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WO2010139194A1 - 具有IPv4应用的主机进行通信的方法及设备 - Google Patents

具有IPv4应用的主机进行通信的方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
WO2010139194A1
WO2010139194A1 PCT/CN2010/000793 CN2010000793W WO2010139194A1 WO 2010139194 A1 WO2010139194 A1 WO 2010139194A1 CN 2010000793 W CN2010000793 W CN 2010000793W WO 2010139194 A1 WO2010139194 A1 WO 2010139194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ipv4
ipv6
address
header
packet
Prior art date
Application number
PCT/CN2010/000793
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
黄晓庆
陈刚
邓辉
魏冰
王晓云
Original Assignee
中国移动通信集团公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN2009100858878A external-priority patent/CN101909042B/zh
Priority claimed from CN2009100858863A external-priority patent/CN101909041A/zh
Priority claimed from CN 200910088351 external-priority patent/CN101931658B/zh
Application filed by 中国移动通信集团公司 filed Critical 中国移动通信集团公司
Priority to US13/375,969 priority Critical patent/US8909812B2/en
Publication of WO2010139194A1 publication Critical patent/WO2010139194A1/zh

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503—Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/251—Translation of Internet protocol [IP] addresses between different IP versions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H04L61/2503—Translation of Internet protocol [IP] addresses
    • H04L61/2521—Translation architectures other than single NAT servers
    • H04L61/2525—Translation at a client
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/16—Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]
    • H04L69/167—Adaptation for transition between two IP versions, e.g. between IPv4 and IPv6
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2101/00—Indexing scheme associated with group H04L61/00
    • H04L2101/60—Types of network addresses
    • H04L2101/686—Types of network addresses using dual-stack hosts, e.g. in Internet protocol version 4 [IPv4]/Internet protocol version 6 [IPv6] networks

Definitions

  • the present invention relates to the field of mobile communications, and more particularly to techniques for communicating with a host having an IPv4 application. Background technique
  • IPv4 Internet Protocol version 4, version 4 Internet Protocol
  • IPv6 Internet Protocol version 6, version 6 Internet Protocol
  • the construction of IPv6 network and IPv4/IPv6 dual-stack network will become the first step of IPv6 technology deployment.
  • the current host has a large number of IPv4 applications, and the number of IPv6 applications is compared.
  • how to solve the IPv6 application access and interworking between IPv6 networks in the initial stage of IPv6 transition will become an important issue to be considered in the IPv6 transition.
  • the SIIT algorithm provides a method for an IPv6 application to communicate with an IPv4 node over an IPv6 network and an IPv4 network.
  • a SIIT translator is set on the network topology path of the data packet entering and leaving the IPv6 network.
  • IPv4 Application IPv4 Application
  • the SIIT translator needs to translate each data stream. And save its state, which makes the network system's processing burden a lot, easily lead to a single point of failure in the system.
  • the SIIT algorithm does not provide a method for IPv4 applications to communicate with IPv4 nodes over an IPv6 network.
  • the prior art BIS algorithm provides a method for an IPv4 application to access an IPv6 node in an IPv6 network.
  • a translation module is added to the host of the IPv4 application for monitoring the data flow between the TCP/IP module and the network card driver, and performing mutual translation between the corresponding IPv4 and IPv6 data packets.
  • the corresponding IPv6 hosts are assigned IPv4 addresses within the host. These addresses are only used internally by this host.
  • this allocation process is done automatically through the DNS protocol. In this way, the host of the IPv4 application can convert the data packet sent to the peer IPv6 node into an IPv6 data packet through the translation module, or the received IPv6 packet.
  • the data packet is converted into an IPv4 data packet and transmitted to the IPv4 application to implement communication with the IPv6 node in the IPv6 network.
  • IPv4 application needs to access another IPv4 application through an IPv6 network, and the BIS algorithm does not provide a solution for such a scenario.
  • a border switching gateway device on the edge of the IPv4 and IPv6 network, and the border switching gateway device converts the data packet sent from the IPv6 network to the IPv4 network into an IPv4 data packet, and sends the data packet from the IPv4 network to the IPv4 network. Packets of the IPv6 network are converted into IPv6 packets. Then, combining the scheme with the BIS algorithm described above can solve the problem that an IPv4 application accesses another IPv4 application through an IPv6 network.
  • the technical solution can implement an IPv4 application to access an IPv4 node in an IPv4 network through an IPv6 network, the solution is limited to a scenario where the peer end is an IPv4 node (or an IPv4 application host); that is, when the IPv4 application is communicating. It is considered that the peer end must be an IPv4 node or an IPv4 application host. If the peer end is an IPv6 node, communication or communication errors may occur, which greatly limits the flexibility of the IPv4 application to communicate over the IPv6 network.
  • the IPv4 application provided by the prior art to access another IPv4 application through the IPv6 network needs to deploy a dedicated device (such as the SIIT translator or the boundary translation gateway device described above) on the edge of the IPv4 and IPv6 network.
  • Address translation and application information conversion function ie application layer gateway function
  • ALG application layer gateway
  • the embodiments of the present invention provide a method and a device for data communication between a host having an IPv4 application.
  • the IPv4 application accesses the communication peer through the IPv6 network, and improves the flexibility of the IPv4 application for data communication through the IPv6 network.
  • the embodiment of the invention provides a method and a device for acquiring a IPv4 address of a communication terminal by a host having an IPv4 application.
  • An embodiment of the present invention provides a method for data communication between a host having an IPv4 application, including: generating, by the IPv4 application, an IPv4 data packet that is sent to a communication peer end;
  • the IPv4 packet header of the IPv4 data packet is converted into an IPv6 packet header, and the converted data packet is sent to the communication peer end through the IPv6 network.
  • the embodiment of the invention further provides a method for data communication between a host having an IPv4 application, including:
  • the IPv4 application invokes the IPv4 Socket API function to initiate an application data request to the communication peer; when the host confirms that the network type is an IPv6 network, the IPv4 Socket API function is called to call the IPv6 Socket API function to generate an IPv6 data packet, and The IPv6 data packet is sent to the communication peer through the IPv6 network.
  • the embodiment of the invention provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • the dynamic loading module is configured to determine the type of the network where the host is located, and when the network type is determined to be an IPv6 network, the packet header translation module is loaded;
  • a packet header translation module configured to convert an IPv4 packet header generated by an IPv4 application to an IPv4 packet of a communication peer to an IPv6 header;
  • the interface module is configured to send the converted data packet by the packet header translation module through the IPv6 network.
  • the embodiment of the invention further provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • the dynamic loading module is configured to determine the type of the network where the host is located, and when the network type is determined to be an IPv6 network, the Socket translation module is added;
  • a Socket translation module configured to: when the IPv4 application module performs an IPv4 application call IPv4 Socket API function to initiate an application data request to the communication peer, convert the calling IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function to generate an IPv6 data packet;
  • An interface module configured to send an IPv6 data packet generated by the Socket translation module through an IPv6 network.
  • the embodiment of the invention provides a method for a host having an IPv4 application to obtain a communication peer IPv4 address through an IPv6 network, including: The IPv4 application generates an IPv4 DNS request packet according to the obtained IPv4 address and the DNS of the domain name system;
  • the host converts the IPv4 packet header in the IPv4 DNS request packet into an IPv6 packet header, and generates an IPv6 DNS request packet, which is sent to the DNS server corresponding to the DNS address through the IPv6 network;
  • the IPv4 application receives the DNS reply message data packet returned by the DNS server, and obtains an IPv4 address of the IPv4 communication peer end that performs communication.
  • the embodiment of the present invention further provides a method for a host having an IPv4 application to obtain a communication peer IPv4 address through an IPv6 network, including:
  • the IPv4 application generates an IPv4 DNS request packet according to the obtained IPv4 address and the DNS system IPv4 address; the host converts the IPv4 header in the IPv4 DNS request packet into an IPv6 header, and generates an IPv6 DNS request packet. Sending to the DNS server corresponding to the DNS IPv4 address through the IPv6 network; or
  • IPv4 application » According to the obtained IPv4 address and DNS IPv6 address, the IPv4 Socket API function is called to initiate a DNS request; the host converts the calling IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function, generates an IPv6 DNS request packet, and sends the IPv6 DNS request packet through the IPv6 network. a DNS server corresponding to the DNS IPv6 address;
  • the IPv4 application receives the DNS reply message data packet returned by the DNS server, and obtains an IPv4 address of the IPv4 communication peer end that performs communication.
  • the embodiment of the invention provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • a packet header translation module configured to convert an IPv4 packet header in an IPv4 data packet sent by the IPv4 application module into an IPv6 packet header
  • An address translation module is configured to provide a mapping between an IPv4 address and an IPv6 address.
  • the embodiment of the invention further provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • the DNS judgment processing module is configured to determine that the received DNS address is a DNS IPv4 address or a DNS IPv6 address; when it is a DNS IPv4 address, start the packet header translation module; when it is a DNS IPv6 address, start the Socket translation module;
  • a packet header translation module configured to convert an IPv4 packet header in the related IPv4 data packet sent by the IPv4 application module into an IPv6 packet header
  • a Socket translation module configured to: when the IPv4 application module executes an IPv4 Socket API function by using an IPv4 related application, converting to calling an IPv6 Socket API function;
  • An address translation module is configured to provide a mapping between an IPv4 address and an IPv6 address.
  • a host having an IPv4 application can convert an IPv4 packet header of an IPv4 data packet into an IPv6 packet header, so that the data packet can be transmitted through an IPv6 network, and does not need to involve conversion of a transport layer and a data portion, thereby greatly reducing the system.
  • IPv4 applications can communicate with IPv6 applications and IPv4 applications through IPv6 networks, thereby improving the flexibility of IPv4 applications to communicate over IPv6 networks.
  • the set NAT device converts the IPv6 header of the packet back to the IPv4 header, a complete IPv4 packet is formed, so that it can be sent to an IPv4 node or a host with an IPv4 application.
  • the NAT device only converts the packet header part of the data packet, and does not need to involve the conversion of the transport layer and the data part, which greatly reduces the processing load of the system and reduces the probability of occurrence of a single point failure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a dynamic loading logic function of a translation function according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for data communication between a host having an IPv4 application according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of a method for performing communication by a host with an IPv4 application according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a signaling interaction process corresponding to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of a signaling interaction part corresponding to the first embodiment of the present invention
  • FIG. a host with an IPv4 application for data communication Method flow chart
  • FIG. 7 is a second flowchart of a method for performing communication by a host with an IPv4 application according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a signaling interaction process corresponding to the second solution according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic flowchart of a signaling interaction part corresponding to the second embodiment of the present invention
  • FIG. One of the schematic diagrams of the host structure of the application
  • FIG. 11 is a second schematic diagram of a host structure with an IPv4 application according to an embodiment of the present invention.
  • IPv4 to IPv6 transition phase IPv4, IPv6, and dual-stack technologies will coexist for a long time.
  • the implementation of these three technologies on the terminal, network and service platform will determine different application scenarios in the network. Due to different deployment environments and changes in service implementation modes, service scenarios generated by different combinations of host application types, host protocol stack types, network types, and service platform types may occur in the IPv4 to IPv6 transition phase.
  • the embodiment of the present invention proposes a mechanism for dynamically adding translation functions on the host, and the dynamic loading logic is as shown in FIG. 1 . When the host IPv4 - IPv6 translation function is enabled, the IPv6 application will not be affected.
  • the translation function only processes data and call requests initiated by the IPv4 application.
  • the dynamic loading logic will know the current network type through the network type judgment function.
  • the judgment logic will enable the IPv4-IPv6 stateless translation function through the host translation processing module.
  • the opening of the function will ensure that all the packets sent by the IPv4 application on the host can pass the host translation module.
  • Translate processing to achieve delivery over an IPv6 network Because this feature does not affect IPv6 applications, IPv6 applications on the host will conduct services in the usual way.
  • the logical judgment function When the host is in the IPv6 network, when the type of the communication peer is the IPv6 communication peer, the logical judgment function will enable the IPv4-IPv6 stateful translation function through the host translation loading function, that is, the host will establish IPv4 on itself. - IPv6 mapping status information to implement IPv4 address mapping of the communication peer IPv6 address in the host so that the IPv4 application can identify it.
  • the host translation function will maintain IPv4-IPv6 stateless translation.
  • the host When the host is in the IPv4 and IPv6 Han stack network, according to the DNS reply type, when the type of the communication peer is the IPv6 communication peer, the host will enable the IPv4-IPv6 stateful translation function to enable the IPv4 application on the host in the environment. It is able to obtain communication capabilities with the IPv6 communication peer.
  • the type of the communication peer may be determined according to the type of the DNS reply information related to the application session.
  • the type of DNS reply information reflects the type of service, and also reflects the type of the communication peer and the type of packet processed by the correspondent.
  • the type identifier is A, which is called the type A DNS reply information.
