基于SOCKS的IPv4向IPv6过渡技术

一、概述

由于IPv6与IPv4相比具有诸多的优越性，IPv6代替IPv4已经成为网络发展的必然趋势。然而现有IPv4网络是如此的庞大，以至于短时间之内不可能将它全部废除。因此，需要寻找一种合适的过渡技术来解决这一难题。由于无状态 IP/互联网控制消息协议翻译算法（SIIT）、网络地址翻译-协议转换器（NAT-PT）和栈内凸块（BIS）等过渡技术都存在着这样那样的缺点，隧道技术又不能解决IPv6节点与IPv4节点之间相互通信的问题，而在网络中应用代理服务既可以充分利用IP地址资源，又能够保证网络安全，尤其是全能代理协议SOCKS，它可以完成网页浏览、文件传输和远程登陆等所有工作的代理，是可用的功能最强大、应用最灵活、安全性较高的代理，因而基于具有强大功能的 SOCKS代理的IPv4向IPv6过渡技术已经成为一种不错的选择。基于SOCKS的过渡技术分为两种。一种是API内凸块(BIA)技术，这种技术直接在双栈主机上实现IPv4和IPv6的地址转换；另一种是SOCKS64技术，这种技术是通过一个双栈网关来进行IPv4和IPv6的地址转换。

二、BIA技术

BIA技术在双栈主机的SocketAPI模块与TCP/IP模块之间加入一个 API翻译器(如图1所示)。API翻译器包含三个模块：域名解析器，地址映射器和函数映射器。其中，域名解析器负责对IPv4应用程序的请求域名返回一个正确的应答，地址映射器在主机内部维护一张IPv4与IPv6地址对的表格（分配的IPv4地址来自IPv4地址池中，采用未使用的IPv4地址，如 0.0.0.1~ 0.0.0.255），函数映射器负责在IPv4的Socket API函数与IPv6的Socket API函数间相互翻译。

图1 采用BIA机制的双栈主机的结构模型

图2 采用SOCKS64技术的网络通信原理

在SOCKS5中规定，IPv4地址、IPv6地址和域名的全限定域名（FQDN）信息可以用在SOCKS协议格式的地址类型(ATYP)域。SOCKS64技术就是利用这一点，通过DNS域名解析代表将FQDN信息用在ATYP域中从客户机C传到网关G来指出目的地D的位置。

为此，SOCKS64技术也和BIA技术一样使用了IPv4中未使用的保留地址（称之为伪IP地址），并在*SocksLib*（客户机C处）中引入一个映射表来管理伪IP地址和FQDN之间的映射。

客户机C[IPvX]使用SOCKS64技术通过双栈网关G[IPvX|IPvY]与目的主机D[IPvY]通信的过程如下：

·源节点（客户机C）上的应用尽力通过调用DNS域名解析函数来获得目的节点（目的地D）的IP地址信息。这时，目的地D的逻辑主机名（即FQDN）信息被作为被调用的API的一个参数传递给应用的*SocksLib*。

·FQDN信息被注册到*SocksLib*中的一个映射表内。*SocksLib*选择一个伪IP地址回复给应用。

·应用利用收到的伪IP地址信息组织一个socket，并将socket用作API的一个参数来调用socketAPI启动通信。

·由于*SocksLib*已经取代了这些socketAPI，真正的socket 函数将不再调用，而是先检查socket的IP地址信息。如果该地址是伪IP地址，则从映射表中获取与该伪IP地址相匹配的登记过的FQDN信息。通过使用与调用的socketAPI相匹配的SOCKS命令（例如与conNECt()对应的CONNECT命令），FQDN信息被传送到中继服务器（网关G）上的*Gateway*。

·*Gateway*通过接收到的FQDN信息调用真正的DNS域名解析API从一个DNS服务器处获得一个真IP地址，并利用真IP地址信息创建一个socket。*Gateway*再将socket用作API的一个参数来调用socketAPI与目的地D通信。