專利名稱：用于透明地交換數(shù)據(jù)包的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元與一個(gè)網(wǎng)絡(luò)外部設(shè)備按需要透明地交換布置在一個(gè)面向分組網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)的方法和裝置。
面向分組的網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)代化的通信協(xié)議、譬如因特網(wǎng)協(xié)議IP為網(wǎng)絡(luò)單元的編址和數(shù)據(jù)包在起點(diǎn)和目的地之間的路徑確定(在專業(yè)領(lǐng)域中也稱為“路由”)使用一種目標(biāo)地址。對(duì)于因特網(wǎng)協(xié)議IP來(lái)說(shuō)，這個(gè)地址由一個(gè)IP地址和一個(gè)UPD或TCP端口號(hào)碼(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議或傳輸控制協(xié)議)構(gòu)成。下面，聯(lián)系IP地址和所屬的端口號(hào)碼簡(jiǎn)要地談一下網(wǎng)絡(luò)單元的地址。這樣的編址使得全球通信和可達(dá)性變得容易，但是卻需要大量的全球范圍內(nèi)唯一的地址。
由于這個(gè)原因，通常采用一些方法來(lái)減少世界范圍的通信所需的全球地址的數(shù)量。一種可能性是分配專用的地址、也即本地網(wǎng)(也稱為L(zhǎng)AN(局域網(wǎng)))中只在本地唯一的并因此只在本地有效的地址。
對(duì)于與處于本地網(wǎng)之外的通信伙伴的通信來(lái)說(shuō)，必須將本地地址轉(zhuǎn)換成其它的本地的或全球的地址。這種方法在專業(yè)領(lǐng)域中稱為地址轉(zhuǎn)換或也稱為NAT(網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)或NPAT(網(wǎng)絡(luò)和端口地址翻譯)。兩種轉(zhuǎn)換方法譬如都在IETF(因特網(wǎng)工程任務(wù)組)的文獻(xiàn)RFC1631(Request for Comment請(qǐng)求注釋)中作出定義。
為了確定數(shù)據(jù)包的路徑(路由)，在使用地址轉(zhuǎn)換方法的情況下，將本地網(wǎng)的地址轉(zhuǎn)換成公開(kāi)注冊(cè)的全球地址。
當(dāng)面向分組的網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)絡(luò)單元的地址被轉(zhuǎn)換到唯一的一個(gè)地址的時(shí)候，存在地址轉(zhuǎn)換的特殊形式。由此，可通過(guò)以下方式隱藏一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元的地址(在專業(yè)領(lǐng)域中因此也稱為“偽裝”)，即一個(gè)面向分組的網(wǎng)絡(luò)向外譬如只由唯一的一個(gè)地址來(lái)代表。
對(duì)于LAN內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，只在LAN內(nèi)彼此進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)單元、譬如像工作站計(jì)算機(jī)那樣的組網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不需要分配全球地址。通過(guò)保留的網(wǎng)絡(luò)單元(以下稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備)根據(jù)分配表為與在LAN以外、特別是在因特網(wǎng)中建立本地化的端點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行的通信分配一個(gè)全球地址。這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的功能大多由為此所設(shè)的路由器或也為了網(wǎng)絡(luò)管理而采用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(也稱為代理服務(wù)器或網(wǎng)關(guān))承擔(dān)。下面，所有的這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備都簡(jiǎn)化地稱為“路由器”。
這種路由器按照待連接的網(wǎng)絡(luò)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、接入方法方面的特性配備有專用的功能。下面研究將LAN與一個(gè)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)提供者、即一個(gè)所謂的供應(yīng)商相連接的路由器。該供應(yīng)商一般在通信連接的持續(xù)時(shí)間內(nèi)給所連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備分配一個(gè)全球地址，通過(guò)該全球地址借助所提到的地址轉(zhuǎn)換來(lái)處理LAN中的網(wǎng)絡(luò)單元的連接愿望。
供應(yīng)商在給定的地方也稱為“外部設(shè)備”，以便強(qiáng)調(diào)其在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面是作為與路由器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的端點(diǎn)。概念“數(shù)據(jù)通信”可理解為面向分組的數(shù)據(jù)的交換，這些面向分組的數(shù)據(jù)譬如服務(wù)于計(jì)算機(jī)支持的數(shù)據(jù)交換或者也服務(wù)于通信設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。
可以利用各式各樣的接入可能性連接到供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)上。出于一目了然的原因，下面示范性地說(shuō)明基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議的接入(也簡(jiǎn)稱為PPP)。PPP能夠通過(guò)同步和異步的撥號(hào)線路或?qū)Ｓ镁€路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且在存在透明的具有全雙工能力的線路的前提下不依賴于分別使用的物理接口而進(jìn)行工作。
在PPP協(xié)議的擴(kuò)展方面，IETF在文獻(xiàn)RFC2516中描述了一種協(xié)議，利用該協(xié)議使得通過(guò)傳輸媒體、特別是所謂的以太網(wǎng)的、具有多個(gè)通信伙伴的接入的PPP會(huì)議成為可能。在此，將PPP數(shù)據(jù)包封裝在以太網(wǎng)幀中。這個(gè)協(xié)議在下面被稱為概念PPPoE(基于以太網(wǎng)的PPP)。利用擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議PPPoE能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)此外無(wú)連接的媒體、即以太網(wǎng)進(jìn)行邏輯的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。
