在数据中心中使用的用于将IPv4分组在IPv6网络上路由的方法和网络节点的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般涉及通信网络，更确切地来说涉及在数据中心用于在因特网协议版本 6 (IPv6)网络上路由因特网协议版本4 (IPv4)分组的方法和网络。
【背景技术】
[0002] IPv4地址由32位组成，由此得到4294967296 (232)个地址的地址空间。随着因 特网连接的设备普及率持续增加，可用的IPv4地址变得稀缺。IPv4地址耗尽的问题促动 了 IPv6协议的开发，IPv6协议提供128位地址空间。IPv6协议提供在地址容量、安全性、 网络管理、移动性和服务质量方面优于IPv4协议的显著改善。IPv6协议自2006年开始部 署。但是，IPv4协议仍被广泛地被使用，因此，IPv4网络和IPv6网络的共存仍将持续一段 时间。
[0003] IPv4分组的基本结构是本领域中熟知的。如图1所示，IPv4分组100包含报头 102和有效负载104。报头102包含IPv4源地址106和IPv4目的地地址108,每个IPv4地 址由32位组成。报头102还包括本领域中熟知的多个其他字段110,如版本字段、存活时间 (TTL)字段等。
[0004] 以相同的方式，IPv6分组也由报头和有效负载组成。该报头包含IPv6源地址和 Ipv6目的地地址，每个Ipv6地址由128位组成。该报头也包含本领域中熟知的其他字段。
[0005] IPv4应用无法在IPv6网络上运行。例如，如果用于云计算的数据中心的构架形 成IPv6网络，则该数据中心内的网络节点和服务器将使用IPv6彼此通信。如果数据中心 中的服务器托管的虚拟机（VM)仍支持使用IPv4协议运行的应用，则基于VM的应用在没有 某种形式的协议转换的情况下通信将有困难。
[0006] 因此，需要一种解决方案允许并支持现有IPv4应用在IPv6网络上运行。
[0007] 已提出若干解决方案来解决上面的问题。例如，一种解决方案使用地址转换机制， 如网络地址转换（NAT)。在该地址转换机制下，当IPv4节点期望达到IPv6节点时，IPv4分 组报头中的地址被转换成IPv6地址，并创建IPv6分组。该IPv6分组在IPv6网络上传送。 NAT提供IP地址的一对一转换。但是，NAT为节点之间的每个状态性通信会话维护状态信 息。由此，这对通信会话增加了开销。再有，常见的是，将通常由专用IP地址组成的整个IP 地址空间隐藏在公众地址空间中的单个IP地址之后。在此情况中，使用一对多NAT，但是这 种转换必须改变外发通信中的较高级信息，如TCP/UDP端口，并且必须维护一个表，以便能 够将返回分组正确地转换回去。NAT存在如降低因特网连接性质量和破坏IP端对端连接性 模型的缺点。
[0008] 另一个解决方案是使用轻量级双栈（Dual Stack Lite) (DS-Lite)。DS-Lite通 过使用IPv6对双栈节点赋予临时IPv4地址来工作。DS-Lite节点或服务器作为不同网络 之间的网关以允许IPv4业务使用基于IPv6隧道上的IPv4行进于IPv6网络上。由此，基 于DS-Lite的系统需要建立隧道，这样对通信会话产生开销。隧道建立也需要为节点之间 的每个状态性通信会话维护状态信息。因此，DS-Lite的实现是复杂的且增加网络中的附 加处理负荷。
[0009] 因此，需要一种用于在IPv6网络上路由IPv4分组的改进方法。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于消除或减轻现有技术的至少一个缺点。