  • the type A DNS reply information indicates that the address of the communication peer is an IPv4 address, and the data packet processed by the communication peer is an IPv4 data packet.
  • the type identifier is AAAA, which is called AAAA type DNS.
  • Reply message the AAAA type DNS reply message indicates that the address of the communication peer is an IPv6 address, and the packet processed by the communication peer is an IPv6 packet.
  • the present invention provides a method for converting an IPv4 header of an IPv4 packet into an IPv6 header, including:
  • the host combines the IPv4 source address in the IPv4 packet with the IPv6 prefix assigned to the host to generate an IPv6 source address in the IPv6 header of the converted IPv6 packet; and the IPv4 destination address and the set in the IPv4 packet.
  • the Well-known Prefix (WKP) combination generates an IPv6 destination address in the IPv6 header of the converted IPv6 packet.
  • an embodiment of the present invention provides a method for data communication between a host having an IPv4 application, including:
  • the IPv4 application generates an IPv4 data packet that is sent to the communication peer end.
  • the host with the IPv4 application confirms that the network type is an IPv6 network
  • the host converts the IPv4 header of the IPv4 packet into an IPv6 header, and passes the converted packet.
  • the IPv6 network is sent to the communication peer.
  • the host In order to enable the generated data packets to be transmitted over the IPv6 network, the host translates the IPv4 header of the generated IPv4 data packet into an IPv6 header. Specifically, the host converts the header format of the generated IPv4 data packet into a packet header format of the IPv6 data packet, and converts the IPv4 address of the local device and the communication peer end in the packet header into an IPv6 address, and the transport layer and the data portion of the data packet. No conversion is done.
  • the protocol in the IPv4 header is converted to the Next header in the IPv6 header, the TOS in the IPv4 header is converted to the Traffic class and the Flow Label in the IPv6 header; the Total length in the IPv4 header is converted to the payload length in the IPv6 header; in the IPv4 header The TTL is converted to the Hop limit in the IPv6 header; the version in the IPv4 header is translated to the version in the IPv6 header.
  • the translation of the header format refers to converting the contents of each field of the IPv4 header to the corresponding field of the IPv6 header.
  • the specific method of address translation is as follows: The conversion between IPv4 and IPv6 addresses adopts a stateless address translation mode to implement the encapsulation of the data packets sent by the host to the IPv6 network.
  • the specific method is to add a 96-bit IPv6 prefix to the IPv4 address to form an IPv6 address.
  • the IPv6 prefix is a well-know prefix and can be specified by the network operator.
  • the IPv4 address of the local device and the communication peer end in the packet header is converted into a corresponding IPv6 address according to the correspondence table.
  • the converting the data packet to the communication peer end by using the IPv6 network specifically includes:
  • the converted data packet is sent to the NAT device through the IPv6 network;
  • the NAT device After converting the IPv6 header of the received packet to the IPv4 header, the NAT device forwards the packet to the IPv4 communication peer.
  • the NAT device does not need to convert the entire data packet, and does not need to involve converting the transport layer and the data portion of the data packet. As long as the packet header portion is converted, the IPv4 data packet can be obtained, thereby forwarding the IPv4 data packet. In this way, compared with the devices set in the boundary between the IPv6 and the IPv4 network in the prior art, the parsing and conversion work of the data packet is greatly reduced, and the processing load of the system is reduced, so that single point failure can be avoided as much as possible. If the type of the communication peer is an IPv4 communication peer, after the IPv4 communication peer receives the data packet forwarded by the NAT device, the method further includes:
  • the NAT device converts an IPv4 packet header of the IPv4 data packet into an IPv6 packet header, and transmits the packet to the host through an IPv6 network;
  • the host returns the received data packet to the IPv4 application.
  • the mapping table that maintains the mapping between the IPv4 address and the IPv6 address is maintained in the host. Before the IPv4 application generates the IPv4 data packet sent to the communication peer, the method further includes:
  • the IPv6 address of the IPv6 communication peer is mapped to the IPv4 address as the IPv4 header of the IPv4 packet according to the mapping table of the stored IPv4 address and the IPv6 address.
  • the IPv4 destination address in .
  • the host having the IPv4 application confirms that the network type is an IPv6 and IPv4 dual-stack network, and the type of the communication peer is an IPv6 communication peer, before the IPv4 application generates the IPv4 data packet sent to the communication peer. And mapping the IPv6 address of the IPv6 communication peer to the IPv4 address according to the mapping table of the stored IPv4 address and the IPv6 address, and serving as the IPv4 destination address in the IPv4 header of the IPv4 packet.
  • an embodiment of the present invention provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • the dynamic loading module is configured to determine the type of the network where the host is located, and when the network type is determined to be an IPv6 network, the packet header translation module is added;
  • a packet header translation module configured to convert an IPv4 packet header generated by an IPv4 application to an IPv4 packet of a communication peer to an IPv6 header;
  • the interface module is configured to send the converted data packet by the packet header translation module through the IPv6 network.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for a host with an IPv4 application to obtain a communication peer IPv4 address and perform data communication through an IPv6 network according to an embodiment of the present invention, and a corresponding method flowchart thereof, including the following Steps:
  • Step S301 The IPv4 application generates an IPv4 DNS request data packet according to the obtained IPv4 address and the DNS address.
  • Step S302 The host converts the IPv4 packet header in the IPv4 DNS request packet into an IPv6 packet header, and generates an IPv6 DNS request packet, and sends the IPv6 DNS request packet to the DNS server corresponding to the DNS address through the IPv6 network.
  • Step S303 The IPv4 application receives the DNS reply message data packet returned by the DNS server, and determines an IPv4 address of the IPv4 communication peer end that performs communication;
  • Step S304 After the host converts the IPv4 packet header in the generated IPv4 data packet into an IPv6 packet header, the host sends the NAT address to the network address through the IPv6 network.
  • Step S305 The NAT device converts the IPv6 header from the data packet received by the IPv6 network into an IPv4 header, and then sends the packet to the IPv4 communication peer.
  • a specific signaling interaction process of the foregoing method of the present invention may be implemented by using the following solution 1.
  • Solution 1 Convert the IPv4 header to the IPv6 header by adding a header translation module and an address translation module on the host.
  • the specific functions are as follows:
  • the Header Translation Module It mainly completes the conversion from IPv4 header to IPv6 header generated by IPv4 applications. After receiving the IPv4 data packet sent by the IPv4 application, the packet header translation module translates the source IPv4 address and the destination IPv4 address of the data packet into an IPv6 address, thereby implementing the conversion from the IPv4 header to the IPv6 header.
  • the translation method of the source address and the destination address will also be different during the translation process.
  • the IPv6 source address is a combination of an IPv6 prefix and an IPv4 source address assigned by the carrier network
  • the IPv6 destination address is a combination of a Well-known Prefix (WKP) and an IPv4 destination address set by the present invention.
  • WKP Well-known Prefix
  • the IPv4 header in the original packet is replaced by the IPv6 header.
  • the transport layer and data portion of the packet remain unchanged.
  • the address translation module When the packet header translation module performs address translation from IPv4 header to IPv6 header, the address translation module maintains the prefix information required for the mapping process from IPv4 address to IPv6 address and provides translation rules to the packet header translation module. . Specifically, the address translation module stores two types of prefix information, that is, an IPv6 prefix assigned by the operator and a Well-known Prefix (WKP) set by the present invention to process translation of the source address and the destination address, respectively. For the source address, the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by the operator to form the IPv6 source address, and for the destination address, the WKP will be added to form the IPv6 destination address.
  • prefix information that is, an IPv6 prefix assigned by the operator and a Well-known Prefix (WKP) set by the present invention to process translation of the source address and the destination address, respectively.
  • WKP Well-known Prefix
  • the host obtains the assigned address through the dynamic host configuration protocol (DHCP Server) in the IPv6 network, and then performs the DNS request of the communication peer, and according to the peer address replied by the DNS. Perform communication of related data streams.
  • DHCP Server dynamic host configuration protocol
  • the specific process is shown in Figure 4, including:
  • the host requests the DHCP Server to allocate an address before sending the communication, and sends a DHCP discovery device.
  • the DHCP server responds to the request message and simultaneously assigns an IPv6 prefix, an IPv4 address, and an address of a domain name system server (DNS Server) to the host; the IPv4 address may be a public address or a private address; The address can be an IPv4 address or an IPv6 address of a DNS6 device located in an IPv6 network.
  • DNS Server domain name system server
  • the related DHCP extension is required when the returned DNS Server address is an IPv4 address.
  • the flow in Figure 4 will describe the corresponding flow when the return address is an IPv4 address.
  • the return address is the IPv6 address of DNS64, the related processing is shown in Figure 3 below.
  • the IPv4 application in the host initiates an IPv4 DNS request according to the obtained IPv4 address.
  • the request message will be hijacked by the packet header translation module before being sent to the IPv6 network, and the header information is converted.
  • the packet header translation module sends the source address information and the destination address information in the IPv4 packet to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add a WKP prefix to form an IPv6 destination address; for the source address, the address translation module will add an IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form IPv6 source address. After the above translation, the address translation module returns the IPv6 address header information to the packet header translation module.
  • the packet header translation module translates the NAT64 device according to the obtained IPv6 header information to the network address (in the present invention, the network address translation device takes the NAT64 device as an example) to send a corresponding packet of the DNS request message.
  • the NAT64 device After receiving the DNS request message data packet, the NAT64 device will complete the conversion from the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the IPv4 address used by the IPv4 application is a private address
  • the NAT64 translation process is stateful translation, and the source IPv6 address needs to be mapped to the public IPv4 address, and the destination IPv6 address needs to be removed from the WKP prefix.
  • the IPv4 address used by the application is a public address.
  • the translation process of NAT64 is completely stateless translation. The processing of the source address and destination address only needs to remove the corresponding prefix. The above process will complete the conversion of the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the NAT64 device sends the request message packet to the IPv4 DNS Server.
  • the IPv4 DNS Server replies to the IPv4 address of the communication peer (in this example, the IPv4 server address is taken as an example) and returns it to the NAT64 device.
  • the NAT64 device processes the reply DNS message, adds the corresponding prefix to the source address and the destination address allocation, and completes the stateless conversion from the IPv4 header to the IPv6 header. If the IPv4 application uses a private address, it also needs to find the corresponding IPv6 source address information according to the mapping state information stored on the NAT64 device.
  • the NAT64 device sends the DNS reply packet to the host.
  • the host After receiving the DNS reply message, the host returns to the IPv4 application.
  • the master initiates an application data request according to the obtained communication peer IPv4 address, and the application request message is hijacked by the packet header translation module before being sent to the IPv6 network, and the header address information is converted.
  • the packet header translation module sends the source address information and the destination address information in the IPv4 packet to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add a WKP prefix to form an IPv6 destination. Address; For the source address, the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form the IPv6 source address. After performing the above translation, the address translation module returns the relevant IPv6 address header information to the packet header translation module.
  • the packet header translation module sends a data request packet to the NAT64 device according to the obtained IPv6 header information.
  • the NAT64 device After receiving the data request message data packet, the NAT64 device completes the conversion from the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the IPv4 address used by the IPv4 application is a private address
  • the NAT64 translation process is stateful translation, and the source IPv6 address needs to be mapped to the public IPv4 address.
  • the destination IPv6 address needs to be removed from the WKP prefix and related.
  • Application Layer Gateway (ALG) processing If the IPv4 address used by the IPv4 application is a public address, the translation process of the NAT64 device is completely stateless. The processing of the source address and the destination address only needs to remove the corresponding IPv6 prefix, and no ALG processing is required. .
  • the above process will complete the conversion of the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the NAT64 device sends the request message to the communication peer, that is, the IPv4 application server.
  • the IPv4 application server returns a reply message to the NAT64 device.
  • the NAT64 device processes the reply message returned by the IPv4 packet, adds a corresponding prefix to the source address and the destination address allocation, and completes the stateless conversion of the IPv4 packet header to the IPv6 packet header. If the IPv4 application uses a private address, it also needs to find the corresponding IPv6 address information according to the mapping state information stored on the NAT64, and needs to perform ALG related processing.
  • the NAT64 device sends the application reply data to the host.
  • the host After receiving the application reply data, the host sends the data back to the IPv4 application.
  • the DHCP server When the DHCP server responds to the request message and allocates the IPv6 prefix, the IPv4 address, and the DNS server address to the host, if the returned DNS server address is the IPv6 address of the DNS6, the related processing is as shown in Figure 5, including:
  • the host requests the DHCP Server to allocate an address before sending the communication, and sends a DHCP discovery.
  • the DHCP server responds to the request message and simultaneously assigns an IPv6 prefix to the host, IPv4.
  • IPv4 The address and the address of the DNS6 Server; here the IPv4 address can be either a public address or a private address.
  • IPv4 initiates a DNS request according to the obtained IPv4 address.
  • the request message will be hijacked by the packet header translation module before being sent to the IPv6 network, and the header address information is converted.
