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《北京交通大学》 2013年
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移动互联网中端透明的协议无关NAT穿越机制

沈玉芬  
【摘要】:现今信息社会的快速发展,要求互联网能够在任意时间、任意地点、以任意方式提供网络服务,以“固定、有线’’为特性的传统互联网模式已无法满足移动环境下用户的需求。移动互联网已成为互联网的发展趋势,同时出现了更多的移动互联网技术。另一方面,为解决IP地址的短缺问题,现有网络中普遍铺设了网络地址转换(NAT)设备。而在移动互联网中,传统的TCP/IP协议在快速移动过程中会引起连接中断,IP地址切换,此时原有的NAT映射就会失效,造成很大的丢包,现有的NAT技术和NAT穿越技术无法解决的这个问题。另外,一些新的移动互联网解决方案因为不能与NAT兼容而阻碍了自身发展,比如SCTP协议。为此,移动互联网中的NAT穿越的实现,成为了一个亟待解决的问题。 本文将主要针对这一问题及几种主流的NAT穿越解决方案进行分析,包括应用层网关(ALG)技术、代理(Proxy)技术、中间盒(MIDCOM)技术、UDP打洞(UDP Hole Punching)、STUN、TURN技术,以及关于SCTP协议NAT穿越的一些解决方案,并围绕如何提出一种比目前方案更灵活更通用,并且适合移动环境的NAT穿越机制而展开。本文首先对移动互联网技术进行了简要的阐述,然后介绍了NAT技术的相关背景,深入分析当前网络中不同类型NAT的工作原理及特点,并对几种典型的NAT穿越机制进行分析和研究,总结他们所存在的一些不足: 1.首先比较普遍存在的问题,就是方案不便于升级。大多数方案需要在现有的设备甚至终端上进行升级和改进,实施比较困难; 2.在移动互联网的环境下,传统的TCP/IP机制会导致连接经常中断,IP地址变化,现有的NAT穿越技术都无法解决移动环境下的这些问题。 本文提出一种端透明的协议无关NAT穿越机制,该机制具备以下特点: 1.支持移动性,能够解决IP地址变换带来的连接中断问题; 2.协议无关性,能够实现任何互联网业务的NAT穿越; 3.终端透明和NAT设备透明,与终端和NAT设备无关。 本文方案基于实验室科研项目“移动多链路路由器的研究与开发”,在移动多链路路由器和接入路由器上实现。其中,在移动路由器上实现了UDP隧道、P地址检测、套接字动态管理、策略路由配置动能,在接入路由器上实现了数据接收和数据包判别和转发功能。然后搭建测试环境,配置本方案中所设计的软件,对各模块进行功能验证,达到了预期的测试结果。最后对本文的研究和设计做了总结,并对本文的后续工作做了展望。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP393.05

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