专利名称：通信业务处理方法与系统、网关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信，尤其涉及一种通信业务处理方法与系统、网关设备。
背景技术：
目前，第四版本的互联网协议版本(以下简称IPv4)地址已经呈现越来越紧缺的态势，根据互联网地址编码分配机构anternetAssigned Numbers Authority，以下简称 IANA)最近3年的地址使用数据，预测全球IPv4地址资源将于2011年底前后耗尽。而在我国，IPv4地址短缺问题尤为严重。地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，现有技术通过第六版本的互联网协议版本(以下简称IPv6)重新定义IP地址空间。在全球IPv4地址紧缺情况下，网络运商者提出一个融合性的IPv4到IPv6 (以下简称IPv4/IPv6)地址的过渡方法，使用该方案可以免除对现网地址分配方式的更改，减少现有网络中流量状态的维护。同时，通过该融合性的IPv4/IPv6过渡方案，可一次性解决 JPv4-IPv4的应用访问以及IPv4-IPv6的应用互访问题，是可长期应用于IPv4和IPv6过渡共存时期的融合解决方案。在多种IPv4到IPv6(以下简称IPv4/IPv6)地址的过渡方案中，为了延缓IPv4 地址消耗，在全球IPv4地址紧缺情况下，就需要引入IPv4地址复用技术。现有的地址复用方式通常包括两种类型第一种类型是有状态地址复用，例如网络地址转换(Network AddressTranslation,以下简称NAT)64、双栈(DualStacklite,以下简称=DS-Lite)中的地址复用方式；第二种地址复用方式是无状态地址复用，例如地址与端口转换(Address plus Port,以下简称A+P)、IPv4和IPv6的地址转换(以下简称=IVI)中的地址复用方式。 其中，有状态地址复用是随着用户连接的建立动态选择可用的端口和复用IPv4地址，通过在网络侧建立并维护一个存储各用户对应的地址、端口之间对应关系的状态映射表来实现 IPv4地址的复用，在这种有状态地址复用方式中，状态映射表基于连接(session)而建立， 因此，状态映射表的内容非常庞大，可扩展性较差，且动态性特征显著，随着连接状态的变化而变化。而在无状态地址复用方式中，各用户的IPv4地址与端口范围直接内嵌到IPv6 地址中，这样就不需要通过状态映射表来维护各用户的地址、端口之间的对应关系，但这种无状态的地址复用方式中IPv6地址格式受限，不能够支持灵活的IPv6地址分配，影响现网中地址及路由的规划部署方案。同时，在IPv4/IPv6地址的过渡方案中将会存在多种应用场景，对于IPv4的用户穿越IPv6的网络，访问IPv4的业务应用的过程，也称为IPv4与IPv4的应用互通或者 IPv4-IPv4的应用访问，通常可以采用隧道的方式来实现；而对于仅支持IPv6的业务应用通过支持IPv6的网络，访问IPv4的业务应用的过程，也称为IPv4与IPv6的应用互通或者IPv4-IPv6的应用访问，则通常可以采用协议翻译的方式实现。目前IPv4/IPv6地址的过渡方案只能针对不同的应用场景分别处理，不存在统一的解决方案来一并处理实现不同的应用场景。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术IPv4/IPv6地址的过渡方案至少存在以下问题在有状态地址复用方式中，状态映射表的内容非常庞大，可扩展性较差，且动态性特征显著，随着连接状态的变化而变化，维护与管理困难；而无状态的地址复用方式中 IPv6地址格式受限，不能够支持灵活的IPv6地址分配，影响现网中地址及路由的规划部署方案；另外，无法采用统一的解决方案来处理IPv4与IPv4的应用互通或者IPv4与IPv6的应用互通等不同的应用场景，分别处理IPv4与IPv4的应用互通或者IPv4与IPv6的应用互通等不同的应用场景流程复杂，且对通信设备提出了不同要求。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种通信业务处理方法与系统、网关设备，以统一的解决方案来处理IPv4与IPv4的应用互通或者IPv4与IPv6的应用互通等不同的应用场景，并且避免有状态的地址复用方式中状态映射表的内容、庞大、可扩展性较差、且动态性特征显著，以及无状态的地址复用方式中IPv6地址格式受限的问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种通信业务处理，包括用户侧网关CGW接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址； 所述CGW根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有IPv4地址为网络侧网关NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述NGW分配给所述CGW使用的公有端口号范围；所述CGW对所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6 上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给所述NGW ；所述NGW对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后，根据所述目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至所述通信对端；所述NGW接收到所述通信对端返回的IPv4下行数据包后，查询预先建立的第二状态映射表，获取IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，以及该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址，并对所述 IPv4下行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包，并根据所述CGW 的IPv6地址，以隧道方式在IPv6网络中发送给所述CGW，所述第二状态映射表包括各CGW 的IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息；所述CGW对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包后，根据所述第一状态映射表，将IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包并转发给所述终端设备。