  • the packet header translation module sends the source address information in the IPv4 packet to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form an IPv6 source address.
  • the destination address is already an IPv6 address and can be used directly.
  • the address translation module returns the IPv6 address header information to the packet header translation module.
  • the packet header translation module sends a DNS request packet to the DNS6 device according to the obtained IPv6 header information.
  • DNS6 When DNS6 receives the request message, it will query whether the corresponding IPv4 address record of the communication peer is stored.
  • DNS6 stores the corresponding IPv4 address record of the communication peer, DNS6 sends the DNS reply packet directly to the host.
  • the host After receiving the DNS reply message, the host returns to the IPv4 application.
  • DNS6 When DNS6 does not store the corresponding IPv4 address record, DNS6 forwards the relevant DNS request to the IPv4 DNS server and translates the IPv6 address in the DNS request message into an IPv4 address.
  • DNS6 sends the relevant DNS request to the IPv4 DNS server.
  • the IPv4 DNS server returns a DNS reply message.
  • DNS6 After receiving the reply message from the relevant IPv4 DNS server, DNS6 converts its IPv4 header to an IPv6 header.
  • DNS6 will send the DNS reply message packet to the host.
  • the process of transmitting the data packet with the communication peer is the same as that of step 14-24 in FIG. 4, and is not repeated.
  • the embodiment of the present invention provides another host with an IPv4 application for data communication.
  • the method of the letter including:
  • the IPv4 application invokes an IPv4 Socket API function to initiate an application data request to the communication peer end;
  • the host converts the IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function, generates an IPv6 data packet, and sends the IPv6 data packet to the communication pair through the IPv6 network. end.
  • the host adopts a Socket translation method: the host converts the related IPv4 Socket API function for encapsulating the data packet into an IPv6 Socket API function, and converts the parameters of the related IPv4 Socket API function into parameters of the IPv6 Socket API function, and then invokes The IPv6 Socket API function encapsulates information sent by an IPv4 application into an IPv6 packet.
  • the sending of the IPv6 data packet to the communication peer end through the IPv6 network includes:
  • the IPv6 packet is sent to the NAT device through the IPv6 network;
  • the NAT device converts the received IPv6 header of the IPv6 packet into an IPv4 header and forwards it to the IPv4 communication peer.
  • an embodiment of the present invention further provides a host with an IPv4 application, including:
  • An IPv4 application module configured to execute an IPv4 application
  • the dynamic loading module is configured to determine the type of the network where the host is located, and when the network type is determined to be an IPv6 network, the Socket translation module is added;
  • a Socket translation module configured to: when the IPv4 application module performs an IPv4 application call IPv4 Socket API function to initiate an application data request to the communication peer, convert the calling IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function to generate an IPv6 data packet;
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for obtaining a communication peer IPv4 address and performing data communication by using a host with an IPv4 application according to an embodiment of the present invention, and a flowchart of the corresponding method includes the following steps: Step S701: The host with the IPv4 application requests the DHCP server in the IPv6 network to allocate an address;
  • Step S702 The host determines that the DNS address returned by the DHCP server is a DNS IPv4 address or a DNS IPv6 address; when the obtained DNS address is an IPv4 address, step S703 is performed; and when the obtained DNS address is an IPv6 address, step S705 is performed;
  • Step S703 The IPv4 application generates an IPv4 DNS request data packet according to the obtained IPv4 address and the DNS IPv4 address.
  • Step S704 The host converts the IPv4 packet header in the IPv4 DNS request packet into an IPv6 packet header, generates an IPv6 DNS request packet, and sends the packet to the DNS server corresponding to the DNS IPv4 address through the IPv6 network; Go to step S707;
  • Step S705 The IPv4 application invokes an IPv4 Socket API function to initiate a DNS request according to the obtained IPv4 address and the DNS IPv6 address.
  • Step S706 The host converts the calling IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function to generate an IPv6 DNS request packet, and sends the IPv6 network request packet to the DNS server corresponding to the DNS IPv6 address.
  • Step S707 The IPv4 application receives the DNS reply message data packet returned by the DNS server, and determines an IPv4 address of the IPv4 communication peer that performs communication, and then invokes an IPv4 Socket API function to initiate an application data request to the IPv4 communication peer end;
  • Step S708 The host converts the calling IPv4 Socket API function to call the IPv6 Socket API function, generates an IPv6 data packet, and sends the data packet to the NAT device through the IPv6 network.
  • Step S709 The NAT device converts the IPv6 packet header in the data packet received from the IPv6 network into an IPv4 packet header, and then sends the packet to the IPv4 communication peer end through the IPv4 network.
  • the IPv4 data packet sent to the IPv4 communication peer is directly generated, and then the foregoing steps S705 to S709 are performed to implement the data communication with the IPv4 peer. Communication.
  • Solution 2 By adding a DNS judgment processing module, a socket (Socket) translation module, a packet header translation module, and an address translation module on the host, specifically:
  • the DNS judgment processing module is configured to determine that the received DNS address is a DNS IPv4 address or a DNS IPv6 address; when the DNS IPv4 address is used, the packet header translation module is started; when the DNS IPv6 address is a DNS IPv6 address, the Socket translation module is started;
  • Socket translation module Implements mutual translation between IPv4 Socket API functions and IPv6 Socket API functions.
  • Socket function call initiated by an IPv4 application is detected, the function call is intercepted and replaced with an IPv6 API function corresponding to the IPv4 API function.
  • IPv6 API function corresponding to the IPv4 API function.
  • the relevant API input parameters will also be converted from IPv4 parameters to IPv6 parameters.
  • Header Translation (Header Translation): It mainly completes the conversion from IPv4 header to IPv6 header of IPv4 DNS request message generated by IPv4 application.
  • the packet header translation module After receiving the DNS request message initiated by the IPv4 application, the packet header translation module translates the source IPv4 address and the destination IPv4 address of the data packet into an IPv6 address, thereby implementing the conversion from the IPv4 header to the IPv6 header.
  • the translation method of source and destination addresses will also be different during the translation process.
  • the IPv6 source address is a combination of an IPv6 prefix and an IPv4 source address assigned by the carrier network
  • the IPv6 destination address is a combination of a Well-known Prefix (WKP) and a destination IPv4 address set by the present invention.
  • WKP Well-known Prefix
  • the address translation module When the Socket translation module performs the conversion of IPv4 input parameters to IPv6 input parameters, the address translation module maintains the prefix information required from the IPv4 address to the IPv6 address mapping process and provides the mapping information to Socket translation module. Specifically, the address translation module stores two kinds of prefix information, that is, an IPv6 prefix allocated by the operator and a Well-known Prefix (WKP) set by the present invention to process translation of the source address and the destination address, respectively. For the source address, the address translation module adds the IPv6 prefix assigned by the operator to form the IPv6 source address, and adds WKP to the destination address to form the IPv6 destination address.
  • WKP Well-known Prefix
  • the host obtains the address through the DHCP server, and then performs the DNS request of the communication peer, and according to the peer address replied by the DNS. To communicate with related data streams.
  • the specific process is shown in Figure 8, including:
  • the host requests the DHCP Server to allocate an address before sending the communication, and sends a DHCP discovery.
  • the DHCP server responds to the request message and allocates an IPv6 prefix, an IPv4 address, and an address of the DNS server to the host.
  • the IPv4 address can be a public address or a private address.
  • the returned DNS server address can be an IPv4 address. It can also be the IPv6 address of the DNS6 device located in the IPv6 network.
  • the relevant DHCP extension is required when the DNS Server return address is an IPv4 address.
  • the flow in Figure 8 will describe the corresponding process when the returned DNS Server address is the IPv4 DNS server address.
  • the return address is the IPv6 address of DNS64, the related processing is as shown in Figure 9 below.
  • the IPv4 application in the host sends an IPv4 DNS request according to the obtained IPv4 address and the DNS IPv4 address.
  • the request message will be hijacked by the packet header translation module before being sent to the IPv6 network, and the header address information is converted.
  • the packet header translation module sends the source address information and the destination address information in the IPv4 packet to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add the WKP prefix to form the IPv6 destination address.
  • the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form the IPv6 source address. After the above translation, the address translation module returns the IPv6 address header information to the packet header translation module.
  • the packet header translation module translates the corresponding packet of the DNS request message to the network address translation NAT64 device according to the obtained IPv6 header information.
  • the NAT64 device After receiving the DNS request message, the NAT64 device will complete the conversion from the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the translation process of the NAT64 device is stateful translation, and the source IPv6 address needs to be mapped to the public IPv4 address, and the destination IPv6 address needs to be removed from the WKP prefix.
  • the IPv4 address used by the IPv4 application is a public address.
  • the NAT64 translation process is completely stateless. The processing of the source and destination addresses only needs to remove the corresponding prefix. The above process will complete the IPv6 header. IPv4 header conversion.
  • the NAT64 device sends a DNS request message to the IPv4 DNS Server.
  • the DNS Server replies to the address of the communication peer (using the IPv4 Server as an example) and returns it to the NAT64 device.
  • NAT64 processes the replied DNS message, adds the corresponding prefix to the source address and destination address allocation, and completes the stateless conversion from the IPv4 header to the IPv6 header. If the IPv4 application uses a private address, it also needs to find the corresponding IPv6 source address information based on the mapping state information stored on the NAT64.
  • the NAT64 device sends the DNS reply packet to the host.
  • the host After receiving the DNS reply message, the host sends it back to the IPv4 application.
  • the IPv4 application in the host initiates an application data request according to the obtained IPv4 address of the communication peer.
  • the Socket translation module will hijack this system call and perform the conversion of the IPv6 Socket API.
  • the IPv6 parameter information required by the Socket API function will be obtained by the Socket translation module querying the address translation module.
  • the Socket translation module sends the source address information and the destination address information in the IPv4 packet to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add the WKP prefix to form the IPv6 destination address.
  • the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form the IPv6 source address. After the above translation, the address translation module returns the relevant IPv6 address header information to the Socket translation module.
  • Socket translation will call the IPv6 Socket API according to the obtained IPv6 header information. This process implements the encapsulation of IPv4 application request data in IPv6 data packets, and the original data part will remain unchanged. The host will then send the packet to the NAT64 device.
  • the NAT64 device After receiving the data request message, the NAT64 device will complete the conversion from the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the IPv4 address used by the IPv4 application is a private address
  • the NAT64 translation process is stateful translation, and the source IPv6 address needs to be mapped to the public IPv4 address.
  • the destination IPv6 address needs to be removed from the WKP prefix and related. ALG processing.
  • IPv4 The IPv4 address used by the application is a public address.
  • the NAT64 translation process is completely stateless. The processing of the source address and the destination address only needs to remove the corresponding prefix, and no ALG processing is required. The above process will complete the conversion of the IPv6 header to the IPv4 header.
  • the NAT64 device sends an application request message to the IPv4 application server of the communication end.
  • the IPv4 application server returns a reply message to the NAT64 device.
  • the NAT64 device processes the returned reply message, adds the corresponding IPv6 prefix to the source address and the destination address, and completes the stateless conversion from the IPv4 header to the IPv6 header. If the IPv4 application uses a private address, it also needs to find the corresponding IPv6 address information according to the mapping state information stored on the NAT64, and needs to perform ALG related processing.
  • the NAT64 device sends the application reply data to the host.
  • the host After receiving the application reply message, the host sends the message back to the IPv4 application.
  • the host requests the DHCP Server to allocate an address before sending the communication, and sends a DHCP discovery.
  • the DHCP server responds to the request message and allocates an IPv6 prefix, an IPv4 address, and an address of the DNS6 server to the host.
  • the IPv4 address can be either a public address or a private address.
  • the IPv4 application initiates a DNS request based on the obtained IPv4 address, and the request will invoke the IPv4 Socket API - gethostbyname() to initiate a DNS request.
  • the Socket translation module will hijack this system call and perform IPv6 Socket conversion, using the corresponding API - getaddrinfo() to form the corresponding DNS request.
  • the IPv6 parameter information required by the relevant API will be obtained by the Socket translation module querying the address translation module.
  • the Socket translation module sends the source address information in the IPv4 Socket API function to the address translation module for processing.
  • the address translation module will add the IPv6 prefix assigned by DHCP to the host to form an IPv6 source. Address. The destination address is already an IPv6 address and can be used directly. After the above translation, the address translation module returns the IPv6 address header information to the Socket translation module.
  • the Socket translation module performs an IPv6 Socket API call according to the obtained IPv6 header information, and forms a DNS request message to be sent to the NAT64 device.
  • DNS6 When DNS6 receives the request message, it will query whether the corresponding IPv4 address record of the communication peer is stored locally.
  • DNS6 stores the corresponding IPv4 address record of the communication peer, DNS6 sends the DNS reply packet directly to the host.
  • the host After receiving the DNS reply message data, the host returns to the IPv4 application.
  • DNS6 When DNS6 does not store the corresponding IPv4 address record of the communication peer, DNS6 forwards the relevant DNS request to the DNS4 server and translates the IPv6 address in the DNS request message into an IPv4 address.
