基于CGN系统的NAT模块软件设计与实现

孟继杰

摘要：互联网络的发展很大程度上改变了人们的生活方式，网络技术的广泛应用将人类带入到了大数据信息化时代。但随着网络技术的不断发展，网络IPv4日渐枯竭，传统的NAT设备已经不能够满足人们对于网址转换功能的需求。因此通过深入分析NAT技术，网络技术开发人员将CGN系统作为NAT模块软件的设计基础，利用转控分离的设计理念，实现了NAT技术的优化与创新。

关键词：分布式;转控分离;CGN;NAT;多实例

引言：随着我国计算机行业在社会各个领域中的广泛应用和快速发展，新时代的计算机功能相较于传统的版本更加全面，适用性也更强。因此社会各个层面越来越多的人接触到了计算机，计算机的用户量也随之疯狂增长，带动了我国互联网进入了全新的发展时代。但是随着计算机用户规模的扩大，衍生出了网络地址供应不足等一系列互联网发展过程中不可避免的问题。为了网络地址的供应问题，我国部分地区已经通过采用NAT技术来缓解IP地址资源的紧缺情况，并且初见成效。本文就基于CGN系统的NAT模块软件技术展开了讨论，希望能够对读者有所帮助。

1 CGN技术研究

1.1 网络地址过度技术概述

1.1.1 双栈技术概述

受到网络地址緊缺情况的影响，当前我国的互联网络地址正在由IP v4向IP v6节点进行转换，并且希望能够通过这种节点转换的方式扩大网络地址的受众规模。而双栈技术指的就是无论是在终端设备还是在网络节点上，都能够同时支持IP v4和IP v6的协议栈。双栈技术的应用使得IP v4和IP v6两个节点之间能够进行一定规模的信息沟通和数据交流，这样便于网络地址规模的扩增，让现代化互联网络能够承受更大的用户量，对于我国互联网络的发展而言意义重大。

配备有双栈设备的路由器不同于我们日常中使用的路由器，这种具有双栈设备接口的路由器，可以同时拥有两个单独的路由表，而两个路由表又可以单独发挥作用，分别用于IP v 4寻址工作和IP v 6寻址工作，并且两者之间能够互不干扰，共同支撑路由器的网络服务系统。因此，从设备的工作原理来看，这种双栈设备相当于在我们常用的路由器中建立了并行的两个网络，并且能够实现从IP v4向IP v6节点的平滑过渡。因此可以极大的扩充人们可用的互联网络IP地址资源，让用户用的放心、用的安心，给人们的生活工作带来了很大的便捷。

1.1.2 隧道技术概述

随着互联网络的发展，国内的互联网用户对网络节点有了更大的选择空间。尽管目前互联网的骨干网络应用的仍然是IP v4节点，并且网络中传输的也是IP v4的报文，但是很多局域网络还有个人网络已经由于用户不满足于IP v4，因此被更换成了IP v6网络。IP v 6网络的应用能够满足更高级客户的需求，因此网络公司为了让IP v 4骨干网络和部分IP v6网络之间能够进行数据传输和信息传递，因此在网络信息传输方面的工作中应用到了隧道技术。

而所谓的隧道技术其实就是让IP v 6中的信息通过IP v4进行传输的一种技术手段，他通过将IP v6的数据包封装在IP v4的报文中，然后再利用IP v4的传输节点进行信息传输，这样也就给使用IP v6网络的客户提供了信息传输的便捷。

1.1.3 NAT技术概述

NAT技术是解决当前IP v 4公网地址不足的一种常用技术，这种技术主要是利用NAT设备把IP报文中的源地址和目标地址转换成私网中的IP地址，这样就可以实现利用少量的公网IP地址映射大量的私网IP地址，为我国互联网络的IP地址资源运用节省出很大一部分空间，很大程度上缓解了当前互联网络中IP v4地址空间枯竭的问题。因此，NAT技术也在现实生活中得到了广泛的应用。

2 NAT模块软件设计

2.1 分布式软件架构

所谓的分布式软件架构，就是通过将若干个可独立执行程序的模块进行合理、有规律的整合和组建，以达到支持多进程、可以对数据进行分布式处理的目的。而与其相对应的集中式软件架构则是生活中比较常见的、架构水平相对较低的一种软件架构，与集中式的相比分布式软件架构具有更强的执行能力以及更高的软件性能。

2.2 FOS软件平台架构

FOS操作系统是一套专业性较强，并且能够为网络软件开发提供支撑平台和基础设施的一种专用于软件开发的操作平台。这款软件开发平台利用其专业性，可以满足我国互联网领域中大多数用户对IP/分组等技术领域的功能需求，并且该平台具有很高的硬件适用度，这就使得它可以与CGN软件系统的功能和技术进行更好的互补与满足。

2.3 系统模块结构和消息类型

基于分布式软件系统的特点，在进行CGN软件系统设计时也需要考虑模块化和多进程的设计特点。由于具有多模块和多进程的分布式软件系统内部必然会存在着不可避免的消息通信，因此设计人员需要对通信的消息类型进行合理的选择和设计，可以利用NAT模块框架研究信息之间的映射关系，并将研究成果合理的利用到系统模块间的信息通讯中。

3 NAT模块软件实现

想要实现NAT模块软件需要大量的数据支持和技术研究，而通过上文对于CGN软件系统的模块结构、信息类型等方面技术的深入研究和分析，并且利用相关的NAT功能，我们就可以大体上实现CGN转控分离、NAT的多实例和NAT组件的创建。最后再根据FOS软件平台提供的开发方法，对NAT组件功能进行进一步的补全和优化，并且生成较为完备的NAT映射关系表，这样就基本实现了基于CGN软件系统的NAT模块软件。

4 NAT模块软件功能测试

为了让我们开发出的NAT模块软件能够更好的配合CGN软件系统为网络用户服务，所以在进行完NAT模块软件构建工作之后，我们还需要对单实例NAT的功能、规格以及性能进行必要的实验测试。其中对于NAT功能的测试主要是针对其动态和静态两种模式下的软件运行功能进行数据采集和科学分析，进而找出解决NAT功能发挥问题的方式。在实际的操作过程中，技术人员可以通过控制面板进行命令的下发，然后通过模拟器发包软件向NAT模块软件中发送相应的数据报文，通过一系列的测试手段对业务报文在NAT模块软件中转换的情况进行监测与分析，观察NAT模块软件的功能能否在实际应用过程中正常发挥。

5 基于CGN系统的NAT模块软件技术发展前景

NAT技术作为当前解决网络IP地址资源紧缺的重要技术之一具有很大的发展空间，而通过与CGN软件系统的有机结合，将会使NAT技术得到更好的优化与发展。因此，基于CGN软件系统所开发出来的NAT模块软件能够在实际人们的工作当中发挥出巨大作用，可以有效的提高工作效率，并且能够满足我国互联网络中很多高级用户的需求，这对于我国互联网络未来的发展而言意义重大。

结束语：本文通过对CGN软件系统的技术核心以及工作原理进行了分层次、分步骤的讲解和探究，并且详细阐述了如何利用该软件系统实现转控分离的分布式软件架构以及如何构建和检测NAT模块软件。但是受到技术水平的限制，该软件系统后续的发展仍需要通过进一步深入研究来实现，因此希望读者能够对CGN系统和NAT技术的相关应用问题提高重视，争取为我国未来互联网络的发展做出更大的贡献。

参考文献：

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