基于CGN系統(tǒng)的NAT模塊軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孟繼杰

摘要：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展很大程度上改變了人們的生活方式，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用將人類帶入到了大數(shù)據(jù)信息化時(shí)代。但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)IPv4日漸枯竭，傳統(tǒng)的NAT設(shè)備已經(jīng)不能夠滿足人們對(duì)于網(wǎng)址轉(zhuǎn)換功能的需求。因此通過(guò)深入分析NAT技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)人員將CGN系統(tǒng)作為NAT模塊軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，利用轉(zhuǎn)控分離的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了NAT技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：分布式;轉(zhuǎn)控分離;CGN;NAT;多實(shí)例

引言：隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，新時(shí)代的計(jì)算機(jī)功能相較于傳統(tǒng)的版本更加全面，適用性也更強(qiáng)。因此社會(huì)各個(gè)層面越來(lái)越多的人接觸到了計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的用戶量也隨之瘋狂增長(zhǎng)，帶動(dòng)了我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了全新的發(fā)展時(shí)代。但是隨著計(jì)算機(jī)用戶規(guī)模的擴(kuò)大，衍生出了網(wǎng)絡(luò)地址供應(yīng)不足等一系列互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。為了網(wǎng)絡(luò)地址的供應(yīng)問(wèn)題，我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)通過(guò)采用NAT技術(shù)來(lái)緩解IP地址資源的緊缺情況，并且初見(jiàn)成效。本文就基于CGN系統(tǒng)的NAT模塊軟件技術(shù)展開(kāi)了討論，希望能夠?qū)ψx者有所幫助。

1 CGN技術(shù)研究

1.1 網(wǎng)絡(luò)地址過(guò)度技術(shù)概述

1.1.1 雙棧技術(shù)概述

受到網(wǎng)絡(luò)地址緊缺情況的影響，當(dāng)前我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)地址正在由IP v4向IP v6節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且希望能夠通過(guò)這種節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換的方式擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)地址的受眾規(guī)模。而雙棧技術(shù)指的就是無(wú)論是在終端設(shè)備還是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，都能夠同時(shí)支持IP v4和IP v6的協(xié)議棧。雙棧技術(shù)的應(yīng)用使得IP v4和IP v6兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間能夠進(jìn)行一定規(guī)模的信息溝通和數(shù)據(jù)交流，這樣便于網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)模的擴(kuò)增，讓現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能夠承受更大的用戶量，對(duì)于我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而言意義重大。

配備有雙棧設(shè)備的路由器不同于我們?nèi)粘Ｖ惺褂玫穆酚善?，這種具有雙棧設(shè)備接口的路由器，可以同時(shí)擁有兩個(gè)單獨(dú)的路由表，而兩個(gè)路由表又可以單獨(dú)發(fā)揮作用，分別用于IP v 4尋址工作和IP v 6尋址工作，并且兩者之間能夠互不干擾，共同支撐路由器的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。因此，從設(shè)備的工作原理來(lái)看，這種雙棧設(shè)備相當(dāng)于在我們常用的路由器中建立了并行的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)從IP v4向IP v6節(jié)點(diǎn)的平滑過(guò)渡。因此可以極大的擴(kuò)充人們可用的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)IP地址資源，讓用戶用的放心、用的安心，給人們的生活工作帶來(lái)了很大的便捷。

1.1.2 隧道技術(shù)概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有了更大的選擇空間。盡管目前互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的仍然是IP v4節(jié)點(diǎn)，并且網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊彩荌P v4的報(bào)文，但是很多局域網(wǎng)絡(luò)還有個(gè)人網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由于用戶不滿足于IP v4，因此被更換成了IP v6網(wǎng)絡(luò)。IP v 6網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠滿足更高級(jí)客戶的需求，因此網(wǎng)絡(luò)公司為了讓IP v 4骨干網(wǎng)絡(luò)和部分IP v6網(wǎng)絡(luò)之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息傳遞，因此在網(wǎng)絡(luò)信息傳輸方面的工作中應(yīng)用到了隧道技術(shù)。

而所謂的隧道技術(shù)其實(shí)就是讓IP v 6中的信息通過(guò)IP v4進(jìn)行傳輸?shù)囊环N技術(shù)手段，他通過(guò)將IP v6的數(shù)據(jù)包封裝在IP v4的報(bào)文中，然后再利用IP v4的傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸，這樣也就給使用IP v6網(wǎng)絡(luò)的客戶提供了信息傳輸?shù)谋憬荨?/p>

1.1.3 NAT技術(shù)概述

NAT技術(shù)是解決當(dāng)前IP v 4公網(wǎng)地址不足的一種常用技術(shù)，這種技術(shù)主要是利用NAT設(shè)備把IP報(bào)文中的源地址和目標(biāo)地址轉(zhuǎn)換成私網(wǎng)中的IP地址，這樣就可以實(shí)現(xiàn)利用少量的公網(wǎng)IP地址映射大量的私網(wǎng)IP地址，為我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的IP地址資源運(yùn)用節(jié)省出很大一部分空間，很大程度上緩解了當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中IP v4地址空間枯竭的問(wèn)題。因此，NAT技術(shù)也在現(xiàn)實(shí)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 NAT模塊軟件設(shè)計(jì)

