IPv4-IPv6过渡协议调度方法和装置

摘要

一种IPv4-IPv6过渡协议调度方法及装置，该方法包括：分析接收到的IPv6主机发送的业务访问请求的业务类型；获取对应于所述IPv6主机的映射关系，所述映射关系包括为所述IPv6主机分配的IPv4地址与IPv6地址的对应关系，判断所述IPv4地址的地址类型是否与所述业务类型匹配；若匹配，采用与所述IPv4地址的地址类型对应的转换协议对业务访问请求进行处理；若不匹配，为所述IPv6主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4地址，并建立新分配的该IPv4地址与IPv6地址的映射关系，采用与新分配的IPv4地址的地址类型对应的转换协议对业务访问请求进行处理。本发明实施例可以在保证用户访问正常的情况下，有效提高互通网关的转换效率及资源应用，并且可以有效减少IPv6网络中IPv4地址的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种IPv4-IPv6过渡协议调度方法、一种 IPv4-IPv6过渡协议调度装置。

背景技术

随着互联网技术的发展，IPv4(互联网协议(Internet Protocol，IP)第四版) 地址已经日渐枯竭，对于IPv6(互联网协议(Internet Protocol，IP)第六版)的 需求也日益增长，但目前来说，IPv4的应用还极为广泛，网络上的资源绝大多 数还是使用IPv4地址，从IPv4到IPv6之间还需要一个很长的过渡期，在这个 漫长的过渡期内，实现IPv4和IPv6之间互通的网络设备将会扮演一个非常重要 的角色，IPv4和IPv6之间互通的网络拓扑结构示意图如图1所示。

目前实现IPv4和IPv6互通的网关(以下称互通网关)采用高速网络处理器和 高性能通用计算平台组成硬件平台，通过在计算机平台上部署一种或多种过渡 协议，实现IPv4网络和IPv6网络之间的互通。目前使用的过渡协议主要有 NAT-PT(Network Address Translation-Protocol，附带协议转换器的网络地址转换 器)、NAT64、IVI等，因实现机制不同，不同过渡协议对于在应用中各具优劣。

如前所述，目前网络上的资源绝大多数还是使用IPv4地址，为了实现IPv6 主机可以访问到IPv4网络中的资源，需要优先考虑IPv6地址到IPv4地址的转 换及逆转换。目前所使用的过渡协议所使用的转换方式主要有两种：一种是基 于数据包源地址和目的地址对每个数据包进行转换计算(无状态转换)，图2中 示出了无状态转换的一个流程示意图，图中同时示出了一个具体示例中的相关 数据包格式的示意图，另一种是需要保存IPv4主机和IPv6主机对应映射表，再 根据映射表进行数据包的转换(有状态转换)，图3中示出了有状态转换的一个 流程示意图，图中同时示出了一个具体示例中的相关数据包格式的示意图。无 状态转换协议支持N:N的转换，有状态转换协议支持N：1(多个IPv6地址对 应一个IPv4地址)的转换。

无状态转换不需要消耗内存保存映射表，而且不需要进行查表，较适用于 流量较高的网络业务访问(如在线视频观看、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol， 超文本传输协议)下载、FTP(File Transfer Protocol，TCP/IP协议组中的协议 之一)下载等)，但是，由于无状态转换协议实现的是1:1的访问形式，所以其 虽实现了IPv4与IPv6的互通，但IPv6网络中的每台主机都需要一个公网IPv4 地址，实际上并没有降低IPv4地址的消耗速度，并不能有效地解决IPv4地址缺 稀问题。

有状态转换协议通过NAT(Network Address Translation，网络地址转换)协 议可以实现N:1的访问方式，对于IPv6主机终端来说可以不需要独立IPv4地址， 利用该种转换协议可以有效减少IPv4主机地址的消耗，较适用于流量较低且不 需长连接的网络业务访问(如网页浏览、邮件收发等)，但是需要建立IPv6内网 地址和IPv4公网地址的对应关系，需要消耗互通网关的内存资源来保存当前主 机与其所发起访问的异网主机的映射表，转换效率要低于无状态转换协议，当 IPv6主机及其对IPv4访问资源增多时，映射表会迅速增大，会导致其转换效率 大大降低。