按照IP(因特網(wǎng)協(xié)議)的數(shù)據(jù)包通過(guò)以下方式被轉(zhuǎn)換成按照PPPoE協(xié)議的數(shù)據(jù)包，即給所謂的IP數(shù)據(jù)報(bào)(原IP數(shù)據(jù)包)配備一個(gè)PPP報(bào)頭項(xiàng)(“報(bào)頭”)以及一個(gè)PPPoE報(bào)頭。最后，該數(shù)據(jù)包被封裝在一個(gè)以太網(wǎng)幀中，以便通過(guò)LAN進(jìn)行傳輸。
在使用PPPoE協(xié)議的情況下的數(shù)據(jù)連接的一個(gè)應(yīng)用例子譬如是一個(gè)由多個(gè)工作站計(jì)算機(jī)和一個(gè)路由器構(gòu)成的LAN，其中工作站計(jì)算機(jī)與路由器的數(shù)據(jù)包交換不僅可按照PPPoE協(xié)議實(shí)現(xiàn)而且可在使用因特網(wǎng)協(xié)議的情況下實(shí)現(xiàn)。上述兩個(gè)可能的協(xié)議的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)包通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行傳送。為此，數(shù)據(jù)被封裝在所謂的以太網(wǎng)幀中，路由器將該以太網(wǎng)幀轉(zhuǎn)送給一個(gè)與其連接的調(diào)制/解調(diào)設(shè)備(也縮寫為調(diào)制解調(diào)器(Modem))。
該調(diào)制解調(diào)器將這些數(shù)據(jù)包調(diào)制成一個(gè)數(shù)據(jù)流，并且譬如通過(guò)固定的通信連接將這個(gè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)送給供應(yīng)商。在反方向上，該供應(yīng)商以類似的方式將該數(shù)據(jù)流解調(diào)成數(shù)據(jù)包。
上述PPPoE通信連接特別是在xDSL數(shù)據(jù)連接(數(shù)字用戶線，其中“x”代表不同的變型方案、例如不對(duì)稱DSL、即ADSL或?qū)ΨQ的比特率DSL、即SDSL)的情況下使用。
通過(guò)文章開(kāi)頭所提到的地址轉(zhuǎn)換，即使在所提到的使用情況下也產(chǎn)生以下優(yōu)點(diǎn)，即具有不同的僅在LAN內(nèi)部有效的IP地址的多個(gè)工作站計(jì)算機(jī)通過(guò)路由器的唯一的IP地址參與數(shù)據(jù)通信。這個(gè)IP地址通常由供應(yīng)商分配以用于相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信會(huì)議。
通常，地址轉(zhuǎn)換由路由器在IP層內(nèi)進(jìn)行，該IP層從最廣泛的意義上來(lái)說(shuō)被定位到ISO/OSI層模型(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、開(kāi)放式系統(tǒng)互連)的第三層上。通過(guò)這種地址轉(zhuǎn)換產(chǎn)生以下問(wèn)題，即其阻止無(wú)限制地使用不同的應(yīng)用，下面簡(jiǎn)要地說(shuō)一下其中的一些問(wèn)題。
在上級(jí)協(xié)議層中進(jìn)行應(yīng)用、譬如“active ftp”或“Netmeeting”所需的或由規(guī)范所要求的IP和/或端口地址的交換時(shí)產(chǎn)生一些問(wèn)題。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的路由器不處理這些協(xié)議層，所以在地址分配唯一的情況下產(chǎn)生沖突。
當(dāng)在LAN內(nèi)應(yīng)建立到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元、也即到其所謂的邏輯端口的入站連接時(shí)，該通信連接不是從同一個(gè)端口上的正在進(jìn)行的連接建立出發(fā)，則產(chǎn)生另一個(gè)問(wèn)題。在這種情況下，路由器不能從接收到的端口地址中識(shí)別出LAN內(nèi)待響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元。因此，定位在LAN內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)單元的服務(wù)器工作不能沒(méi)有困難地實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)路由器在朝LAN方向上不提供PPPoE協(xié)議時(shí)，不能使用在一個(gè)LAN網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的PPPoE驅(qū)動(dòng)器上建立的某個(gè)應(yīng)用。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法和一種裝置，在使用該方法和裝置時(shí)避免出現(xiàn)上述問(wèn)題。
該任務(wù)的解決方案在其方法方面通過(guò)具有權(quán)利要求1所述的特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在其裝置方面通過(guò)具有權(quán)利要求11所述的特征的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元組成的面向分組的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備與外部設(shè)備、譬如所謂的因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)連接。在第一網(wǎng)絡(luò)單元和外部設(shè)備之間的連接建立過(guò)程中(連接建立一般都隨著向外部設(shè)備傳遞用戶名以及必要時(shí)傳遞密碼而出現(xiàn))，第一網(wǎng)絡(luò)單元或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元從外部設(shè)備獲得將為該連接而使用的地址。網(wǎng)絡(luò)單元的地址尤其可理解為因特網(wǎng)協(xié)議地址(IP地址)。第一網(wǎng)絡(luò)單元的以前分配的、只在面向分組的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效的地址(本地地址)在連接建立過(guò)程中譬如用從外部設(shè)備獲得的地址來(lái)改寫。
