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计算机 外文翻译附录： 毕业设计论文外文资料翻译 院 系： 计算机科学与工程学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处: ScienceDirect 附 件： 1.译文；2.原文； Journal of Network and Computer Applications 31 2008 6672 /locate/jnca 设计与实现由IPv4过渡到IPv6隧道 的配置方案 Tushar M. Raste D.B. Kulkarni Department of Computer Science and Engineering Walchand College of EngineeringSangli India Received 14 January 2005 received in revised form 28 June 2006 accepted 28 June 2006摘要: 在现有的 IPv4 互联网中配置 IPv6 网络时，IPv4 到 IPv6 的过渡就成为一个必然的过程，在过渡期间两种协议将会在较长的时间内共存。以满足多方面的不同协议的需求，有许多种解决过渡问题的技术，隧道技术就是其中之一。隧道技术提供了一种以现有 IPv4 路由体系来传递 IPv6 数据的方法：将 IPv6 包作为无结构意义的数据，封装在 IPv4 包中，被 IPv4 网络传输。在本文里，我们将提出一种将 IPv6 包封装在 IPv4 包中的方案。当大部分网络转换成只涉及最小 IPv4 路由的 IPv6 网络时，此方案将会很有用处。 此种技术结合上双协议栈，便可实现IPv4与IPv6网络环境的互通以及与其他IPv4应用程序的相互作用，而无需修改和再编译，以及NAT，也不要任何代理与网关设置。关键字：网络，Ipv4，Ipv6 Corresponding author. Tel.: 912332301327 fax: 912332300831. E-mail addresses: tusharrasteyahoo.co.in T.M. Raste d_b_ D.B. Kulkarni.1084-8045/ - see front matter r 2007 Published by Elsevier Ltd.doi:10.1016/j.jnca.2006.06.009 11. 引言 在纯 IPv6 网络（Dunn，2002）中，最初的 IPv6 配置（Davies2002）需要紧密成对使用 IPv4 地址来支持 IPv4 与 IPV6 之间的网络互连。其节点仍然需要与 IPv4 节点通信，但 IPv4 节点没有双 IP 层来支持 IPv4 与IPv6。这种机制基于 IPv4 到 IPv6 隧道的使用Wang et al.2001，以便在纯 IPv6 网络中支撑 IPv4 的通信。由于 IPv4 全局可用的路由地址空间正成为稀缺资源，人们认为用户应在其一部分网络中配置 IPv6 协议，以减少对 IPv4 协议的需求和依赖性。在这种前提下，辅助支持本地 IPv4 的同时，在很大程度上也增加了 IPv6 复杂的网络管理（IP 地址计划，路由基础设施）。因此在这种情况下建议用户只配置 IPv6 网络。 当在一个网络中配置隧道技术时，节点同时具有分配的 IPv4 和 IPv6地址。当一个 IPv4 应用程序需要在一个 IPv6 节点或另一个纯 IPv4 节点上与另一个 IPv4 应用程序建立通信时，隧道技术会被配置。这允许 IPv6 节点与纯 IPv4 节点通讯，或者纯 IPv4 应用程序在 IPv6 节点上不用修改而运行。这样在一个 IPv6 域中，IPv4 包被隐藏于 IPv6 包中Bound et al.2000。这样在网络中就只需要管理 IPv6 路由计划，即简化了网络管理。2. IPv4 栈的配置 只要能在本地的 IPv6 通讯，就不需要隧道技术机制的支持。主机能通过不同的方法检测到是否需要隧道技术：当在 IPv4 的目标地址查询到 DNS分解器时；当一个应用程序打开一个 IPv4 套接字时；或者当一个 IPv4 包被发送到内核并且没有界面准备转发那个包Bound et al. 2000时。在需要发送第一个 IPv4 包时，客户端会获得一个 TEP 的 IPv6 地址Affifiand Tountain1999，此信息将用来配置 4 到 6 的界面。 隧道设定中重要的一步是为隧道创建一个虚拟的界面以及在 IPv4 节点的路由选择表中创建一个路由输入。这使得 IPv4 应用程序能够将 IPv4 包转入到隧道代码中。网滤器钩可用来探测是否需要在节点上安装这样一个隧道。3. 网滤器钩 创 建 虚 拟 界 面 的 需 要 可 由 网 滤 器 钩 来 探 测 Netfilter homopageChakeres。可通过识别许多激发路由活动的事件的操作来使用网滤器。网滤器由在Linux协议栈中的不同点上的许多钩子构成。它允许用户定义的内 2 图1. 网滤器钩.核模块将回收函数注册到这些钩子上。一个数据包横越钩子时，数据包会通过内核模块中用户自定义的回收方法。 网滤器结构中定义有五个钩子，见图1。在图的顶端有两个钩子，NF_IP_LOCAL_IN 和 NF_IP_LOCAL_OUT。这些钩子的对象是所有来往于局部过程的数据包。在图的底端有两个钩子，NF_IP_PRE_ROUTING NF_IP_POST_ROUTING。它们的对象是来往于网络上其他主机的所有数据包。还有一个钩子是用于当前主机转发的数据包，NF_IP_FORWARD。