  • DNS6 sends the relevant DNS request to the DNS4 server.
  • the DNS4 server returns a DNS reply message.
  • DNS6 After receiving the reply message of the relevant DNS4, DNS6 converts its IPv4 header to an IPv6 header.
  • DNS6 will send the DNS reply data to the host.
  • the process of transmitting the data packet with the communication peer is the same as that of step 14-24 in FIG. 8 and is not repeated.
  • FIG. 10 a schematic diagram of a corresponding host structure having an IPV4 application is shown in FIG. 10, and includes:
  • the packet header translation module 1002 is configured to convert an IPv4 packet header in an IPv4 data packet sent by the IPv4 application module 1001 into an IPv6 packet header.
  • the address translation module 1003 is configured to provide a mapping between an IPv4 address and an IPv6 address.
  • the packet header translation module 1002 is specifically configured to: hijack the IPv4 packet header in the IPv4 data packet, and send the IPv4 source address and the IPv4 destination address in the IPv4 packet header to the address translation module 1003; receive the IPv6 source address and the IPv6 destination returned by the address translation module 1003. Address, forming an IPv6 header;
  • the address translation module 1003 is specifically configured to: receive an IPv4 source address and an IPv4 destination address sent by the packet header translation module 1002, combine the IPv4 source address with an IPv6 prefix assigned to the host, generate an IPv6 source address, and associate the IPv4 destination address with The stored well-known prefix combination generates an IPv6 destination address and returns it to the packet header translation module 1002.
  • FIG. 11 a schematic diagram of a corresponding host structure is shown in FIG. 11, and includes:
  • An IPv4 application module 111 configured to execute an IPv4 application
  • the DNS judgment processing module 112 is configured to determine that the received DNS address is a DNS IPv4 address or a DNS IPv6 address; when the DNS IPv4 address is used, the packet header translation module is started; when the DNS IPv6 address is a DNS IPv6 address, the Socket translation module is started;
  • the packet header translation module 113 is configured to convert an IPv4 packet header in the related IPv4 data packet sent by the IPv4 application module into an IPv6 packet header.
  • the Socket translation module 114 is configured to convert the IPv4 Socket API function to the IPv4 Socket API function when the IPv4 application module 111 executes the IPv4 Socket API function;
  • the address translation module 115 is configured to provide a mapping between an IPv4 address and an IPv6 address.
  • the packet header translation module 113 is specifically configured to: hijack the IPv4 packet header in the IPv4 data packet, send the IPv4 source address and the IPv4 destination address in the IPv4 packet header to the address translation module 115; and receive the IPv6 returned by the address translation module 115.
  • the source address and the IPv6 destination address form an IPv6 header;
  • the Socket translation module 114 is specifically configured to: hijack an IPv4 Socket API function call, send an IPv4 source address and an IPv4 destination address in the invoked IPv4 Socket API function to the address translation module 115; receive the IPv6 source address returned by the address translation module 115, and IPv6 destination address, converted to call IPv6 Socket API function;
  • the address translation module 115 is specifically configured to: receive an IPv4 source address and an IPv4 destination address sent by the Socket translation module 114, and combine the IPv4 source address with an IPv6 prefix assigned to the host, The IPv6 source address is generated, and the IPv4 destination address is combined with the stored well-known prefix to generate an IPv6 destination address, and is returned to the Socket translation module 114.
  • the invention realizes the IPv6 system deployment, ensures the normal communication of the traditional IPv4 application, realizes the transparency of the application, and realizes the IPv6 compatible IPv6 transition technology.
  • the host implements a bidirectional stateless address translation process, which reduces the load on the border NAT gateway packet processing and further improves the scalability of system deployment.
  • Different prefixes are assigned to the source and destination addresses to ensure that the application data is reachable at the same time without destroying the polymerizability of the prefix in the original routing system. It can be completed by the program to instruct the relevant hardware.
  • the program can be stored in a computer-readable storage medium such as: ROM/RAM, disk, CD, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

具有 IPv4应用的主机进行通信的方法及设备 技术领域
本发明涉及移动通信领域， 尤其涉及具有 IPv4应用的主机进行通信的技 术。 背景技术
随着全球 IPv4 ( Internet Protocol version 4， 第 4版本互联网协议 )地址的 耗尽和业务对终端"永远在线，，的要求， IPv6 ( Internet Protocol version 6， 第 6 版本互联网协议）技术的部署将成为必然。 为了逐步引入 IPv6网络的概念， IPv6网络以及 IPv4/IPv6双栈网络的建设将成为 IPv6技术部署的第一步。 然 而， 目前的主机具有大量的 IPv4应用， IPv6应用的数量与之相比却微乎其微， 因此在 IPv6过渡方案初期如何解决 IPv6网络中主机间 IPv4应用的访问与互 通将成为 IPv6过渡中需要考虑的一个重要问题。
在现有技术中， SIIT算法提供了 IPv6应用 （IPv6 Application )通过 IPv6 网络和 IPv4网络与 IPv4节点通信的方法。 该方法中在数据包进出 IPv6网络 的网络拓朴路径上设置有 SIIT翻译器，当网络中出现大量访问外部 IPv4应用 ( IPv4 Application )的数据流时， SIIT翻译器需要对每个数据流进行翻译并保 存其状态， 这使得网络系统的处理负担很大， 容易造成系统中单点失效。 并 且， SIIT算法没有提供 IPv4应用通过 IPv6网络与 IPv4节点通信的方法。
此外，现有技术的 BIS算法提供了一种 IPv4应用访问 IPv6网络中的 IPv6 节点的方法。 在该方法中， 在 IPv4应用的主机中添加翻译模块， 用于监测 TCP/IP模块与网卡驱动程序之间的数据流， 并进行相应 IPv4与 IPv6数据包 之间的相互翻译。当与其他 IPv6主机进行通信时，在这台主机内部给对应 IPv6 主机分配一些 IPv4地址， 这些地址只在这台主机内部使用。 而且， 这种分配 过程是通过 DNS协议自动来完成的。 这样， IPv4应用的主机可以通过翻译模 块将发送给对端 IPv6节点的数据包转换为 IPv6数据包， 或者将接收的 IPv6 数据包转换为 IPv4数据包传递给 IPv4应用， 实现与 IPv6网络中 IPv6节点的 通信。 但是， 在实际应用的场景中， 有可能出现 IPv4应用需要通过 IPv6网络 访问另一个 IPv4应用， 那么 BIS算法并没有针对这种场景给出解决方案。
现有技术的另一个方案中， 提出在 IPv4和 IPv6网络边缘上部署边界转换 网关设备，边界转换网关设备将从 IPv6网络发送到 IPv4网络的数据包转换为 IPv4数据包， 将从 IPv4网络发送到 IPv6网络的数据包转换为 IPv6数据包。 那么，结合该方案与上述的 BIS算法则可以解决 IPv4应用通过 IPv6网络访问 另一个 IPv4应用的问题。 但是， 由于需要在 IPv4和 IPv6网络边缘上部署专 门的边界转换网关设备来实现数据包的转换， 导致网络系统的处理负担很大， 容易造成单点失效的问题。而且，虽然该技术方案可以实现 IPv4应用通过 IPv6 网络访问 IPv4网络中的 IPv4节点， 但是该方案仅限于对端为 IPv4节点 （或 IPv4应用主机） 的场景； 也就是说， IPv4应用在进行通信时认为对端必然是 IPv4节点或 IPv4应用主机， 如果对端时是 IPv6节点则会造成无法通信或通 信错误， 大大限制了 IPv4应用通过 IPv6网络通信的灵活性。
综上所述，现有技术所提供的 IPv4应用通过 IPv6网络访问另一个 IPv4应用 的方法都需要在 IPv4和 IPv6网络边缘上部署专门的设备 (比如上述的 SIIT翻译 器或者边界转换网关设备）进行地址翻译以及充当应用层网关 （ALG ) 的应 用信息转换功能（即应用层网关功能）。 尤其是应用层网关功能的添加已被实 践证明将会给网络系统增加较大的处理负担， 容易导致单点失效的问题。 发明内容
本发明实施例提供具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法及设备， 通 过改进该主机的内部结构， 实现 IPv4应用通过 IPv6网络访问通信对端，提高 IPv4应用通过 IPv6网络进行数据通信的灵活性；
本发明实施例提供具有 IPv4应用的主机获取通信终端 IPv4地址的方法及 设备，通过改进该主机的内部结构，在 IPv4应用通过 IPv6网络访问通信对端 时， 减小网络系统的处理负担。 本发明实施例提供一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法，包括： 所述 IPv4应用生成发送给通信对端的 IPv4数据包；
所述主机确认所处的网络类型为 IPv6网络时，将所述 IPv4数据包的 IPv4 包头转换为 IPv6包头， 并将转换后的数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
本发明实施例还提供一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法， 包 括：
IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求； 所述主机确认所处网络类型为 IPv6网络时， 将调用 IPv4 Socket API函数 转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包， 并将 IPv6数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
本发明实施例提供一种具有 IPv4应用的主机， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
动态加载模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加载包头翻译模块；
包头翻译模块；用于将 IPv4应用生成的发送给通信对端的 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送包头翻译模块转换后的数据包。
本发明实施例还提供一种具有 IPv4应用的主机， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
动态加栽模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加栽 Socket翻译模块；
