基于CGN系統的NAT模塊軟件設計與實現

孟繼杰

摘要：互聯網絡的發展很大程度上改變了人們的生活方式，網絡技術的廣泛應用將人類帶入到了大數據信息化時代。但隨著網絡技術的不斷發展，網絡IPv4日漸枯竭，傳統的NAT設備已經不能夠滿足人們對于網址轉換功能的需求。因此通過深入分析NAT技術，網絡技術開發人員將CGN系統作為NAT模塊軟件的設計基礎，利用轉控分離的設計理念，實現了NAT技術的優化與創新。

關鍵詞：分布式;轉控分離;CGN;NAT;多實例

引言：隨著我國計算機行業在社會各個領域中的廣泛應用和快速發展，新時代的計算機功能相較于傳統的版本更加全面，適用性也更強。因此社會各個層面越來越多的人接觸到了計算機，計算機的用戶量也隨之瘋狂增長，帶動了我國互聯網進入了全新的發展時代。但是隨著計算機用戶規模的擴大，衍生出了網絡地址供應不足等一系列互聯網發展過程中不可避免的問題。為了網絡地址的供應問題，我國部分地區已經通過采用NAT技術來緩解IP地址資源的緊缺情況，并且初見成效。本文就基于CGN系統的NAT模塊軟件技術展開了討論，希望能夠對讀者有所幫助。

1 CGN技術研究

1.1 網絡地址過度技術概述

1.1.1 雙棧技術概述

受到網絡地址緊缺情況的影響，當前我國的互聯網絡地址正在由IP v4向IP v6節點進行轉換，并且希望能夠通過這種節點轉換的方式擴大網絡地址的受眾規模。而雙棧技術指的就是無論是在終端設備還是在網絡節點上，都能夠同時支持IP v4和IP v6的協議棧。雙棧技術的應用使得IP v4和IP v6兩個節點之間能夠進行一定規模的信息溝通和數據交流，這樣便于網絡地址規模的擴增，讓現代化互聯網絡能夠承受更大的用戶量，對于我國互聯網絡的發展而言意義重大。

配備有雙棧設備的路由器不同于我們日常中使用的路由器，這種具有雙棧設備接口的路由器，可以同時擁有兩個單獨的路由表，而兩個路由表又可以單獨發揮作用，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絡服務系統。因此，從設備的工作原理來看，這種雙棧設備相當于在我們常用的路由器中建立了并行的兩個網絡，并且能夠實現從IP v4向IP v6節點的平滑過渡。因此可以極大的擴充人們可用的互聯網絡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了很大的便捷。

1.1.2 隧道技術概述

隨著互聯網絡的發展，國內的互聯網用戶對網絡節點有了更大的選擇空間。盡管目前互聯網的骨干網絡應用的仍然是IP v4節點，并且網絡中傳輸的也是IP v4的報文，但是很多局域網絡還有個人網絡已經由于用戶不滿足于IP v4，因此被更換成了IP v6網絡。IP v 6網絡的應用能夠滿足更高級客戶的需求，因此網絡公司為了讓IP v 4骨干網絡和部分IP v6網絡之間能夠進行數據傳輸和信息傳遞，因此在網絡信息傳輸方面的工作中應用到了隧道技術。

而所謂的隧道技術其實就是讓IP v 6中的信息通過IP v4進行傳輸的一種技術手段，他通過將IP v6的數據包封裝在IP v4的報文中，然后再利用IP v4的傳輸節點進行信息傳輸，這樣也就給使用IP v6網絡的客戶提供了信息傳輸的便捷。

1.1.3 NAT技術概述

NAT技術是解決當前IP v 4公網地址不足的一種常用技術，這種技術主要是利用NAT設備把IP報文中的源地址和目標地址轉換成私網中的IP地址，這樣就可以實現利用少量的公網IP地址映射大量的私網IP地址，為我國互聯網絡的IP地址資源運用節省出很大一部分空間，很大程度上緩解了當前互聯網絡中IP v4地址空間枯竭的問題。因此，NAT技術也在現實生活中得到了廣泛的應用。

