一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法技術

一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，將LCRA功能與CPE設備結合，獲取真正網關的地址信息并與CPE的MAC地址進行綁定，使得CPE設備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過渡時期以IPv6單棧網絡為接入網，實現現有IPv4終端主機不做改動的情況下，跨越IPv6網絡獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發起點建立4over6隧道訪問IPv4Internet，實現了IPv6單棧接入網中IPv4主機間的互訪。

【技術實現步驟摘要】
一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法
本專利技術屬于互聯網
，特別涉及一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法。
技術介紹
當前IPv4互聯網規模迅速擴大，對IPv4地址的需求量也在不斷增加，至使全球IPv4地址于2011年已分配完結。NAT技術和私有地址的使用雖然一定程度上實現了地址復用，但是卻破壞了端到端特性，增加了網絡結構的復雜度。IPv6協議具有更大的地址空間(2128)、更好的編址路由特性和安全性等特點，成為了建設下一代互聯網的重要協議。但是由于IPv4與IPv6編址路由不兼容，互聯網由IPv4過渡到IPv6需要較長的時期。端到端特性是IPv4互聯網的重要特點。這一特性使得核心網絡功能簡單，而端系統相對復雜。由于端系統更加可控，使得創新層出不窮，例如P2P應用、即時通信、在線視頻、網絡定位服務等。近年來，P2P軟件和即時通信軟件用戶規模不斷擴大。這些服務應用均涉及到了主機互訪問題，也使得主機間互訪成為各過渡技術不可忽視的重要內容。由于客戶端不可控，過渡技術應該盡量減少對客戶端的修改，實現用戶無感知的向IPv6過渡。為在IPv6過渡時期保證端系統IPv4協議棧正常工作，用戶可以正常訪問IPv4服務，并保持互聯網的端到端特性，IETFSoftwire工作組提出Public4over6機制。Public4over6機制通過DHCPv4overIPv6技術跨越IPv6接入網為CE(CustomerEdge)動態分配和回收公有IPv4地址，同時在BR(BorderRelay)處維護CEIPv6地址與IPv4地址的映射表，CE和BR作為IPv4-over-IPv6隧道的端點，實現有狀態IPv4-over-IPv6封裝/解封裝。其中CE設備分為CPE路由器(CustomerPremiseEquipment)和直連主機。本專利方案主要針對隧道端點為CPE路由器的場景。DHCPv4overIPv6技術，通過使用IPv6承載DHCPv4報文，從而使得DHCPv4可以跨越IPv6網絡正常運行。該技術擴展DHCPv4服務器(TSV，IPv6-TransportServer)使之能夠解析IPv6包中的DHCPv4報文，繼而利用原有功能完成DHCPv4過程。在DHCPv4客戶側增加CRA模塊(ClientRelayAgent)用于將DHCPv4報文封裝入IPv6包以及處理TSV回復的DHCPv4報文。LCRA(on-LinkClientRelayAgent)是鏈路客戶端中繼代理，可以實現為同一鏈路上的DHCPv4客戶端提供中繼服務。客戶端即可實現通過DHCPv4overIPv6獲取公有IPv4地址。LCRA的功能一般是由CPE設備實現。主機間進行互訪時，發起端要廣播ARP請求，以獲得目的端或下一跳的MAC地址來進行通信。如果兩臺主機在同一個網段內，那么發起端會請求目的端主機的MAC地址；否則發起端會請求默認網關的MAC地址。在Public4over6中，由于同一網段的地址可能分配給連接于不同CPE后的主機，并且CPE后的主機的實際網關是CPE，為使主機能夠通信，CPE設備需采用相應措施實現，如代理ARP機制。代理ARP機制如下：網關設備（如CPE）代替無法直達的主機（如其它CPE后的主機）對ARP請求進行回答，以自己的MAC地址代替目標主機的MAC地址。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，在Public4over6技術的基礎上，針對CPE路由器作為IPv4-over-IPv6隧道發起點的場景，通過對LCRA功能進行擴展，獲取真正網關的地址信息并與CPE的MAC地址進行綁定，使CPE設備實現代理ARP功能，實現了在IPv6單棧接入網中，使得連接在CPE設備下的主機在不做改動的前提下跨越IPv6網絡獲取公有IPv4地址，并通過由CPE自動建立的隧道實現訪問IPv4網絡，以及同一Public4over6域內的主機互訪。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，將LCRA功能與CPE設備結合，獲取真正網關的地址信息并與CPE的MAC地址進行綁定，使得CPE設備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過渡時期以IPv6單棧網絡為接入網，實現現有IPv4終端主機不做改動的情況下，跨越IPv6網絡獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發起點建立4over6隧道訪問IPv4Internet。其中，Public4over6域的主機通過DHCPv4overIPv6過程獲得公有IPv4地址：當TSV接收到主機廣播的Discover請求后進行回復，TSV將網關的IPv4地址添加到RouterOption中，將Offer報文發送給請求主機對應的LCRA；當LCRA接收到TSV發送的ACK報文后進行解析，獲取RouterOption選項中網關的IPv4地址信息，并與CPE路由器的MAC地址綁定；同時，LCRA獲取ACK報文中地址分配信息，并為該地址在路由表中添加一條/32路由表項。而主機訪問IPv4Internet的某一公網地址，具體步驟如下：主機發出ARP請求，詢問網關的MAC地址；發起點CPE以自己的MAC地址進行ARP應答；主機將IPv4報文發送至發起點CPE；發起點CPE接收到該報文后，以自己的IPv6地址為源地址，匯聚點BR的IPv6地址為目的地址將該IPv4報文封裝成IPv6報文，然后通過4over6隧道發送給匯聚點BR；匯聚點BR接收到數據包后解封裝成IPv4報文，然后根據其中的目的IPv4地址信息進行正常IPv4轉發；IPv4Internet的服務器進行回復，IPv4報文路由到達匯聚點BR；匯聚點BR接收該IPv4報文，根據其目的地址信息查詢IPv4-IPv6映射表，如果在映射表中查詢到該目的地址對應的CPE地址，則以BR的IPv6地址為源地址，CPE的IPv6地址為目的地址將該IPv4報文封裝成IPv6報文，然后通過4over6隧道發送給CPE；否則，丟棄該報文；發起點CPE接收到后將其解封裝成IPv4報文，然后根據其中的目的地址信息查詢/32路由表，通過LAN口轉發給相應的Host主機。同一Public域內的主機間進行通信，具體步驟如下：發起端主機-1首先會廣播ARP請求，詢問目的端主機-2的MAC地址；如果主機-1和主機-2連接同一個CPE，則主機-2接收到ARP請求后進行ARP應答。主機-1可根據主機-2的地址信息，直接將IPv4報文發送給主機-2。如果主機-1和主機-2連接的是不同的CPE，則CPE1會對主機-1的ARP請求進行ARP應答。當主機-1向主機-2發送IPv4報文，該報文將先發給CPE1；CPE1接收這個報文，以自己的IPv6地址為源地址，BR的IPv6地址為目的地址封裝成IPv6報文，發送給BR；BR接收到之后進行解封裝，根據得到的IPv4報文中的目的地址查找IPv4-IPv6映射表，得到主機-2對應的CPE2的IPv6地址，然后BR以自己的IPv6地址為源地址，CPE2的IPv6地址為目的地址將該IPv4報文封裝成IPv本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，其特征在于，將LCRA功能與CPE設備結合，獲取真正網關的地址信息并與CPE的MAC地址進行綁定，使得CPE設備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過渡時期以IPv6單棧網絡為接入網，實現現有IPv4終端主機不做改動的情況下，跨越IPv6網絡獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發起點建立4over6隧道訪問IPv4Internet。