Socket翻译模块， 用于当所述 IPv4应用模块执行 IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求时， 将调用 IPv4 Socket API函 数转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送 Socket翻译模块生成的 IPv6数据包。 本发明实施例提供一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获取通信对 端 IPv4地址的方法， 包括： IPv4应用才艮据获取的 IPv4地址及域名系统 DNS地址，生成 IPv4 DNS请 求数据包；
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 生成 IPv6 DNS请求数据包，通过 IPv6网络发送到所述 DNS地址对应的 DNS 服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 获取 进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址。
本发明实施例还提供一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获取通信 对端 IPv4地址的方法， 包括：
IPv4应用才艮据获取的 IPv4地址及域名系统 DNS IPv4地址，生成 IPv4 DNS 请求数据包；所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6 包头， 生成 IPv6 DNS请求数据包， 通过 IPv6网络发送到所述 DNS IPv4地址 对应的 DNS服务器； 或者
IPv4应用 »据获取的 IPv4地址及 DNS IPv6地址， 调用 IPv4 Socket API 函数发起 DNS请求； 所述主机将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API函数，生成 IPv6 DNS请求数据包，通过 IPv6网络发送到所述 DNS IPv6地址对应的 DNS 务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 获取 进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址。
本发明实施例提供一种具有 IPv4应用的主机， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
包头翻译模块， 用于将所述 IPv4应用模块发送的 IPv4数据包中的 IPv4 包头转换成 IPv6包头；
地址翻译模块， 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
本发明实施例还提供一种具有 IPv4应用的主机， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
DNS判断处理模块，用于判断接收的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 当为 DNS IPv4地址时， 启动包头翻译模块； 当为 DNS IPv6地址， 启动 Socket翻译模块；
包头翻译模块， 用于将所述 IPv4应用模块发送的相关 IPv4数据包中的 IPv4包头转换成 IPv6包头；
Socket翻译模块，用于当所述 IPv4应用模块执行 IPv4相关应用调用 IPv4 Socket API函数时， 转换为调用 IPv6 Socket API函数；
地址翻译模块， 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
本发明实施例由于具有 IPv4应用的主机能够将 IPv4数据包的 IPv4包头 转换为 IPv6包头，使得该数据包可以通过 IPv6网络传输， 并且不必涉及对传 输层和数据部分进行转换， 大大减少了系统的处理负担； IPv4应用通过 IPv6 网络既可以与 IPv6应用、 也可以与 IPv4应用进行通信， 从而提高 IPv4应用 通过 IPv6网络通信的灵活性。
进一步，由于设置的 NAT设备将数据包的 IPv6包头又转换回 IPv4包头， 从而形成完整的 IPv4数据包， 使之可以发送到 IPv4节点或者具有 IPv4应用 的主机。 而 NAT设备仅是对数据包的包头部分进行转换， 而不必涉及对传输 层和数据部分进行转换， 大大减少了系统的处理负担， 使得单点失效发生的 概率下降。 附图说明
图 1为本发明实施例提供的翻译功能动态加载逻辑示意图；
图 2为本发明实施例提供的具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法流 程图；
图 3为本发明实施例提供的具有 IPv4应用的主机进行通信的方法步骤流 程图之一；
图 4为本发明实施例提供的方案一对应的信令交互流程示意图； 图 5为本发明实施例提供的方案一对应的信令交互部分流程示意图； 图 6为本发明实施例提供的另一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信的 方法流程图；
图 7为本发明实施例提供的具有 IPv4应用的主机进行通信的方法步骤流 程图之二；
图 8为本发明实施例提供的方案二对应的信令交互流程示意图； 图 9为本发明实施例提供的方案二对应的信令交互部分流程示意图； 图 10为本发明实施例提供的具有 IPv4应用的主机结构示意图之一； 图 11为本发明实施例提供的具有 IPv4应用的主机结构示意图之二。 具体实施方式
下面结合附图， 用具体实施例对本发明提供的具有 IPv4应用的主机进行 通信的方法及设备进行详细说明。
在 IPv4到 IPv6过渡阶段中， 将在相当长时间内存在 IPv4、 IPv6和双栈 技术共存的情况。 这三种技术在终端、 网络和业务平台上的实施将决定着网 络中将出现不同的应用场景。 由于部署环境的不同和业务实施方式的变化， 主机应用类型、 主机协议栈类型、 网络类型和业务平台类型的不同技术组合 而产生业务场景均可能在 IPv4到 IPv6过渡阶段中所出现。为了实现不同主机 翻译功能在特定应用场景下的实施， 本发明实施例在主机上提出了翻译功能 动态加栽的机制， 动态加栽逻辑如图 1所示。 在主机 IPv4 - IPv6翻译功能开 启时， IPv6应用将不会受到任何影响， 翻译功能仅处理 IPv4应用发起的数据 和呼叫请求。 当主机翻译功能进行初始化后， 动态加载逻辑将通过网络类型 判断功能获知当前网络类型。 当主机处于 IPv6网络中时， 判断逻辑将通过主 机翻译加栽模块来开启 IPv4-IPv6无状态翻译功能，该功能的开启将保证主机 上所有的 IPv4应用发出的数据包都能够通过主机翻译模块来进行翻译处理， 从而实现在 IPv6网络上的传递。 因为该功能不会对 IPv6应用产生影响， 因此 主机上的 IPv6应用将按照通常的通信方式来开展业务。当主机位于 IPv6网络 中时， 在通信对端的类型为 IPv6通信对端的情况下， 逻辑判断功能将通过主 机翻译加载功能开启 IPv4-IPv6有状态翻译功能， 即主机将在自身建立 IPv4 - IPv6的映射状态信息， 来实现通信对端 IPv6地址在主机中的 IPv4地址映 射， 以便 IPv4应用能够进行识别。在通信对端的类型为 IPv4或双栈通信对端 的情况下， 主机翻译功能将保持 IPv4-IPv6无状态翻译。 当主机位于 IPv4和 IPv6汉栈网络中时， 根据 DNS回复类型， 当通信对端的类型为 IPv6通信对 端时， 主机将开启 IPv4-IPv6有状态翻译功能， 以便在该环境下主机上的 IPv4 应用能够获得和 IPv6通信对端的通信能力。
具体实施中， 可以根据本次应用会话相关的 DNS回复信息的类型确定通 信对端的类型（即地址类型）。 DNS回复信息的类型反映了业务类型， 也反映 了通信对端的类型， 以及通信对端处理的数据包的类型。 通常， 属于 IPv4业 务的 DNS回复信息中， 其类型标识为 A, 被称为 A类型的 DNS回复信息。
A类型的 DNS回复信息表明通信对端的地址为 IPv4地址、通信对端处理的数 据包为 IPv4数据包； 而对于属于 IPv6业务的 DNS回复信息， 其类型标识为 AAAA, 被称为 AAAA类型的 DNS回复信息， AAAA类型的 DNS回复信息 表明通信对端的地址为 IPv6地址、 通信对端处理的数据包为 IPv6数据包。
具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络与通信对端进行通信时，涉及将 IPv4 数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头后通过 IPv6网络传送。 为此， 本发明提 供一种 IPv4数据包的 IPv4包头转换为转换为 IPv6包头的方法， 包括：
主机将 IPv4数据包中的 IPv4源地址和分配给该主机的 IPv6前缀组合， 生成转换后的 IPv6数据包中 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及将 IPv4数据包 中的 IPv4目的地址和设定的周知前缀（Well-known Prefix, WKP )组合， 生 成转换后的 IPv6数据包中 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
下面结合具体流程， 对本发明提供的上述转换方法进行说明。
如图 2所示， 本发明实施例提供一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信 的方法， 包括：
5201、 IPv4应用生成发送给通信对端的 IPv4数据包；
5202、具有 IPv4应用的主机确认所处的网络类型为 IPv6网络时，该主机 将所述 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 并将转换后的数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
为了能够使生成的数据包在 IPv6网络中传输，主机将生成的 IPv4数据包 的 IPv4包头转换为 IPv6包头。 具体为， 主机将生成的 IPv4数据包的包头格 式转换为 IPv6数据包的包头格式，并且将包头中的本机和通信对端的 IPv4地 址转换为 IPv6地址， 而对于数据包的传输层和数据部分都不进行转换。 IPv4 包头中的 protocol 转换为 IPv6包头中的 Next header, IPv4包头中的 TOS转 换为 IPv6包头中的 Traffic class和 Flow Label; IPv4包头中的 Total length转 换为 IPv6包头中的 payload length; IPv4包头中的 TTL转换为 IPv6包头中的 Hop limit; IPv4包头中的 version转换为 IPv6包头中的 version, 包头格式的 转换是指将 IPv4包头的每一个字段的内容转换到 IPv6包头的相应字段中。
地址转换的具体方法为： IPv4到 IPv6地址间的转换采用了无状态的地 址翻译方式， 实现主机向 IPv6网络发送数据包的封装。 其具体方法是在 IPv4 地址前增加 96位的 IPv6 前缀， 形成 IPv6地址。 IPv6 前缀属于周知前缀 (well-know prefix), 可由网络运营商加以指定。 根据该对应关系表将包头中的 本机和通信对端的 IPv4地址转换为对应的 IPv6地址。
具体实施中， 所述的将转换后的数据包通过 IPv6网络发送给通信对端， 具体包括：
该主机确认通信对端的类型为 IPv4通信对端时，通过 IPv6网络将转换后 的数据包发送给 NAT设备；
NAT设备将接收到的数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头后，转发给 IPv4 通信对端。
NAT设备不用对整个数据包进行转换， 不必涉及对数据包的传输层和数 据部分进行转换， 其只要对包头部分进行转换就可以得到 IPv4数据包， 从而 转发该 IPv4数据包。 这样， 相比于现有技术中设置于 IPv6和 IPv4网络边界 的设备， 对数据包的解析、 转换工作大大减少了， 减小了系统的处理负担， 从而可以尽量避免单点失效。 如果通信对端的类型为 IPv4通信对端，在所述 IPv4通信对端接收到所述 NAT设备转发的数据包之后， 还包括：
所述 IPv4通信对端将返回给所述主机的 IPv4数据包发送到所述 NAT设 备；
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 并通过 IPv6网络传送给所述主机；
所述主机将接收到的数据包返回给所述 IPv4应用。
具体实施中，在主机中还维护一个保存有 IPv4地址与 IPv6地址对应关系 的映射表， IPv4应用生成发送给通信对端的 IPv4数据包之前， 还包括：
所述主机确认通信对端的类型为 IPv6通信对端时，才艮据存储的 IPv4地址 与 IPv6地址对应关系的映射表， 将 IPv6通信对端的 IPv6地址映射为 IPv4地 址， 作为 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址。
具体实施中， 具有 IPv4应用的主机确认所处的网络类型为 IPv6和 IPv4 双栈网络，且通信对端的类型为 IPv6通信对端时，在所述 IPv4应用生成发送 给通信对端的 IPv4数据包之前， 根据存储的 IPv4地址与 IPv6地址对应关系 的映射表， 将 IPv6通信对端的 IPv6地址映射为 IPv4地址， 作为 IPv4数据包 的 IPv4包头中的 IPv4目的地址。
基于同一技术构思， 本发明实施例提供了一种具有 IPv4应用的主机， 包 括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
动态加载模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加栽包头翻译模块；
包头翻译模块；用于将 IPv4应用生成的发送给通信对端的 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送包头翻译模块转换后的数据包。
图 3为本发明实施例提供的一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获取 通信对端 IPv4地址并进行数据通信的方法， 其对应的方法流程图， 包括如下 步骤：
步骤 S301、 IPv4应用根据获取的 IPv4地址及 DNS地址， 生成 IPv4 DNS 请求数据包；
步骤 S302、该主机将 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包 头， 生成 IPv6 DNS请求数据包， 通过 IPv6网络发送到与 DNS地址对应的 DNS服务器；
步骤 S303、 IPv4应用接收 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 确 定出进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址；
步骤 S304、主机将生成的 IPv4数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头后， 通过 IPv6网络发送到网络地址翻译 NAT设备；
步骤 S305、NAT设备将从 IPv6网络接收的数据包中 IPv6包头转换为 IPv4 包头后， 发送到 IPv4通信对端。
另一实施例中，当具有 IPv4应用的主机已经获知通信对端的 IPv4地址时， 直接生成发送给 IPv4通信对端的 IPv4数据包后，执行上述步骤 S304和步骤 S305, 实现与 IPv4通信对端的数据通信。
为实现具有 IPv4应用的主机与 IPv4通信对端进行通信， 作为一个例子， 本发明上述方法的一种具体信令交互过程可以采用下述方案一实现。
方案一： 通过在主机上新增包头翻译模块和地址翻译模块来实现将 IPv4 包头转换为 IPv6包头， 具体功能为：
包头翻译模块（Header Translation ): 主要完成 IPv4应用所产生的 IPv4 包头到 IPv6包头的转换。 当包头翻译模块收到了 IPv4应用发送的一个 IPv4 数据包后， 将该数据包的源 IPv4地址和目的 IPv4地址翻译为 IPv6地址， 从 而实现 IPv4包头到 IPv6包头的转换。在翻译过程中， 源地址和目的地址的翻 译方法也将有所不同。 其中， IPv6源地址由运营商网络所分配的 IPv6前缀和 IPv4 源地址组合而成， 而 IPv6 目的地址是由本发明设定的周知前缀 ( Well-known Prefix, WKP )和 IPv4目的地址组合而成。 经过上述处理， 原 先数据包中的 IPv4包头被 IPv6包头取代。在包头转换过程中， 除 ICMP包之 外， 数据包的传输层和数据部分都保持不变。
地址翻译模块 ( Address Translation ): 当包头翻译模块执行 IPv4包头到 IPv6包头的地址翻译时， 地址翻译模块将维护从 IPv4地址到 IPv6地址映射 过程所需的前缀信息， 并向包头翻译模块提供翻译规则。 具体地， 地址翻译 模块将保存两种前缀信息， 即运营商分配的 IPv6前缀和本发明设定的周知前 缀（Well-known Prefix, WKP )来分别处理源地址和目的地址的翻译。 对于源 地址而言， 地址翻译模块将添加运营商分配的 IPv6前缀来形成 IPv6源地址， 而对于目的地址则将增加 WKP来形成 IPv6 目的地址。 结合以上对主机的修 改， 主机通过 IPv6网络中的动态主机配置协议月良务器（ DHCP Server )来得到 分配的地址， 随后将进行通信对端的 DNS请求， 并根据 DNS所回复的对端 地址来进行相关数据流的通信。 其具体流程如图 4所示， 包括：