本发明实施例提供的一种网关设备，用作CGW，包括第一存储单元，用于存储预先建立的第一状态映射表，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有IPv4地址为NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述NGW分配给所述CGW使用的公有端口号范围；第一转发处理单元，用于接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址；以及将所述IPv6上行数据包以隧道方式在IPv6网络中发送给所述NGW ；接收所述NGW以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6下行数据包；以及将所述下行数据包转发给所述终端设备；地址转换单元，用于根据所述第一状态映射表，将所述上行数据包中的源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包；以及根据所述第一状态映射表，将所述IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包；第一封装与解封装单元，用于所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包；以及对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包。本发明实施例提供的另一种网关设备，用作NGW，包括第二存储单元，用于预先建立的第二状态映射表，所述第二状态映射表包括各CGW 的IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息；第二转发处理单元，用于接收CGW以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6上行数据包；根据IPv4上行数据包中的目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至该目的IPv4 地址对应的通信对端；接收所述通信对端返回的IPv4下行数据包；以及根据所述状态表查询单元查询到的CGW的IPv6地址，将所述第二封装与解封装单元得到的IPv6下行数据包以隧道方式在IPv6网络中发送给所述CGW ；第二封装与解封装单元，用于对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为 IPv4上行数据包；以及对所述第二转发处理单元接收到的IPv4下行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包；状态表查询单元，用于查询所述第二状态映射表，获取所述第二转发处理单元接收到的IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，以及该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址。本发明实施例提供的一种通信业务处理系统，包括CGW与NGW，所述CGW，用于接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6 地址；根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有 IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有IPv4地址为网络侧网关NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述NGW分配给所述CGW使用的公有端口号范围；CGW对所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给所述NGW ；以及接收NGW 以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6下行数据包，对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包后，根据所述第一状态映射表，将IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包并转发给所述终端设备；所述NGW，用于对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后，根据所述目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至所述通信对端；接收到所述通信对端返回的IPv4下行数据包后，查询预先建立的第二状态映射表，获取IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，根据该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址，并对所述IPv4下行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包，并根据所述CGW的IPv6地址，以隧道方式在IPv6 网络中发送给所述CGW，所述第二状态映射表包括各CGW的IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息。