运营商级网络地址转换设备发现方法、 设备和系统 技术领域 本发明涉及网络通信领域， 尤其涉及一种运营商级网络地址转换设备发现方法、 设备和系统。
背景技术 随着网络终端的快速普及， 越来越到的网络设备进入互联网， 需要网际协议 (Internet Protocol， IP) 地址进行通信， 导致当前采用的网际协议第四版 (IPv4)IP 地址 逐步耗尽。而互联网协议第六版 (IPv6) 已经被认为是下一代互联网的核心标准。
因地址不足而切换到 IPv6 用户希望能够正常访问当前 IPv4， 并且， 由于需要巨大 的升级成本， 现有的 IPv4 设备难以立刻升级到 IPv6。因此， 从 IPv4 到 Ipv6 的演进需要长 期过程， 目前， 对这一演进过程的普遍看法已经从 “IPv4 到 IPv6 的过渡” 变为 “IPv4-IPv6 共存” 。
为了支持 IPv4-IPv6 演进过程中的网络互通， 研究人员已经提出了多种互通技 术， 包括双栈 (Dual-Stack)， 隧道 (tunnel)， 翻译 (Translation) 等机制。但是这些技术开 发数年来并没有得到太多应用， 对 IPv4-IPv6 演进过程的推动作用有限。双栈技术最为简 单， 但是将所有网络基础设施、 业务、 应用和用户终端全部升级为双栈的成本极高。隧道技 术和翻译技术都有很多种， 但每种技术往往只能用于特定的演进场合， 其复杂的技术特点 决定了绝大多数用户不可能识别和选择适合自己的技术。
运营商级网络地址转换 (Carrier Grade NAT， CGN) 是一种在运营商中部署的设 备， 通过集成包括隧道和网络地址转换 (NetworkAddress Translation， NAT) 在内的多种演 进机制来改善 IPv4 和 IPv6 的平滑过渡和推进演进过程。目前的 CGN 技术有多种方案， 例 如， 一种是轻量级双栈中的 CGN， 它支持 IPv6 封装 IPv4 隧道， 并将隧道内的 IPv4 私网地址 转换为公网地址 ； 另一种是基于 “地址 + 端口号” 发送的 CGN， CGN 可以将相同的公网地址通 过隧道 ( 或点到点链路 ) 直接分配给不同主机使用， CGN 并不需要地址转换， 但是可以通过 “地址 + 端口号” 与隧道 ( 或点到点链路 ) 的绑定关系来区分使用相同地址的主机并发送报 文。 各方案尽管细节上有差别， 但总体上 CGN 的特点已经明确。 CGN 设备部署在 IPv4 和 IPv6 网络边界， 用户网络或主机能够通过 CGN 设备获得访问本地互联网服务提供商 (Internet Service Provider， ISP) 不支持的地址空间。
为了支持新地址版本， 例如 Ipv6， ISP 可以简单的部署一个 CGN 设备， 通过客户端 设备和 CGN 设备之间建立的隧道， IPv6 用户可以方便地访问 IPv6 互联网业务， 而避免 ISP 网络的大规模升级。因此， CGN 可以协助 IPv6 网络的快速部署。在 IPv6 网络演进的后期， ISP 也可以建立一个纯 IPv6 网络， 通过 CGN 设备为少量分散的 IPv4 用户服务， 由于 CGN 支 持 NAT 功能， 非常有助于 ISP 解决演进后期的地址不足问题。此外， ISP 采用统一的地址族 还有利于网络的运营和维护。
CGN 设备对于用户而言， 属于一个网络服务的集中点， 因而 CGN 的发现是用户获得 服务的重要过程。用户需要了解 CGN 设备的信息， 例如， CGN 设备在 ISP 网络中的地址等。
用户了解 CGN 设备的信息， 最简单的方式是手工配置。但是， 手工配置对于分散的大量用户 而言并不可行， 需要每个用户记忆 CGN 设备的信息， 一旦 CGN 设备的信息变更， 还需要通知 每个用户。
因此， 需要一种实用的解决 CGN 设备发现问题的方案。 发明内容 本发明实施例的目的是提供一种运营商级网络地址转换设备发现方法、 设备和系 统， 解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的 ：
一种运营商级网络地址转换设备发现方法， 包括 ：
向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换 CGN 设备信息的消息， 以使所述客 户端设备根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类 型信息和 CGN 设备的地址信息。
一种网络设备， 包括 ：
存储模块， 用于存储 CGN 设备信息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息 ；
发送模块， 用于向客户端设备发送携带 CGN 设备信息的消息， 以使所述客户端设 备根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。
一种运营商级网络地址转换方法， 包括 ：
接收携带 CGN 设备信息的消息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息 ；
根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。
一种客户端设备， 包括 ：
接收模块， 用于接收携带 CGN 设备信息的消息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类 型信息和 CGN 设备的地址信息 ；
建立模块， 用于根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。
一种运营商级网络地址转换系统， 包括， CGN 设备和网络设备 ； 其中，
所述 CGN 设备， 用于与客户端设备之间建立隧道， 使所述客户端设备访问 IPv6 或 IPv4 互联网业务 ；
所述网络设备， 用于存储 CGN 设备信息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息 和 CGN 设备的地址信息， 并用于向所述客户端设备发送携带 CGN 设备信息的消息， 以使所述 客户端设备根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。