1、主机在通信前向 DHCP Server请求分配地址，发送 DHCP discovery消 台
2、 DHCP Server对请求消息进行响应，并向主机同时分配 IPv6前缀、 IPv4 地址以及域名系统服务器（DNS Server ) 的地址； 在此 IPv4地址可以为公有 地址也可以为私有地址； 其返回的 DNS Server地址可以是 IPv4地址 , 也可以 是位于 IPv6网络中的 DNS6设备的 IPv6地址。 当返回的 DNS Server地址为 IPv4地址时需要进行相关 DHCP扩展。图 4流程将描述返回地址为 IPv4地址 时相应的流程。 当返回地址为 DNS64的 IPv6地址时，相关的处理过程如下图 3所示。
3、 主机中的 IPv4应用， 根据所得到的 IPv4地址， 发起 IPv4 DNS请求， 该请求消息将发到 IPv6网络之前将被包头翻译模块劫持， 并对其进行包头地 址信息的转换。
4、包头翻译模块将 IPv4包中源地址信息和目的地址信息发往地址翻译模 块进行处理。
5、针对目的地址，地址翻译模块将添加 WKP前缀来形成 IPv6目的地址； 对于源地址， 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给主机的 IPv6前缀来形成 IPv6源地址。 以上翻译后， 地址翻译模块将 IPv6地址头信息返回给包头翻译 模块。
6/7、 包头翻译模块才艮据得到的 IPv6头信息向网络地址翻译 NAT64设备 (本发明中网络地址翻 殳备以 NAT64设备为例）发送 DNS请求消息的相 应数据包。
8、 NAT64设备接收到 DNS请求消息数据包后， 将完成 IPv6包头向 IPv4 包头的转换。 在转换过程中， 如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址为私有地址， 则 NAT64的翻译过程为有状态翻译， 需要将源 IPv6地址映射为公有 IPv4地 址， 目的 IPv6地址则需去掉 WKP前缀； 而如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址 为公有地址， 则 NAT64的翻译过程完全为无有状态翻译过程， 对源地址和目 的地址的处理只需去掉相应的前缀即可。以上过程将完成 IPv6包头向 IPv4包 头转换。
9、 NAT64设备将请求消息数据包发往 IPv4 DNS Server。
10、 IPv4 DNS Server回复通信对端的 IPv4地址（本例中以 IPv4 Server 的地址为例）， 并返回给 NAT64设备。
11、 NAT64设备对回复 DNS消息进行处理， 将源地址和目的地址分配增 加相应的前缀， 完成 IPv4包头向 IPv6包头的无状态转换。 如果 IPv4应用使 用私有地址， 还需要根据 NAT64设备上所存储的映射状态信息来查找出相应 的 IPv6源地址信息。
12、 NAT64设备将 DNS回复数据包发给主机。
13、 主机接收到 DNS回复消息后返回给 IPv4应用。
14、 主 艮据所得到的通信对端 IPv4地址， 发起应用数据请求， 该应用 请求消息在发到 IPv6网络之前将被包头翻译模块劫持， 并对其进行包头地址 信息的转换。
15、 包头翻译模块将 IPv4包中源地址信息和目的地址信息发往地址翻译 模块来进行处理。
16、 针对目的地址， 地址翻译模块将添加 WKP前缀来形成 IPv6 目的地 址； 对于源地址， 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给该主机的 IPv6前缀来 形成 IPv6源地址。进行以上翻译后，地址翻译模块将相关 IPv6地址头信息返 回给包头翻译模块。
17/18、 包头翻译模块根据得到的 IPv6头信息向 NAT64设备发送数据请 求数据包。
19、 NAT64设备接收到数据请求消息数据包后， 将完成 IPv6包头向 IPv4 包头的转换。 在转换过程中， 如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址为私有地址， 则 NAT64的翻译过程为有状态翻译， 需要将源 IPv6地址映射为公有 IPv4地 址， 目的 IPv6地址则需去掉 WKP前缀， 并进行相关的应用层网关（ALG ) 处理。 而如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址为公有地址， 则 NAT64设备的翻 译过程完全为无有状态翻译过程， 对源地址和目的地址的处理只需去掉相应 的 IPv6前缀即可， 也无需进行 ALG处理。 以上过程将完成 IPv6包头向 IPv4 包头的转换。
20、 NAT64设备将请求消息发往通信对端， 即 IPv4应用月良务器。
21、 IPv4应用服务器将回复消息返回给 NAT64设备。
22、 NAT64设备对回复 IPv4返回的回复消息进行处理， 将源地址和目的 地址分配添加相应的前缀，完成 IPv4包头向 IPv6包头的无状态转换。如 IPv4 应用使用私有地址， 还需要根据 NAT64上所存储的映射状态信息来查找相应 的 IPv6地址信息， 并且需要进行 ALG的相关处理。
23、 NAT64设备将应用回复数据发给主机。
24、 主初接收到应用回复数据后发还给 IPv4应用。
当 DHCP Server对请求消息进行响应，并向主机同时分配 IPv6前缀、 IPv4 地址以及 DNS Server地址时， 若返回的 DNS Server地址为 DNS6的 IPv6地 址时， 相关的处理过程如图 5所示， 包括：
1、主机在通信前向 DHCP Server请求分配地址，发送 DHCP discovery消
'&。
2、 DHCP Server对请求消息进行响应，并向主机同时分配 IPv6前缀、 IPv4 地址以及 DNS6 Server的地址； 在此 IPv4地址可以为公有地址也可以为私有 地址。
3、 IPv4根据所得到的 IPv4地址，发起 DNS请求，该请求消息将发到 IPv6 网络之前将被包头翻译模块劫持 , 并对其进行包头地址信息的转换。
4、 包头翻译模块将 IPv4包中源地址信息发往地址翻译模块来进行处理。
5、 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给该主机的 IPv6前缀来形成 IPv6 源地址。 目的地址已经是 IPv6地址， 可以直接使用。 以上翻译后， 地址翻译 模块将 IPv6地址头信息发还给包头翻译模块。
6/7、 包头翻译模块根据得到的 IPv6头信息向 DNS6设备发送 DNS请求 数据包。
8 、当 DNS6收到请求消息后，将查询是否存储了通信对端的相应的 IPv4 地址记录。
9 、当 DNS6存储了通信对端的相应的 IPv4地址记录时， DNS6会将 DNS 回复数据包直接发给主机。
10、 主机接收到 DNS回复消息后返回给 IPv4应用。
11 、 当 DNS6没有存储相应的 IPv4地址记录时， DNS6会将相关 DNS 请求转发给 IPv4 DNS服务器，并将 DNS请求消息中的 IPv6地址转换为 IPv4 地址。
12 、 DNS6将相关 DNS请求发往 IPv4 DNS服务器。
13、 IPv4 DNS服务器返回 DNS回复消息。
14 、 DNS6接收到相关 IPv4 DNS服务器的回复消息后将其 IPv4包头转 换为 IPv6包头。
15、 DNS6会将 DNS回复消息数据包发给主机。
16、 主机接收到 DNS回复消息后返回给 IPv4应用。
IPv4应用根据接收到的 DNS回复消息， 确定出通信对端的 IPv4地址后， 与通信对端进行数据包传送的过程与图 4中的步骤 14-24相同， 不重述。
如图 6所示， 本发明实施例提供另一种具有 IPv4应用的主机进行数据通 信的方法， 包括：
5601、 IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求；
5602、具有 IPv4应用的主机确认所处网络类型为 IPv6网络时，该主机将 调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API函数，生成 IPv6数据包， 并将 IPv6数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
具体为， 主机采用 Socket翻译方法： 主机将用于封装数据包的相关 IPv4 Socket API函数转换为 IPv6 Socket API函数， 并将相关 IPv4 Socket API函数 的参数转换为 IPv6 Socket API函数的参数后， 通过调用 IPv6 Socket API函数 实现将 IPv4应用发送的信息封装为 IPv6数据包。
具体实施中， 所述的将 IPv6数据包通过 IPv6网络发送给通信对端，具体 包括：
该主机确认通信对端为 IPv4通信对端时， 通过 IPv6网络将 IPv6数据包 发送给 NAT设备；
NAT设备将接收到的 IPv6数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 并转发 给 IPv4通信对端。
基于同一技术构思， 本发明实施例还提供了一种具有 IPv4应用的主机， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
动态加载模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加栽 Socket翻译模块；
Socket翻译模块， 用于当所述 IPv4应用模块执行 IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求时， 将调用 IPv4 Socket API函 数转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送 Socket翻译模块生成的 IPv6数据包。 图 7为本发明实施例提供的另一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获 取通信对端 IPv4地址并进行数据通信的方法， 其对应的方法流程图， 包括如 下步骤： 步骤 S701、 具有 IPv4应用的主机向 IPv6网络中的 DHCP服务器请求分 配地址；
步骤 S702、主机判断 DHCP服务器返回的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 当获取的 DNS地址为 IPv4地址时， 执行步骤 S703; 当获取 的 DNS地址为 IPv6地址时， 执行步骤 S705;
步骤 S703、 IPv4应用根据获取的 IPv4地址及 DNS IPv4地址， 生成 IPv4 DNS请求数据包；
步骤 S704、主机将 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 生成 IPv6 DNS请求数据包，通过 IPv6网络发送到 DNS IPv4地址对应的 DNS 服务器； 转至步骤 S707;
步骤 S705、 IPv4应用根据获取的 IPv4地址及 DNS IPv6地址， 调用 IPv4 Socket API函数发起 DNS请求；
步骤 S706、 主机将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API 函数， 生成 IPv6 DNS请求数据包， 通过 IPv6网络发送到与 DNS IPv6地址对 应的 DNS服务器；
步骤 S707、 IPv4应用接收 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 确 定出进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址后， 调用 IPv4 Socket API函数向 IPv4通信对端发起应用数据请求；
步骤 S708、 主机将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API 函数， 生成 IPv6数据包， 通过 IPv6网络发送到 NAT设备；
步骤 S709、NAT设备将从 IPv6网络接收的数据包中 IPv6包头转换为 IPv4 包头后， 通过 IPv4网络发送到所述 IPv4通信对端。
另一实施例中 , 当具有 IPv4应用的主机已经获知 IPv4通信对端的 IPv4 地址时，直接生成发送给 IPv4通信对端的 IPv4数据包后，执行上述步骤 S705 至步骤 S709, 实现与 IPv4通信对端的数据通信。
为实现具有 IPv4应用的主机与 IPv4通信对端进行通信， 作为一个例子， 本发明上述方法的一种具体信令交互过程可以采用下述方案二实现。 方案二： 通过在主机上新增 DNS判断处理模块、 套按字 （Socket )翻译 模块、 包头翻译模块和地址翻译模块， 具体为：
DNS判断处理模块，用于判断接收的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 当为 DNS IPv4地址时， 启动包头翻译模块； 当为 DNS IPv6地址， 启动 Socket翻译模块；
Socket翻译模块： 实现在 IPv4的 Socket API函数与 IPv6的 Socket API 函数间相互翻译。 当检测到由 IPv4应用发起的 Socket函数调用时，拦截该函 数调用， 并使用一个对应于该 IPv4 API函数的 IPv6 API函数进行替换。 转换 过程中， 相关 API输入参数也将进行 IPv4参数到 IPv6参数的转换。
包头翻译模块（Header Translation ): 主要完成 IPv4应用所产生的 IPv4 DNS请求消息的 IPv4包头到 IPv6包头的转换。 当包头翻译模块收到了 IPv4 应用发起的 DNS请求消息后 , 将该数据包的源 IPv4地址和目的 IPv4地址翻 译为 IPv6地址， 从而实现 IPv4包头到 IPv6包头的转换。 在翻译过程中， 源 地址和目的地址的翻译方法也将有所不同。 其中， IPv6 源地址由运营商网络 所分配的 IPv6前缀和 IPv4源地址组合而成， 而 IPv6目的地址是由本发明设 定的周知前缀（ Well-known Prefix, WKP )和目的 IPv4地址组合而成。 经过 上述处理， 原先数据包中的 IPv4包头被 IPv6包头取代。 在包头转换过程中， DNS请求的数据部分将保持不变。
地址翻译模块（Address Translation ): 当 Socket翻译模块执行需要进行 IPv4输入参数到 IPv6输入参数的转换时， 地址翻译模块将维护从 IPv4地址 到 IPv6地址映射过程所需的前缀信息并提供该映射信息给 Socket翻译模块。 具体地： 地址翻译模块将保存两种前缀信息， 即运营商分配的 IPv6前缀和本 发明设定的周知前缀（ Well-known Prefix, WKP )来分别处理源地址和目的地 址的翻译。 对于源地址， 地址翻译模块将添加运营商分配的 IPv6前缀来形成 IPv6源地址， 而对于目的地址将增加 WKP来形成 IPv6目的地址。
结合以上对主机的修改， 在实施方案二中， 主机通过 DHCP Server来得 到地址， 随后将进行通信对端的 DNS请求， 并根据 DNS所回复的对端地址 来进行相关数据流的通信。 其具体流程如图 8所示， 包括：
1、主机在通信前向 DHCP Server请求分配地址，发送 DHCP discovery消
'&。
2、 DHCP Server对请求消息进行响应，并向主机同时分配 IPv6前缀、 IPv4 地址以及 DNS Server的地址；在此 IPv4地址可以为公有地址也可以为私有地 址； 其返回的 DNS Server地址可以是 IPv4地址， 也可以是位于 IPv6网络中 的 DNS6设备的 IPv6地址。 当 DNS Server返回地址为 IPv4地址时需要进行 相关 DHCP扩展。 图 8流程将描述返回的 DNS Server地址为 IPv4 DNS服务 器地址时相应的流程。 当返回地址为 DNS64的 IPv6地址时，相关的处理过程 详如下图 9所示。
3、 主机中的 IPv4应用， 根据所得到的 IPv4地址和 DNS IPv4地址， 发 起 IPv4 DNS请求， 该请求消息将发到 IPv6网络之前将被包头翻译模块劫持， 并对其进行包头地址信息的转换。
4、包头翻译模块将 IPv4包中源地址信息和目的地址信息发往地址翻译模 块进行处理。
5、针对目的地址，地址翻译模块将添加 WKP前缀来形成 IPv6目的地址； 对于源地址， 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给主机的 IPv6前缀来形成 IPv6源地址。 以上翻译后， 地址翻译模块将 IPv6地址头信息返回给包头翻译 模块。
6/7、 包头翻译模块根据得到的 IPv6头信息向网络地址翻译 NAT64设备 发送 DNS请求消息的相应数据包。
8、 NAT64设备接收到 DNS请求消息后， 将完成 IPv6包头向 IPv4包头 的转换。 在转换过程中， 如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址为私有地址， 则 NAT64设备的翻译过程为有状态翻译， 需要将源 IPv6地址映射为公有 IPv4 地址， 目的 IPv6地址则需去掉 WKP前缀； 而如果 IPv4应用所使用的 IPv4 地址为公有地址， 则 NAT64的翻译过程完全为无有状态翻译过程， 对源地址 和目的地址的处理只需去掉相应的前缀即可。 以上过程将完成 IPv6 包头向 IPv4包头转换。
9、经过包头转换后， NAT64设备将 DNS请求消息发往 IPv4 DNS Server,
10、 DNS Server回复通信对端 （以 IPv4 Server为例） 的地址， 并返回给 NAT64设备。
