一种基于SDN的IPv4和IPv6网络互连方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SDN的IPv4和IPv6网络互连方法，该方法执行过程中涉及域名解析模块、地址转换模块、翻译模块、映射模块、拓扑管理模块、临时地址池管理模块，域名解析模块是核心模块，用于进行DNS请求的处理；地址转换模块进行IPv4地址和IPv6地址的转换，供域名解析模块调用；翻译模块用于IPv4报文和IPv6报文的相互翻译，包括IP报头、ICMP报文和TCP/UDP报文的翻译；映射模块用来维持域名和IP地址的映射表，存储域名和IPv4地址、IPv6地址的映射关系；拓扑管理模块用于维护网络的全局拓扑；临时地址池管理模块用于临时IPv4地址的分配和回收。该方法能够解决协议的转换、地址的映射问题，实现全网的互联互通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络通信
，确切地说涉及。
技术介绍
IP协议于70年代中期诞生，IPv4是IP协议的第4个版本，也是目前使用最广泛的IP层协议。IPv4对internet的发展起到了关键的作用。然而由于有限的地址空间和分配的不当，IPv4的地址空间已经耗尽。根据IANA的统计报告，截止2011年2月3号IPv4地址已经全部分配出去。随着IPv4的耗尽，研宄者们越来越关注于IPv6技术的发展。IPv6是由IETF为了彻底解决IPv4地址不足问题而提出的一种新的IP协议，它采用128位的地址空间，解决了 IPv4地址不足和其他问题，并在诸多方面进行改进。这些改进主要包括简化的报头格式、支持扩展首部和选项、支持自动配置、增强服务质量QoS、支持任播等。自从IPv6被提出来以后，由于IPv6与IPv4的不兼容性，使得IPv4能否向IPv6过渡成为IPv6能否成功的关键。因此一开始研宄者们就在寻找IPv4向IPv6平稳过渡的方案。可惜直到目前为止还没有很好的方案能完全解决这个问题。目前IPv4和IPv6互通的方案主要有三种:双栈技术、隧道技术、翻译技术。所谓的双栈技术，就是终端/主机包含IPv4和IPv6两个协议栈，主机根据IP地址来决定采用哪个IP协议栈发送数据包。这种方式的缺点是旧的无法升级的设备无法使用，而且每个节点必须配置两个协议栈。隧道技术把报文进行封装，在IPv6报文前面加上IPv4的首部。使得IPv6的报文在IPv4网络里“看起来”是IPv4报文，到达IPv6网络后再解封装，还原成IPv6报文进行转发。采用隧道方式的有6rd、A+P方案。这种方案只要求在封装/解封装节点安装双协议栈，实行起来比较方便。翻译技术主要包括IPv4和IPv6协议层的翻译、应用的翻译，协议层的翻译一般采用NAT-PT技术，应用的翻译一般通过应用代理网关ALG来完成。翻译技术不需要改造节点，但是翻译方法比较复杂、地址转换和协议转换的开销比较大。SDN最早起源于斯坦福大学的一个叫做clean slate的校园项目。它是一种创新型的网络体系架构，其核心思想是把转发平面和控制平面进行分离。通过集中式的SDN控制器cont1ller使用标准的接口来对各种不同的网络设备进行配置和管理，使得对网络的管理更加集中化、精细化。OpenFlow作为SDN的原型实现模式，充分体现了 SDN的这种管控分离思想。因此通常人们把OpenFlow作为SDN的通信标准，就像TCP/IP协议作为互联网的通信标准一样。经检索，在国家专利局网站和国外专利局网站上没有与本申请技术方案较为接近的技术方案申请过专利，也没有与本申请技术方案较接近的期刊文件，仅有一篇会议文档“DevOps Migrat1n to IPv6 Powered by SDN”米用 SDN作为 IPv6 的过渡技术，同时，公开号为CN104135446A，公开日为2014年11月5日的中国专利文献公开了一种基于SDN实现IPv4向IPv6过渡的系统及方法，涉及SDN领域，该系统的硬件包括控制器和交换机，该系统的软件模块均在Iinux操作系统的应用层开发，控制器包括第一 OpenFlow接口模块、第一配置管理模块、第一流表管理模块和第一地址管理模块；交换机包括第二 OpenFlow接口模块、第二配置管理模块、第二流表管理模块、第二地址管理模块、隧道模块和网络地址转换NAT模块。该专利技术能灵活、简单地设置交换机从IPv4向IPv6过渡的技术，实现网络流量的灵活控制，支持传统交换机，方便扩展，移植性好，再次开发容易。但是，无论是上述会议文档，还是上述中国专利文献，其实现的技术方案和本申请的技术方案有很大不同。从文档中可以看出该技术不关心协议的转换，SDN做的只是简单的添加流表、查表转发，因此无法支持非双协议栈的IPv4、IPv6和SDN的互通。从专利文件中可以看出该方法需要交换机具有两个OpenFlow接口模块和两个OpenFlow流表模块，需要在penFlow交换机上增加隧道模块，从而必须在现有的OpenFlow交换机上进行硬件改变增加新功能，并且导致SDN网络工作流程复杂化。