2.1 分布式軟件架構(gòu)

所謂的分布式軟件架構(gòu)，就是通過(guò)將若干個(gè)可獨(dú)立執(zhí)行程序的模塊進(jìn)行合理、有規(guī)律的整合和組建，以達(dá)到支持多進(jìn)程、可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式處理的目的。而與其相對(duì)應(yīng)的集中式軟件架構(gòu)則是生活中比較常見(jiàn)的、架構(gòu)水平相對(duì)較低的一種軟件架構(gòu)，與集中式的相比分布式軟件架構(gòu)具有更強(qiáng)的執(zhí)行能力以及更高的軟件性能。

2.2 FOS軟件平臺(tái)架構(gòu)

FOS操作系統(tǒng)是一套專業(yè)性較強(qiáng)，并且能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)發(fā)提供支撐平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施的一種專用于軟件開(kāi)發(fā)的操作平臺(tái)。這款軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)利用其專業(yè)性，可以滿足我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中大多數(shù)用戶對(duì)IP/分組等技術(shù)領(lǐng)域的功能需求，并且該平臺(tái)具有很高的硬件適用度，這就使得它可以與CGN軟件系統(tǒng)的功能和技術(shù)進(jìn)行更好的互補(bǔ)與滿足。

2.3 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)和消息類型

基于分布式軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，在進(jìn)行CGN軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮模塊化和多進(jìn)程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。由于具有多模塊和多進(jìn)程的分布式軟件系統(tǒng)內(nèi)部必然會(huì)存在著不可避免的消息通信，因此設(shè)計(jì)人員需要對(duì)通信的消息類型進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)，可以利用NAT模塊框架研究信息之間的映射關(guān)系，并將研究成果合理的利用到系統(tǒng)模塊間的信息通訊中。

3 NAT模塊軟件實(shí)現(xiàn)

想要實(shí)現(xiàn)NAT模塊軟件需要大量的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)研究，而通過(guò)上文對(duì)于CGN軟件系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)、信息類型等方面技術(shù)的深入研究和分析，并且利用相關(guān)的NAT功能，我們就可以大體上實(shí)現(xiàn)CGN轉(zhuǎn)控分離、NAT的多實(shí)例和NAT組件的創(chuàng)建。最后再根據(jù)FOS軟件平臺(tái)提供的開(kāi)發(fā)方法，對(duì)NAT組件功能進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)全和優(yōu)化，并且生成較為完備的NAT映射關(guān)系表，這樣就基本實(shí)現(xiàn)了基于CGN軟件系統(tǒng)的NAT模塊軟件。

4 NAT模塊軟件功能測(cè)試

為了讓我們開(kāi)發(fā)出的NAT模塊軟件能夠更好的配合CGN軟件系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)用戶服務(wù)，所以在進(jìn)行完NAT模塊軟件構(gòu)建工作之后，我們還需要對(duì)單實(shí)例NAT的功能、規(guī)格以及性能進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。其中對(duì)于NAT功能的測(cè)試主要是針對(duì)其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種模式下的軟件運(yùn)行功能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和科學(xué)分析，進(jìn)而找出解決NAT功能發(fā)揮問(wèn)題的方式。在實(shí)際的操作過(guò)程中，技術(shù)人員可以通過(guò)控制面板進(jìn)行命令的下發(fā)，然后通過(guò)模擬器發(fā)包軟件向NAT模塊軟件中發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)文，通過(guò)一系列的測(cè)試手段對(duì)業(yè)務(wù)報(bào)文在NAT模塊軟件中轉(zhuǎn)換的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，觀察NAT模塊軟件的功能能否在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中正常發(fā)揮。

5 基于CGN系統(tǒng)的NAT模塊軟件技術(shù)發(fā)展前景

NAT技術(shù)作為當(dāng)前解決網(wǎng)絡(luò)IP地址資源緊缺的重要技術(shù)之一具有很大的發(fā)展空間，而通過(guò)與CGN軟件系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，將會(huì)使NAT技術(shù)得到更好的優(yōu)化與發(fā)展。因此，基于CGN軟件系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的NAT模塊軟件能夠在實(shí)際人們的工作當(dāng)中發(fā)揮出巨大作用，可以有效的提高工作效率，并且能夠滿足我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中很多高級(jí)用戶的需求，這對(duì)于我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)的發(fā)展而言意義重大。

結(jié)束語(yǔ)：本文通過(guò)對(duì)CGN軟件系統(tǒng)的技術(shù)核心以及工作原理進(jìn)行了分層次、分步驟的講解和探究，并且詳細(xì)闡述了如何利用該軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)控分離的分布式軟件架構(gòu)以及如何構(gòu)建和檢測(cè)NAT模塊軟件。但是受到技術(shù)水平的限制，該軟件系統(tǒng)后續(xù)的發(fā)展仍需要通過(guò)進(jìn)一步深入研究來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此希望讀者能夠?qū)GN系統(tǒng)和NAT技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用問(wèn)題提高重視，爭(zhēng)取為我國(guó)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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