假设一个本地进程为一个远程进程创建一个数据包，作为一个数据包如何横越这些钩子的例子：首先，数据包横越NF_IP_LOCAL_OUT钩子。下一步，执行一个路由选择判断看数据包是否驶往本地主机或网络中的另一个主机。数据包会被发现是为一个远程主机安排的，并通过NF_IP_POST_ROUTING钩子被传递到一个网络界面上。注册的回收函数返回下面五个值中的一个 :NF_ACCEPT 接 受 数 据 包 并 继 续 数 据 链 ， NF_DROP 丢 弃 数 据 包 NF_QUEUE将数据包排队到用户空间中或者NF_STOLEN 从网络中窃得的数据包。4.虚拟界面 从内核角度来说，一个网络界面是一个软件对象，它可以处理外流的数据包，而实际的传输机制隐藏于界面驱动中。即使大多数界面被关联到物理设备（或对于回环界面，关联到纯软件的数据循环），设计出依赖于其他界面来执行实际数据包传输的网络界面驱动是有可能的。 “虚拟”界面的想法有助于对特殊目的的数据包处理，同时避免黑客 3入侵内核网络子系统。这个想法可用于将数据包配置到另一个协议中。因此，创建一个隧道暗指在内核中创建一个虚拟界面，并将封装信息保留在专用数据结构中。5. 设计 提出的设计方案是使用 NF_IP_LOCAL_OUT 钩子来探测是否需要隧道。当一个本地进程生成的 IPv4 数据包通过这个钩子，针对此钩子定义的回收函数将有以下任务：1. 决定目的地 IPv6 地址。2. 若目的地为 IPv6 主机，则为远程主机创建一个隧道。3. 若目的地在纯 IPv4 网络中则为边界路由器创建一个隧道。边界路由器 存在于 IPv6 和 IPv4 域的边界处。4. 创建合适的路由选择表输入。 这样，回收函数 有了一个外部分解器的任务Tsuchiya et al. 2002，即解析一个 IPv4 地址，也就是说进入一个 IPv6 地址的 A 记 录，即 AAAA 记录。为此，它会生成一个对 DNS 服务器的 DNS 查询。再 一次，隧道的创建可在内核空间中进行。注册的函数将执行创建虚拟界 面的任务并和新创建的设备一起配置隧道数据结构。隧道参数可存储于 界面的私有数据结构中。 一旦设备被创建出来，那么一个目的地路由就可与之关联，如此一 来，数据包就能被转向这个界面了。传输函数就能利用储存在隧道私有 数据结构中的信息，有组织地封装这些数据包（图 2）。接下来回收函数 就能返回 NF_ACCEPT 的一个判断以便数据包返回网络栈中。接着由内核 作出路由判断。 一个 IPv6 域中的用户空间守护程序被配置用于传达在 IPv4 目的地 建立隧道的需求，或者是边界路由器的目的地在 IPv4 域中。 一种新的被称为 IPIP（值 4）的协议被注册用于接收那些隧道数据 包。注册程序涉及到一些用于处理这些隧道数据包及生成错误信息 （ICMP 信息）的特定函数。接收函数移除 IPv6 头信息并且模拟另一个 接收程序，此时一个 IPv4 数据包被接收，虚拟界面的一些参数被调整 以便 IPv4 数据包的接收可通过虚拟设备来模拟。 4 图2. 数据包的接收.6.性能6.1 延迟时间 在性能评估中，隧道式机制传输平均延迟时间Tsuchiya et al.2000 Raicu and Zeadally2003第一。平均延迟时间是指把时间作为一个封包通过网路连接从发送者传输到接受者。测试的执行是通过 Ping Latency 4 3.5 IPv4 Tunneled 3 2.5 Time ms 2 1.5 1 0.5 0 64 128 256 512 768 数据包大小 图3.延迟时间分析. 5 Throughput 2500 IPv4 2000 Tunneled Throughput kbps 1500 1000 500 0 64 128 256 512 768 数据包 字节 图4. 吞吐量分析.程序运行在可靠的 ICMP 网络层上，ping 程序的功能是发送回应请求包来控制指定节点和检查回应讯息，并以此来判定特殊节点是否存活。 延迟的测量是从客户端向服务器发送 64，128，258，512 及 768 字节的数据包，服务器一旦收到数据包即立刻回送给客户端。整个过程将重复进行，周期循环 1000 次。 图 3 显示：IPv4 包与隧道包延迟的比较，数据包的大小由 64 字节到 768 字节的不同。随着数据包字节的改变，总值呈现出由 7到 30的变化。总值出现于隧道包封装与 DE 封装的所需时间。6.2 吞吐量 吞吐量Tsuchiya et al.2000 Raicu and Zeadally2003定义是：总的数据包传输到全部路径的单位时间。吞吐量的计算公式为 TP/LT 指吞吐量，P 指千字节的数据包大小，L 指找到一致的数据包大小的延迟时间。图 4 是对 64 字节到 768 字节的数据包大小的吞吐量的分析。 在 IPv6 协议栈，数据包大小始终保持在小于 1440 字节以避免潜在的分裂程序。最大的吞吐量达到最大的数据包大小。吞吐量一般随着数据包大小的增加而增大。总值从 7到 30的变化取决于数据包大小。总值随着数据包大小的增大而减少（图 4）。 67.与其他机制的比较 本 节 ， 讲 述一些 关于 IETF 下一代过 渡技术工作组的相关 工作Ngtrans Waddington and Chang2002。 双协议栈Bound and Tountain1999机制是两种基本传输机制的一种，在主机与路由器中双协议栈可完全支持 IPv4 和 IPv6。但是它不可以减少对全局路由 IPv4 地址的需求，以及提高 IPv4 与 IPv6 混合路由设施的网络复杂性。 