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CN1875574A - 通信装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种通信装置包括路由器(10)、网络地址转换器(12)和连接控制器(11)。连接控制器(11)管理从LAN(1)到其他网络、例如因特网的连接。LAN服务于多个终端(2－7)。如果连接控制器确定到特定LAN的链路未被使用，则它将进入短期保持过程。在预定时间已经过去之后，连接被断开。然而，可以由保存终端使用记录的网络转换器(或更具体地服务于终端上的应用的端口)来阻止该短期保持过程。如果所有终端被确定为未使用，则将指示这种情况的消息发送到连接控制器11并释放连接。这避免不必要的连接成本以及也加强LAN1的安全性。

Description

通信装置和方法
本发明涉及通信装置和方法。本发明尤其涉及包括路由器的装置以及涉及路由器使用点对点协议的方法。
路由器被用于使网络互相连接，因特网例如由多个通过路由器互连的网络组成。在一个部门内互连的计算机的局域网可以通过路由器连接到服务于一个组织中的其他部门的其他局域网上，也可以连接到外部网络以及因特网上。
路由器通过使用分配给网络上特定终端的因特网协议IP地址来引导通信。应该理解的是，存在仅仅有限的但大量的可能的地址。为了满足大量的终端，存在用于网络的全局IP地址以及用于终端的局部IP地址。由配合因特网号码分配当局的因特网服务提供商分配全局地址，以及根据方案提供的局部IP地址由LAN的控制器建立和维持。为了在路由器所服务的LAN上路由终端的通信，提供地址转换表以从全局IP地址转换为局部地址。这种转换过程的优点在于，将新的终端增加到LAN中或进行需要更新地址的其他改变是相对直接的。该转换过程称为网络地址转换(NAT)并且通常由路由器内的软件实体来执行。
通过使用NAT技术，全局地址被动态地分配给连接。当完成通信时，地址被释放以供另一连接使用。路由器内的被称为连接控制器的另一软件实体监控通信量，并且如果连接在特定长度的时间内未被使用，则该连接超时并且断开，并且在需要时释放地址以便进行再分配。所采用的方法是一种简单的方法，在该方法中链路上的通信量被用于指示该链路在使用中。然而，该通信量可能包括LAN上的终端不需要的分组，并且当通过路由器被传送到LAN时将不被应答。例如，终端用户可能已经着手浏览因特网，然后停止使用浏览应用程序。不需要的因特网帧可能仍然被递送。链路上的该通信量将导致连接控制器维持该连接。因此，这个所谓的“短期保持(short-hold)”过程可能导致地址被保持，该地址能够被有效地再分配。
根据本发明，提供通信装置，该通信装置包括路由器、连接控制器、网络地址转换转换器和监控器，该路由器在使用中将数据路由到局域网上的终端以及对来自局域网上的终端的数据进行路由；该连接控制器控制涉及至少一个终端的连接；该网络地址转换转换器用于将输入数据上的地址转换为网络上终端的地址；该监控器用于监控网络地址的使用以及用于发送指示不使用的消息给连接控制器；该连接控制器响应于该消息的接收来确定是否释放该连接。
通过在地址未被使用时发送消息给连接控制器，即使当短期保持过程否则将被执行并且该链路显然正被到达路由器的不需要的分组使用时，也将清除该连接。
通过比否则可能出现的情况更快地释放连接，将减少连接成本。另一益处是增强了网络的安全性。
本发明可以被用于断开多于一个的PPP连接。在一些布置中，路由器可被用于提供到多于一个PPP接口和多于一个LAN的连接。本发明允许使用作为软件对象实施的连接控制器，每个连接控制器控制特定的PPP连接并且可以使每个连接控制器响应于消息来释放该连接。
本发明也提供一种方法。
现在将参考附图来描述本发明的特定实施例，其中：
图1示出计算机终端的局域网，根据本发明工作的路由器将这些计算机终端连接到因特网上；以及
图2更加详细地示出图1的路由器和网络。
