[0001] 本
发明涉及网络通信技术领域，具体是涉及一种家庭网关及IPv6主机访问网络服务器的方法。
背景技术
[0002] 家庭网关(Residential Gateway)是家庭内网络化信息设备与智能宽带接入网之间的智能网关，家庭网关包括网络侧和用户侧，网络侧从互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)获得互联网地址，并为用户侧分配可用的网络地址。随着互联网协议版本4(Internet Protocol Version 4，IPv4)可用地址的枯竭和个人设备接入网络需求的急剧增长，越来越多的个人设备开始支持在家庭网关的用户侧部署纯IPv6(Internet Protocol Version 6)局域网，个人设备成为仅支持IPv6协议栈的IPv6主机，可以直接访问支持IPv6协议栈的IPv6网络服务器。但是，当前较多的IPv4网络服务器还是使用IPv4地址接入，仅支持IPv4协议栈，由于IPv6主机和IPv4网络服务器运行不同的互联网协议版本而不能直接连接，相对于网络侧丰富的IPv4网络服务器，用户侧网络为IPv6
孤岛。
[0003] 为了实现IPv6主机访问IPv4互联网资源，目前普遍采用的一种方案是通过在IPv6主机上运行IPv4/IPv6双协议栈来解决，两者平行工作，互不干涉，这种方案要求IPv6主机也支持IPv4协议栈，不适用于用户的网络部署要求，因此，目前还发展出基于IPv6到IPv4的网络地址转换(Network Address Translation IPv6-IPv4，NAT64)以及IPv6及IPv4域名系统(Domain Name System IPv6-IPv4，DNS64)技术的NAT64/DNS64技术方案，其中，DNS64根据IPv4网络服务器的IPv4地址合成为IPv6主机使用的IPv6地址，NAT64基于合成的IPv6地址执行地址转换和协议转换，这种方案通常依赖于ISP支持NAT64，以及需要对家庭网关以外的其它设施进行
修改，造成网络升级难度和成本增加。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中存在的
缺陷，本发明的主要目的在于提供一种家庭网关，本发明的另一目的在于提供一种IPv6主机访问网络服务器的方法，能够实现家庭网关用户侧的IPv6主机既能访问IPv6互联网资源，也能访问IPv4互联网资源，无需对家庭网关以外的其它设施进行任何修改。
[0005] 本发明提供一种家庭网关，家庭网关包括DNS64模
块、路由模块和NAT模块；
[0006] DNS64模块用于将IPv6主机发出的网络服务器域名的解析
请求发送到路由模块，并从路由模块接收DNS服务器返回的所述解析请求的响应报文，当所述域名对应的IP地址为IPv4地址时，将所述域名对应的IP地址合成为IPv6地址并发送到IPv6主机；
[0007] 路由模块用于转发DNS64模块和DNS服务器之间的所述解析请求及其响应报文；当判定IPv6主机发出的第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址时，将NAT模块对所述第一连接请求进行网络地址转换获得的第二连接请求转发到网络服务器，并将网络服务器返回的所述第二连接请求的响应报文经过NAT模块转换成所述第一连接请求的响应报文后转发到IPv6主机；
[0008] NAT模块用于根据预设的网络地址转换NAT规则，对所述第一连接请求进行网络地址转换后获得第二连接请求，对所述第二连接请求的响应报文进行网络地址转换后获得所述第一连接请求的响应报文，所述第二连接请求的网络地址为包括所述域名对应的IP地址的公有IPv4地址。
[0009] 在上述技术方案的
基础上，所述NAT模块包括NAT64单元和NAT44单元；
[0010] NAT64单元用于将所述第一连接请求转换为私有连接请求后发送到NAT44单元，以及将所述私有连接请求的响应报文转换为所述第一连接请求的响应报文后转发到路由模块，其中，所述私有连接请求中的网络地址为IPv6主机对应的私有IPv4地址；