[0011] 根据本发明的第一方面，提供一种在具有租户的数据中心中使用的用于在因特网 协议版本6 (IPv6)网络上作为具有有效负载和报头的IPv6分组来路由因特网协议版本4 (IPv4)分组的方法，所述因特网协议版本4 (IPv4)分组具有有效负载和包含IPv4源和目 的地地址的报头。该方法包括：接收来自与第一租户关联的第一虚拟机的IPv4分组，所述 IPv4分组寻址到与第二租户关联的第二虚拟机；生成IPv6分组的报头，所述IPv6分组的 报头要包含通过对如下项的其中之一应用可逆转换而确定的IPv6地址：第一租户的IPv4 源地址和标识符的组合，以及第二租户的IPv4目的地地址和标识符的组合；基于接收到的 IPv4分组的有效负载来生成IPv6分组的有效负载；通过将生成的IPv6分组有效负载与生 成的IPv6分组报头组装来生成IPv6分组；以及在IPv6网络上将生成的IPv6分组传送到 第二虚拟机。
[0012] 根据本发明的第二方面，提供一种在具有租户的数据中心中使用的将因特网协议 版本4 (IPv4)分组递送到虚拟机的方法，所述IPv4分组作为IPv6分组被接收，所述IPv6 分组具有有效负载和包含IPv6目的地地址的报头。该方法包括：基于IPv6目的地地址来确 定与租户关联的虚拟机；生成将包含基于IPv6目的地地址确定的IPv4目的地地址的IPv4 分组的报头；基于IPv6分组的有效负载来生成IPv4分组的有效负载；通过将生成的报头 与生成的有效负载组装来生成IPv4分组；以及将生成的IPv4分组路由到与租户关联的确 定的虚拟机。
[0013] 根据本发明的第三方面，提供一种具有租户的数据中心中的用于在因特网协议版 本6 (IPv6)网络上作为具有有效负载和报头的IPv6分组来路由因特网协议版本4 (IPv4) 分组的网络节点，所述因特网协议版本4 (IPv4)分组具有有效负载和包含IPv4源和目的 地地址的报头。该通信节点包括：用于接收来自与第一租户关联的第一虚拟机的IPv4分组 的通信接口，所述IPv4分组寻址到与第二租户关联的第二虚拟机；以及在工作上连接到该 通信接口且配置成执行如下操作的处理器：生成IPv6分组的报头，所述IPv6分组的报头要 包含通过对如下项的其中之一应用可逆转换而确定的IPv6地址：第一租户的IPv4源地址 和标识符的组合，以及第二租户的IPv4目的地地址和标识符的组合；基于接收到的IPv4分 组的有效负载来生成IPv6分组的有效负载；以及通过将生成的IPv6分组有效负载与生成 的IPv6分组报头组装来生成IPv6分组；其中该通信接口还在IPv6网络上将生成的IPv6 分组传送到第二虚拟机。
[0014] 根据本发明的第四方面，提供一种具有租户的数据中心中的用于将因特网协议版 本4( IPv4)分组递送到虚拟机的网络节点，所述IPv4分组作为IPv6分组被接收，所述IPv6 分组具有有效负载和包含IPv6目的地地址的报头。该通信节点包括：处理器，其配置成：基 于IPv6目的地地址来确定与租户关联的虚拟机；生成IPv4分组的报头，所述IPv4分组的 报头要包含基于IPv6目的地地址确定的IPv4目的地地址；基于IPv6分组的有效负载来生 成IPv4分组的有效负载；以及通过将生成的报头与生成的有效负载组装来生成IPv4分组； 以及与该处理器连接的通信接口，其用于将生成的IPv4分组路由到与租户关联的虚拟机。
[0015] 本领域的技术人员在阅读下文详细描述以及参见附图时将认识到附加的特征和 优点。
【附图说明】
[0016] 相似的引用数字表示对应相似的部分。可以将图示的多种实施例的特征进行组 合，除非它们显性地彼此排斥。附图中说明示范实施例，并且在下文描述中予以详细描述。
[0017] 图1图示现有技术中熟知的IPv4分组的结构； 图2图示经由多个交换机和路由器连接到因特网的数据中心； 图3图示根据本发明实施例的在图2的数据中心中使用的用于作为IPv6分组在IPv6 网络上路由IPv4分组的方法。
[0018] 图4图示根据本发明的实施例的IPv6分组； 图5图示根据本发明实施例的在图2的数据中心中使用的用于将IPv4分组递送到虚 拟机的方法