采用本发明实施例提供的技术方案， 因为以网络设备向客户端设备发送携带 CGN 设备信息的消息， 使客户端设备得到了 CGN 设备的类型和地址信息， 能够根据 CGN 设备信息 与 CGN 设备建立隧道， 解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
附图说明
图 1 为本发明一个实施例中 CGN 设备发现方法流程图 ；
图 2 为本发明一个实施例中 CGN 设备信息示意图 ；图 3 为本发明一个实施例中网络设备框图 ； 图 4 为本发明一个实施例中 CGN 方法流程图 ； 图 5 为本发明一个实施例中客户端设备框图 ； 图 6 为本发明一个实施例中运营商级网络地址转换系统框图 ； 图 7 为本发明实施例的一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图 ； 图 8 为本发明实施例的另一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图 ； 图 9 为本发明实施例的又一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图。具体实施方式
以下结合图 1 至图 6 说明本发明一个实施例 ：
图 1 为本发明一个实施例中 CGN 设备发现方法流程图。该方法包括 ：
102、 网络设备向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换 CGN 设备信息的消 息。所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型 信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 还可 以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。 举例来说， 所 述网络设备可以是动态主机分配协议 (Dynamic Host ConfigurationProtocol， DHCP) 服务 器、 点对点协议 (point to point protocol， PPP) 服务器或 IPv6 路由器。相应的携带 CGN 设备信息的消息可以是 DHCP 应答消息、 PPP 消息或 IPv6 通告 (Router Advertisement， RA) 消息。CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道 内层信息。举例来说， 在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照图 2 设置。 图 2 为本发明一个实施例中 CGN 设备信息示意图。
其中 Code 表明该信息为 CGN 设备信息 ； Len 表明本 CGN 设备信息的长度 ； Type 字 段指明了 CGN 设备类型信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型 信息， 例如是轻量级双栈类型的 CGN 还是支持基于 “地址 + 端口号” 发送的 CGN 类型 ； 所 述 CGN 设备类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 例如二层隧道协议 (Layer 2Tunneling Protocol， L2TP)、 通用路由封装 (Generic RoutingEncapsulation， GRE)、 IP 协议安全通信协议族 (IP Security， IPSEC)、 IP 中的 IP(IP-in-IP) 或其他本领域普通技 术人员可以想到的隧道类型 ； 所述 CGN 设备类型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换 类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息， 例如， 将 Type 字段分为两个部分， 分别表 示 CGN 设备支持的转换类型信息和 CGN 设备支持的隧道类型信息， 此时 Type 字段的这两个 部分也可以不相连， 也可以用统一的类型表示方式， 例如转换类型是轻量级双栈类型的 CGN 而隧道类型是 L2TP 编为类型 1， 转换类型是轻量级双栈类型的 CGN 而隧道类型是 GRE 编为 类型 2， 依此类推。Pref 字段表明该 CGN 设备的优先级信息， 当收到多个 CGN 设备信息时， 客户端设备可以根据该信息优先选择某个 CGN 设备。Address 字段指明了 CGN 设备的地址 信息， 所述 CGN 设备的地址信息可以是 IPv4 地址或 IPv6 地址。Sub-option 表明了需要的 其它信息， 可以包括 CGN 设备的隧道内层信息， 例如隧道内层允许的协议封装， 隧道内层用 户侧使用的地址等。
在 CGN 设备信息不完全包括上述所有信息时， 可以缺省配置相应字段。
104、 发送携带 CGN 设备信息的消息以使客户端设备与 CGN 设备建立隧道。举例来
说， 客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧 道， 所述隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧道。 举例来说， 当运营商网络是 IPv4 网络时， IPv6 地址的客户端设备希望访问 IPv6 网络， 则 CGN 设备 602 与客户端设备之间建立 IPv6 over IPv4 隧道， 使客户端设备能够访 问 IPv6 互联网业务。而当运营商网络类型、 客户端设备地址、 客户端设备希望访问的网络 类型都相同时， 客户端设备可以不建立隧道。
图 3 为本发明一个实施例中网络设备框图。举例来说， 所述网络设备可以是 DHCP 服务器、 PPP 服务器或 IPv6 路由器。 该网络设备包括 ： 存储模块 302 和发送模块 304 ； 其中，
存储模块 302， 用于存储 CGN 设备信息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息 和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也 可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。 所述 CGN 设备信息可以是 CGN 设备发送给网络设备的， 也可 以使在网络设备上人工配置的。 CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先 级信息、 CGN 设备的隧道内层信息。