基于本发明上述实施例提供的通信业务处理方法与系统、网关设备，运营商无需为终端设备用户分配和规划公有IPv4地址，用户终端的私有IPv4地址由CGW分配即可，网络运营商只向采用CGW的宽带用户分配IPv6地址，延缓了 IPv4的地址消耗，并且无需维护各用户有状态的基于连接的状态表，取消了有状态地址复用方式中网络侧基于连接的状态维护机制，仅需存储CGW的状态即可，因此是一种相对轻量级和静态的状态维护机制。同时，本发明实施例能够同时适用于IPv4-IPv4的应用访问以及IPv4-IPv6的应用互访，是一种综合性的融合场景解决方案。因此，与现有技术相比，本发明实施例在IPv4/IPv6地址的过渡方案简化了地址分配管理和状态维护的复杂度，克服了庞大的状态表中可扩展性较差的问题，取消运营商为用户分配IPv4地址的过程，同时也摆脱了无状态的地址复用方式中 IPv6地址格式受限的问题；本发明实施例可以处理IPv4与IPv4的应用互通或者IPv4与 IPv6的应用互通等不同的应用场景，对于不同的应用场景可以自适应处理。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例中LAFT6系统的一个应用场景示意图。图2为本发明通信业务处理方法一个实施例的流程图。图3为本发明通信业务处理方法另一个实施例的流程图。图4为本发明网关设备一个实施例的结构示意图。图5为本发明网关设备另一个实施例的结构示意图。图6为本发明网关设备又一个实施例的结构示意图。图7为本发明网关设备再一个实施例的结构示意图。图8为本发明通信业务处理系统一个实施例的结构示意图。图9为本发明实施例应用于LAFT6系统的一个系统架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在现有的地址复用方式中，有状态地址复用主要存在状态映射表的内容非常庞大、可扩展性较差、且动态性特征显著等特征，而无状态地址复用方式虽然具有较好的可扩展性，但存在地址格式受限、影响现网中地址及路由的规划部署方案等问题。本发明实施例采用了部分有状态地址复用方式，一方面可以大大较少状态映射表的内容庞大及动态性特征显著的问题，另一方面可以摆脱无状态地址复用方式中对IPv6地址格式限制的问题，从而减少对现网部署的影响。本发明可以应用于面向采用路由型客户网关的IP宽带用户，包括家庭用户和企业用户，为宽带用户提供向IPv6地址平滑过渡的解决方案，在延缓IPv4地址消耗的同时，解决了如何减少网络侧状态映射表维护和摆脱IPv6地址格式受限的问题。同时，针对IPv4/IPv6地址的过渡方案主要存在的两大类应用场景，即IPv4与 IPv4的应用互通以及IPv4与IPv6的应用互通，本发明实施例提出了融合性解决方案，能够同时处理这两类应用场景，方便网络部署。轻量级 IPv6 地址协议转换(Lightweight address family transitionfor IPv6, 以下简称LAFT6)系统是目前IPv4网络向IPv6网络过渡的重要系统，可以实现IPv4网络与IPv6网络的互通互访。该LAFT6系统主要用于IPv4网络向IPv6网络的过渡时期，使用户终端设备能够访问位于不同网络中的资源。如图1所示，为本发明实施例中LAFT6系统的一个应用场景示意图。参见图1，LAFT6系统包括用户侧网关(CGW)与网络侧网关(NGW)。其中，CGW通常位于家庭网关或企业网关处。NGW则位于IPv6网络与IPv4网络的边缘，通过与CGW配合共同实现IPv6网络与IPv4网络的互通互访。LAFT6系统的应用场景可以从“用户终端应用程序”、“接入网络类型”以及“业务应用”三个层面来进行定义，以“IPvX-IPvY-IPvZ”的形式来表示。其中，“ΙΡνΧ”代表用户终端设备的应用程序协议类型，“ΙΡνΥ”代表接入网络的协议类型、“ΙΡνΖ”代表通信对端业务应用的协议类型。主要包括以下几个方面(1) ΙΡν4-ΙΡν6-ΙΡν4该应用场景是指用户终端设备使用协议类型为IPv4的应用程序，通过协议类型为IPv6的接入网络，访问协议类型为IPv4的业务应用。这是将来纯IPv6接入发展的趋势， 也是着重需要解决的问题。在IPv4网络向IPv6网络的过渡初期，此类应用场景将会占据较大的比例。(2) IPv6-IPv6-IPv4该应用场景是指用户终端设备使用协议类型为纯IPv6的应用程序或纯IPv6终端设备，通过协议类型为IPv6的接入网络，访问协议类型为IPv4的业务应用。这类应用将主要出现在发展纯IPv6用户中，或者针对小型的手持终端设备以及物联网应用。这类应用在 IPv4网络向IPv6网络的过渡初期可能较少，但在IPv4网络向IPv6网络的过渡后期将会逐渐增加。(3) IPv6-IPv6-IPv6
该应用场景是指用户终端设备使用协议类型为IPv6的应用程序，通过协议类型为IPv6的接入网络，访问协议类型为IPv6的应用。这类应用也将是IPv6网络发展的重点场景。本发明实施例的方法与设备、系统，可以应用于LAFT6系统，同时支持上述的三种应用场景。图2为本发明通信业务处理方法一个实施例的流程图。如图2所示，该实施例的通信业务处理方法包括101，CGW接收终端设备发送的上行数据包，该上行数据包中包括源IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址。其中的源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址。102，CGW根据预先建立的第一状态映射表，将上行数据包中的源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包。其中，第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，其中的公有IPv4地址为NGW分配给CGW的公有IPv4地址、 公有端口号属于NGW分配给CGW使用的公有端口号范围。103，CGff对IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给NGW。