IPv4IPv6地址协议转换实现研究

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摘要：随着Internet的快速发展，Internet用户的数量越来越多。但随着用户数量的增加，IPv4协议中的网络地址数量已经不能够Internet发展的需求了。下一代
/ ]! i# |5 O: L! g) O% x4 `. T  Z% c网络协议IPv6将P地址的长度由32比特扩展到128比特，可以彻底地解决P
地址匮乏的问题。并且，IPv6还简化了报文格式，对安全性、移动性、服务质
. \* L& R0 V8 g6 I) X0 d9 x量等进行了加强。但是目前绝大多数的Internet上应用都是基于IPv4，从IPv4
向IPv6的过渡需要一个相当长的过程。在过渡期间，必须要解决好IPv4与IPv6
之间通信的问题。
网络地址转换-协议转换（NAT-PT）在IPv4和IPv6网络的边界处设立转换
9 g: M- K5 r# i( ?, o$ {9 ^2 Z服务器，通过对两子网之间通信的数据包做地址和协议转换，可以使两种不同的
主机在各自网络内部的都不做任何改变的情况下实现相互通信。
本论文的工作主要可以分为两个方面，地址转换算法的分析和硬件电路的实
现。在地址转换中，为了节省IPv4的地址采用了地址端口转换技术。在地址端
& @. O! |5 f5 B5 ?0 r. b口转换的实现中，需要将经过转换器的每个连接在两个域中的地址映射情况纪录
6 b/ v1 A8 F" I: t5 }9 [& x在一张以Hash形式组织的地址映射表中，地址端口转换效率高低取决于Hash
值的冲突率。通过对NLANR提供的数据包首部的分析，得出网络连接中客户地
( Q9 k7 m2 P' Y址、服务器地址、客户端口、服务器端口各比特随机特性;根据这些分析的结果，
( t  g: G; I) f' z对异或移位算法进行了改进。通过对数据包的分析，建立一个数据包的激励模型
, O/ n, i$ U5 c  |3 F( O3 A产生数据包激励，将改进后的算法与IPSX、CRC16、BOB、异或移位算法进行
1 c3 w  C/ c8 D$ a+ B$ W比较。通过比较表明，不论是Hash值冲突率还是Hash函数计算的复杂度，改
进后的算法都要优于其他算法。根据改进后的算法组织地址映射表，并分析了连
3 `6 n0 D! B5 H  _; m接结束的判定、新纪录的快速插入、地址端口的回收利用等问题，实现协议转换
的硬件电路。对于协议转换，通过分析IP、ICMP等协议转换的处理方式，设计
0 H. X3 O" z2 q0 y- Y, g# Q- B架构，划分并定义子模块功能和相互关系，实现硬件协议转换电路。最后给出一
& }2 l/ n# s! W" \1 L些地址协议转换的测试的案例和结果。

9 }2 Q3 p! c! b! `5 F: h9 O关键字:地址协议转换，哈希算法，流量统计

, J3 C2 W* A$ N" z  g7 X6 ^
, N, t* e' e8 M: N- b4 ^
       由于Internet的迅猛发展，全球的Internet上网用户日益增多。但是随着Internet规模增大，IPv4的缺陷越来越明显地显露出来:IP地址匮乏、路由表膨胀、网络安全等，其中最为主要是I地址匮乏的问题。在设计IPv4时候，将IP地址的长度设定为32位,并且由于P地址分配不均的问题,造成如今基于IPv4的网络地址已面临着枯竭的境地。
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