[0011] NAT44单元用于将所述私有连接请求转换为所述第二连接请求后转发到路由模块，以及将所述第二连接请求的响应报文转换为所述私有连接请求的响应报文后发送到NAT64单元。
[0012] 在上述技术方案的基础上，当所述域名对应的IP地址为IPv6地址时，路由模块还用于转发IPv6主机和网络服务器之间的所述第一连接请求及其响应报文。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述预设的网络地址转换NAT规则包括转换前和转换后的网络地址的对应关系以及转换方向，所述转换前和转换后的网络地址均包括IP地址和端口号。
[0014] 本发明还提供一种基于所述家庭网关的IPv6主机访问网络服务器的方法，其包括以下步骤：
[0015] DNS64模块将IPv6主机发出的网络服务器域名的解析请求转发给DNS服务器，当DNS服务器返回的所述域名对应的IP地址为IPv4地址时，将所述域名对应的IP地址合成为IPv6地址并发送到IPv6主机；
[0016] 当IPv6主机发出的第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址时，路由模块将NAT模块对所述第一连接请求进行网络地址转换获得的第二连接请求转发到网络服务器，并将网络服务器返回的所述第二连接请求的响应报文经过NAT模块转换成所述第一连接请求的响应报文后转发到IPv6主机，所述第二连接请求的网络地址为包括所述域名对应的IP地址的公有IPv4地址。
[0017] 在上述技术方案的基础上，路由模块将NAT模块对所述第一连接请求进行网络地址转换获得的第二连接请求转发到网络服务器，并将网络服务器返回的所述第二连接请求的响应报文经过NAT模块转换成所述第一连接请求的响应报文后转发到IPv6主机包括：
[0018] 路由模块接收IPv6主机发出的第一连接请求；
[0019] 当判定所述第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址时，将所述第一连接请求发送到NAT模块；
[0020] NAT模块将所述第一连接请求转换为第二连接请求后发送到路由模块；
[0021] 路由模块将所述第二连接请求转发到网络服务器；
[0022] 路由模块将网络服务器返回的所述第二连接请求的响应报文发送回NAT模块；
[0023] NAT模块将所述第二连接请求的响应报文转换为所述第一连接请求的响应报文后发送到路由模块；
[0024] 路由模块将所述第一连接请求的响应报文转发到IPv6主机。
[0025] 在上述技术方案的基础上，所述方法还包括：当所述域名对应的IP地址为IPv6地址时，路由模块转发IPv6主机和网络服务器之间的所述第一连接请求及其响应报文。
[0026] 在上述技术方案的基础上，所述预设的网络地址转换NAT规则包括转换前和转换后的网络地址的对应关系以及转换方向，所述转换前和转换后的网络地址均包括IP地址和端口号。
[0027] 在上述技术方案的基础上，所述预设的网络地址转换NAT规则包括第一网络地址转换NAT规则和第二网络地址转换NAT规则，
[0028] 所述第一网络地址转换NAT规则将所述第一连接请求转换为私有连接请求，以及将所述私有连接请求的响应报文转换为所述第二连接请求的响应报文，其中，所述私有连接请求的网络地址为IPv6主机对应的私有IPv4地址；
[0029] 所述第二网络地址转换NAT规则将所述私有连接请求转换为所述第二连接请求，以及将所述第二连接请求的响应报文转换为所述私有连接请求的响应报文。
[0030] 在上述技术方案的基础上，所述NAT模块包括NAT64单元和NAT44单元；
[0031] NAT64单元将所述第一连接请求转换为私有连接请求后发送到NAT44单元，以及将所述私有连接请求的响应报文转换为所述第一连接请求的响应报文后转发到路由模块；
[0032] NAT44单元将所述私有连接请求转换为所述第二连接请求后转发到路由模块，以及将所述第二连接请求的响应报文转换为所述私有连接请求的响应报文后发送到NAT64单元。
[0033] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0034] (1)实现家庭网关用户侧的IPv6主机既能访问IPv6互联网资源，也能访问IPv4互联网资源，无需对家庭网关以外的其它设施进行任何修改，降低网络侧的复杂性、升级难度和成本，也降低了网络维护难度和工作量。
