸转换区块把指定值的最大段尺寸数据加到所述的交谈初始包，以传输到所述的因特网协议版本4服务器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明是关于一种因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，在执行因特网协议版本(IPv)6和因特网协议版本4网络之间包转换时，能够进行与传输控制协议(TCP)兼容的包大小控制。本发明的系统包括安装在因特网协议版本6和因特网协议版本4网络之间的因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器，当翻译器进行因特网协议版本6和因特网协议版本4协议之间包转换时，具备把指定值的最大段尺寸(MSS)数据输出到因特网协议版本4服务器的方法。这些特征使之能通过调节传输控制协议的最大段尺寸值来控制包的大小，而不发布因特网控制信息协议(ICMP)的“包太大”消息。

借由上述技术方案，本发明因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统至少具有下列优点：

1、根据本发明实现的因特网协议版本6/因特网协议版本4包转换系统，通过调节传输控制协议的最大段尺寸值来控制包的大小，而不发布因特网控制信息协议的“包太大”消息。

2、因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器的负载减少，因此总处理能力有望提高。

3、“包太大”消息和包的重发也减少，所以网络总通信量得以减少。从实用的意义，本发明提供了很多益处。

综上所述，本发明因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统，在执行因特网协议版本6和因特网协议版本4网络之间包转换时，能够进行与传输控制协议兼容的包大小控制。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，以下特举多个较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1(A)和图1(B)阐明传输控制协议包。

图2阐明当DF＝0时，因特网协议版本4包的处理。

图3阐明当DF＝1时，因特网协议版本4包的处理。

图4阐明在传输控制协议层，控制传输的数据大小的方法。

图5是传统的包处理系统的另一个例子。

图6是表明本发明的一个实例的概念方块图。

图7是表明本发明的另一个实例的概念方块图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的因特网协议版本6/因特网协议版本4包变换系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图6所示，是指示本发明的一个实例的概念方块图。如图6所示，因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的组成包括：最大段尺寸转换区块15，作为最大段尺寸输出方法；因特网协议版本4/因特网协议版本6转换区块16与因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17。因特网协议版本6客户20包括：最大段尺寸请求传输区块21，最大段尺寸确认传输区块22，数据传输请求区块23与数据接收区块24。因特网协议版本4服务器30包括最大段尺寸比较和通知区块31，最大段尺寸确认接收区块32和数据传输区块33。

图6所示的实例的行为描述如下：

(1)因特网协议版本6客户20初始化一个交谈。客户20的最大段尺寸请求传输区块21通知因特网协议版本4服务器30期望的最大段尺寸。

(2)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的最大段尺寸转换区块15检验包含在交谈初始包里的由因特网协议版本6客户20输入的最大段尺寸。然后最大段尺寸转换区块15在通知因特网协议版本4服务器30转换过的最大段尺寸值之前，把最大段尺寸转换成另一个最大段尺寸，后者的值指示转换后的最大段尺寸比原来的小20字节，这就是因特网协议版本6和因特网协议版本4头之间的大小差异。

(3)作为响应，因特网协议版本4服务器30的最大段尺寸比较和通知区块31将期望的段尺寸和从客户收到的最大段尺寸比较，通知客户20最小的可能最大段尺寸，它在以后的交谈里被一直使用。

(4)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本4/因特网协议版本6转换区块16把上面(3)里的因特网协议版本4包转换成因特网协议版本6包，以传输到因特网协议版本6客户20。这里指定的值比上面(2)里的小，所以这里指定的值不需要检验。

(5)因特网协议版本6包客户20的最大段尺寸确认传输区块22送一个响应给服务器30(传输控制协议的三向握手的最后一步)。

(6)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17把上面(5)里的因特网协议版本6包转换成因特网协议版本4包，以传输到因特网协议版本4服务器30。

(7)因特网协议版本6客户20的数据传输请求区块23传输一个数据传输请求给服务器30。

(8)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17把上面(7)里的因特网协议版本6包转换成因特网协议版本4包，以传输到因特网协议版本4服务器30。

(9)因特网协议版本4服务器30的数据传输区块33把数据传到客户20。这里，传输控制协议段尺寸是1440字节，这是初始调整的值。同样，因特网协议版本4包的大小是1480字节。