104, NGff对IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后，根据目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至通信对端。105,NGff接收到通信对端返回的IPv4下行数据包后，查询预先建立的第二状态映射表，获取IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，以及该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的CGW的IPv6地址，并对IPv4下行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包，并根据CGW的IPv6地址， 以隧道方式在IPv6网络中发送给CGW。其中，第二状态映射表包括各CGW的IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息。106，CGW对IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包后，根据第一状态映射表，将IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包并转发给终端设备。本发明上述实施例提供的通信业务处理方法，运营商无需为终端设备用户分配和规划公有IPv4地址，用户终端的私有IPv4地址由CGW分配即可，网络运营商只向采用CGW 的宽带用户分配IPv6地址，延缓了 IPv4的地址消耗，并且无需维护各用户有状态的基于连接的状态表，取消了有状态地址复用方式中网络侧基于连接的状态维护机制，仅需存储CGW 的状态即可，因此是一种相对轻量级和静态的状态维护机制。同时，本发明实施例能够同时适用于IPv4-IPv4的应用访问以及IPv4-IPv6的应用互访，是一种综合性的融合场景解决方案。因此，本发明实施例在IPv4/IPv6地址的过渡方案简化了地址分配管理和状态维护的复杂度，克服了庞大的状态表中可扩展性较差的问题，取消运营商为用户分配IPv4地址的过程，同时也摆脱了无状态的地址复用方式中IPv6地址格式受限的问题；本发明实施例可以处理IPv4与IPv4的应用互通或者IPv4与IPv6的应用互通等不同的应用场景，对于不同的应用场景可以自适应处理。根据本发明的一个示例而非限制，通过图1所示实施例的101，CGW接收终端设备发送的上行数据包之后，还可以识别接收到的上行数据包中的目的地址是否为IPv4地址；响应于目的地址为IPv4地址，执行102的操作；响应于目的地址为IPv6地址，识别该IPv6地址是否为合成IPv6地址；响应于该 IPv6地址为合成IPv6地址，执行102的操作；否则，响应于该IPv6地址为正常IPv6地址， 根据目的IPv6地址直接对该上行数据包进行转发处理，而不执行图1所示实施例的其它操作。根据本发明的另一个示例而非限制，在图1所示的实施例之前，还可以包括如下操作CGff向NGW发送注册请求；NGff向CGW分配IPv6地址，以及分配给CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围，并在第二状态映射表中记录向CGW分配IPv6地址、分配给CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围之间的对应关系信息；NGff向CGW下发用于合成IPv6地址的IPv6地址前缀、分配给CGW使用的公有IPv4 地址与公有端口号范围。示例性地，IPv6地址前缀例如ft~ef64。根据本发明的又一个示例而非限制，终端设备根据预先配置的接入帐号与密码向 CGW发送注册请求时，CGW根据终端设备发送的注册请求中的接入帐号与密码请求认证、授权与计费服务器(Authentication、Authorization、Accounting，以下简称AAA)对终端设备用户进行认证，并在认证通过后，与终端设备建立点到点通信链路，从预配置的地址资源块中向终端设备分配私有IPv4地址或IPv6地址，并向终端设备下发预先配置的域名服务 (Domain Name Server，以下简称DNS)服务器地址信息。进一步地，根据本发明的再一个示例而非限制，终端设备接收到DNS服务器地址信息后，可以请求DNS服务器进行域名解析，具体可以通过如下流程实现终端设备向CGW发送DNS请求，DNS请求中包括待解析域名、源IP地址与源端口号；CGW从公有端口号范围中选择一个公有端口分配给终端设备，并在第一状态映射表记录源IP地址、源端口号与对应的公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息；CGff将DNS请求转发给DNS服务器，并接收DNS服务器返回的IPv4地址解析结果和/或IPv6地址解析结果；若DNS服务器返回的解析结果中同时包括IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果，CGff将IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果返回终端设备；若DNS服务器回的解析结果中不包括IPv6地址解析结果，CGW将在DNS服务器回的IPv4地址前增加IPv6地址前缀，由IPv6地址前缀与IPv4地址解析结果合成IPv6地址， 并将IPv4地址解析结果、作为IPv6地址解析结果的合成IPv6地址返回终端设备；终端设备从IPv4地址解析结果与IPv6地址解析结果中选择IPv4地址、IPv6地址或合成IPv6地址作为目的地址生成上行数据包并发送给CGW。本发明实施例中，由于不需要对IPv6地址的格式进行限制，需要保留一定的状态映射表来存储地址转换的对应关系。这里，主要包含两种类型的状态表CGW中的第一状态映射表和NGW中的第二状态映射表。CGW中的第一状态映射表主要用于记录地址、端口地址的转换信息。这里的状态映射表是基于连接的状态信息，其生命周期是与相应连接的周期一致。当CGW处于 IPV4-IPv6-IPv4的应用场景下，其中的状态映射表的一个内容示例如下表1所示。此处，包括用户的源IP地址、源端口(表1中的her_SrC_port)、转换后的源公有IPv4地址(表1 中的Addr4_LAFT-CGW_pub)和源公有端口(表1中的Public_src_port)的信息，对于目的地址和目的端口不需要进行转换。其中的源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址， 分别表示为表1中的Addr4_user与Addr6_user。该第一状态映射表是随着应用的发起而建立起来的。CGW可同时处理IPv4-IPv6-IPv4和IPv6-IPv6_IPv4两种应用场景，因此，对于这两种应用场景的状态表应是一致的，如下表1所示。表1第一状态映射表内容示例