发明内容

基于此，本发明实施例的目的在于提供IPv4-IPv6过渡协议调度方法、一种 IPv4-IPv6过渡协议调度装置，其可以在保证用户访问正常的情况下，有效提高 互通网关的转换效率及资源应用，并且可以有效减少IPv6网络中IPv4地址的需 求。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种IPv4-IPv6过渡协议调度方法，包括步骤：

分析接收到的IPv6主机发送的业务访问请求的业务类型；

获取对应于所述IPv6主机的映射关系，所述映射关系包括为所述IPv6主机 分配的IPv4地址与IPv6地址的对应关系，

判断所述IPv4地址的地址类型是否与所述业务类型相匹配；

若相匹配，采用与所述IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访 问请求进行处理；

若不匹配，为所述IPv6主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4 地址，并建立新分配的该IPv4地址与IPv6地址的映射关系，并采用与新分配的 IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理。

一种IPv4-IPv6过渡协议调度装置，包括：

业务类型分析模块，用于分析接收到的IPv6主机发送的业务访问请求的业 务类型；

映射关系获取模块，用于获取对应于所述IPv6主机的映射关系，所述映射 关系包括为所述IPv6主机分配的IPv4地址与IPv6地址的对应关系，

匹配模块，用于判断所述映射关系中的IPv4地址的地址类型是否与所述业 务类型相匹配；

地址分配模块，用于在所述匹配模块的判定结果为不匹配时，为所述IPv6 主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4地址，并建立新分配的该 IPv4地址与IPv6地址的映射关系；

协议调度处理模块，用于在所述匹配模块的判定结果为匹配时，采用与所 述IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理，在所述 匹配模块的判定结果为不匹配时，采用与所述地址分配模块新分配的IPv4地址 的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是对IPv6主机发送的业务访问请 求的业务类型进行分析，并基于业务类型的不同，采用与业务访问请求的业务 配型相匹配的地址类型的IPv4地址，并采用与该地址类型对应的转换协议对业 务访问请求进行处理，在此情况下，所采用的转换协议是与业务访问请求的业 务类型是匹配的，从而可以在保证用户访问正常的情况下，有效提高互通网关 的转换效率及资源应用，并且可以有效减少IPv6网络中IPv4地址的需求。

附图说明

图1是IPv4和IPv6之间互通的网络拓扑结构示意图；

图2为一个示例中无状态转换的流程示意图；

图3是另一个示例中的有状态转换的流程示意图；

图4是本发明一个实施例中的IPv4-IPv6过渡协议调度方法的流程示意图；

图5是一个具体示例中的IPv4-IPv6过渡协议调度方法的流程示意图；

图6是本发明一个实施例中的IPv4-IPv6过渡协议调度系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式 仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图4是本发明一个实施例中的IPv4-IPv6过渡协议调度方法的流程示意图， 该实施例是以应用于互通网关为例进行说明。如图4所示，本实施例中的方法 包括步骤：

步骤S401：分析接收到的IPv6主机发送的业务访问请求的业务类型；

步骤S402：获取对应于所述IPv6主机的映射关系，所述映射关系包括为所 述IPv6主机分配的IPv4地址与IPv6地址的对应关系，

步骤S403：判断所述IPv4地址的地址类型是否与所述业务类型相匹配，若 匹配，则进入步骤S404，若不匹配，则进入步骤S405；

步骤S404：采用与所述IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访 问请求进行处理；

步骤S405：为所述IPv6主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4 地址，并建立新分配的该IPv4地址与IPv6地址的映射关系，并采用与新分配的 IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是对IPv6主机发送的业务访问请 求的业务类型进行分析，并基于业务类型的不同，采用与业务访问请求的业务 配型相匹配的地址类型的IPv4地址，并采用与该地址类型对应的转换协议对业 务访问请求进行处理，在此情况下，所采用的转换协议是与业务访问请求的业 务类型是匹配的，从而可以在保证用户访问正常的情况下，有效提高互通网关 的转换效率及资源应用，并且可以有效减少IPv6网络中IPv4地址的需求。