(10)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本4/因特网协议版本6转换区块16把上面(9)里的包转换成因特网协议版本6包，以传输到因特网协议版本6客户20。这里，传输控制协议段尺寸是1440字节，这是初始调整的值。同样地，因特网协议版本6包的大小是1500字节。

“包太大”信息由翻译器10(见图3和5)的错误消息传输区块13传输，并不总是能有效工作。原因是有些因特网控制信息协议消息由于在传输路径上的防火墙、过滤器或类似而没有到达传输1500字节因特网协议版本4包的设备。

与之不同的是，本发明通过调节传输控制协议的最大段尺寸值来控制包的大小，而不发布因特网控制信息协议的“包太大”消息。

这样，包大小的控制更象是为不能有效收到“包太大”消息的主机而工作。大小不需要分段的包能从传输端发送，因此可以减少因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的负载。

当因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的来自包分段的负载减少时，翻译器10的可处理的数据流量有望提高。

“包太大”消息和包的重发得到减少，网络总通信量可以减少。

在传输控制协议里，最大段尺寸调节功能是可选的。最大段尺寸可能不出现在来自因特网协议版本6客户的交谈初始包里。这些情况下，如图7所示，必须把最大段尺寸检验区块18和最大段尺寸附加区块19加到因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10，以便它们做为最大段尺寸输出的手段。当因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10给不带最大段尺寸的包进行转换时，发送带有最大段尺寸选项的因特网协议版本4包将会得到与上述最大段尺寸值调节相类似的结果。

(1)因特网协议版本6客户20初始化一个交谈。现在假设交谈初始包没有最大段尺寸。

(2)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的最大段尺寸检验区块18检验在初始交谈包里是否存在最大段尺寸数据。如果不存在，最大段尺寸附加区块19用一个最大段尺寸把包的大小通知给因特网协议版本4服务器30，当因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17把因特网协议版本4包转换成因特网协议版本6包时不需要转换包大小。特别是，当因特网协议版本6包的最大传输单元是1500字节时，通知服务器是1440字节，等于1500字节减去因特网协议版本6头的大小(40字节)及传输控制协议头的大小(20字节)。

(3)作为响应，因特网协议版本4服务器30的最大段尺寸比较和通知区块31将期望的段尺寸和从客户收到的最大段尺寸比较，并通知因特网协议版本6客户20最小的可能最大段尺寸，它在以后的交谈里被一直使用。

(4)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本4/因特网协议版本6转换区块16把上面(3)里的因特网协议版本4包转换成因特网协议版本6包，以传输到因特网协议版本6客户20。这里指定的值比上面(2)里的小，所以这里指定的值不需要检验。

(5)因特网协议版本6客户20的最大段尺寸确认传输区块22发送一个响应给服务器30(传输控制协议的三向握手的最后一步)。

(6)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17把上面(5)里的因特网协议版本6包转换成因特网协议版本4包，以传输到因特网协议版本4服务器30。

(7)因特网协议版本6客户20的数据传输请求区块23传输一个数据传输请求给服务器30。

(8)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本6/因特网协议版本4转换区块17把上面(7)里的因特网协议版本6包转换成因特网协议版本4包，以传输到因特网协议版本4服务器30。

(9)因特网协议版本4服务器30的数据传输区块33把数据传到客户20。这里，传输控制协议段尺寸是1440字节，这是初始调整的值。同样，因特网协议版本4包的大小是1480字节。

(10)因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器10的因特网协议版本4/因特网协议版本6转换区块16把上面(9)里的包转换成因特网协议版本6包，以传输到因特网协议版本6客户20。这里，传输控制协议段尺寸是1440字节，这是初始调整的值。同样地，因特网协议版本6包的大小是1500字节。

根据本发明实现的因特网协议版本6/因特网协议版本4包转换系统通过调节传输控制协议的最大段尺寸值来控制包的大小，而不发布因特网控制信息协议的“包太大”消息。因特网协议版本6/因特网协议版本4翻译器的负载减少，因此总处理能力有望提高。“包太大”消息和包的重发也减少，所以网络总通信量得以减少。从实用的意义，本发明提供了很多益处。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。