按照本發(fā)明，檢驗(yàn)在外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)單元之間交換的數(shù)據(jù)包的消息報(bào)頭項(xiàng)。如果在一個(gè)數(shù)據(jù)包的表征項(xiàng)中檢測(cè)到擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議，則在所屬的網(wǎng)絡(luò)單元和外部設(shè)備之間建立暫時(shí)透明的連接，其中代替在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中分配給該網(wǎng)絡(luò)單元的地址而使用由外部設(shè)備轉(zhuǎn)送給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的地址。作為擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議，譬如使用按照PPPoE(基于以太網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)的通信協(xié)議。
本發(fā)明方法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)按需要“透明”的連接。由此，譬如在使用所謂的“應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)”(已在文獻(xiàn)RFC3027和RFC3022中說(shuō)明)的情況下，迄今所使用的方法、譬如在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備中進(jìn)行的費(fèi)力的通信協(xié)議內(nèi)較高協(xié)議層的協(xié)議分析都取消了。
在連接透明時(shí)，為了在參與的網(wǎng)絡(luò)單元和外部設(shè)備之間進(jìn)行通信，使用PPPoE協(xié)議，其中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備中不發(fā)生地址轉(zhuǎn)換。取而代之，網(wǎng)絡(luò)單元使用在連接建立時(shí)從外部設(shè)備獲得的地址，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備不加改變地轉(zhuǎn)送到外部設(shè)備上。
有利地，可通過(guò)面向分組的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元來(lái)執(zhí)行透明連接的建立。于是，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備不必像迄今為止通常那樣將入站連接的數(shù)據(jù)包根據(jù)“新”的端口地址引向固定配置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種在現(xiàn)有技術(shù)中已知的配置也稱為“Exposed Machines”。
因此有利地，盡管使用一個(gè)路由確定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、特別是路由器，但可以在網(wǎng)絡(luò)單元中使用PPPoE驅(qū)動(dòng)器。由此可以有利地使用外部設(shè)備、特別是所謂的ISP(因特網(wǎng)服務(wù)提供商)的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)取決于用戶在網(wǎng)絡(luò)單元上的注冊(cè)。
有利地，在不采取其他措施的情況下可實(shí)現(xiàn)通過(guò)透明連接與外部設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)單元作為服務(wù)器的工作。
有利地，除大多由外部設(shè)備確定的透明連接的最大數(shù)目以外，此外可以管理其余網(wǎng)絡(luò)單元的“傳統(tǒng)”的、即利用地址轉(zhuǎn)換和路由控制實(shí)現(xiàn)的連接。
本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中給出。
有利地，在為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元建立透明連接之前，檢驗(yàn)是否對(duì)于至少一個(gè)其他的網(wǎng)絡(luò)單元來(lái)說(shuō)已經(jīng)有一個(gè)這種透明連接。這種透明連接和/或“傳統(tǒng)”的連接的最大數(shù)目(參見(jiàn)上面)譬如取決于外部設(shè)備的規(guī)定值。
有利地，只要檢測(cè)到連接拆除請(qǐng)求(在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)也稱為PPPoE激活發(fā)現(xiàn)結(jié)束(Active Discovery Terminate)過(guò)程)，就導(dǎo)致透明連接的結(jié)束。這種連接拆除請(qǐng)求譬如通過(guò)在表征項(xiàng)中具有保留結(jié)構(gòu)(也稱為連接控制單元)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳遞。
有利地，如果超過(guò)了可預(yù)定義的時(shí)間周期(在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)也稱為“超時(shí)”)時(shí)，則也觸發(fā)這種連接拆除請(qǐng)求，在該時(shí)間周期內(nèi)沒(méi)有按照擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包的交換。這種措施在由于傳輸錯(cuò)誤而造成傳輸連接拆除請(qǐng)求的連接控制單元未到達(dá)的情況下避免占用透明連接。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將在下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
其中

圖1示出了用于示意性地說(shuō)明一個(gè)面向分組的網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信連接的結(jié)構(gòu)圖，以及圖2示出了用于示意性地說(shuō)明本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中示出了具有第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1、第二網(wǎng)絡(luò)單元PC2以及第三網(wǎng)絡(luò)單元PC3的面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN。
