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哥伦比亚大学:4+4扩展地址空间
http://www.media.edu.cn 2008-06-17 中国教育网络 作者:Zolt ' an ' Tur' anyi,Andr' as Valk ' o,Andrew T.Campbell

我们在使用内核2.4.18Linux操作系统下实现了4+44+4的源代码从公开渠道获得。在进行4+4实现的过程中,一个核心目标就是对内核和应用程序的最小改动。因此,我们没有对内核本身进行任何改动,所有的4+4功能都是通过内核模块以及相应的用户空间守护进程来实现的,这样,可以从一个运行的内核中自由地载入或卸载这些模块。由于我们的最小改动的实现,网络牺牲了一部分性能。

 

实现包含了两方面:端系统的功能以及区域网关的功能。实现并不包含NAT(网络地址转换)的功能,但是可以和标准Linux NAT交互工作。内核模块和用户空间守护进程分别包含22001200C代码。在下面,我们描述了我们的实现

 

(注:NATIETF的一个标准,是一些可以更改经过IP报文的地址和端口号的路由设备,经由这个技术,一小部分公开地址可以被NAT后面的许多主机复用,——如果他们中间只有很少一部分同时访问外界。)

 

对等实体的标识

 

为了实现基于新的地址空间的socket网络编程,最明显的解决方案是定义一个新的地址族就像在大部分IPv6实现中所做的那样。然而这需要更改和移植很多现有的网络代码到新的地址族上。另外,应用程序也需要修改。为了达到对现有应用程序的反向兼容性以及减少实现的工作量,我们采取了一种不同的策略。端系统的功能通过一种透明的协议翻译机制来实现。4+4地址被映射成为32bit的对等实体标识,这样的标识只具有本地的重要性,并且可以从一块还没有被使用的IPv4地址空间中选取。默认的情况下使用地址块1.0.0.0/8。我们的实现在带有对等实体标识的IPv4报文和4+4报文之间进行了透明的翻译。应用程序只被告知了对等实体标识。对等实体标识和4+4地址之间的映射通过流入的4+4报文以及DNS查询来建立。这些映射将会自动超时,如果一段时间内它们没有被任何流入或流出的报文用到。除了翻译机制之外,我们还定义和实现了一个API来为建立、查询、移除映射提供功能。在这样的情况下,对于支持4+4的应用程序而言,完整的功能仍然是可行的,而这又不影响到反向的兼容性。

 

4+4的内核模块需要用节点的1级和2级地址列表来进行配置。配置是自动进行的:如果一个端口拥有一个私有地址那么它就被默认为2级,否则就是1级的。如果一个节点没有2级地址,那么0.0.0.0就被用来作为2级地址,也就表示节点处于公开Internet中。如果一个节点没有1级地址,那么就进行关于域名的DNS查询来获得1级地址。内核模块的工作方式采取了Linux 2.4内核的Netfilter结构。

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