[发明专利]TCP/DN/IP网络兼容TCP/IP网络的转换方法及报文收发方法

说明书

本发明公开了TCP/DN/IP网络兼容TCP/IP网络的转换方法及报文收发方法，可以将应用程序发送的报文在TCP/IP封装和TCP/DN/IP封装之间透明转换。其技术方案为：通过设计不同于OSI网络模型的封装/解封装流程，利用伪地址技术，将应用程序发出的IP报文透明地转换为TCP/DN/IP封装格式的报文，从而可以在TCP/DN/IP协议定义的不同的IP域间正常地转发，并在接收端正常还原。这样可以让TCP/DN/IP协议完全兼容地应用于承载传统的基于TCP/IP实现的网络应用程序，让升级过程变得极其平滑。

技术领域

本发明涉及互联网技术，尤其涉及IP网络地址空间扩展相关的技术。

背景技术

IPv4本是为美国军方设计的网络，只采用了32比特位的地址，最多容纳不到43亿主机。随着IP网络的迅速扩展，IPv4地址已经枯竭。

业界先后引进了NAT技术和IPv6技术以解决地址不足的问题。但NAT技术破坏了网络的对称性，而IPv6又因为与既有网络不兼容而在推广上面临巨大的困难。

《电信科学》2014年第8期刊登的文章《双网络层方案——全新的下一代互联网解决方案》介绍了一个全新的解决IPv4地址不足的方案。此方案通过在IP协议栈上纵向扩展出新的层次，可以在扩展出无限地址的同时保持对既有IPv4网络的高度兼容，不失为一个解决IPv4网络地址不足问题的很好的方案。

但这个方案还存在一个问题：当ISP升级到TCP/DN/IP协议要求的新的IP域时，因为主流操作系统种类有限，该域内主机可以很容易地通过升级操作升级到TCP/DN/IP协议栈，但主机上的应用软件种类繁多，通常很难在短时间内全部更新，部分已经不再有人维护的应用软件甚至将永远无法升级以支持TCP/DN/IP协议栈。TCP/DN/IP网络中未能升级的应用无法访问当前IP域外的主机，因而客观上仍然存在升级不够平滑的问题。

具体而言，在国际标准化组织ISO设计的开放系统互联参考模型OSI中，网络被分为7层。数据在发送时从高层向低层依次传递，每层都将上层发来的内容视为数据，加上自己的头部再向低层传递。在接收端，数据从低层向高层传递，每次将本层附加的头部剥除后送给上层。

典型的TCP/IP协议的通信过程如图1所示。在具体实现上，由于在网络访问中频繁地用到主机域名，应用程序需要自行通过DNS将域名解析为IP，然后将IP、传输层协议类型和需要发送的数据传送给操作系统协议栈提供的发送函数。操作系统协议栈根据图1中展示的原则逐层封装报文头并发送报文。

TCP/DN/IP协议在栈中添加了一个UDP的报头和一个域名层的报头。主机在拼装TCP/DN/IP报文的域名层报头时，需要填入目标主机的域名，因此在设计协议栈发送函数时，需要让应用直接将目标主机的域名、传输层协议类型和用户数据作为参数传递。而报文在从域名网络层传递到IP网络层后，仍然需要将域名解析为IP地址以便填入IP报头的目标地址字段。此时应该由操作系统的网络协议栈在IP网络层直接调用gethostbyname类的函数将域名解析为IP地址。

图2A和2B示出了标准型TCP/DN/IP协议栈函数的内部流程图。请同时参见图2A和2B，图中的send()函数泛指网络协议栈提供的所有具备发送报文功能的函数。此流程图中考虑了用户直接使用IP地址作为目标调用函数的情况。如果用户使用IP地址调用，或者经过域名解析后发现目标主机尚未升级，那么仍旧选择传统的TCP/IP封装形式。只有在用户使用域名进行调用，并且目标主机已经升级的情况下，才会选择TCP/DN/IP的封装。