網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3相互連接以及通過(guò)一個(gè)公共傳輸媒體、譬如以太網(wǎng)連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU上。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU擁有用于連接到面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN上的第一網(wǎng)絡(luò)接口IF1以及擁有連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU與調(diào)制/解調(diào)設(shè)備MOD(也稱為調(diào)制解調(diào)器)的輸入端的第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2。在第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2和調(diào)制解調(diào)器MOD的輸入端之間同樣象在面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN中一樣交換基于面向分組的數(shù)據(jù)。
在一個(gè)替代的實(shí)施方案中，調(diào)制/解調(diào)功能被集成到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU中，因此調(diào)制解調(diào)器MOD的使用成為多余。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU譬如作為路由器或替代地也作為網(wǎng)關(guān)或代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。
調(diào)制解調(diào)器MOD與一個(gè)外部設(shè)備H連接。調(diào)制解調(diào)器MOD到外部設(shè)備H的連接譬如通過(guò)固定分配的電信線路實(shí)現(xiàn)。
另外，本發(fā)明方法不限于物理傳輸方法。替代固定設(shè)置的電信線路，譬如也可在使用ATM(異步傳輸模式)或無(wú)線電路徑技術(shù)的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)施方案。
給面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN內(nèi)的每個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3分配一個(gè)本地的、也即只在面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN內(nèi)唯一的相應(yīng)地址A1、A2、A3。譬如以動(dòng)態(tài)方式通過(guò)(未示出的)主計(jì)算機(jī)或服務(wù)器或者以固定設(shè)置方式在一個(gè)分配給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3(未示出)的網(wǎng)卡上實(shí)現(xiàn)分配相應(yīng)的地址A1、A2、A3給相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3。為了動(dòng)態(tài)地分配相應(yīng)的地址A1、A2、A3，譬如使用協(xié)議DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)。
一般來(lái)說(shuō)，在連接建立的范圍內(nèi)又由外部設(shè)備H給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU分配一個(gè)(未示出的)地址，該地址在外部設(shè)備H所連接的(未示出的)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的或有效的。
網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3彼此的通信以及與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的通信在面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN內(nèi)通過(guò)數(shù)據(jù)包、譬如以所謂的以太網(wǎng)幀的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種以太網(wǎng)幀由一個(gè)以太網(wǎng)消息報(bào)頭項(xiàng)(也稱“報(bào)頭”)以及一個(gè)校驗(yàn)和字段組成。這種數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)消息報(bào)頭項(xiàng)以及校驗(yàn)和字段包括一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，下面將對(duì)該數(shù)據(jù)報(bào)做詳細(xì)說(shuō)明。
在按照因特網(wǎng)協(xié)議(IP)進(jìn)行通信的情況下，所屬的以太網(wǎng)幀包括一個(gè)由IP消息報(bào)頭項(xiàng)來(lái)表征的IP數(shù)據(jù)報(bào)。在按照PPPoE協(xié)議(基于以太網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)進(jìn)行通信的情況下，封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)的數(shù)據(jù)報(bào)包括一個(gè)由PPPoE消息報(bào)頭項(xiàng)來(lái)表征的PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)。PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)在其本身包括一個(gè)按照PPP協(xié)議(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)具有相應(yīng)的PPP消息報(bào)頭項(xiàng)的數(shù)據(jù)報(bào)。此外，PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)還包括一個(gè)有用數(shù)據(jù)項(xiàng)(也稱為“用戶數(shù)據(jù)”)，該有用數(shù)據(jù)項(xiàng)又包括一個(gè)具有上述結(jié)構(gòu)的IP數(shù)據(jù)報(bào)。
下面從外部設(shè)備H通過(guò)調(diào)制解調(diào)器MOD以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU與面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN的網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3的通信出發(fā)。在此，網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3在第一步驟中按照因特網(wǎng)協(xié)議與交換的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU進(jìn)行通信。為了對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備PC1、PC2、PC3進(jìn)行編址，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU執(zhí)行在由外部設(shè)備H分配的地址(特別是以因特網(wǎng)協(xié)議地址、即IP地址的形式)和相應(yīng)的只在面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN中有效的地址A1、A2、A3之間的地址轉(zhuǎn)換(也稱網(wǎng)絡(luò)地址翻譯NAT)。