如图1中所示，局域网LAN 1由通过以太网8连接的多个计算机终端2-7形成。LAN 1通过路由器10连接到因特网9上。由路由器10之内的称为连接控制器11的软件实体来控制到终端2-7以及因特网的连接。路由器10也包括网络地址转换(NAT)转换器12(有时称为NAT框(NAT box))，该转换器在(未示出的)存储器和I P路由器13中保存转换表。
虽然在这个实施例中路由器10连接到一个LAN或PPP接口上，但是应该理解的是它可以服务于多于一个的LAN或多于一个的PPP接口。(每个PPP接口可以具有它自己单独的连接控制器。)
路由器10连接到调制解调器14上，并且从此经由因特网服务提供商15连接到因特网9上。到调制解调器14的链路是根据点对点协议(PPP)以及以太网上的点对点协议(PPPoE)工作的数字用户线(DSL)。(在替代的实施例中，该链路可以是综合服务数字网(ISDN)线路并且通常涉及其他协议的使用。)
LAN1根据以太网标准IEEE802.3工作。连接控制器建立LAN 1上的终端和因特网服务提供商15之间的连接以允许通过在终端上运行的应用程序进行因特网浏览或者允许发送和接收电子邮件。应该理解的是，每个终端可以具有多于一个的在任何给定时间利用该连接的应用。每个应用将利用逻辑端口。例如，终端2可以正在运行因特网浏览器以及电子邮件应用。将经由第一逻辑端口为浏览器应用服务并且由第二逻辑端口为电子邮件应用服务。
利用所产生的连接，与TCP/IP协议兼容的数据报形式的信息在因特网9和端口之间流动。
图2更加详细地示出调制解调器14、路由器10和LAN 1。网络地址转换器12把将要用于连接目的的地址分配给应用。如图2中所示，终端具有形式为IPi、IPj和IPk的IP地址。在终端上运行的每个应用将需要端口。在图中，示出仅仅具有一个端口的终端，该端口具有标识符Portl、Portm和Portn。终端地址IPi、IPj或IPk是根据由LAN运营商所支持的寻址方案建立的内部LAN地址。IP地址和端口地址被存储在转换器12之内的称为网络地址转换表(NAT)的存储结构中。该表具有包含全局地址信息的两个字段16和17。该全局地址信息具有形式IPg Portglto3，其中g表示全局。局部IP地址和端口号被写入字段17的行中(以及在一些应用中写在其他字段中)。全局会话IP地址和相应的全局端口号被写入地址字段16的相应分区。
当连接被建立时，与终端2通信的因特网发送器利用被包括在到达分组中的IP地址IPg。该IP地址是将用于其余连接的地址，并且因此被称为会话IP地址。在给出的实例中，这个地址将被转换为局部IP地址并且以1、2或3终止。因而，为了使数据报从因特网到达路由器10以便转发到终端上的应用，它将包括例如100.1.1.5的路由器地址以及特定端口号，该特定端口号被路由器用来寻址特定本地终端和相应应用。网络地址转换器响应于全局IP/Port地址来返回来自字段17的合适的局部IP和端口地址，并且IP路由器13将具有合适的报头的数据发送到LAN 1上。注意，从全局地址到局部地址的正确转换可以通过路由器来完成，因为通信总是从本地LAN开始，因此路由器存储该初始的局部地址并且将这些局部地址转换为全局地址，所有的全局地址都具有相同的IPg，但具有不同的端口地址。当分组以全局地址信息返回时，路由器能够重新分配初始的局部值。
终端2-7可以位于一个部门LAN上。可以由路由器上的一个接口为这个群组服务，该接口将该群组连接到因特网上。在这个接口上作为一个整体的该群组的连接的使用将由IP路由器13来监控。通过该接口到达和离开LAN的IP分组表示仍需要该连接。
NAT表12中的另一项被设置用于记录时间，在该时间，IP路由器13确定表16和17的特定行上一次已经被使用。这些项是字段17中的项zx-zz。当该时间和通过参考内部时钟所确定的当前时间之差超过阈值时，项(行)在未使用标记ux-uz中被标记为“未使用”。如果表中的所有行都未使用，则连接控制器11将被指示清除该连接(该连接是DSL或ISDN连接)。IP路由器13循环地检查该表并且对其进行更新。本质上，如果我们把检查NAT表项的周期看作监控周期Tc，则循环次数n可以如下从短期保持时间Ts中导出以将项标记为未使用：
