Linux環(huán)境下的IPv4-IPv6翻譯網(wǎng)關(guān)研究.pdf

1、當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的巨大需求, IPv4協(xié)議隨之暴露出其很多的缺陷,越來越不能滿足Internet用戶提出的各種服務(wù)需求。 IPv6是 IETF 制定的新一代網(wǎng)際協(xié)議，以取代目前地址日漸短缺的 IPv4 協(xié)議。盡管 IPv6 能夠解決地址匱乏的問題，但是從 IPv4 過渡到 IPv6 還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，在此期間，所有新增的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)都需要與現(xiàn)存的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信進(jìn)而達(dá)到I

2、Pv4向IPv6平滑過渡的目的，是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。 由于目前已經(jīng)存在了一些IPv4到IPv6的過渡機(jī)制，因此本文首先介紹了幾種常見的過渡機(jī)制，并對(duì)這幾種機(jī)制適用的范圍、優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)進(jìn)行了分析與比較。引出了本課題所采用的NAT-PT過渡機(jī)制。該機(jī)制既要執(zhí)行地址翻譯，還要進(jìn)行協(xié)議翻譯，其中 NAT 對(duì) IPv4 地址和IPv6 地址進(jìn)行相互翻譯，PT 按照語(yǔ)義等價(jià)的原則對(duì) IPv4 報(bào)文和 IPv6 報(bào)文進(jìn)行相互翻譯。NAT-PT與相

3、應(yīng)的ALG 結(jié)合使用(例如 DNS_ALG 和 FTP_ALG 等)，使得 IPv4 和 IPv6 應(yīng)用程序之間可以通信。使用 NAT-PT 作為過渡機(jī)制的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是：現(xiàn)有主機(jī)無需任何改變，因?yàn)镹AT-PT 的配置都是在 NAT-PT 網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行。 由于Linux操作系統(tǒng)具有源代碼開放、支持IPv6、內(nèi)核模塊加載功能等諸多優(yōu)勢(shì)，有利于本課題的研究和設(shè)計(jì)，因此作者在仔細(xì)分析學(xué)習(xí)了NAT-PT 的技術(shù)原理和Linux操作系統(tǒng)的相

4、關(guān)知識(shí)之后，提出了在Linux環(huán)境下NAT-PT翻譯網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)研究方案。 本課題著力于對(duì) NAT-PT翻譯網(wǎng)關(guān)基本功能的研究和實(shí)驗(yàn)，主要包含了數(shù)據(jù)包捕獲與生成、地址翻譯、協(xié)議翻譯和DNS-ALG四個(gè)功能模塊，在研究中，對(duì)基于 SIIT 的協(xié)議翻譯算法中的疏漏進(jìn)行了完善。這四個(gè)功能模塊互相調(diào)用，針對(duì)不同的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的操作：數(shù)據(jù)包捕獲與生成采用Libpcap和Libnet函數(shù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；地址翻譯模塊重點(diǎn)對(duì)IPv4地址池結(jié)構(gòu)、IP

5、v4/IPv6映射表及與協(xié)議翻譯模塊的接口進(jìn)行設(shè)計(jì)；協(xié)議翻譯模塊主要包括IPv4/IPv6 報(bào)文的翻譯、ICMPv4/ICMPv6 報(bào)文的翻譯以及對(duì)上層協(xié)議報(bào)文頭部的修改；DNS-ALG模塊則圍繞著DNS數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究。最后在構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)這些功能模塊進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及原理進(jìn)行了分析和論證。本課題完成了IPv4與IPv6之間互通的設(shè)計(jì)與研究，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)取得了較滿意的效果，對(duì)于IPv4向IPv6的平滑過渡作了有益的嘗