在接收IPv6主机发送的业务访问请求之前，互通网关可以事先为IPv6主机 分配地址，据此保证通信过程的顺利进行。据此，如图4所示，在步骤S401之 前，还可以包括步骤：

步骤S4001：接收所述IPv6主机发送的IPv6地址申请请求；

步骤S4002：为所述IPv6主机分配IPv4私网地址映射的IPv6地址，并在 映射表中建立该IPv4私网地址与IPv6地址的映射关系。

如上所述，由于无状态转换实现的是1:1的访问形式，较适用于流量较高的 网络业务，而有状态转换协议可以实现N:1的访问方式，可以有效减少IPv4主 机地址的消耗，较适用于流量较低且不需长连接的网络业务访问，据此，在一 个具体示例中，上述匹配的规则可以做如下设置：

在所述业务类型为高流量业务时，匹配的IPv4地址的地址类型为IPv4公网 地址，与IPv4公网地址对应的转换协议为无状态转换协议；

在所述业务类型为低流量业务时，匹配的IPv4地址的地址类型为IPv4私网 地址，与IPv4私网地址对应的转换协议为有状态转换协议。

而业务访问请求的业务类型，可以基于各种可能的方式确定。由于不同的 网络业务一般采用不同的网络传输协议进行传输，以满足不同的网络业务的需 求，因此，在本发明的一个具体示例中，可以基于业务访问请求的数据包对应 的通信协议来确定该业务访问请求的业务类型。另一方面，数据包对应的通信 协议，一般是通过数据包中的端口号来体现的，因此，在本发明的另一个具体 示例中，也可以是基于业务访问请求的数据包中的端口号确定该业务访问请求 的业务类型。

例如，HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)的端口 号为80，RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)的端口号为 5005，SMTP(Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议)的端口号 为25等。HTTP协议一般对应的是网站访问和视频业务，SMTP协议对应的是邮 件业务。因此，若检测分析出业务访问请求中的数据包中的端口号为25，则可 以认为对应的业务类型为低流量业务，若检测出分析出业务访问请求中的数据 包中的端口号为80，则可以认为对应的业务类型为高流量业务。

此外，考虑到对于一台IPv6主机而言，为其同时分配两个IPv4地址会不利 于IPv4地址的有效使用，因此，在上述判定IPv4地址的地址类型与所述业务类 型不匹配后，为所述IPv6主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4地 址之前，还可以先删除映射表中对应于所述IPv6主机的映射关系。

而IPv4公网地址是有限的，若不断地为进行高流量业务的IPv6主机分配 IPv4公网地址，势必造成IPv4公网地址的较低的利用率。因此，在本发明的一 个具体示例中，还可以在为所述IPv6主机分配IPv4公网地址预定时间段后，收 回该IPv4公网地址，删除映射表中该IPv4公网地址与所述IPv6地址的映射关 系，并为所述IPv6主机分配IPv4私网地址，在映射表中建立该IPv4私网地址 与IPv6地址的映射关系。

其中，上述预定时间段，可以基于实际需要进行设定。在一个具体示例中， 该预定时间段可以设定为固定值，例如1小时、2小时。

在另一个具体示例中，该预定时间段也可以动态确定，在此情况下，针对 分配的各IPv4公网地址，其对应的预定时间段可能会有所不同。例如根据尚未 分配的IPv4公网地址的数目来确定该预定时间段，如果尚未分配的IPv4公网地 址的数目还较多，则可以确定一个相对较长的预定时间段，如果尚未分配的IPv4 公网地址的数目较少，则可以确定一个相对较短的预定时间段。

