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NAT-PT与DNS-ALG转换机制实验研究

NAT-PT与DNS-ALG转换机制实验研究

收稿日期:2016-7-12

基金项目:河南省科技计划国际科技合作项目(134300510037);平顶山学院教学改革研究项目(2014-JY37)。 作者简介:李战国(1961 - ),男,河南商水人,硕士,平顶山学院教授,研究方向:计算机网络管理及网络融合。

NAT-PT 与DNS-ALG 转换机制实验研究

李战国 张睿哲

平顶山学院计算机学院(软件学院),河南平顶山467000

摘要:通过实验分析NAT-PT 技术的工作原理及工作过程,并对静态NAT-PT 技术从报文转换角度论述了IP 地址转换过程,在动态NAT-PT 技术上论述IPv6到IPv4地址的动态映射及访问过程,在DNS-ALG 上从应用角度论述了以域名方式从IPv4网络访问IPv6网络的工作过程,具有良好的理论研究及应用价值。

关键词:静态网络协议地址转换,动态网络协议地址转换,域名应用层网关 中图分类号: TP393.4 文献标识码: A

1 引 言

NAT-PT (Network Address Translation-Protocol Translation ,网络-协议地址转换)[1]

技术是用于IPv6 和IPv4 网络之间的网络地址转换协议,通过修改IPv4和IPv6协议报文头来转换IPv4和IPv6网络地址及其他参数,实现IPv4和IPv6网络之间互相通信[2]。NAT-PT 技术在网络工程和下一代互联网课程中都是很重要的内容之一[3-4]。但是,在讲述这部分内容的时候学生对于如何实现IPv6和IPv4网络地址的转换过程很难理解,并且在实验中其配置过程及应用环境也很难掌握。本文以实验的形式阐述其工作原理、配置过程及应用环境,进而加深对NAT-PT 技术的理解与应用。

在NAT-PT 技术研究上,主要是进行理论研究与应用研究。在理论上,文献[5]对 NAT-PT 技术进行了理论分析并编程实现了该协议的部分功能,文献[6]对IPv4到IPv6三种过度技术进行了比较。在应用上,文献[7-8]使用不同的技术实现了NAT-PT 在集群服务中的应用,文献[9-11]论述了NAT-PT 技术在云计算环境下的移动IPv4/IPv6的虚拟机迁移问题。总的来说,目前在实验教学方面很少出现对NAT-PT 技术的理论论述及实验验证研究。本文采用实验验证的方式,首先对静态NAT-PT 技术从报文转换角度进行论述其IP 地址转换,然后对动态NAT-PT 技术转换原理及IPv6到IPv4地址的动态转换过程进行论述,最后在DNS-ALG 技术上从应用角度以域名方式对IPv4及IPv6网络互相访问工作过程及应用特点进行论述。

2 NAT-PT 实验环境及基本配置

在实验环境上,为了降低对实验设备的要求,使用思科网络模拟器Cisco Packet Tracer 6及GNS3

实现虚拟化实验环境[12]。实验网络拓扑如图1所示,图中PC0,R0及R1的F0/0接口为IPv6区域,PC1,R2及R1的F0/1接口为IPv4区域,Server0为DNS 服务器,网段及接口使用情况见拓扑图。

为了实现整个网络的通信功能,在各设备相应接口上配置相应的IP 地址及静态路由等基本网络参数,以实现NAT-PT 域内及与其他网络的通信。 为了实现NAT-PT 的IPv4与IPv6地址的转换,我们定义2001:3::/96网段为NAT-PT 操作预定义前缀。这个网段可以是任意IPv6地址,但是其长度必须是96bits 。其他IP 地址见图1所示。

图1 NAT-PT 实验网络拓扑图

在R0路由器上的IPv6单协议网络中产生的、去往2001:3::/96这个目的地址的流量被路由到R1也就是NAT-PT 网关,其他网段的流量使用默认路由方式发送到与其相连的IPv6路由器,如2001::1。

R0基本参数配置命令如下:

ipv6 unicast-routing //开启IPv6单播路由

interface FastEthernet0/1 //进入F0/1接口配置模式 ipv6 enable //允许在F0/1接口运行IPv6协议(可省略) ipv6 address 2001:1::1/64 //配置IPv6地址 no shutdown //启动F0/1接口 interface FastEthernet0/0 ipv6 enable

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