[0035] (2)在原有家庭网关的路由模块和NAT44单元的基础上，通过增加DNS64模块和NAT64单元的
软件升级方式即可实现访问IPv6和IPv4互联网资源的功能，且便于进行
开关控制，降低路由的复杂性、升级难度和成本，并简化网络故障诊断。
[0036] (3)在实现访问IPv4网络服务器的情况下，确保IPv6主机访问IPv6网络服务器的传输速度，提升用户体验。
附图说明
[0037] 图1是本发明
实施例家庭网关的系统示意图；
[0038] 图2是本发明实施例IPv6主机访问网络服务器的方法
流程图；
[0039] 图3是图2中步骤S4的流程图；
[0040] 图4是本发明实施例的IPv6主机访问IPv4网络服务器的报文交互示意图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0042] 参见图1所示，本发明实施例提供一种家庭网关，IPv6主机通过家庭网关分别与IPv6主机请求访问的网络服务器和DNS服务器连接，DNS服务器向家庭网关发送网络服务器的IPv6或者IPv4地址。家庭网关包括DNS64模块、路由模块和NAT模块。
[0043] DNS64模块用于将IPv6主机发出的网络服务器域名的解析请求发送到路由模块，并从路由模块接收DNS服务器返回的解析请求的响应报文，当域名对应的IP地址为IPv4地址时，例如，域名对应的IP地址为A：example.com中包括A记录，将域名对应的IP地址合成为IPv6地址并发送到IPv6主机。
[0044] 域名解析请求包括IPv6主机请求访问的网络服务器的域名网址，根据解析请求的响应报文，获得与该域名相对应的IP地址，该IP地址为IPv6地址或者IPv4地址。DNS64模块基于IPv4地址和预定的IPv6前缀合成IPv6地址，例如预定的IPv6前缀为2001:db8:ffff。
[0045] 路由模块用于转发DNS64模块和DNS服务器之间的解析请求及其响应报文；当判定IPv6主机发出的第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址时，将NAT模块对第一连接请求进行网络地址转换获得的第二连接请求转发到网络服务器，并将网络服务器返回的第二连接请求的响应报文经过NAT模块转换成第一连接请求的响应报文后转发到IPv6主机。
[0046] 路由模块根据DNS64模块用于合成IPv6地址的预定的IPv6前缀判定IPv6主机发出的第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址。
[0047] 当域名对应的IP地址为IPv6地址时，例如，域名对应的IP地址为AAAA：example.com中包括AAAA记录，路由模块还用于转发IPv6主机和网络服务器之间的第一连接请求及其响应报文。本发明实施例能够在实现访问IPv4网络服务器的情况下，确保IPv6主机访问IPv6网络服务器的传输速度，提升用户体验。
[0048] 第一连接请求的目的IP地址为合成的IPv6地址时，NAT模块用于根据预设的网络地址转换NAT规则，对第一连接请求进行网络地址转换后获得第二连接请求，对第二连接请求的响应报文进行网络地址转换后获得第一连接请求的响应报文，第二连接请求的网络地址为包括域名对应的IP地址的公有IPv4地址。
[0049] NAT模块包括NAT64单元和NAT44单元，NAT64单元用于将第一连接请求转换为私有连接请求后发送到NAT44单元，以及将私有连接请求的响应报文转换为第一连接请求的响应报文后转发到路由模块，其中，私有连接请求中的网络地址为IPv6主机对应的私有IPv4地址。NAT44单元用于将私有连接请求转换为第二连接请求后转发到路由模块，以及将第二连接请求的响应报文转换为私有连接请求的响应报文后发送到NAT64单元。
[0050] 本发明实施例在原有家庭网关的路由模块和NAT44单元的基础上，通过增加DNS64模块和NAT64单元的软件升级方式即可实现访问IPv6和IPv4互联网资源的功能，且便于进行开关控制，降低路由的复杂性、升级难度和成本，并简化网络故障诊断。
