一种基于IPv6的分布式隧道互联网关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，使用quic协议以及linux tun虚拟网卡，包括中心端网关和边缘节点端网关两部分，在中心端和边缘端分别建立tun虚拟网卡并配置ipv6私网地址，虚拟网卡分别作为中心端的网关和边缘端的网关，发往网关的报文通过用户态网关程序建立的quic隧道传递到对端的网关，从而达到中心端和边缘端ipv6网络互通，能兼顾报文传输的性能和可靠性，通信双方使用quic协议的加密特性，加密传输数据，保证通信安全性，适应复杂的网络环境，只要数据中心端网络可达，即可与边缘端互联互通。可与边缘端互联互通。可与边缘端互联互通。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IPv6的分布式隧道互联网关


[0001]本专利技术涉及计算机信息
，尤其涉及的是，一种基于IPv6的分布式隧道互联网关。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，计算机信息
更新换代速度越来越快，目前已经开始普及5G网络及IPv6协议的快速发展应用。
[0003]IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写，是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
[0004]由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。
[0005]互联网数字分配机构(IANA)在2016年已向国际互联网工程任务组(IETF)提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4。
[0006]目前的现有技术中，网络上很多设备位于局域网当中没有公网ip，它们经过NAT网关设备通过NAT转换访问外网，NAT网关设备为来自内网的IP报文分配公网ip，对源ip进行NAT转换后转发到外网，NAT网关设备只允许内网的报文主动访问外网，而来自外网的报文无法直接通过NAT网关设备直接访问到内网的机器。如果一个拥有公网ip的中心端，需要主动对大量隐藏在NAT后面的设备进行连接访问，这样的应用场景，无法通过传统的网络模式来实现，需要借助于本文描述的分布式隧道网关进行通信。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，将中心端与众多NAT后面的边缘设备节点打通成ip层平面网络，使中心端可以主动通过ip层网络连接各个NAT后面的设备节点，适应复杂的网络环境，只要数据中心端网络可达，即可与边缘端互联互通。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，使用quic协议以及linux tun虚拟网卡，包括中心端网关和边缘节点端网关两部分，边缘端网关程序通过中心端网关的公网ip与中心端网关进行数据连接，在中心端和边缘端分别建立tun虚拟网卡并配置ipv6私网地址，虚拟网卡分别作为中心端的网关和边缘端的网关，发往网关的报文通过用户态网关程序建立的quic隧道传递到对端的网关，从而达到中心端和边缘端ipv6网络互通，其中，中心端网关设备配有公网ip，允许各边缘节点主动连接；边缘节点端设备无法从外网主动连接，而是由边缘端网关程序通过中心端网关的公网ip主动连接中心端网关的网关程序。
[0010]同时，本专利技术提供一种基于IPv6的分布式隧道互联网关的使用方法，包括步骤：
[0011]S1，中心端网关程序启动，创建在本机linux tun类型的虚拟网卡VETH
‑
A，并在该
虚拟网卡上配置ipv6私网地址IP
‑
A，IP
‑
A作为中心端ipv6数据包的网关，IP
‑
A同网段的路由指向IP
‑
A，即发往IP
‑
A同网段的数据包都进入虚拟网卡VETH
‑
A；
[0012]S2，边缘端网关程序启动时，主动通过中心端的公网ip连接中心端网关，进行协商握手，从中心端获取分配给本机的ipv6私网地址IP
‑
B，在本机创建linux tun类型的虚拟网卡VETH
‑
B，将获取的ipv6私网地址IP
‑
B配置到该虚拟网卡；IP
‑
B作为边缘端ipv6数据包的网关，IP
‑
B同网段的路由指向IP
‑
B；同时边缘端网关程序与中心端网关程序建立一条quic协议的连接，用于后续转发报文；
[0013]S3，经过S2步骤，此时中心端网关和边缘端网关程序之间已建立一条quic通道，并分别创建一ipv6虚拟网卡，中心端和边缘端的虚拟网卡ip分别为IP
‑
A，IP
‑
B，两个ip在同一ipv6网段，后续中心端和边缘端通过这两个ipv6的ip互相通信。
