一种保证网络地址转换设备与外网互通的方法技术

一种保证网络地址转换设备与外网互通的方法，应用于ＮＡＴ设备，该设备包括ＮＡＴ模块和ＩＣＭＰ模块。ＮＡＴ设备从内部接口收到ＩＣＭＰ报文后，如该报文需要进行ＰＡＴ转换但没有映射条目，且ＮＡＴ模块为其分配了本地地址和端口时，向ＩＣＭＰ模块发送申请预留消息，携带该端口的值；ＩＣＭＰ模块判断与该端口值相同的ＩＣＭＰ标识是否已使用，如果是，回复失败消息，否则预留该值的ＩＣＭＰ标识不再分配，回复成功消息；ＮＡＴ模块如果收到失败消息，重新分配端口，再次申请预留；如果收到成功消息，在映射表中创建该ＩＣＭＰ报文的映射条目，进行正常的ＮＡＴ转发。本发明专利技术可避免ＮＡＴ设备生成的ＩＣＭＰ报文与转发ＩＣＭＰ报文产生端口冲突。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络通信领域，特别涉及通过网络地址转换进行网络互联的方法。
技术介绍
随着因特网的迅速发展，因特网网络地址日益面临被耗尽的危险。为了使局域网中的多台主机能够通过有限的几个公网地址接入Internet，一种NAT(Network Address Translation，即网络地址转换)技术应运而生。NAT技术是一种地址转换技术，通常用于内部网络内具有私有IP地址的主机访问外部网络时，将该主机的内部局部地址(Inside Local Address)转换为一个外部唯一可识别的合法IP地址(Inside Global Address)；同时，将外部网络返回给内部网络主机的合法IP地址(Inside Global Address)映射回在内部网络中该主机的私有IP地址(Inside Local Address)，使得不同私有网络可以使用相同的私有IP地址段，并能和外部网络进行正常通信，却不会导致地址信息出现混乱。从而扩展了IP地址的应用范围，在一定程度上缓解了当前IPv4地址空间不足的问题。 在NAT技术中有一种动态可重用NAT的技术，也叫做NAPT(NetworkAddress Port Translation，即网络地址端口转换)或者PAT(Port AddressTranslation，即端口地址转换)，该技术根据内部主机的IP地址加端口对(IP，Port)来进行NAT转换。由于每一个可分配的内部全局地址都有近64K个端口可以用来做端口地址转换，所以如果在内部全局地址池里有N个地址的话，就可以对内部网络实现N*64K个IP地址加端口对进行NAT转换，大大地扩充了可进行NAT转换的内部网络主机数量。这种技术对于TCP/UDP(传输控制协议/用户数据报协议)报文是非常合适有效的，但是对于ICMP(因特网控制消息协议)报文，由于报文没有端口，似乎就无法处理了。目前的解决方案是利用ICMP Identifier(ICMP标识)(下面简称ICMP ID)来代替报文的源端口，从而通过IP地址加ICMP ID来进行NAT转换。 由于公网地址非常紧缺和宝贵，为了节约公网地址资源，还开发了一种动态端口转换复用接口地址NPAT的技术，该技术将NAT设备的接口地址配置在NAT地址池中，它通过端口区分的方式，不仅能使NAT设备可以和外部网络进行正常通信，还能进行正常的PAT功能。 对于采用这种技术的NAT设备上，对于TCP/UDP的应用所使用的端口一般都小于某个固定值A，因此只要在PAT转换中不分配A以下的端口值，就可以保证NAT设备既可以和外部网络进行正常通信，同时也可以正常进行PAT转换。但是，对于NAT设备生成的ICMP报文来说，其ICMP ID的值为1～65535，不会小于某个固定值A。而在现有的NPAT技术实现中，对于ICMP报文的PAT转换是利用ICMP ID代替端口进行转换的，即分配的端口值与ICMP ID相同。因此，它存在着一个明显的缺陷，即一旦NAT设备生成的ICMP报文中的ID与NAT映射条目中分配的端口相同时，就会产生端口冲突，从而导致内部主机通过NPAT转换ping不通外部主机(或网络)，或者NAT设备ping不通外部主机(或网络)。 同样，当NAT设备在outside(外部)接口接收到目的地址为本地地址的ICMP报文，并且报文中的identifier与ICMP映射条目中的端口值相同时，也无法判定该报文是发送到本地设备的还是需要进行NAT转换送往内部主机(或网络)的，从而导致外部主机ping不通NAT设备。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，能够避免NAT设备生成的ICMP报文与转发ICMP报文产生端口冲突。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供，应用于网络地址转换设备，该设备包括用于转发因特网控制消息协议ICMP报文的网络地址转换NAT模块和用于收发和处理本地ICMP报文的ICMP模块，该方法包括以下步骤(a)当NAT设备从内部接口收到ICMP报文，NAT模块判断该报文需要进行端口地址转换PAT但没有相应映射条目，且为其分配了本地地址和端口时，向ICMP模块发送申请预留消息，携带该端口的值；(b)ICMP模块收到所述申请预留消息后，判断与该端口值相同的ICMP标识是否已使用，如果是，回复失败消息，执行步骤(c)；否则预留与该端口值相同的ICMP标识不再分配，回复成功消息，执行步骤(d)；(c)NAT模块收到失败消息后，重新分配端口，再次向ICMP模块发送申请预留消息，返回步骤(b)；(d)NAT模块收到成功消息后，在映射表中创建该ICMP报文的映射条目，进行正常的NAT转发。 