IPv6 is a new version of the internetworking protocol designed to address the scalability and service shortcomings of the current standard, IPv4. Since, IPv6 is not compatible with IPv4, programs and systems based on one protocol cannot communicate with those based on the other. Consequently, it is necessary to develop a smooth transition mechanism that enables applications to continue working while the network is being upgraded.
There have proposed several transparent transition services that translate packet headers as they cross between IPv4 and IPv6 networks. Network Address Translation-Protocol Translation(NAT-PT) is one of such transition mechanisms that have been proposed. However, NAT-PT has a topology limitation that each IP session between an IPv6 host and an IPv4 host must be routed through the same NAT-PT router, as the NAT-PT router maintains the state information for sessions established through it. It is often suggested that NAT-based routers be operated on a border router unique to a stub domain, where all IP packets are either originated from the domain or destined to the domain. However, such a configuration would turn a NAT router into a single point of failure. Besides, if the NAT-PT router is heavily utilized, it may become a performance bottleneck.
These problems can be removed by using multiple NAT-PT routers. We have developed two different methods. One is Packet Forwarding via Multicast(PFM). Every NAT-PT router in a stub domain joins IPv4 and IPv6 multicast groups, and sends packets to the group when no mapping state exists in the address mapping table. The other is Sharing Mapping States (SMS). Every NAT-PT router in a stub domain shares their mapping states by sending special mapping information packets to other routers using Mapping States Distribution Protocol (MSDP).
We propose one outstanding mechanism which is most effective in terms of performance. We evaluated the performance by formulas under predefined network model. As a result of performance analysis, SMS is more efficient that PFM. Furthermore, SMS has no more than a small performance overhead over original NAT-PT. we present that the heavy traffic is well distributed to multiple NAT-PT routers.
As a conclusion, the two proposed methods provide fail-safe characteristic, and balance the network traffic.
IPv6는 현재 널리 사용되고 있는 IPv4의 주소 부족과 서비스를 보완하기 위해 개발되었다. 그러나 IPv6와 IPv4는 서로 호환되지 않기 때문에, 양쪽을 연결해 줄 수 있는 연동 방법이 필요하다. 여러가지 연동 방법 중에서 Network Address Translation- Protocol Translation(NAT-PT)라는 방법이 가장 일반적인 경우에 사용가능하다. NAT-PT 에는 몇 가지 문제점이 있다. NAT-PT 라우터가 세션에 대한 정보를 저장하고 있기 때문에 한번 연결된 세션에 관련된 패킷들은 반드시 같은 라우터를 거쳐서 지나가야 한다. 이 문제를 해결하기 위해 라우터를 IPv4와 IPv6도메인 사이에 하나만 두어서 같은 라우터를 통과하도록 하는 방법이 주로 사용된다. 그러나, 라우터가 하나 밖에 없으면 그 라우터에 문제가 생겼을 경우 IPv6와 IPv4 호스트 사이의 연결이 불가능하고, 모든 트래픽이 한 곳으로 몰리기 때문에 병목현상이 일어난다.
이러한 문제점들은 여러 개의 NAT-PT 라우터를 두어서 해결할 수 있다. 여기서는 Packet Forwarding via Multicast(PFM)과 Sharing Mapping States(SMS)라는 두가지 방법을 제안하였다. PFM은 한 도메인 내의 모든 NAT-PT 라우터가 IPv4와 IPv6 멀티캐스트 그룹을 형성하고 있어서, 주소 변환 정보가 없는 패킷이 들어오면 멀티캐스트 그룹으로 전달한다. SMS는 도메인 내의 모든 NAT-PT 라우터가 Napping States Distribution Protocol(MSDP)를 사용해 주소 변환 정보를 공유하고 있는 것이다.
두 가지 방법의 성능을 구현과 식을 통해 비교하면 SMS가 PFM보다 나은 성능을 보인다. SMS는 TCP의 SYN 패킷 비율이 작으면 원래의 NAT-PT의 성능과 거의 비슷하다.
결론적으로, 두 가지 방법 모두 여러 개의 라우터를 사용해서 한쪽으로 몰리던 트래픽을 분산시키고, 어느 한 라우터에 문제가 생기더라도 서로 다른 IP 네트워크 간의 연결을 가능하게 한다.