[0051] 本发明实施例能够实现家庭网关用户侧的IPv6主机既能访问IPv6互联网资源，也能访问IPv4互联网资源，无需对家庭网关以外的其它设施进行任何修改，降低网络的复杂性、升级难度和成本，也降低了网络维护难度和工作量。
[0052] 参见图2所示，本发明实施例提供一种IPv6主机访问网络服务器的方法，其包括以下步骤：
[0053] S1.DNS64模块将IPv6主机发出的网络服务器域名的解析请求转发给DNS服务器，当DNS服务器返回的域名对应的IP地址为IPv4地址时，将域名对应的IP地址合成为IPv6地址并发送到IPv6主机。
[0054] 域名解析请求包括IPv6主机请求访问的网络服务器的域名网址，根据解析请求的响应报文，获得与该域名相对应的IP地址，该IP地址为IPv6地址或者IPv4地址。DNS64模块基于IPv4地址和预定的IPv6前缀合成IPv6地址。
[0055] 步骤S1具体包括：
[0056] DNS64模块将IPv6主机发出的网络服务器域名的解析请求发送到路由模块，路由模块将解析请求转发给DNS服务器，并将DNS服务器返回的域名对应的IP地址发送回DNS64模块，DNS64模块根据DNS服务器返回的解析请求的响应报文进行判断，当域名对应的IP地址为IPv4地址时，将域名对应的IP地址合成为IPv6地址并发送到IPv6主机。
[0057] S2.路由模块接收IPv6主机发出的第一连接请求；
[0058] S3.路由模块判断IPv6主机发出的第一连接请求的目的IP地址是否为合成的IPv6地址，若是，进入S4；若否，进入S5。
[0059] S4.路由模块将NAT模块对第一连接请求进行网络地址转换获得的第二连接请求转发到网络服务器，并将网络服务器返回的第二连接请求的响应报文经过NAT模块转换成第一连接请求的响应报文后转发到IPv6主机，第二连接请求的网络地址为包括域名对应的IP地址的公有IPv4地址。
[0060] 具体的，第二连接请求的目的IP地址即域名对应的IP地址，第二连接请求的源IP地址即家庭网关的IP地址，第二连接请求的目的IP地址和源IP地址均为IPv4地址，即IPv6主机访问IPv4网络服务器时，家庭网关的网络侧基于IPv4协议。
[0061] 预设的网络地址转换NAT规则包括转换前和转换后的网络地址的对应关系以及转换方向，转换前和转换后的网络地址均包括IP地址和端口号。
[0062] 预设的网络地址转换NAT规则包括第一网络地址转换NAT规则和第二网络地址转换NAT规则，第一网络地址转换NAT规则将第一连接请求转换为私有连接请求，以及将私有连接请求的响应报文转换为第一连接请求的响应报文，其中，私有连接请求的网络地址为IPv6主机对应的私有IPv4地址。第二网络地址转换NAT规则将私有连接请求转换为第二连接请求，以及将第二连接请求的响应报文转换为私有连接请求的响应报文。
[0063] 第一网络地址转换NAT规则包括从
指定的私有IPv4地址段中选择一个私有IPv4地址作为IPv6主机对应的私有连接请求的网络地址，该私有IPv4地址与带有预定的IPv6前缀的第一连接请求及其响应报文的网络地址存在一一映射关系。第二网络地址转换NAT规则包括私有连接请求及其响应报文的网络地址和第二连接请求及其响应报文的网络地址之间的映射关系。
[0064] 表1举例说明对第一网络地址转换NAT规则和第二网络地址转换NAT规则。
[0065] 表1：第一连接请求及其响应报文、转换后的私有连接请求及其响应报文和转换后的第二连接请求及其响应报文的网络地址的对应关系以及转换方向。
[0066]