基于如上所述的IPv4-IPv6过渡协议调度方法，图5示出了一个具体示例中 的IPv4-IPv6过渡协议调度方法的流程示意图，该示例中是结合一个具体过程进 行举例说明。

如图5所示，在该示例中，IPv6主机在进行正常的业务交互之前，会向互 通网关发送申请IPv6地址的申请请求。

互通网关会接收到IPv6主机发送的申请IPv6地址的申请请求，并为该IPv6 主机分配一个带IPv4私网地址映射的IPv6地址。

在后续的通信过程中，互通网关接收到IPv6主机发送的业务访问请求时， 分析该业务访问请求的业务类型，判断其是高流量业务还是低流量业务，具体 的分析业务类型的方式，可以采用如上所述的方式进行。

如果是高流量业务，则查询映射表中是否有对应于该IPv6地址的IPv4公网 地址的映射关系，即确定与该IPv6主机对应的IPv4地址是否为IPv4公网地址。

如果有IPv4公网地址与IPv6地址的映射关系，则直接采用无状态转换协议 对所述业务访问请求进行处理。

如果没有IPv4公网地址与IPv6地址的映射关系，即与该IPv6主机对应的 IPv4地址不是IPv4公网地址，则查询是否有IPv4公网地址可分配，若没有，则 进行等待直至有IPv4公网地址可分配，若有，则为该IPv6主机分配带有IPv4 公网地址映射的IPv6地址，并在映射表中建立分配的该IPv4公网地址、IPv6 地址的映射关系，该映射关系中还可以同时包括有该IPv6主机域名的信息。随 后，即可采用无状态转换协议对所述业务访问请求进行处理。其中，在为该IPv6 主机分配带IPv4公网地址映射的IPv6主机的同时或者之前，还可以先删除已有 的针对于该IPv6主机的IPv4私网地址与IPv6地址的映射关系。

如果是低流量业务，则查询映射表中对应于该IPv6主机的IPv6地址的IPv4 地址是否为IPv4公网地址。

如果是IPv4公网地址，则回收该IPv4公网地址，并删除映射表中的IPv4 公网地址与IPv6地址的映射关系，重新为该IPv6主机分配一个IPv4私网地址， 并在映射表中建立IPv4私网地址与IPv6地址的映射关系，并采用有状态转换协 议对所述业务访问请求进行处理。

如果不是IPv4公网地址，则可以直接采用有状态转换协议对所述业务访问 请求进行处理。

其中，这里的有状态转换协议可以为NAT-PT(Network Address Translator  -Protocol Translator，附带协议转换器的网络地址转换)协议或NAT64 (Network Address Translator 64，64版网络地址转换)协议，无状态转换协 议为可以为IVI(IV-VI，46互相转换)协议。

基于与上述方法同样的思想，本发明实施例还提供一种IPv4-IPv6过渡协议 调度装置。图6示出了一个实施例中的该装置的结构示意图。

如图6所示，该实施例中的IPv4-IPv6过渡协议调度装置包括：

业务类型分析模块601，用于分析接收到的IPv6主机发送的业务访问请求 的业务类型；

映射关系获取模块602，用于获取对应于所述IPv6主机的映射关系，所述 映射关系包括为所述IPv6主机分配的IPv4地址与IPv6地址的对应关系，

匹配模块603，用于判断所述映射关系中的IPv4地址的地址类型是否与所 述业务类型相匹配；

地址分配模块604，用于在匹配模块603的判定结果为不匹配时，为所述IPv6 主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4地址，并建立新分配的该 IPv4地址与IPv6地址的映射关系；