[0014]在上述技术方案中，当中心端网关需要连接访问边缘端网关时，中心端网关发送报文的目的ip是边缘端网关的ip地址即IP
‑
B，该报文通过匹配路由表进入中心端虚拟网卡VETH
‑
A，进入tcp/ip协议栈，中心端网关程序通过tun网卡字符驱动从tcp/ip协议栈中读取该数据包，网关程序根据报文的目的ip地址查询到与该边缘端之间的quic连接，将该数据包通过quic连接发送到边缘端；
[0015]边缘端网关程序通过与中心端之间的quic连接接收到数据包，查询到数据包的目的ip即IP
‑
B是本机虚拟网卡VETH
‑
B的ip，网关程序将该数据包通过tun网卡字符驱动发送到本机tcp/ip协议栈，tcp/ip协议栈会将该数据包转发到VETH
‑
B，边缘端即从VETH
‑
B收到中心端发来的数据包。
[0016]在上述技术方案中，当边缘端网关的数据包发往中心端网关时，边缘端网关发送报文的目的ip是中心端网关的ip地址即IP
‑
A，该报文通过匹配路由表进入边缘端虚拟网卡VETH
‑
B，进入tcp/ip协议栈，边缘端网关程序通过tun网卡字符驱动从tcp/ip协议栈中读取该数据包，网关程序根据报文的目的ip地址查询到与中心端网关之间的quic连接，将该数据包通过quic连接发送到中心端网关；
[0017]中心端网关程序通过与边缘端之间的quic连接接收到数据包，查询到数据包的目的ip即IP
‑
A是本机虚拟网卡VETH
‑
A的ip，网关程序将该数据包通过tun网卡字符驱动发送到本机tcp/ip协议栈，tcp/ip协议栈会将该数据包转发到VETH
‑
A，中心端即从VETH
‑
A收到边缘端发来的数据包。
[0018]作为上述技术方案的优选，步骤S1中，创建在本机linux tun类型的虚拟网卡VETH
‑
A，该类型网卡将linux内核协议栈的ip报文转发到用户态，用户态程序即网关程序可以从中收发原始ip报文。
[0019]采用上述方案，本专利技术提出了一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，本专利技术独创性及优点如下：
[0020]1.该网关将通信双方打通为ip层平面网络，将不同机房的设备模拟在同一局域网，可通过ipv6地址直接通信。
[0021]2.通信双方使用quic协议传输ipv6报文，quic协议使用udp实现拥塞控制和可靠性保证，能兼顾报文传输的性能和可靠性。
[0022]3.通信双方使用quic协议本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，其特征在于，使用quic协议以及linux tun虚拟网卡，包括中心端网关和边缘节点端网关两部分，边缘端网关程序通过中心端网关的公网ip与中心端网关进行数据连接，在中心端和边缘端分别建立tun虚拟网卡并配置ipv6私网地址，虚拟网卡分别作为中心端的网关和边缘端的网关，发往网关的报文通过用户态网关程序建立的quic隧道传递到对端的网关，从而达到中心端和边缘端ipv6网络互通，其中，中心端网关设备配有公网ip，允许各边缘节点主动连接；边缘节点端设备无法从外网主动连接，而是由边缘端网关程序通过中心端网关的公网ip主动连接中心端网关的网关程序。2.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的分布式隧道互联网关，其特征在于，其使用方法，包括步骤：S1，中心端网关程序启动，创建在本机linux tun类型的虚拟网卡VETH
‑
A，并在该虚拟网卡上配置ipv6私网地址IP
‑
A，IP
‑
A作为中心端ipv6数据包的网关，IP
‑
A同网段的路由指向IP
‑
A，即发往IP
‑
A同网段的数据包都进入虚拟网卡VETH
‑
A；S2，边缘端网关程序启动时，主动通过中心端的公网ip连接中心端网关，进行协商握手，从中心端获取分配给本机的ipv6私网地址IP
‑
B，在本机创建linux tun类型的虚拟网卡VETH
‑
B，将获取的ipv6私网地址IP
‑
B配置到该虚拟网卡；IP
‑
B作为边缘端ipv6数据包的网关，IP
‑
B同网段的路由指向IP
‑
B；同时边缘端网关程序与中心端网关程序建立一条quic协议的连接，用于后续转发报文；S3，经过S2步骤，此时中心端网关和边缘端网关程序之间已建立一条quic通道，并分别创建一ipv6虚拟网卡，中心端和边缘端的虚拟网卡ip分别为IP
‑
A，IP
‑
B，两个ip在同一ipv6网段，后续中心端和边缘端通过这两个ipv6的ip互相通信。3.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓光，汪志武，赵子毅，
申请(专利权)人：北京云端智度科技有限公司，
类型：发明
国别省市：