进一步地，上述方法还可具有以下特点还包括以下释放预留的ICMP标识的处理过程(h)NAT模块需要删除PAT映射条目时，如果该条目的协议类型是ICMP协议且内部全局地址为本地地址，则提取该条目中分配的端口值，向ICMP模块发送释放消息；(i)ICMP模块收到该释放消息后，释放预留的与该端口值相同的ICMP标识，向NAT模块回复释放成功消息；(j)NAT模块收到释放成功消息后，直接删除该映射条目。 进一步地，为了正确区分从外部接口接收的ICMP报文是需要进行NAT转发还是由本地ICMP模块处理，本专利技术方法还包括以下对外部接口收到的ICMP报文的处理过程(o)NAT设备从外部接口收到ICMP报文，如该报文需NAT转换，由NAT模块查映射表中是否有该ICMP报文的映射条目，如果有，执行步骤(p)，如果没有，执行步骤(s)；步骤(p)，NAT模块再判断该映射条目是否PAT映射条目，如果是，执行步骤(q)，否则按正常的NAT转发处理，结束； 步骤(q)，判断该ICMP报文的类型是否响应报文，如果是，执行步骤(r)，否则，执行步骤(s)；步骤(r)，进行NAT的转发处理，结束；步骤(s)，将该ICMP报文交给ICMP模块处理，结束；进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(a)NAT模块向ICMP模块发送申请预留消息后，记录分配的端口值并等待ICMP模块的应答消息，如果等待超时，则向ICMP模块重发该申请预留消息。 进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(h)和步骤(p)中，NAT模块是通过映射条目的端口值判断该条目是否为PAT映射条目，如端口值不为0，则该条目是PAT映射条目，否则不是PAT映射条目。 进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(o)中，NAT设备是通过以下方式判断收到的ICMP报文是否需进行NAT转换的根据该报文的目的地址查找路由，如路由条目中的NAT标志被置位，则认为该ICMP报文需进行NAT转换。 由上可知，本专利技术在原有的技术基础上增加了NAT模块与ICMP模块之间的交互，使得NAT设备生成的ICMP报文的ID不会与PATICMP映射条目中的端口冲突，保证NAT设备能够正确区分本地接收的ICMP报文，使得NAT设备可以和外部网络在进行ping操作时可以互通。附图说明图1是NAT设备网络通信示意图；图2是本专利技术实施例中NAT设备在Inside接口接收到ICMP报文后处理的基本流程图；图3是本专利技术实施例中NAT设备释放预留的ICMP ID的基本流程图；图4是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保证网络地址转换设备与外网互通的方法，应用于网络地址转换设备，该设备包括用于转发因特网控制消息协议ＩＣＭＰ报文的网络地址转换ＮＡＴ模块和用于收发和处理本地ＩＣＭＰ报文的ＩＣＭＰ模块，该方法包括以下步骤：（ａ）当ＮＡＴ设备从内部接口收到ＩＣＭＰ报文，ＮＡＴ模块判断该报文需要进行端口地址转换ＰＡＴ但没有相应映射条目，且为其分配了本地地址和端口时，向ＩＣＭＰ模块发送申请预留消息，携带该端口的值；（ｂ）ＩＣＭＰ模块收到所述申请预留消息后，判断与该端口值相同的ＩＣＭＰ标识是否已使用，如果是，回复失败消息，执行步骤（ｃ）；否则预留与该端口值相同的ＩＣＭＰ标识不再分配，回复成功消息，执行步骤（ｄ）；（ｃ）ＮＡＴ模块收到失败消息后，重新分配端口，再次向ＩＣＭＰ模块发送申请预留消息，返回步骤（ｂ）；（ｄ）ＮＡＴ模块收到成功消息后，在映射表中创建该ＩＣＭＰ报文的映射条目，进行正常的ＮＡＴ转发。

【技术特征摘要】
1.一种保证网络地址转换设备与外网互通的方法，应用于网络地址转换设备，该设备包括用于转发因特网控制消息协议ICMP报文的网络地址转换NAT模块和用于收发和处理本地ICMP报文的ICMP模块，该方法包括以下步骤(a)当NAT设备从内部接口收到ICMP报文，NAT模块判断该报文需要进行端口地址转换PAT但没有相应映射条目，且为其分配了本地地址和端口时，向ICMP模块发送申请预留消息，携带该端口的值；(b)ICMP模块收到所述申请预留消息后，判断与该端口值相同的ICMP标识是否已使用，如果是，回复失败消息，执行步骤(c)；否则预留与该端口值相同的ICMP标识不再分配，回复成功消息，执行步骤(d)；(c)NAT模块收到失败消息后，重新分配端口，再次向ICMP模块发送申请预留消息，返回步骤(b)；(d)NAT模块收到成功消息后，在映射表中创建该ICMP报文的映射条目，进行正常的NAT转发。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下释放预留的ICMP标识的处理过程(h)NAT模块需要删除PAT映射条目时，如果该条目的协议类型是ICMP协议且内部全局地址为本地地址，则提取该条目中分配的端口值，向ICMP模块发送释放消息；(i)ICMP模块收到该释放消息后，释放预留的与该端口值相同的ICMP标识，向NAT模块回复释放成功消息；(j)NAT模块收到释放成功消息后，直接删除该映射条目...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪先进，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]