在第二步驟中，出發(fā)點(diǎn)是，第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1改變通信協(xié)議，也即代替因特網(wǎng)協(xié)議現(xiàn)在啟動(dòng)PPPoE通信連接。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU以還需說(shuō)明的方式檢測(cè)這種改變，并且隨后建立一個(gè)透明連接TC(在附圖中用虛線象征性地表示)。在圖中所示出的象征透明連接TC的虛線只是出于一目了然的原因才在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU旁延伸。事實(shí)上，這條透明連接TC是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的主動(dòng)參與下實(shí)現(xiàn)的。
為了建立透明連接TC，考慮或更改唯一識(shí)別第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的相應(yīng)的(未示出的)網(wǎng)絡(luò)接口的地址。
這種唯一識(shí)別相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口的地址作為MAC地址(媒體訪問(wèn)控制)而已知。MAC地址是一種用于在世界范圍內(nèi)唯一地識(shí)別一個(gè)節(jié)點(diǎn)(譬如一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的硬件地址)的不變的硬件地址。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU在連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備與面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN的第一網(wǎng)絡(luò)接口IF1上從第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1接收數(shù)據(jù)包。由第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1發(fā)送的數(shù)據(jù)包的表征的消息報(bào)頭項(xiàng)具有作為源MAC地址的第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1的MAC地址，以及作為目標(biāo)MAC地址的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的第一網(wǎng)絡(luò)接口IF1的MAC地址。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU將這些數(shù)據(jù)包在內(nèi)部轉(zhuǎn)交給連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU與外部設(shè)備H的第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2，其中事先就進(jìn)行源或目標(biāo)MAC地址的改變。外部設(shè)備H的將作為目標(biāo)使用的MAC地址在第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1和外部設(shè)備H之間的連接建立期間已被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU上，其中進(jìn)行傳遞的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU存儲(chǔ)這個(gè)MAC地址。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU將第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2的MAC地址設(shè)置為源MAC地址，并且將以前存儲(chǔ)的外部設(shè)備H的MAC地址設(shè)置為目標(biāo)MAC地址。對(duì)于由外部設(shè)備H發(fā)送的數(shù)據(jù)包來(lái)說(shuō)，將相應(yīng)的MAC地址相應(yīng)地轉(zhuǎn)換成相反意義的地址。
在建立透明連接TC的過(guò)程中，由外部設(shè)備H給第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1分配一個(gè)新地址A1(IP地址)，用該新地址A1改寫以前有效的地址A1。
此外，為控制透明連接TC，在外部設(shè)備H和第一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備PC1之間商定一個(gè)所謂的“會(huì)話ID”，該所謂的“會(huì)話ID”明確地標(biāo)明透明連接TC的數(shù)據(jù)連接層(“會(huì)話”)。
為了在第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1和外部設(shè)備H之間基于透明連接TC進(jìn)行通信，使用PPPoE協(xié)議，其中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU側(cè)不進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。取而代之，在建立連接(參見(jiàn)上面)時(shí)，與透明連接TC有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)單元PC1的地址A1通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU不加改變地經(jīng)調(diào)制解調(diào)器MOD轉(zhuǎn)交給外部設(shè)備H。