[0067] 其中，网络地址1为目的或者源地址时，网络地址2为相应的源或者目的地址，图4为本发明实施例的IPv6主机访问IPv4网络服务器的报文交互示意图，根据第一网络地址转换NAT规则将第一连接请求转换为私有连接请求时，第一连接请求的目的地址包括目的IP地址和目的端口号：[2001:db8:ffff::10.25.9.10]:80，其中，根据域名对应的IP地址10.25.9.10所合成的IPv6地址为2001:db8:ffff::10.25.9.10，第一连接请求的源地址包括源IP地址和源端口号：[2001:db8::2]:10697。转换后的私有连接请求的目的地址包括目的IP地址和目的端口号：10.25.9.10:80，转换后的私有连接请求的源地址包括源IP地址和源端口号：192.168.255.2:20139。转换方向根据NAT模块收到的连接请求的目的地址和源地址确定，例如，根据NAT模块收到的第一连接请求的目的地址和源地址，判断第一连接请求是从IPv6主机到网络服务器，则将第一连接请求的目的IP地址和目的端口号转换为私有连接请求的目的IP地址和目的端口号，第一连接请求的源IP地址和源端口号转换为私有连接请求的源IP地址和源端口号。
[0068] 第一连接请求的响应报文的目的地址包括目的IP地址和目的端口号：[2001:db8::2]:10697，第一连接请求的源地址包括源IP地址和源端口号：[2001:db8:ffff::
10.25.9.10]:80；转换后的私有连接请求的响应报文的目的地址包括目的IP地址和目的端口号：192.168.255.2:20139，转换后的私有连接请求的响应报文的源地址包括源IP地址和源端口号：10.25.9.10:80。
[0069] NAT模块包括NAT64单元和NAT44单元。NAT64单元根据第一网络地址转换NAT规则将第一连接请求转换为私有连接请求后发送到NAT44单元，以及将私有连接请求的响应报文转换为第一连接请求的响应报文后转发到路由模块。NAT44单元根据第二网络地址转换NAT规则将私有连接请求转换为第二连接请求后转发到路由模块，以及将第二连接请求的响应报文转换为私有连接请求的响应报文后发送到NAT64单元。
[0070] NAT64单元从指定的私有IPv4地址段中选择一个私有IPv4地址，通过一一映射的方式，将带有预定的IPv6前缀的第一连接请求的网络地址映射到选择的私有IPv4地址上，并将映射关系保存到映射文件中，NAT64单元根据映射文件进行第一连接请求及其响应报文与私有连接请求及其响应报文之间的网络地址转换。
[0071] 本发明实施例在原有家庭网关的路由模块和NAT44单元的基础上，通过增加DNS64模块和NAT64单元的软件升级方式即可实现访问IPv6和IPv4互联网资源的功能，且便于进行开关控制，降低路由的复杂性、升级难度和成本，并简化网络故障诊断。
[0072] 参见图3所示，步骤S4具体包括：
[0073] S4.1路由模块将第一连接请求发送到NAT64单元。
[0074] S4.2NAT64单元将第一连接请求转换为私有连接请求后发送到NAT44单元。
[0075] S4.3NAT44单元将私有连接请求转换为第二连接请求后转发到路由模块。
[0076] S4.4路由模块将第二连接请求转发到网络服务器。
[0077] S4.5路由模块将网络服务器返回的第二连接请求的响应报文发送回NAT44单元。
[0078] S4.6NAT44单元将第二连接请求的响应报文转换为私有连接请求的响应报文后发送到NAT64单元。
[0079] S4.7NAT64单元将私有连接请求的响应报文转换为第一连接请求的响应报文后转发到路由模块。
[0080] S4.8路由模块将第一连接请求的响应报文转发到IPv6主机。
[0081] S5.路由模块转发IPv6主机和网络服务器之间的第一连接请求及其响应报文。
[0082] 路由模块将IPv6主机发出的第一连接请求发送到网络服务器，并将网络服务器返回的第一连接请求的响应报文发送到IPv6主机，IPv6主机访问IPv6网络服务器时，家庭网关的网络侧基于IPv6协议。
[0083] 本发明实施例能够在实现访问IPv4网络服务器的情况下，确保IPv6主机访问IPv6网络服务器的传输速度，提升用户体验。
[0084] 本发明实施例能够实现家庭网关用户侧的IPv6主机既能访问IPv6互联网资源，也能访问IPv4互联网资源，无需对家庭网关以外的其它设施进行任何修改，降低网络的复杂性、升级难度和成本，也降低了网络维护难度和工作量。
[0085] 本发明不局限于上述实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本
说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