权利要求
1.一种通信业务处理方法，其特征在于，包括用户侧网关CGW接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源IP地址、 源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址；所述CGW根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有 IPv4地址为网络侧网关NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述 NGff分配给所述CGW使用的公有端口号范围；所述CGW对所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给所述NGW ；所述NGW对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后，根据所述目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至所述通信对端；所述NGW接收到所述通信对端返回的IPv4下行数据包后，查询预先建立的第二状态映射表，获取IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，以及该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址，并对所述IPv4 下行数据包增IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包，并根据所述CGW的IPv6 地址，以隧道方式在IPv6网络中发送给所述CGW，所述第二状态映射表包括各CGW的IPv6 地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息；所述CGW对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包后，根据所述第一状态映射表，将IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包并转发给所述终端设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，CGW接收终端设备发送的上行数据包之后，还包括识别上行数据包中的目的地址是否为IPv4地址；响应于目的地址为IPv4地址，执行根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号的操作；响应于目的地址为IPv6地址，识别该IPv6地址是否为合成IPv6地址；响应于该IPv6 地址为合成IPv6地址，执行根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号的操作；否则，响应于该IPv6地址为正常 IPv6地址，根据目的IPv6地址直接对该上行数据包进行转发处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，CGW接收终端设备发送的上行数据包之前，还包括CGW向NGW发送注册请求；NGff向CGW分配IPv6地址，以及分配给所述CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围，并在所述第二状态映射表中记录向CGW分配IPv6地址、分配给所述CGW使用的公有 IPv4地址与公有端口号范围之间的对应关系信息；NGff向CGW下发用于合成IPv6地址的IPv6地址前缀、分配给所述CGW使用的公有IPv4 地址与公有端口号范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括终端设备根据预先配置的接入帐号与密码向CGW发送注册请求；CGff根据所述接入帐号与密码请求认证、授权与计费服务器AAA对终端设备用户进行认证，并在认证通过后，与所述终端设备建立点到点通信链路，从预配置的地址资源块中向所述终端设备分配私有IPv4地址或IPv6地址，并向所述终端设备下发预先配置的域名服务DNS服务器地址信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括终端设备向CGW发送DNS请求，所述DNS请求中包括待解析域名、源IP地址与源端口号；CGW从公有端口号范围中选择一个公有端口分配给所述终端设备，并在第一状态映射表记录所述源IP地址、源端口号与对应的公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息；CGff将所述DNS请求转发给DNS服务器，并接收DNS服务器返回的IPv4地址解析结果和/或IPv6地址解析结果；若DNS服务器返回的解析结果中同时包括IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果， CGff将IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果返回所述终端设备；若DNS服务器回的解析结果中不包括IPv6地址解析结果，CGff将在DNS服务器回的IPv4地址前增加所述IPv6 地址前缀，由所述IPv6地址前缀与IPv4地址解析结果合成IPv6地址，并将IPv4地址解析结果、作为IPv6地址解析结果的合成IPv6地址返回所述终端设备；所述终端设备从IPv4地址解析结果与IPv6地址解析结果中选择IPv4地址、IPv6地址或合成IPv6地址作为目的地址生成上行数据包并发送给所述CGW。