如果譬如由第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1促使透明連接的建立，則通過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1中的(未示出的)PPPoE驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。透明連接TC雙向地實(shí)現(xiàn)，也即外部設(shè)備H的反向包(Rueckpaket)也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU在不進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換或不進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的情況下轉(zhuǎn)接到第一網(wǎng)絡(luò)單元PC1。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU根據(jù)PPPoE消息報(bào)頭項(xiàng)檢測(cè)現(xiàn)有的透明連接TC，并且必要時(shí)根據(jù)譬如連接拆除請(qǐng)求的保留的協(xié)議單元(也稱為連接控制單元)促使拆除透明連接TC。除通過(guò)連接控制單元所進(jìn)行的確定的連接拆除請(qǐng)求之外，只要在預(yù)定義的時(shí)期內(nèi)沒(méi)有按照PPPoE協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包的交換，就也由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU觸發(fā)一個(gè)事件(“超時(shí)”)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU以這個(gè)事件結(jié)束基于透明連接TC的數(shù)據(jù)連接(“會(huì)話”)。隨著第一網(wǎng)絡(luò)單元與外部設(shè)備H的透明連接TC的結(jié)束，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3來(lái)說(shuō)都可建立與外部設(shè)備H的(未示出的)透明連接。
下面將在另一個(gè)實(shí)施方案中闡述網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3與外部設(shè)備H之間的通信連接的管理。外部設(shè)備H、譬如因特網(wǎng)供應(yīng)商通常只支持有限數(shù)量的同時(shí)的連接，在現(xiàn)有情況下是來(lái)自面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN的連接。
如果供應(yīng)商譬如只支持PPPoE連接，則必要時(shí)可按照PPPoE協(xié)議中斷現(xiàn)有的其他透明通信連接，以便在透明連接PC的持續(xù)時(shí)間內(nèi)給有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)單元PC1提供專有的通信接入。
對(duì)于以下情況，即網(wǎng)絡(luò)單元PC1想建立通向外部設(shè)備H的透明連接TC，而第二網(wǎng)絡(luò)單元PC2已經(jīng)在維持這種(未示出的)透明連接，則可拒絕借助第一網(wǎng)絡(luò)單元的透明連接TC的專有接入。這是按照所謂的“先到先服務(wù)”原則的(譬如在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU中實(shí)現(xiàn)的)優(yōu)先規(guī)則的一個(gè)例子。如果外部設(shè)備H能夠?qū)崿F(xiàn)與面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN的較大數(shù)量的連接，那么必要時(shí)可在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU中執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先規(guī)則的廣泛的策略。
除透明連接TC外，此外可以基于網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3的“傳統(tǒng)的”(也即利用地址轉(zhuǎn)換和路由控制實(shí)現(xiàn)的)連接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU與外部設(shè)備H進(jìn)行通信。
下面在進(jìn)一步參考圖1的功能單元的情況下詳細(xì)說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的示意結(jié)構(gòu)。
在圖2中示出了具有第一網(wǎng)絡(luò)接口IF1和第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元ROU。第一網(wǎng)絡(luò)接口IF1(與圖1相比)與面向分組的網(wǎng)絡(luò)LAN的網(wǎng)絡(luò)單元PC1、PC2、PC3連接，第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2則與調(diào)制/解調(diào)設(shè)備MOD連接。另外，這兩個(gè)為雙向通信所設(shè)置的接口IF1、IF2盡可能相同地來(lái)構(gòu)造。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的第一和第二網(wǎng)絡(luò)接口IF1、IF2與相應(yīng)的接口轉(zhuǎn)接單元LI1、LI2連接。接口轉(zhuǎn)接單元LI1、LI2用于通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口IF1、IF2交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的數(shù)據(jù)包，以及用于轉(zhuǎn)接到下面闡述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU的其他內(nèi)部單元。
第一接口轉(zhuǎn)接單元LI1與監(jiān)控單元MON連接。監(jiān)控單元MON檢驗(yàn)所交換的數(shù)據(jù)包的消息報(bào)頭項(xiàng)。此外，監(jiān)控單元MON還控制第一和第二橋接單元BDP1、BDP2，該橋接單元BDP1、BDP2控制在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備ROU內(nèi)的數(shù)據(jù)包的路由。
如果監(jiān)控單元MON檢測(cè)到作為具有PPPoE消息報(bào)頭項(xiàng)的連接控制單元的、通過(guò)接口轉(zhuǎn)接單元LI1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，則這個(gè)數(shù)據(jù)包由監(jiān)控單元MON傳輸給第一橋接單元BDP1并通過(guò)路徑SC傳輸?shù)降诙蚪訂卧狟DP2，該數(shù)據(jù)包從該第二橋接單元BDP2被轉(zhuǎn)交給接口轉(zhuǎn)接單元LI2，并且最后被轉(zhuǎn)交給網(wǎng)絡(luò)接口IF2。在監(jiān)控單元MON中或在兩個(gè)橋接單元BDP1、BDP2的一個(gè)中進(jìn)行上述的數(shù)據(jù)包中的MAC地址的更改。對(duì)此作為替代方案，在一個(gè)(未示出的)協(xié)議單元內(nèi)進(jìn)行這種交換。