发送模块 304， 用于向客户端设备发送携带 CGN 设备信息的消息， 以使所述客户端 设备与 CGN 设备建立隧道。举例来说， 在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参 照图 2 设置。客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立 相应的隧道， 所述隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6over IPv6 隧道。 图 4 为本发明一个实施例中 CGN 方法流程图。该方法包括 ：
402、 客户端设备接收携带 CGN 设备信息的消息。所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备 类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类 型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信 息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。举例来说， 所述网络设备可以是 DHCP 服务器、 PPP 服务器或 IPv6 路由器。CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道内层信息。举例来说， 在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照 图 2 设置。在 CGN 设备信息不完全包括上述所有信息时， 可以缺省配置相应字段。
404、 客户端设备根据 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。 举例来说， 客户端设备可 以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧道， 所述隧道可以 是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧道。 举例 来说， 当运营商网络是 IPv4 网络时， IPv6 地址的客户端设备希望访问 IPv6 网络， 则 CGN 设 备 602 与客户端设备之间建立 IPv6 over IPv4 隧道， 使客户端设备能够访问 IPv6 互联网 业务。而当运营商网络类型、 客户端设备地址、 客户端设备希望访问的网络类型都相同时， 客户端设备可以不建立隧道。在获得 CGN 设备的上述信息后， 本领域技术人员公知如何建 立隧道， 在此不再赘述。
图 5 为本发明一个实施例中客户端设备框图。所述客户端设备包括终端和客户前 端设备 (Customer Premises Equipment， CPE)。举例来说， 所述终端可以是个人电脑、 移动 电话、 个人数字助理等。所述客户前端设备可以是防火墙、 机顶盒 (Set top box， STB)、 服 务器、 工作站、 通信硬件， 例如电缆调制解调器 (Cable Modem) 或数字用户线路调制解调器
(DSL Modem)、 局域网设备， 例如集线器、 网桥、 交换机、 广域网设备例如家庭网关、 路由器、 小办公室家庭办公室 (Small officeHome office， SOHO) 路由器等。 该客户端设备包括 ： 接 收模块 502 和建立模块 504 ； 其中，
接收模块 502， 用于接收携带 CGN 设备信息的消息， 所述 CGN 设备信息包括 CGN 设 备类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换 类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型 信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道内层信息。
建立模块 504， 用于根据所述 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道。举例来说， 建立 模块 504 可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧道， 所述 隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 overIPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧 道。举例来说， 当运营商网络是 IPv4 网络时， IPv6 地址的客户端设备希望访问 IPv6 网络， 则 CGN 设备 602 与客户端设备之间建立 IPv6 over IPv4 隧道， 使客户端设备能够访问 IPv6 互联网业务。 而当运营商网络类型、 客户端设备地址、 客户端设备希望访问的网络类型都相 同时， 客户端设备可以不建立隧道。 图 6 为本发明一个实施例中运营商级网络地址转换系统框图。 该系统包括 ： CGN 设 备 602 和网络设备 604 ； 其中，
CGN 设备 602， 用于与客户端设备之间建立隧道， 使客户端设备访问 IPv6 或 IPv4 互联网业务。 举例来说， 所述隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧道。举例来说， 当运营商网络是 IPv4 网络时， IPv6 地址的客户 端设备希望访问 IPv6 网络， 则 CGN 设备 602 与客户端设备之间建立 IPv6 over IPv4 隧道， 使客户端设备能够访问 IPv6 互联网业务。而当运营商网络类型、 客户端设备地址、 客户端 设备希望访问的网络类型都相同时， 客户端设备可以不建立隧道。客户端设备包括终端和 客户前端设备， 本领域普通技术人员可以理解， 无论哪种客户端设备， CGN 设备 602 都可以 与其建立隧道。
