【摘要】：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天,互聯(lián)網(wǎng)用戶及移動(dòng)終端用戶規(guī)模日益擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)IPv4地址日益枯竭。與此同時(shí),雖然使用IPv6地址能夠從根本上解決網(wǎng)絡(luò)地址枯竭的問(wèn)題,但從實(shí)際的角度出發(fā),IPv4向IPv6的演進(jìn)將會(huì)是一個(gè)浩大又復(fù)雜的系統(tǒng)工程。如何更加高效地使用現(xiàn)有的IPv4地址就成了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商及電信設(shè)備提供商急需解決的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)技術(shù)作為主流的緩解網(wǎng)絡(luò)地址枯竭的解決方案,能夠?qū)崿F(xiàn)私網(wǎng)地址到公網(wǎng)地址1比1和N比1的轉(zhuǎn)換,極大程度上減少了公網(wǎng)地址的使用。傳統(tǒng)的NAT設(shè)備雖然能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的功能,但考慮到現(xiàn)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)流量及轉(zhuǎn)換規(guī)模的巨大,轉(zhuǎn)控一體的NAT設(shè)備無(wú)法高效地對(duì)表項(xiàng)進(jìn)行管理和維護(hù),也無(wú)法保證轉(zhuǎn)換的效率。本文立足于傳統(tǒng)NAT設(shè)備的痛點(diǎn),利用轉(zhuǎn)控分離的設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)NAT多實(shí)例的維護(hù)與管理,將NAT管理功能與NAT學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)功能分別放在控制與轉(zhuǎn)發(fā)平面上,實(shí)現(xiàn)了電信級(jí)NAT(CGN)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)模以及轉(zhuǎn)發(fā)性能上的要求。與此同時(shí),隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備逐步向NFV演進(jìn),CGN系統(tǒng)的虛擬化也將逐步成為各大電信設(shè)備提供商的主要研究方向。針對(duì)這一研究方向,本文所設(shè)計(jì)的基于FOS軟件開發(fā)平臺(tái)的CGN軟件系統(tǒng)也將支持在虛擬機(jī)上運(yùn)行。文章首先介紹網(wǎng)絡(luò)地址過(guò)渡技術(shù),比較各過(guò)渡技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),說(shuō)明NAT技術(shù)在過(guò)渡技術(shù)中的優(yōu)越性,闡述CGN系統(tǒng)的NAT原理,CGN關(guān)鍵技術(shù)與常見部署方案。接著本文設(shè)計(jì)一種基于分布式架構(gòu)的NAT模塊,從轉(zhuǎn)控分離的設(shè)計(jì)思路出發(fā),闡明模塊結(jié)構(gòu)與軟件實(shí)現(xiàn)流程。隨后介紹了本文所運(yùn)用的FOS軟件開發(fā)平臺(tái),基于NAT模塊的實(shí)現(xiàn)流程設(shè)計(jì)CGN系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與主要功能函數(shù)和算法。然后基于CGN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)介紹了NAT多實(shí)例結(jié)構(gòu)和可靠性的實(shí)現(xiàn)原理,從組件創(chuàng)建,命令行功能和NAT映射關(guān)系表三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)單實(shí)例下的NAT組件。最后測(cè)試單實(shí)例下的NAT功能、規(guī)格及性能,其中主要功能包括靜態(tài)NAT轉(zhuǎn)換,動(dòng)態(tài)NAT轉(zhuǎn)換及特殊協(xié)議報(bào)文的NAT轉(zhuǎn)換。測(cè)試結(jié)果表明本文所實(shí)現(xiàn)的單實(shí)例NAT組件初步達(dá)到了CGN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：武漢郵電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP393.04
【圖文】：

圖 2-3 NAT 轉(zhuǎn)換過(guò)程示意圖2.1.4 過(guò)渡技術(shù)對(duì)比表 2-1 過(guò)渡技術(shù)對(duì)比技術(shù)種類 雙棧技術(shù) 隧道技術(shù) NAT 技術(shù)技術(shù)特點(diǎn) 支持兩種協(xié)議類型 以 IPv4 為隧道支持IPv6 或以 IPv6 為隧道支持 IPv4地址之間的相互翻譯技術(shù)定位 分別支持兩種技術(shù) 解決孤島問(wèn)題 IPv4 到 IPv6 之間的互訪緩解 IPv4 地址枯竭的力度沒(méi)有減少已存在或需要分配的 IPv4 地址利用隧道可以在孤島中使用私有地址，緩可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一以及一對(duì)多的地址轉(zhuǎn)換，

武漢郵電科學(xué)研究院碩士學(xué)位論文2.2.1 Basic NATBasic NAT 方式屬于一對(duì)一的地址轉(zhuǎn)換，它包括靜態(tài) NAT 轉(zhuǎn)換和動(dòng)態(tài) NAT 轉(zhuǎn)換2 種。在這種方式下只轉(zhuǎn)換 IP 地址，而對(duì) TCP/UDP 協(xié)議的端口號(hào)不處理，一個(gè)內(nèi)部全局地址只能被一個(gè)用戶使用，不能同時(shí)被多個(gè)用戶使用。下面是動(dòng)態(tài) NAT 轉(zhuǎn)換的原理圖：

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本文編號(hào)：2718944