11、 NAT64对回复的 DNS消息进行处理， 将源地址和目的地址分配增加 相应的前缀， 完成 IPv4包头向 IPv6包头的无状态转换。 如果 IPv4应用使用 私有地址， 还需要根据 NAT64 上所存储的映射状态信息来查找相应的 IPv6 源地址信息。
12、 NAT64设备将 DNS回复数据包发给主机。
13、 主机接收到 DNS回复消息后发还给 IPv4应用。
14、主机中的 IPv4应用根据所得到的通信对端的 IPv4地址，发起应用数 据请求。 Socket翻译模块将劫持本次系统调用， 并进行 IPv6 Socket API的转 换。 Socket API函数所需的 IPv6参数信息将由 Socket翻译模块查询地址翻译 模块来得到。
15、 Socket翻译模块将 IPv4包中源地址信息和目的地址信息发往地址翻 译模块来进行处理。
16、 针对目的地址， 地址翻译模块将添加 WKP前缀来形成 IPv6 目的地 址； 对于源地址， 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给该主机的 IPv6前缀来 形成 IPv6源地址。进行以上翻译后，地址翻译模块将相关 IPv6地址头信息发 还给 Socket翻译模块。
17/18、 Socket翻译才艮据得到的 IPv6头信息来调用 IPv6 Socket API, 该 过程实现 IPv4应用请求数据在 IPv6数据包的封装，其原有数据部分都将保持 不变。 随后， 主机将向 NAT64设备发送该数据包。
19、 NAT64设备接收到数据请求消息后， 将完成 IPv6包头向 IPv4包头 的转换。 在转换过程中， 如果 IPv4应用所使用的 IPv4地址为私有地址， 则 NAT64的翻译过程为有状态翻译， 需要将源 IPv6地址映射为公有 IPv4地址， 目的 IPv6地址则需去掉 WKP前缀， 并进行相关的 ALG处理。 而如果 IPv4 应用所使用的 IPv4地址为公有地址，则 NAT64的翻译过程完全为无有状态翻 译过程， 对源地址和目的地址的处理只需去掉相应的前缀即可， 也无需进行 ALG处理。 以上过程将完成 IPv6包头向 IPv4包头的转换。
20、 NAT64设备将应用请求消息发往通信端 IPv4应用服务器。
21、 IPv4应用服务器将回复消息返回给 NAT64设备。
22、 NAT64设备对返回的回复消息进行处理， 将源地址和目的地址分配 添加相应的 IPv6前缀， 完成 IPv4包头向 IPv6包头的无状态转换。 如果 IPv4 应用使用私有地址， 还需要根据 NAT64上所存储的映射状态信息来查找相应 的 IPv6地址信息， 并且需要进行 ALG的相关处理。
23、 NAT64设备将应用回复数据发给主机。
24、 主机接收到应用回复消息后发还给 IPv4应用。
当 DHCP Server对请求消息进行响应， 并向具有 IPv4应用的主机同时分 配 IPv6前缀、 IPv4地址以及 DNS Server地址时， 若返回的 DNS Server地址 为 DNS6的 IPv6地址时， 相关的处理过程如图 9所示， 包括：
1、主机在通信前向 DHCP Server请求分配地址，发送 DHCP discovery消
2、 DHCP Server对请求消息进行响应，并向主机同时分配 IPv6前缀、 IPv4 地址以及 DNS6 Server的地址； 在此 IPv4地址可以为公有地址也可以为私有 地址。
3、 IPv4应用根据所得到的 IPv4地址，发起 DNS请求，该请求将调用 IPv4 Socket API— gethostbyname()来发起 DNS请求。 Socket翻译模块将劫持本次系 统调用， 并进行 IPv6 Socket的转换， 使用相应的 API— getaddrinfo()来形成相 应的 DNS请求。 相关 API所需的 IPv6参数信息将由 Socket翻译模块查询地 址翻译模块来得到。
4、 Socket翻译模块将调用 IPv4 Socket API函数中的源地址信息发往地址 翻译模块来进行处理。
5、 地址翻译模块将添加 DHCP所分配给主机的 IPv6前缀来形成 IPv6源 地址。 目的地址已是 IPv6地址， 可以直接使用。 以上翻译后， 地址翻译模块 将 IPv6地址头信息发还给 Socket翻译模块。
6/7、 Socket翻译模块根据得到的 IPv6头信息来进行 IPv6 Socket API调用， 并形成 DNS请求消息向 NAT64设备发送。
8、 当 DNS6收到请求消息后， 将查询本地是否存储了通信对端的相应的 IPv4地址记录。
9、 当 DNS6存储了通信对端的相应的 IPv4地址记录时， DNS6会将 DNS 回复数据包直接发给主机。
10、 主机接收到 DNS回复消息数据后返回给 IPv4应用。
11、 当 DNS6没有存储通信对端的相应的 IPv4地址记录时， DNS6会将 相关 DNS请求转发给 DNS4服务器，并将 DNS请求消息中的 IPv6地址转换 为 IPv4地址。
12、 DNS6将相关 DNS请求发往 DNS4服务器。
13、 DNS4服务器返回 DNS回复消息。
14、 DNS6接收到相关 DNS4的回复消息后将其 IPv4包头转换为 IPv6包 头。
15、 DNS6会将 DNS回复数据发给主机。
16、 主机接收到 DNS回复消息后返回给 IPv4应用。
IPv4应用才艮据接收到的 DNS回复消息， 确定出通信对端的 IPv4地址后， 与通信对端进行数据包传送的过程与图 8中的步骤 14-24相同， 不重述。
根据本发明上述方案一，相应的具有 IPV4应用的主机结构示意图如图 10 所示， 包括：
IPv4应用模块 1001， 用于执行 IPv4应用；
包头翻译模块 1002， 用于将 IPv4应用模块 1001发送的 IPv4数据包中的 IPv4包头转换成 IPv6包头；
地址翻译模块 1003， 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
其中： 包头翻译模块 1002,具体用于：劫持 IPv4数据包中的 IPv4包头，将 IPv4 包头中的 IPv4源地址和 IPv4 目的地址发送到地址翻译模块 1003; 接收地址 翻译模块 1003返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 形成 IPv6包头；
地址翻译模块 1003， 具体用于： 接收包头翻译模块 1002发送的 IPv4源 地址和 IPv4目的地址， 将所述 IPv4源地址与分配给主机的 IPv6前缀组合， 生成 IPv6源地址， 以及将 IPv4 目的地址与存储的周知前缀组合， 生成 IPv6 目的地址， 并返回给包头翻译模块 1002。
根据本发明上述方案二， 相应的主机结构示意图如图 11所示， 包括：
IPv4应用模块 111， 用于执行 IPv4应用；
DNS判断处理模块 112， 用于判断接收的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 当为 DNS IPv4地址时， 启动包头翻译模块； 当为 DNS IPv6 地址， 启动 Socket翻译模块；
包头翻译模块 113， 用于将所述 IPv4应用模块发送的相关 IPv4数据包中 的 IPv4包头转换成 IPv6包头；
Socket翻译模块 114， 用于当 IPv4应用模块 111执行 IPv4相关应用调用 IPv4 Socket API函数时， 转换为调用 IPv6 Socket API函数；
地址翻译模块 115, 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
其中：
所述包头翻译模块 113具体用于：劫持 IPv4数据包中的 IPv4包头，将 IPv4 包头中的 IPv4源地址和 IPv4目的地址发送到所述地址翻译模块 115; 接收所 述地址翻译模块 115返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 形成 IPv6包头；
Socket翻译模块 114， 具体用于： 劫持 IPv4 Socket API函数调用， 将调用 的 IPv4 Socket API函数中的 IPv4源地址和 IPv4目的地址发送到地址翻译模 块 115; 接收地址翻译模块 115返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 转换为 调用 IPv6 Socket API函数；
地址翻译模块 115， 具体用于： 接收 Socket翻译模块 114发送的 IPv4源 地址和 IPv4目的地址， 将所述 IPv4源地址与分配给主机的 IPv6前缀组合， 生成 IPv6源地址， 以及将 IPv4 目的地址与存储的周知前缀组合， 生成 IPv6 目的地址， 并返回给 Socket翻译模块 114。
综上所述， 采用本发明， 在实现 IPv6系统部署的同时， 保证传统 IPv4应 用程序的正常通信，做到对应用程序的透明无感知，实现向后 IPv4兼容的 IPv6 过渡技术。
在具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络通信过程中，实现双向的无状态地 址翻译过程， 降低了边界 NAT网关数据包处理的负荷， 更进一步提高了系统 部署的扩展性。
针对源地址和目的地址分配不同的前缀， 保证了应用数据路由可达的同 时， 且不破坏原有路由系统中前缀的可聚合性。 是可以通过程序来指令相关的硬件来完成， 该程序可以存储于一计算机可读 取存储介盾中， 如： ROM/RAM、 磁碟、 光盘等。
还可以理解的是， 附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的， 表 示逻辑结构。 其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开 的， 作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润 饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法， 其特征在于， 包括： 所述 IPv4应用生成发送给通信对端的 IPv4数据包；
所述主机确认所处的网络类型为 IPv6网络时，将所述 IPv4数据包的 IPv4 包头转换为 IPv6包头， 并将转换后的数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述将转换后的数据包通过 IPv6网络发送给通信对端， 具体包括：
所述主机确认所述通信对端的类型为 IPv4通信对端时，通过 IPv6网络将 转换后的数据包发送给网络地址翻译 NAT设备；
所述 NAT设备将接收到的数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头后， 转发 给所述 IPv4通信对端。
3、如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述主机将所述 IPv4数据包 的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括：
所述主机将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和预先分配的 IPv6前缀组合， 生成 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及
将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址和预先存储的周知前 缀组合， 生成 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述 NAT设备将接收到的 数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv6包头中的 IPv6源地址映射为公有 IPv4地址， 或者， 将所述 IPv6包头中的 IPv6源地址去掉所述 IPv6前缀； 并
将所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址去掉所述周知前缀。
5、 如权利要求 2、 3或 4所述的方法， 其特征在于， 在所述 IPv4通信对 端接收到所述 NAT设备转发的数据包之后， 还包括：
所述 IPv4通信对端将返回给所述主机的 IPv4数据包发送到所述 NAT设 备； 所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 并通过 IPv6网络传送给所述主机；
所述主机将接收到的数据包返回给所述 IPv4应用。
6、 如权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述 NAT设备将所述 IPv4 数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址， 或者， 根据存储的映 射状态信息， 查找出与所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址对应的 IPv6源地址； 以及
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址和所述 周知前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
7、如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述 IPv4应用生成发送给通 信对端的 IPv4数据包之前， 还包括：
所述主机确认所述通信对端的类型为 IPv6通信对端时， 根据存储的 IPv4 地址与 IPv6地址对应关系的映射表，将 IPv6通信对端的 IPv6地址映射为 IPv4 地址， 作为所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址。
8、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括：
所述主机确认所处的网络类型为 IPv6和 IPv4双栈网络，且所述通信对端 的类型为 IPv6通信对端时， 在所述 IPv4应用生成发送给通信对端的 IPv4数 据包之前， 才艮据存储的 IPv4地址与 IPv6地址对应关系的映射表， 将 IPv6通 信对端的 IPv6地址映射为 IPv4地址， 作为所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址。
9、 一种具有 IPv4应用的主机进行数据通信的方法， 其特征在于， 包括： IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求； 所述主机确认所处网络类型为 IPv6网络时， 将调用 IPv4 Socket API函数 转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包， 并将 IPv6数据包通过 IPv6网络发送给通信对端。
10、如权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述将 IPv6数据包通过 IPv6 网络发送给通信对端， 具体包括：
所述主机确认所述通信对端为 IPv4通信对端时， 通过 IPv6 网络将所述 IPv6数据包发送给网络地址翻译 NAT设备；
所述 NAT设备将接收到的 IPv6数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 并 转发给所述 IPv4通信对端。
11、如权利要求 10所述的方法，其特征在于，所述主机将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包， 具体包括： 所述主机将调用的 IPv4 Socket API函数中的 IPv4源地址和预先分配的 IPv6前缀组合， 生成 IPv6源地址； 以及
所述主机将调用的 IPv4 Socket API函数中的 IPv4目的地址和预先存储的 周知前缀组合， 生成 IPv6目的地址；
所述主 据生成的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包。
12、如权利要求 11所述的方法， 其特征在于， 所述 NAT设备将接收到的 IPv6数据包的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv6包头中的 IPv6源地址映射为公有 IPv4地址， 或者， 将所述 IPv6包头中的 IPv6源地址去掉所述 IPv6前缀； 并
将所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址去掉所述周知前缀。
13、 如权利要求 10、 11或 12所述的方法， 其特征在于， 在所述 IPv4通 信对端接收到所述 NAT设备转发的数据包之后， 还包括：
所述 IPv4通信对端将返回给所述主机的 IPv4数据包发送到所述 NAT设 备；
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 并通过 IPv6网络传送给所述主机；
所述主机将接收到的数据包返回给所述 IPv4应用。
14、如权利要求 13所述的方法，其特征在于，所述 NAT设备将所述 IPv4 数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址， 或者， 根据存储的映 射状态信息， 查找出与所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址对应的 IPv6源地址； 以及