6.一种网关设备，用作CGW，其特征在于，包括第一存储单元，用于存储预先建立的第一状态映射表，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有 IPv4地址为NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述NGW分配给所述CGW使用的公有端口号范围；第一转发处理单元，用于接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源 IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP 地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址；以及将所述IPv6上行数据包以隧道方式在IPv6 网络中发送给所述NGW ；接收所述NGW以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6下行数据包； 以及将所述下行数据包转发给所述终端设备；地址转换单元，用于根据所述第一状态映射表，将所述上行数据包中的源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包；以及根据所述第一状态映射表，将所述IPv4下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包；第一封装与解封装单元，用于所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包；以及对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包。
7.根据权利要求6所述的网关设备，其特征在于，还包括识别单元，用于识别所述第一转发处理单元接收到的上行数据包中的目的地址是否为 IPv4地址；响应于目的地址为IPv6地址，识别该IPv6地址是否为合成IPv6地址；所述第一转发处理单元具体根据所述识别单元的识别结果，响应于目的地址为IPv4 地址或合成IPv6地址，开始执行根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号的操作；否则，响应于目的地址为正常 IPv6地址，根据目的IPv6地址直接对该上行数据包进行转发处理。
8.根据权利要求6或7所述的网关设备，其特征在于，还包括注册单元，用于向NGW发送注册请求；以及接收NGW针对该注册请求下发的用于合成 IPv6地址的IPv6地址前缀、分配给所述CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围，并根据分配给所述CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围在所述第一存储单元中建立第一状态映射表。
9.根据权利要求8所述的网关设备，其特征在于，还包括注册管理单元，用于接收终端设备根据预先配置的接入帐号与密码发送的注册请求； 根据所述接入帐号与密码请求AAA对终端设备用户进行认证，并在认证通过后，与所述终端设备建立点到点通信链路，指示地址分配单元向所述终端设备分配私有IPv4地址或 IPv6地址，并指示DNS配置与代理单元向所述终端设备下发DNS服务器地址信息；地址分配单元，用于根据注册管理单元的指示，从预配置的地址资源块中向所述终端设备分配私有IPv4地址或IPv6地址；DNS配置与代理单元，用于根据注册管理单元的指示，向所述终端设备下发预先配置的 DNS服务器地址信息。
10.根据权利要求9所述的网关设备，其特征在于，所述DNS配置与代理单元，还用于接收终端设备发送的DNS请求，所述DNS请求中包括待解析域名、源IP地址与源端口号；将所述DNS请求转发给DNS服务器，并接收DNS服务器返回的IPv4地址解析结果和/或IPv6地址解析结果；若DNS服务器返回的解析结果中同时包括IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果，将IPv4地址解析结果和IPv6地址解析结果返回所述终端设备；若DNS服务器回的解析结果中不包括IPv6地址解析结果，将在DNS服务器回的IPv4地址前增加所述IPv6地址前缀，由所述IPv6地址前缀与IPv4地址解析结果合成IPv6地址，并将IPv4地址解析结果、作为IPv6地址解析结果的合成IPv6地址返回所述终端设备，以便所述终端设备从IPv4 地址解析结果与IPv6地址解析结果中选择IPv4地址、IPv6地址或合成IPv6地址作为目的地址生成所述上行数据包；所述注册单元还用于在所述DNS配置与代理单元接收到所述DNS请求后，从公有端口号范围中选择一个公有端口分配给所述终端设备，并在第一状态映射表记录所述源IP地址、源端口号与对应的公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息。