应用层网关（ALG）SOCKS64 Kitamura et al.2000和TCP继电器Kitamura et al.2000是可以提供在IPv4与IPv6之间通信的代理机制。在应用程序或者TCP连接层它们都可分离一个IP连接到两个封闭的连接，其中之一在IPv4网络，另一个在IPv6网络。它们共同的缺点是打破因特网点对点的原则，而此原则对电子商务以及商业通信非常的重要。ALG是一种应用程序-从属机制，它是指对不同的应用程序它应提供不同的应用程序网关组件。SOCKS64可只为包含于SOCKS客户与SOCKS服务器的网站服务。NATPT Tsirtsis and Srisureshi2000来源于传统的NAT Srisureshi and Hodrege 1999机制，再加上IPv4与IPv6协议的协议转换。BIS Tsuchiya et al.2000 由寻址转换器模组到节点系统，与一个地址映射以及延伸到名称分解器，以次来促进转换。SIITNordmark2000提供了一个从IPv4到IPv6灵活与无状态的转化，但是它是不完备的，因为它没有指定在IPv6网络里如何从IPv4包到IPv6包转化。这三种机制可以被认为是NAT-型机制，所以它们都含有NAT固有的缺陷。NAT-有害应用程序在不参与应用层网关的情况下不可以通过翻译盒。同时，NAT-型机制也有同样的缺陷作为网关型机制直到点对点通信而言。更进一步，任何基于NAT的解决方案都是无效与不可扩展的。8. 结论与前景展望 概括起来我们提议的方案有下列优势：在全局网络上纯 IPv6 主机可以匹配于纯 IPv4 节点。在一个纯 IPv6 环境上不孤立于主机与其他的网络，应用程序还没到达 IPv6 之前就可以运行在纯 IPv6 主机与网络上，此时网络可只配置 IPv6，这里就不需要配置地址与 IPv4 路由。任何类型的协议/应用程序可显然地传递，不需要配置翻译器。 标准模型假设IPv6节点含有有效的IPv4与IPv6地址，在将来当节点升级为IPv6领域，这时IPv4地址只需要临时IPv4节点通信。对IPv6节点一个机制必须去探测IPv4地址。此时这个机制将需要探测核心 7层，追踪IPv4 API系统呼叫。所以程序需要从服务器获得IPv4地址，这个程序也许利用DHCPv6或者RPCv6，再或者利用特别设计的目标，同样地服务器需要维护全局的IPv4地址。参考文献Af H. Tountain L. ENST Bretagne Methods for IPv4-IPv6 Transition. IEEE 1999.Bound J. Tountain L. Af H. Dupont F. Durand A. dual stack transition mechanism DSTMInternet draft draft-ietfngtrans dstm-007.txt 2002.Chakeres I.D. AODV-UCSB Implementation University of California Santa Barbara./http:/moment.cs.ucs- /AODV/aodv.htmlS.Davies J. Introduction to IP version 6 Microsoft Press February2002. Dunn T. The IPv6 transition. IEEE Internet Comput 2002.Kitamura H. Jinzaki A. Kobayashi S. A socks based IPv6/IPv4 gateway mechanism Internet Draft draft-ietf-ngtrans-socks-gateway-06.txt 2000.Netlter homepage //S.Nordmark E. Stateless IP/ICMP translator algorithm SIIT. RFC2765 February 2000.Raicu I. Zeadally S. Evalating IPv4 to IPv6 transition mechanisms. IEEE September2003.Srisuresh P. Holdrege M. IP network address translator NAT terminology and considerations.RFC2663August 1999.Tsuchiya K Higuchi H. Atarashi Y. Dual stack hosts using the bump in the stack techniqueRFC2767February 2000.Tsirtsis G. Srisuresh P. Network address translation-protocol translation NAT-PT. RFC2766February2000.Waddington D. Chang F. Realizing the transition to IPv6. IEEE Comm Mag 2002.Wang K. Yeo A.K. Ananda A.L. DTTS: a transparent and scalable solution for IPv4 to IPv6transitionProceedings of the tenth international conference on computer communication and networks IEEE 2001. 