【技術特征摘要】
1.一種基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，將LCRA(on-LinkClientRelayAgent)功能與CPE設備結合，獲取真正網關的地址信息并與CPE的MAC地址進行綁定，使得CPE設備開啟代理ARP功能，在由IPv4到IPv6的過渡時期以IPv6單棧網絡為接入網，實現現有IPv4終端主機不做改動的情況下，跨越IPv6網絡獲取公有IPv4地址，并以CPE路由器作為隧道發起點建立4over6隧道訪問IPv4Internet，其特征在于，Public4over6域的主機通過DHCPv4overIPv6過程獲得公有IPv4地址：當TSV(IPv6-TransportServer)接收到主機發送的Discover請求后進行回復，TSV將網關的IPv4地址添加到RouterOption中，將Offer報文發送給請求主機對應的LCRA；當LCRA接收到TSV發送的ACK報文后進行解析，獲取RouterOption選項中網關的IPv4地址信息，并與CPE路由器的MAC地址綁定；同時，LCRA獲取ACK報文中地址分配信息，并為該地址在路由表中添加一條/32路由表項。2.根據權利要求1所述基于ARP代理的4over6隧道自動建立方法，其特征在于，主機訪問IPv4Internet的某一公網地址，具體步驟如下：主機發出ARP請求，詢問網關的MAC地址；發起點CPE以自己的MAC地址進行ARP應答；主機將IPv4報文發送至發起點CPE；發起點CPE接收到該報文后，以自己的IPv6地址為源地址，匯聚點BR的IPv6地址為目的地址將該IPv4報文封裝成IPv6報文，然后通過4over6隧道發送給匯聚點BR；匯聚點BR接收到數據包后解封裝成IPv4報文，然后根據其中的目的IPv4地址信息進行正常IPv4轉發；IPv4Internet的服務器進行回復，IPv4報文路由到達匯聚點BR；匯聚點BR接收該IPv4報文，根據其目的地址信息查詢IPv4-IPv6映射表，如果在映射表中查詢到該目的地址對應的CPEIPv6地...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔勇，孫琪，劉聰，張彬，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：