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述DevOps技术无法实现SDN、IPv4和IPv6网络的全互通的技术问题，提出。该方法能够解决协议的转换、地址的映射问题，实现全网的互联互通。本专利技术是通过采用下述技术方案实现的: ，其特征在于: 步骤1，网络初始化时，SDN控制器通过探测获得SDN全局网络拓扑信息；步骤2，通过拓扑管理模块和IPv4网络或者IPV6网络的BGP消息交互，SDN控制器获得IPv6网络和IPv4网络的可达性信息，分别存入不同的表中，供步骤5寻找路由使用；步骤3，当IPv4或者IPv6网络中的主机以域名方式要访问非IPv4或者IPv6网络时，主机首先查询本地DNS缓存表，如果有匹配的条目，转步骤11 ;否则发送DNS请求给主机配置的源DNS服务器； 步骤4，源DNS服务器解析该域名，如果解析成功，返回解析后得到的IP地址给主机，转步骤11，否则转步骤5; 步骤5，源DNS服务器发送该域名的DNS请求到SDN ； 步骤6，SDN网络的SDN控制器调用域名解析模块进行处理，域名解析模块首先查找SDN是否有匹配的条目，如果有转步骤10，否则转步骤7 ; 步骤7，域名解析模块根据请求的IP地址判断生成DNS请求报文发送至IPv4或者IPv6网络的DNS服务器； 步骤8，对应IP网络中的DNS服务器进行解析，把解析后的IP地址发给SDN ； 步骤9，域名解析模块收到DNS响应报文，调用地址转换模块或者临时地址池管理模块产生“域名-1Pv4-1Pv6”的条目添加到映射模块； 步骤10，域名解析模块产生包含IPv4地址或者IPv6地址的DNS响应报文发送给源请求DNS，源请求DNS服务器再转发给源请求主机； 步骤11，源请求主机以该IP地址进行通信，数据包经过SDN的时候，域名解析模块调用翻译模块进行IPv4数据包和IPv6数据包的相互翻译；所述步骤11的翻译模块用来进行报头和报文的翻译。所述步骤I的“探测”是指SDN控制器通过周期性地发送LLDP数据包来探测SDN网络中节点的活跃状态，进而维持SDN网络的活跃拓扑。所述步骤2的可达性信息是通过BGP协议的交互获得的。所述步骤5的域名请求发送过程具体是源DNS服务器把源IP地址设为自己的IP地址，把目的IP地址设为SDN控制器的IP地址，把源请求主机的DNS请求内容作为新的DNS请求内容；DNS请求的整个处理过程对于源请求主机来说是透明的。所述步骤6的“查找”包括SDN的域名表的查找和映射模块的查找两个部分，前者代表请求的域名是在SDN网络中，后者则代表请求的域名在别的IP网络中，但是已经有缓存。所述步骤7进一步包括: 如果是在多个SDN网络、多个IPv4网络和多个IPv6网络互连的系统中，域名解析模块要分别发送DNS请求到非本身网络和源DNS请求所在网络的其他网络，直到某一个网络的DNS服务器解析成功为止。所述步骤9的地址转换模块用来根据规则把IPv4地址转换成IPv6地址，地址转换采用的规则是把IPv4地址作为IPv6地址的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SDN的IPv4和IPv6网络互连方法，其特征在于：步骤1，网络初始化时，SDN控制器通过探测获得SDN全局网络拓扑信息；步骤2，通过拓扑管理模块和IPv4网络或者IPV6网络的BGP消息交互，SDN控制器获得IPv6网络和IPv4网络的可达性信息，分别存入不同的表中，供步骤5寻找路由使用；步骤3，当IPv4或者IPv6网络中的主机以域名方式要访问非IPv4或者IPv6网络时，主机首先查询本地DNS缓存表，如果有匹配的条目，转步骤11；否则发送DNS请求给主机配置的源DNS服务器；步骤4，源DNS服务器解析该域名，如果解析成功，返回解析后得到的IP地址给主机，转步骤11，否则转步骤5；步骤5，源DNS服务器发送该域名的DNS请求到SDN；步骤6，SDN网络的SDN控制器调用域名解析模块进行处理，域名解析模块首先查找SDN是否有匹配的条目，如果有转步骤10，否则转步骤7；步骤7，域名解析模块根据请求的IP地址判断生成DNS请求报文发送至IPv4或者IPv6网络的DNS服务器；步骤8，对应IP网络中的DNS服务器进行解析，把解析后的IP地址发给SDN；步骤9，域名解析模块收到DNS响应报文，调用地址转换模块或者临时地址池管理模块产生“域名‑IPv4‑IPv6”的条目添加到映射模块；步骤10，域名解析模块产生包含IPv4地址或者IPv6地址的DNS响应报文发送给源请求DNS，源请求DNS服务器再转发给源请求主机主机；步骤11，源请求主机主机以该IP地址进行通信，数据包经过SDN的时候，域名解析模块调用翻译模块进行IPv4数据包和IPv6数据包的相互翻译；所述步骤11的翻译模块用来进行报头和报文的翻译。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，汪文勇，徐宾伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51