协议调度处理模块605，用于在所述匹配模块的判定结果为匹配时，采用与 所述IPv4地址的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理，在所 述匹配模块的判定结果为不匹配时，采用与所述地址分配模块新分配的IPv4地 址的地址类型对应的转换协议对所述业务访问请求进行处理。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其是对IPv6主机发送的业务访问请 求的业务类型进行分析，并基于业务类型的不同，采用与业务访问请求的业务 配型相匹配的地址类型的IPv4地址，并采用与该地址类型对应的转换协议对业 务访问请求进行处理，在此情况下，所采用的转换协议是与业务访问请求的业 务类型是匹配的，从而可以在保证用户访问正常的情况下，有效提高互通网关 的转换效率及资源应用，并且可以有效减少IPv6网络中IPv4地址的需求。

在接收IPv6主机发送的业务访问请求之前，互通网关可以事先为IPv6主机 分配地址，据此保证通信过程的顺利进行。据此，如图6所示，本实施例中的 装置还可以包括有通信模块600，其中：

上述通信模块600，用于接收所述IPv6主机发送的IPv6地址申请请求；

上述地址分配模块604，还用于根据所述IPv6地址申请请求为所述主机分 配IPv4私网地址映射的IPv6地址，并在映射表中建立该IPv4私网地址与IPv6 地址的映射关系。

如上所述，由于无状态转换实现的是1:1的访问形式，较适用于流量较高的 网络业务，而有状态转换协议可以实现N:1的访问方式，可以有效减少IPv4主 机地址的消耗，较适用于流量较低且不需长连接的网络业务访问，据此，在一 个具体示例中，上述匹配的规则可以做如下设置：

在所述业务类型为高流量业务时，匹配的IPv4地址的地址类型为IPv4公网 地址，与IPv4公网地址对应的转换协议为无状态转换协议；

在所述业务类型为低流量业务时，匹配的IPv4地址的地址类型为IPv4私网 地址，与IPv4私网地址对应的转换协议为有状态转换协议。

而业务访问请求的业务类型，可以基于各种可能的方式确定。由于不同的 网络业务一般采用不同的网络传输协议进行传输，以满足不同的网络业务的需 求，因此，在本发明的一个具体示例中，业务类型分析模块601可以基于业务 访问请求的数据包对应的通信协议来确定该业务访问请求的业务类型。另一方 面，数据包对应的通信协议，一般是通过数据包中的端口号来体现的，因此， 在本发明的另一个具体示例中，业务类型分析模块601也可以是基于业务访问 请求的数据包中的端口号确定该业务访问请求的业务类型。

例如，HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)的端口 号为80，RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)的端口号为 5005，SMTP(Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议)的端口号 为25等。HTTP协议一般对应的是网站访问和视频业务，SMTP协议对应的是邮 件业务。因此，业务类型分析模块601若检测分析出业务访问请求中的数据包 中的端口号为25，则可以认为对应的业务类型为低流量业务，若分析出业务访 问请求中的数据包中的端口号为80，则可以认为对应的业务类型为高流量业务。

此外，考虑到对于一台IPv6主机而言，为其同时分配两个IPv4地址会不利 于IPv4地址的有效使用，据此在一个具体示例中：

上述地址分配模块604，还用于在匹配模块603的判定结果为不匹配时，为 所述IPv6主机分配与所述业务类型相匹配的地址类型的IPv4地址之前，删除映 射表中对应于所述IPv6主机的映射关系。

而IPv4公网地址是有限的，若不断地为进行高流量业务的IPv6主机分配 IPv4公网地址，势必造成IPv4公网地址的较低的利用率。因此，在本发明的一 个具体示例中，上述地址分配模块604，还用于在为所述IPv6主机分配IPv4公 网地址预定时间段后，收回该IPv4公网地址，删除映射表中该IPv4公网地址与 所述IPv6地址的映射关系，并为所述IPv6主机分配IPv4私网地址，在映射表 中建立该IPv4私网地址与IPv6地址的映射关系。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。