如果與此相反監(jiān)控單元MON沒(méi)有檢測(cè)到PPPoE消息報(bào)頭項(xiàng)，則在納入下面將進(jìn)一步說(shuō)明的其他功能單元的情況下還將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成按照PPPoE協(xié)議的數(shù)據(jù)包。
為此，有關(guān)的數(shù)據(jù)包又被引導(dǎo)到第一橋接單元BDP1，從該處有關(guān)的數(shù)據(jù)包這次(在附圖中用一個(gè)垂直的雙箭頭示出)被轉(zhuǎn)送到路由單元IPR。在此，涉及基于純因特網(wǎng)協(xié)議(“純IP”)的通信的沒(méi)有PPPoE數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)包，對(duì)該數(shù)據(jù)包需進(jìn)行IP地址的地址轉(zhuǎn)換以及必要時(shí)進(jìn)行TCP端口號(hào)碼(傳輸控制協(xié)議)的地址轉(zhuǎn)換。只要在前字段(Vorfeld)中已建立通向外部設(shè)備H的連接，就在所述的路由單元IPR中進(jìn)行這種地址轉(zhuǎn)換。在這種地址轉(zhuǎn)換時(shí)，通過(guò)以下方式處理包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中的IP數(shù)據(jù)報(bào)的因特網(wǎng)協(xié)議消息報(bào)頭項(xiàng)，即相應(yīng)地改變IP消息報(bào)頭項(xiàng)的數(shù)據(jù)字段中的IP地址項(xiàng)以及必要時(shí)TCP端口號(hào)碼項(xiàng)。
接著，數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)交給一個(gè)PPP轉(zhuǎn)換單元PPP，在該單元中為IP數(shù)據(jù)報(bào)配備一個(gè)PPP數(shù)據(jù)報(bào)頭項(xiàng)。
接著，數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)交給一個(gè)PPPoE轉(zhuǎn)換單元，在該單元中利用PPPoE消息報(bào)頭項(xiàng)進(jìn)行類似的處理步驟。
最后，數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)交給第二橋接單元BDP2，受監(jiān)控單元MON控制的第二橋接單元BDP2促使到第二接口轉(zhuǎn)接單元LI2上的轉(zhuǎn)交。最后再由這個(gè)第二接口轉(zhuǎn)接單元LI2將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)交到第二網(wǎng)絡(luò)接口IF2。
由于存在雙向通信，所以數(shù)據(jù)包的路由也在反方向上進(jìn)行，該路由類似于前面的描述而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于與一個(gè)面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)透明地交換數(shù)據(jù)包的方法，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)通過(guò)所述面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)相連接，其中-為所述網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)分配只在所述網(wǎng)絡(luò)(LAN)內(nèi)唯一的地址(A1、A2、A3)，-所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)使所述面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)與一個(gè)外部設(shè)備(H)相連接，以及-由所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)在所述面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)中分配到的地址(A1、A2、A3)到對(duì)于所述外部設(shè)備(H)來(lái)說(shuō)有效的地址的地址轉(zhuǎn)換，所述方法包括下列步驟-建立第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)和所述外部設(shè)備(H)之間的連接，-檢驗(yàn)在所述外部設(shè)備(H)和所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)之間交換的數(shù)據(jù)包的消息報(bào)頭項(xiàng)，-在檢測(cè)到表征擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議的項(xiàng)的情況下，在所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)和所述外部設(shè)備(H)之間建立暫時(shí)透明的連接(TC)，其中將分配給所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)的地址(A1)在不進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的情況下轉(zhuǎn)交給所述外部設(shè)備(H)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在建立所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)和所述外部設(shè)備(H)之間的連接時(shí)，由所述外部設(shè)備分配所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)的地址(A1)。
3.按照權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，在所述外部設(shè)備(H)和所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)之間布置一個(gè)調(diào)制/解調(diào)設(shè)備(MOD)。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在為所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)建立所述透明連接(TC)之前，檢驗(yàn)對(duì)于至少一個(gè)其他的網(wǎng)絡(luò)單元(PC2、PC3)或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)來(lái)說(shuō)是否已經(jīng)存在這種連接。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，可依賴于所述外部設(shè)備(H)的規(guī)定值預(yù)先確定透明連接(TC)的最大數(shù)目。