2 NAT模塊軟件設計

2.1 分布式軟件架構

所謂的分布式軟件架構，就是通過將若干個可獨立執行程序的模塊進行合理、有規律的整合和組建，以達到支持多進程、可以對數據進行分布式處理的目的。而與其相對應的集中式軟件架構則是生活中比較常見的、架構水平相對較低的一種軟件架構，與集中式的相比分布式軟件架構具有更強的執行能力以及更高的軟件性能。

2.2 FOS軟件平臺架構

FOS操作系統是一套專業性較強，并且能夠為網絡軟件開發提供支撐平臺和基礎設施的一種專用于軟件開發的操作平臺。這款軟件開發平臺利用其專業性，可以滿足我國互聯網領域中大多數用戶對IP/分組等技術領域的功能需求，并且該平臺具有很高的硬件適用度，這就使得它可以與CGN軟件系統的功能和技術進行更好的互補與滿足。

2.3 系統模塊結構和消息類型

基于分布式軟件系統的特點，在進行CGN軟件系統設計時也需要考慮模塊化和多進程的設計特點。由于具有多模塊和多進程的分布式軟件系統內部必然會存在著不可避免的消息通信，因此設計人員需要對通信的消息類型進行合理的選擇和設計，可以利用NAT模塊框架研究信息之間的映射關系，并將研究成果合理的利用到系統模塊間的信息通訊中。

3 NAT模塊軟件實現

想要實現NAT模塊軟件需要大量的數據支持和技術研究，而通過上文對于CGN軟件系統的模塊結構、信息類型等方面技術的深入研究和分析，并且利用相關的NAT功能，我們就可以大體上實現CGN轉控分離、NAT的多實例和NAT組件的創建。最后再根據FOS軟件平臺提供的開發方法，對NAT組件功能進行進一步的補全和優化，并且生成較為完備的NAT映射關系表，這樣就基本實現了基于CGN軟件系統的NAT模塊軟件。

4 NAT模塊軟件功能測試

為了讓我們開發出的NAT模塊軟件能夠更好的配合CGN軟件系統為網絡用戶服務，所以在進行完NAT模塊軟件構建工作之后，我們還需要對單實例NAT的功能、規格以及性能進行必要的實驗測試。其中對于NAT功能的測試主要是針對其動態和靜態兩種模式下的軟件運行功能進行數據采集和科學分析，進而找出解決NAT功能發揮問題的方式。在實際的操作過程中，技術人員可以通過控制面板進行命令的下發，然后通過模擬器發包軟件向NAT模塊軟件中發送相應的數據報文，通過一系列的測試手段對業務報文在NAT模塊軟件中轉換的情況進行監測與分析，觀察NAT模塊軟件的功能能否在實際應用過程中正常發揮。

5 基于CGN系統的NAT模塊軟件技術發展前景

NAT技術作為當前解決網絡IP地址資源緊缺的重要技術之一具有很大的發展空間，而通過與CGN軟件系統的有機結合，將會使NAT技術得到更好的優化與發展。因此，基于CGN軟件系統所開發出來的NAT模塊軟件能夠在實際人們的工作當中發揮出巨大作用，可以有效的提高工作效率，并且能夠滿足我國互聯網絡中很多高級用戶的需求，這對于我國互聯網絡未來的發展而言意義重大。

結束語：本文通過對CGN軟件系統的技術核心以及工作原理進行了分層次、分步驟的講解和探究，并且詳細闡述了如何利用該軟件系統實現轉控分離的分布式軟件架構以及如何構建和檢測NAT模塊軟件。但是受到技術水平的限制，該軟件系統后續的發展仍需要通過進一步深入研究來實現，因此希望讀者能夠對CGN系統和NAT技術的相關應用問題提高重視，爭取為我國未來互聯網絡的發展做出更大的貢獻。

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