论文题目: 基于NAT-PT技术的翻译网关的研究与实现
论文类型: 硕士论文
论文专业: 计算机应用
作者: 赵凯辉
导师: 夏勤,沈军
关键词: 翻译网关,模块化软件路由器
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: IPv6由于具有扩展的地址空间、全新的地址管理方案、对流媒体的支持以及更完善的安全机制等新特性,使其逐渐取代IPv4成为必然。目前人们所面临的问题主要在于如何渐进的、平滑的、无缝的以合理代价由目前基于IPv4的网络过渡到基于IPv6的下一代网络。由于过渡是渐进的,在过渡的初期,Internet将由运行IPv4的“海洋”和运行IPv6的“小岛”组成。随着时间的推移,IPv4的“海洋”将会逐渐变小,而IPv6的“小岛”将会越来越多,最终完全取代IPv4。在IPv4向IPv6过渡的过程中,必须解决两个问题:被IPv4网络分隔的IPv6网络间的通信和IPv4网络与IPv6网络间的通信。基于NAT-PT(network address translation-protocol translation,网络地址翻译和协议翻译)的翻译网关是IPv4到IPv6的演进的一个强有力的工具,NAT-PT可以确保IPv4网络和IPv6网络的共存和互通,通信可以由任意一种站点内的任意主机发起,不需要采用翻译网关之外的站点进行任何改动。采用翻译网关方案,ISP需要做的仅仅是IPv6相关的工作,由翻译网关来保证站点的服务和功能不受影响,这样就极大地降低了升级的难度。本论文主要研究了基于NAT-PT技术的翻译网关,设计并实现了相应的原型系统。本论文的研究主要包括以下几个方面:1)深入分析了基于NAT-PT技术的翻译网关的工作原理,NAT-PT中的协议转换算法及网络地址转换算法;深入分析了带有DNS-ALG的NAT-PT的工作原理。2)提出一种基于Patricia树并辅之以Hash表的高速网络环境下转换条目的快速搜索算法,加快了转换条目的搜索过程,提高了NAT-PT的性能。3)分析总结NAT-PT模型的特点,提出改进的模型ENAT-PT(enhanced NAT-PT),在实际应用中对解决IPv4地址短缺问题具有重要意义。4)通过对NAT-PT翻译网关工作原理的研究,提出了NAT-PT的设计方案;利用模块化软件路由器Click系统,实现了NAT-PT翻译网关原型系统。本论文来源于中国国家发展和改革委员会和日本经济产业省共同组织的《下一代互联网中日IPv6合作项目》东南大学承担的子项目《IPv4应用到IPv6应用的过渡技术研究》。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 研究背景
1.2 开发环境
1.3 论文研究目标
1.4 论文章节安排
第二章 IPv4 向IPv6 的过渡机制
2.1 过渡问题的出现
2.2 各种过渡技术分析
2.2.1 双协议栈机制
2.2.2 隧道机制
2.2.3 翻译机制
2.3 网络过渡过程分析
2.4 IPv6 的部署
2.4.1 部署双栈骨干机制
2.4.2 在IPv4 隧道上部署IPv6
2.4.3 在专用数据链路上部署IPv6
2.4.4 在MPLS 骨干网中部署IPv6
2.5 本章小结
第三章 基于NAT-PT 技术的翻译网关
3.1 NAT-PT 翻译网关的工作原理
3.2 NAT-PT 的网络地址转换（NAT）
3.3 NAT-PT 的协议转换（PT）
3.3.1 IPv4/IPv6 报头之间的转换
3.3.2 ICMPv4/ICMPv6 之间的转换
3.3.3 传输层协议TCP/UDP
3.4 NAT-PT 与DNS-ALG
3.4.1 基本NAT-PT 的工作原理
3.4.2 应用DNS-ALG 的NAT-PT 翻译网关的工作原理
3.5 本章小结
第四章 NAT-PT 地址映射表查找算法及NAT-PT 模型的研究
4.1 现有的NAT-PT 地址映射表查找算法分析
4.1.1 线性查找
4.1.2 分段完全匹配查找算法
4.1.3 检索树
4.1.4 路径压缩Trie 树
4.1.5 基于哈希表的快速查找
4.1.6 哈希表和检索树的合并使用
4.2 一种基于哈希表和路径压缩树的地址映射表查找的改进算法
4.2.1 哈希表和Patricia 树算法在NAT-PT 中的应用
4.2.2 哈希表和Patricia 树算法在NAPT–PT 中的应用
4.3 改进的NAT-PT 模型
4.3.1 ENAT-PT 基本原理
4.3.2 ENAT-PT 的工作实例
4.4 本章小结
第五章 Click 模块化软件路由体系结构分析
5.1 Click 模块化软件路由器
5.2 Click 路由系统分析
5.2.1 Click 系统体系结构
5.2.2 Click 系统的特点
5.2.3 Click 系统扩展技术
5.3 基于Click 系统的IPv4 路由器
5.4 基于Click 系统的IPv6 路由器
5.5 本章小结
第六章 NAT-PT 原型系统的设计与实现
6.1 NAT-PT 翻译网关的模块化设计
6.2 NAT-PT 的协议翻译模块设计
6.2.1 协议翻译模块PT46 的设计
6.2.2 协议翻译模块PT64 的设计
6.3 NAT-PT 的地址端口翻译模块(APT)设计
6.3.1 APT 的功能分析
6.3.2 地址端口翻译器APT 的设计
6.3.3 地址端口翻译器APT 的配置
6.3.4 地址端口翻译器APT 中地址映射表的形成、查找、绑定与删除
6.4 NAT-PT 的DNS-ALG 模块设计
6.5 基于Click 系统的NAT-PT 翻译网关原型系统的设计
6.5.1 基于Click 系统无DNS-ALG 的NAT-PT 翻译网关
6.5.2 基于Click 系统带有DNS-ALG 的NAT-PT 翻译网关
6.6 基于Click 系统的NAT-PT 翻译网关原型系统的实现及测试
6.6.1 NAT-PT 翻译网关原型系统简介
6.6.2 NAT-PT 翻译网关原型系统的安装
6.6.3 NAT-PT 翻译网关原型系统的测试
6.7 本章小结
第七章 论文总结和相关展望
7.1 论文总结
7.2 未来的工作展望
致谢
参考文献
附录1 无DNS-ALG 的NAT-PT Click 配置文档
附录2 有DNS-ALG 的NAT-PT Click 配置文档
附录3 NAT-PT 翻译网关运行时的Shell 界面
作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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