11.一种网关设备，用作NGW，其特征在于，包括第二存储单元，用于预先建立的第二状态映射表，所述第二状态映射表包括各CGW的 IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息；第二转发处理单元，用于接收CGW以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6上行数据包； 根据IPv4上行数据包中的目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至该目的IPv4地址对应的通信对端；接收所述通信对端返回的IPv4下行数据包；以及根据所述状态表查询单元查询到的CGW的IPv6地址，将所述第二封装与解封装单元得到的IPv6下行数据包以隧道方式在IPv6网络中发送给所述CGW ；第二封装与解封装单元，用于对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4 上行数据包；以及对所述第二转发处理单元接收到的IPv4下行数据包增加IPv6包头进行 IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包；状态表查询单元，用于查询所述第二状态映射表，获取所述第二转发处理单元接收到的IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，以及该公有端口号范围与 IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址。
12.根据权利要求11所述的网关设备，其特征在于，还包括第三存储单元，用于存储所述NGW可用的IP地址资源与端口号资源；资源管理单元，用于接收CGW发送的注册请求，从所述第三存储单元存储的IP地址资源中向CGW分配IPv6地址，以及在所述第三存储单元存储的IP地址资源与端口号资源中向所述CGW分配该CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围，并在所述第二存储单元存储的第二状态映射表中记录向CGW分配IPv6地址、分配给所述CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围之间的对应关系信息；以及向CGW下发用于合成IPv6地址的IPv6地址前缀、分配给所述CGW使用的公有IPv4地址与公有端口号范围。
13.一种通信业务处理系统，包括CGW与NGW，其特征在于，所述CGW，用于接收终端设备发送的上行数据包，所述上行数据包中包括源IP地址、源端口号与表示通信对端地址的目的IPv4地址或合成目的IPv6地址，所述源IP地址包括源私有IPv4地址或源IPv6地址；根据预先建立的第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包，所述第一状态映射表包括终端设备使用的IP地址、端口号与公有IPv4地址、公有端口号之间的对应关系信息，所述公有IPv4地址为网络侧网关NGW分配给所述CGW的公有IPv4地址、所述公有端口号属于所述NGW分配给所述CGW使用的公有端口号范围；CGW对所述IPv4上行数据包增加IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给所述NGW ；以及接收NGW以隧道方式在IPv6网络中发送的IPv6下行数据包，对所述IPv6下行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4下行数据包后，根据所述第一状态映射表，将IPv4 下行数据包中的公有IPv4地址与公有端口号分别转换为对应的终端设备使用的IP地址与端口号，得到下行数据包并转发给所述终端设备；所述NGW，用于对所述IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后， 根据所述目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至所述通信对端；接收到所述通信对端返回的IPv4下行数据包后，查询预先建立的第二状态映射表，获取IPv4下行数据包中目的公有端口号所在的公有端口号范围，根据该公有端口号范围与IPv4下行数据包中目的公有IPv4地址对应的所述CGW的IPv6地址，并对所述IPv4下行数据包增加IPv6包头进行 IPv6隧道封装，得到IPv6下行数据包，并根据所述CGW的IPv6地址，以隧道方式在IPv6网络中发送给所述CGW，所述第二状态映射表包括各CGW的IPv6地址与分配各CGW使用的公有IPv4地址、公有端口号范围之间的对应关系信息。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括AAA，用于基于存储的接入帐号与密码，对CGW发送的注册请求中的接入帐号与密码进行认证，并向所述CGW返回认证结果消息。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括DNS服务器，用于接收CGW发送的DNS请求，所述DNS请求中包括待解析域名；用于根据域名与IP地址之间的对应关系，获取所述待解析域名对应的IPv4地址和/或IPv6地址，并将作为解析结果的IPv4地址解析结果和/或IPv6地址解析结果返回所述CGW。
16.根据权利要求13至15任意一项所述的系统，其特征在于，所述CGW具体为权利要求6至10任意一项所述的网关设备，所述NGW具体为权利要求11或12所述的网关设备。
全文摘要
本发明实施例公开了一种通信业务处理方法与系统、网关设备，其中，方法包括CGW接收终端设备发送的上行数据包，根据第一状态映射表，将源IP地址与源端口号分别转换为对应的源公有IPv4地址与源公有端口号，得到IPv4上行数据包，对IPv4上行数据包增IPv6包头进行IPv6隧道封装，得到IPv6上行数据包并以隧道方式在IPv6网络中发送给NGW；NGW对IPv6上行数据包进行隧道解封装，恢复为IPv4上行数据包后，根据目的IPv4地址将该IPv4上行数据包发送至通信对端；NGW接收到通信对端返回的IPv4下行数据包后，依次进行逆向处理。本发明实施例可以避免有状态的地址复用方式中状态映射表的内容、庞大、可扩展性较差、且动态性特征显著，以及无状态的地址复用方式中IPv6地址格式受限的问题。
文档编号H04L29/12GK102572008SQ20111040261
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月8日
发明者冯明, 刘波, 孙琼, 江志峰, 王和宇, 赵慧玲, 阎璐, 陈运清 申请人:中国电信股份有限公司