8 Journal of Network and Computer Applications 31 2008 6672 /locate/jnca Research note Design and implementation scheme for deploying IPv4 over IPv6 tunnel Tushar M. Raste D.B. Kulkarni Department of Computer Science and Engineering Walchand College of EngineeringSangli India Received 14 January 2005 received in revised form 28 June 2006 accepted 28 June 2006Abstract: IPv4 to IPv6 transition is an inevitable process when deploying IPv6 networks within the presentIPv4 Internet. The two protocols are expected to coexist for a number of years during the transitionperiod. A number of transition techniques exist to address the various needs of different networks.One of them is tunneling mechanism. Tunneling means encapsulation of one protocol into anotherone so that the encapsulated protocol is send as payload on the network. In this paper a scheme ispresented for tunneling of IPv4 packets in IPv6 packets. This scheme will be useful in the future whenmost of the networks would be converted into IPv6 networks involving minimum IPv4 routing. This technique coupled with the dual stack approach enables IPv4 applications to run andinteract with other IPv4 applications in both IPv4 and IPv6 network environments without anymodication and recompilation and without NAT nor any application proxy or gateway.r 2007 Published by Elsevier Ltd.Keywords: Network Ipv4 Ipv61. Introduction The initial deployment of IPv6 Davies 2002 will require a tightly coupled use of IPv4addresses to support the interoperation of IPv6 and IPv4 within an IPv6-only NetworkDunn 2002. Nodes will still need to communicate with IPv4 nodes that do not have adual IP layer supporting both IPv4 and IPv6. The mechanism proposed is based on the use Corresponding author. Tel.: 912332301327 fax: 912332300831. E-mail addresses: tusharrasteyahoo.co.in T.M. Raste d_b_ D.B. Kulkarni.1084-8045/ - see front matter r 2007 Published by Elsevier Ltd.doi:10.1016/j.jnca.2006.06.009 1of IPv4-over-IPv6 tunnels Wang et al. 2001 to carry IPv4 trafc within an IPv6-onlynetwork. Since the IPv4 globally routable address space available is becoming a scarceresource it is assumed that users will deploy IPv6 to reduce the need and reliability on IPv4within a portion of their networks. Under this premise supporting native IPv4 and nativeIPv6 simultaneously largely increases the complexity of network administration addressplan routing infrastructure. It is proposed in this case to congure the network on