所述 NAT设备将所述 IPv4数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址和所述 周知前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
15、 一种具有 IPv4应用的主机， 其特征在于， 包括：
IPv4应用模块 , 用于执行 IPv4应用；
动态加栽模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加栽包头翻译模块；
包头翻译模块；用于将 IPv4应用生成的发送给通信对端的 IPv4数据包的 IPv4包头转换为 IPv6包头；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送包头翻译模块转换后的数据包。
16、 一种具有 IPv4应用的主机， 其特征在于， 包括：
IPv4应用模块 , 用于执行 IPv4应用；
动态加栽模块， 用于判断主机所处的网络类型， 判断出所处的网络类型 为 IPv6网络时， 加栽 Socket翻译模块；
Socket翻译模块， 用于当所述 IPv4应用模块执行 IPv4应用调用 IPv4 Socket API函数向通信对端发起应用数据请求时， 将调用 IPv4 Socket API函 数转换为调用 IPv6 Socket API函数， 生成 IPv6数据包；
接口模块， 用于通过 IPv6网络发送 Socket翻译模块生成的 IPv6数据包。
17、 一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获取通信对端 IPv4地址的 方法， 其特征在于， 包括：
IPv4应用根据获取的 IPv4地址及域名系统 DNS地址，生成 IPv4 DNS请 求数据包；
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 生成 IPv6 DNS请求数据包，通过 IPv6网络发送到所述 DNS地址对应的 DNS 服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 获取 进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址。
18、如权利要求 17所述的方法，其特征在于，在 IPv4应用生成 IPv4 DNS 请求数据包之前， 还包括：
所述主机向 IPv6 网络中的动态主机配置协议 DHCP服务器请求分配地 址；
所述 DHCP服务器向所述主机返回分配的 IPv4地址及 DNS地址。
19、 如权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述 DHCP服务器还向所 述主机返回分配给所述主机的 IPv6前缀； 所述主机中还存储周知前缀；
当所述 DNS地址为 IPv4网络中的 IPv4 DNS服务器的地址时， 所述主机 将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括： 所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所 述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址和 所述周知前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址；
当所述 DNS地址为 IPv6网络中的 IPv6 DNS服务器的地址时， 所述主机 将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括： 所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所 述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv6目的地址作 为所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
20、 如权利要求 19所述的方法， 其特征在于， 当所述 DNS地址为 IPv4 网络中的 IPv4 DNS服务器的地址时 , 所述主机通过 IPv6网络发送所述 IPv6 DNS请求数据包到所述 DNS地址对应的 DNS服务器， 具体包括：
所述主机通过 IPv6网络发送所述 IPv6 DNS请求数据包给 NAT设备； 所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头转换为 IPv4 包头后， 传送到所述 IPv4 DNS服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包之前， 还包括：
所述 IPv4 DNS服务器生成 IPv4 DNS回复消息数据包， 返回给所述 NAT 设备；
所述 NAT设备将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 生成 IPv6 DNS回复消息数据包， 并通过 IPv6网络发送到所述主 机；
所述主机将所述 IPv6 DNS回复消息数据包返回给所述 IPv4应用。
21、如权利要求 20所述的方法，其特征在于，所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包的 IPv6包头中的 IPv6源地址 映射为公有 IPv4地址， 并将所述 IPv6 DNS请求数据包的 Pv6包头中的 IPv6 目的地址去掉所述周知前缀； 或者
所述 NAT设备将所迷 IPv6 DNS请求数据包的 IPv6包头中的 IPv6源地址 去掉所述 IPv6前缀， 并将所述 IPv6 DNS请求数据包的 Pv6包头中的 IPv6目 的地址去掉所述周知前缀；
所述 NAT设备将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括：
当所述 IPv4 DNS回复消息数据包中 IPv4源地址为公有 IPv4时， 将所述 IPv4源地址和所述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以 及将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4目的地址和所述周知前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
22、 如权利要求 19所述的方法， 其特征在于， 当所述 DNS地址为 IPv6 网络中的 IPv6 DNS服务器的地址时， 所述主机通过 IPv6网络直接发送所述 IPv6 DNS请求数据包到所述 DNS地址对应的 IPv6 DNS服务器； 所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包之前， 还包括：
IPv6 DNS服务器根据接收的 IPv6 DNS请求数据包， 判断本地是否保存 有通信对端的 IPv4地址， 若是， 则直接发送 IPv6 DNS回复消息数据包到所 述主机；
若否，所述 IPv6 DNS服务器将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头 转换为 IPv4包头后， 发送到 IPv4 DNS服务器； 并接收所述 IPv4 DNS服务器 返回的 IPv4 DNS回复消息数据包，将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4 包头转换为 IPv6包头后发送到所述主机；
所述主机将所述 IPv6 DNS回复消息数据包返回给所述 IPv4应用。
23、 一种具有 IPv4应用的主机通过 IPv6网络获取通信对端 IPv4地址的 方法， 其特征在于， 包括：
IPv4应用才艮据获取的 IPv4地址及域名系统 DNS IPv4地址，生成 IPv4 DNS 请求数据包；所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6 包头， 生成 IPv6 DNS请求数据包， 通过 IPv6网络发送到所述 DNS IPv4地址 对应的 DNS服务器； 或者
IPv4应用根据获取的 IPv4地址及 DNS IPv6地址， 调用 IPv4 Socket API 函数发起 DNS请求； 所述主机将调用 IPv4 Socket API函数转换为调用 IPv6 Socket API函数，生成 IPv6 DNS请求数据包，通过 IPv6网络发送到所述 DNS IPv6地址对应的 DNS服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包， 获取 进行通信的 IPv4通信对端的 IPv4地址。
24、如权利要求 23所述的方法，其特征在于， IPv4应用在生成 IPv4 DNS 请求数据包之前， 或调用 IPv4 Socket API函数发起 DNS请求之前， 还包括： 所述主机向 IPv6 网络中的动态主机配置协议 DHCP服务器请求分配地 址；
所述 DHCP服务器向所述主机返回分配的 IPv4地址及 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 以及
所述主机判断接收的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址。
25、 如权利要求 24所述的方法， 其特征在于， 所述 DHCP服务器还向所 述主机返回分配给所述主机的 IPv6前缀； 所述主机中还存储周知前缀；
当所述 DNS地址为 IPv4网络中的 IPv4 DNS服务器的地址时， 所述主机 将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括： 所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所 述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4目的地址和 所述周知前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址；
当所述 DNS地址为 IPv6网络中的 IPv6 DNS服务器的地址时， 所述主机 将所述 IPv4 DNS请求数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括： 所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv4源地址和所 述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及
所述主机将所述 IPv4 DNS请求数据包的 IPv4包头中的 IPv6目的地址作 为所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
26、 如权利要求 25所述的方法， 其特征在于， 当所述 DNS地址为 IPv4 网络中的 IPv4 DNS服务器的地址时， 所述主机通过 IPv6网络发送所述 IPv6 DNS请求数据包到所述 DNS地址对应的 DNS服务器， 具体包括：
所述主机通过 IPv6网络发送所述 IPv6 DNS请求数据包给 NAT设备； 所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头转换为 IPv4 包头后， 传送到所述 IPv4 DNS服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包之前， 还包括：
所述 IPv4 DNS服务器生成 IPv4 DNS回复消息数据包， 返回给所述 NAT 设备；
所述 NAT设备将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头后， 生成 IPv6 DNS回复消息数据包， 通过 IPv6网络发送到所述主 机；
所述主机将所述 IPv6 DNS回复消息数据包返回给所述 IPv4应用。
27、如权利要求 26所述的方法，其特征在于，所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头转换为 IPv4包头， 具体包括：
所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包的 IPv6包头中的 ΙΡνό源地址 映射为公有 IPv4地址， 或者， 所述 NAT设备将所述 IPv6 DNS请求数据包的 IPv6包头中的 IPv6源地址去掉所述 IPv6前缀； 并
将 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6目的地址去掉所述周知前缀； 所述 NAT设备将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4包头转换为 IPv6包头， 具体包括：
当所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4源地址为公有 IPv4时， 将所 述 IPv4源地址和所述 IPv6前缀组合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6源地址； 以及将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4目的地址和所述周知前缀组 合， 生成所述 IPv6包头中的 IPv6目的地址。
28、 如权利要求 25所述的方法， 其特征在于， 当所述 DNS地址为 IPv6 网络中的 IPv6 DNS服务器的地址时， 所述主机通过 IPv6网络直接发送所述 IPv6 DNS请求数据包到所述 DNS地址对应的 IPv6 DNS服务器；
所述 IPv4应用接收所述 DNS服务器返回的 DNS回复消息数据包之前， 还包括：
IPv6 DNS服务器根据接收到的 IPv6 DNS请求数据包， 判断本地是否保 存有通信对端的 IPv4地址， 若是， 则直接发送 IPv6 DNS回复消息数据包到 所述主机；
若否，所述 IPv6 DNS服务器将所述 IPv6 DNS请求数据包中的 IPv6包头 转换为 IPv4包头后， 发送到 IPv4 DNS服务器； 并接收所述 IPv4 DNS服务器 返回的 IPv4 DNS回复消息数据包，将所述 IPv4 DNS回复消息数据包中的 IPv4 包头转换为 IPv6包头后发送到所述主机； 所述主机将所述 IPv6 DNS回复消息数据包返回给所述 IPv4应用。
29、 一种具有 IPv4应用的主机， 其特征在于， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
包头翻译模块， 用于将所述 IPv4应用模块发送的 IPv4数据包中的 IPv4 包头转换成 IPv6包头；
地址翻译模块， 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
30、 如权利要求 29所述的主机， 其特征在于：
所述包头翻译模块具体用于： 劫持 IPv4数据包中的 IPv4包头， 将 IPv4 包头中的 IPv4源地址和 IPv4目的地址发送到所述地址翻译模块；接收所述地 址翻译模块返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 形成 IPv6包头；
所述地址翻译模块具体用于： 接收所述包头翻译模块发送的 IPv4源地址 和 IPv4目的地址， 将所述 IPv4源地址与分配给主机的 IPv6前缀组合， 生成 IPv6源地址， 以及将 IPv4 目的地址与存储的周知前缀组合， 生成 IPv6 目的 地址， 并返回给所述包头翻译模块。
31、 一种具有 IPv4应用的主机， 其特征在于， 包括：
IPv4应用模块， 用于执行 IPv4应用；
DNS判断处理模块，用于判断接收的 DNS地址是 DNS IPv4地址或 DNS IPv6地址； 当为 DNS IPv4地址时， 启动包头翻译模块； 当为 DNS IPv6地址， 启动 Socket翻译模块；
包头翻译模块， 用于将所述 IPv4应用模块发送的相关 IPv4数据包中的 IPv4包头转换成 IPv6包头；
Socket翻译模块，用于当所述 IPv4应用模块执行 IPv4相关应用调用 IPv4 Socket API函数时， 转换为调用 IPv6 Socket API函数；
地址翻译模块， 用于提供 IPv4地址与 IPv6地址之间的映射。
32、 如权利要求 31所述的主机， 其特征在于，
所述包头翻译模块具体用于： 劫持 IPv4数据包中的 IPv4包头， 将 IPv4 包头中的 IPv4源地址和 IPv4目的地址发送到所述地址翻译模块；接收所述地 址翻译模块返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址， 形成 IPv6包头；
所述 Socket翻译模块具体用于： 劫持 IPv4 Socket API函数调用， 将调用 的 IPv4 Socket API函数中的 IPv4源地址和 IPv4目的地址发送到所述地址翻 译模块； 接收所述地址翻译模块返回的 IPv6源地址和 IPv6目的地址，转换为 调用 IPv6 Socket API函数；
所述地址翻译模块具体用于：接收所述 Socket翻译模块发送的 IPv4源地 址和 IPv4目的地址， 将所述 IPv4源地址与分配给主机的 IPv6前缀组合， 生 成 IPv6源地址， 以及将 IPv4目的地址与存储的周知前缀组合， 生成 IPv6目 的地址， 并返回给所述 Socket翻译模块。
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