网络设备 604， 用于存储 CGN 设备 602 的信息， 即 CGN 设备信息， 所述 CGN 设备信息 包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息， 并用于向客户端设备发送携带 CGN 设备信 息的消息， 以使客户端设备与 CGN 设备建立隧道。 所述 CGN 设备信息可以是 CGN 设备 602 发 送给网络设备 604 的， 也可以使在网络设备 604 上人工配置的。所述 CGN 设备类型信息， 可 以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。CGN 设备信息还可以 包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道内层信息。举例来说， 在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照图 2 设置。在 CGN 设备信息不完全包括上述 所有信息时， 可以缺省配置相应字段。 客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用 上述 CGN 设备信息建立相应的隧道。
以下结合图 7 说明本发明实施例的一个具体应用场景 ：
图 7 为本发明实施例的一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图。该方法应 用于网络设备是 DHCP 服务器的场景。该方法包括 ：
702、 DHCP 服务器接收 DHCP 请求。
704、 DHCP 服务器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换 CGN 设备信息的 DHCP 应答消息。所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类 型信息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。 举例来说， CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧 道内层信息。在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照图 2 设置。在 CGN 设备 信息不完全包括上述所有信息时， 可以缺省配置相应字段。
706、 发送携带 CGN 设备信息的消息以使客户端设备与 CGN 设备建立隧道。举例来 说， 客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧 道， 所述隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧道。
图 8 为本发明实施例的另一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图。该方法 应用于网络设备是 PPP 服务器的场景。该方法包括 ：
802、 PPP 服务器接收 PPP 请求。
804、 PPP 服务器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换 CGN 设备信息的 PPP 消息。所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设 备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信 息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。举 例来说， CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道 内层信息。在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照图 2 设置。在 CGN 设备信 息不完全包括上述所有信息时， 可以缺省配置相应字段。
806、 发送携带 CGN 设备信息的消息以使客户端设备与 CGN 设备建立隧道。举例来 说， 客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧 道， 所述隧道可以是 IPv6 over IPv4、 IPv4 over IPv6 隧道， IPv4 over IPv4 或 IPv6 over IPv6 隧道。
图 9 为本发明实施例的又一个具体应用场景中 CGN 设备发现方法流程图。该方法 应用于网络设备是 IPv6 路由器的场景。该方法包括 ：
902、 IPv6 路由器向客户端设备发送携带运营商级网络地址转换 CGN 设备信息的 IPv6RA 消息。所述 CGN 设备信息包括 CGN 设备类型信息和 CGN 设备的地址信息。所述 CGN 设备类型信息， 可以是 CGN 设备支持的转换类型信息， 也可以是 CGN 设备支持的隧道类型信 息， 还可以既表明 CGN 设备支持的转换类型信息也表明 CGN 设备支持的隧道类型信息。举 例来说， CGN 设备信息还可以包括以下一种或多种 ： CGN 设备的优先级信息、 CGN 设备的隧道 内层信息。在 CGN 设备信息包括上述所有信息时， 可以具体参照图 2 设置。在 CGN 设备信 息不完全包括上述所有信息时， 可以缺省配置相应字段。
904、 发送携带 CGN 设备信息的消息以使客户端设备与 CGN 设备建立隧道。举例来 说， 客户端设备可以根据需要决定是否建立隧道， 并利用上述 CGN 设备信息建立相应的隧 道， 所述隧道可以是 IPv4 over IPv6 隧道或 IPv6 over IPv6 隧道。
采用本发明实施例提供的技术方案， 因为以网络设备向客户端设备发送携带 CGN 设备信息的消息， 使客户端设备得到了 CGN 设备的类型和地址信息， 能够根据 CGN 设备信息与 CGN 设备建立隧道， 解决了运营商级网络地址转换设备发现的问题。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中， 所述存 储介质可以是 ROM/RAM， 磁盘或光盘等。
以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此， 本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。