[发明专利]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

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

本发明的目的在于消除或减轻现有技术的至少一个缺点。

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。