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，拒絕建立所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)的透明連接(TC)。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，拆除通向網(wǎng)絡(luò)單元(PC2)的現(xiàn)有連接，并且緊接著建立其它網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)的透明連接(TC)。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，只要檢測(cè)到連接拆除請(qǐng)求，就結(jié)束現(xiàn)有的透明連接(TC)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)超過(guò)某一時(shí)間周期而觸發(fā)連接拆除請(qǐng)求，在所述時(shí)間周期內(nèi)沒(méi)有按照擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)包的交換。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，作為替代方案或者按照因特網(wǎng)協(xié)議或者按照PPPoE通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)所述網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)彼此的通信和/或與所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)的通信。
11.用于支持透明地交換數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元(ROU)，其包括-至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口(IF1)，其通向連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)的面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)，其中為所述網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)分配只在所述網(wǎng)絡(luò)(LAN)內(nèi)唯一的地址(A1、A2、A3)，-至少一個(gè)通向外部設(shè)備(H)的網(wǎng)絡(luò)接口(IF2)，-至少一個(gè)路由單元(IPR)，用于將網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)在所述面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)中分配到的地址(A1、A2、A3)轉(zhuǎn)換成對(duì)于所述外部設(shè)備(H)來(lái)說(shuō)有效的地址，-至少一個(gè)監(jiān)控單元(MON)，用于檢驗(yàn)在所述外部設(shè)備(H)和第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)之間交換的數(shù)據(jù)包的消息報(bào)頭項(xiàng)，在檢測(cè)到表征擴(kuò)展的面向分組的協(xié)議的項(xiàng)的情況下，由所述監(jiān)控單元促使在所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)和所述外部設(shè)備(H)之間建立暫時(shí)透明的連接(TC)，其中在所述外部設(shè)備(H)上不進(jìn)行由所述外部設(shè)備(H)在所述透明連接(TC)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)分配給所述第一網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)的地址的地址轉(zhuǎn)換。
12.按照權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元(ROU)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元(ROU)被構(gòu)造為路由器。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單元(ROU)，其特征在于，所述監(jiān)控單元(MON)控制至少一個(gè)橋接單元(BDP1、BDP2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于與面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)透明地交換數(shù)據(jù)包的方法，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)通過(guò)該面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)基于一種共同的接入方法進(jìn)行連接。在此，給網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)分配只在網(wǎng)絡(luò)(LAN)內(nèi)唯一的(本地)地址(A1、A2、A3)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備(ROU)使該面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)與外部設(shè)備(H)基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)而相連接，并且進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將網(wǎng)絡(luò)單元(PC1、PC2、PC3)在面向分組的網(wǎng)絡(luò)(LAN)中分配到的地址(A1、A2、A3)轉(zhuǎn)換成對(duì)于外部設(shè)備(H)來(lái)說(shuō)有效的地址。通過(guò)檢驗(yàn)在外部設(shè)備(H)和網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)之間交換的數(shù)據(jù)包的消息報(bào)頭項(xiàng)，在檢測(cè)到表征擴(kuò)展的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議、譬如PPPoE的項(xiàng)的情況下，建立網(wǎng)絡(luò)單元(PC1)到外部設(shè)備(H)的暫時(shí)透明的連接(TC)，其中由外部設(shè)備(H)新分配的地址(A1)在不進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的情況下轉(zhuǎn)送到外部設(shè)備(H)上。
文檔編號(hào)H04L29/12GK1685692SQ03822889
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者W·林德曼, N·舍恩菲爾德 申請(qǐng)人:西門子公司