基于SMART6的网络地址转换和应用层网关实现-电子与通信工程专业论文.docxVIP

摘要 随着互联网的高速发展，IPv4 地址已经不能满足人们的日常使用需求，IPv6 协议取代 IPv4 协议已经是一种必然的趋势。但是从 IPv4 到 IPv6 是漫长的过程， IPv6 过渡技术在其中起到重要作用。本文中所研究的 Smart6 技术就是过渡技术 中的一个重要的分支。Smart6 技术是采用地址转换的方式，实现 IPv6 主机和 IPv4 服务器之间的互联。Smart6 技术适应于 IPv6 孤岛的网络环境，具有百万级的用 户接入能力和 10Gbps 级的数据传输能力。Smart6 技术能够完成 ICMP、DNS、FTP 的应用层协议转换，满足日常的互联网需求，成为 IPv6 过渡技术的重要组成部分。 本论文主要完成以下工作： 1. 完成 Smart6 的 IP 层网络地址转换的设计与实现。进行了 A、B 两种模式 下 IPv6 和 IPv4 地址转换流程的设计。设计了多级位图嵌套算法来满足快速寻找 空闲 IPv4 地址的需求，利用会话实现后续 IPv6/IPv4 报文的快速处理。 2. 完成 Smart6 应用层网关的设计与实现。进行了 ICMPv4 和 ICMPv6 协议转 换的设计与实现，进行了 DNS 网关和 FTP 网关的设计与实现，使得 IPv6 主机能 够访问 IPv4 DNS 服务器和 FTP 服务器，减少网络布局。 3. 完成 Smart6 网关的在实际互联网中功能和性能的测试。进行了基本功能测 试、组合测试、异常测试、压力测试、协议一致性测试、接口遍历测试等，进行 了 A、B 两种模式下大量用户接入时 Smart6 网关的性能指标的测量，A 模式和 B 模式分别在 300 万和 650 万用户接入的情况下，大字节报文可以达到 20Gbps 的 吞吐量。 关键词：网络地址转换 会话 位图 应用层网关 Abstract With the rapid development of the Internet，the daily use requirements cant be satisfied with IPv4. It is an inevitable trend that IPv4 protocol is being replaced by IPv6 protocol.However it is a long process from IPv4 to IPv6,and the IPv6 transition technologies play an important role.Smart6 technology studied in this paper is an important branch among these transition technologies.Address Translation is used in Smart6 technology to achieve the interconnection between IPv6 host and IPv4 server.Smart6 technology is adapted to the environment of IPv6 network island,with the ability to access millions of users and 10Gbps transmission capacity level. The following work is finished inn this paper: This article design and implement IP layer network address translation, and address translation process between IPv6 and IPv4 is designed in A/B two modes. Multi-level nested bitmap algorithm is designed to satisfy the needs of fast searching for a free IPv4 address. The rapid processing of subsequent IPv6/IPv4 messages is implemented by session. This article design and implement application layer gateway in Smart6 Technology. Design and implementation of ICMPv6 and ICMPv4 protocol translation are finis