n＝integer(Ts/Tc)+1。
在n个循环内未使用的NAT项被标记为“未使用”，尽管连接控制器可能已经断开了该连接，但是不删除该NAT项。它将继续存在，直到NAT生命周期己经到期。NAT生命周期可以大于Ts，以便支持在多次数据传输之间具有大的超时的应用。
当IP路由器13确定所有到端口的连接都未使用时，它发送指示到LAN 1的链路未使用的消息M给连接控制器1。连接控制器11响应于这个消息来断开到ISP 15的连接。因此，该消息的使用防止使用可以由连接控制器11施加的短期保持，并且比否则可能出现的情况更快地释放连接。
在所述实施例的增进中，如果终端经由标准TCP协议特征向IP路由器13报告，它已经发送了在终端上运行的应用不需要的分组，则它将促使项z1、z2或z3被设置为未使用。这将适合被错误地发送的分组以及被发送到终端的分组，当分组在传输中时，该终端、即其因特网浏览应用已被关闭。
另一增进，路由器将周期性地轮询LAN上的终端。如果终端未激活，则相应行的未使用标记可以被设置，从而导致如果所有未使用标记被设置，则断开连接。
在所述的替代方案中，路由器经由给连接控制器的消息M启动连接的释放。在另一替代方案中，路由器周期性地告诉连接控制器，任一NAT项(行)的上次使用何时发生，以便连接控制器能够控制超时以释放PPP链路自身。
尽管在所述的实施例中网络转换器、IP路由器和连接控制器如所示的那样在一个路由单元内，但是它们可以被布置为单独的元件。可以设置多于一个的连接控制器，并且它们可以作为软件对象以软件来实施。

Claims (13)

1.包括路由器、至少一个连接控制器、网络地址转换转换器和监控器的通信装置，所述路由器在使用中将数据路由到局域网上的终端以及对来自局域网上的终端的数据进行路由；所述连接控制器控制涉及所述终端中的至少一个到另一网络的连接；所述网络地址转换转换器用于将输入数据上的地址转换为局域网上的终端的地址；所述监控器用于监控网络地址的使用并且用于发送指示未使用的消息给所述连接控制器；所述连接控制器响应于所述消息的接收来确定是否释放到所述另一网络的连接。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述网络地址转换器包括具有相关的使用状态数据的网络地址表。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述监控器是IP路由器。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的装置，其中，所述连接根据点对点协议(PPP)来工作。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述连接根据点对点协议(PPP)以及至少一个附加协议来工作。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个附加协议是点对点隧道协议(PPTP)或以太网上的点对点协议(PPPoE)之一。
7.如前述任一权利要求所述的装置，其中，所述连接控制器是所述路由器上的实体。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述至少一个连接控制器是软件对象。
9.如前述任一权利要求所述的装置，其中，设置有多个相应的连接控制器，每个连接控制器控制相应连接。
10.如前述任一权利要求所述的装置，其基本上如在上文中参考附图所述的那样和/或如附图所说明的那样。
11.一种控制LAN到另一网络的连接的方法，其包括：
为在LAN上的终端上运行的应用提供通过接口连接到端口上的路由器；
提供用于控制所述路由器和所述另一网络之间的连接的连接控制器；
监控到端口的接口的使用；以及
如果所述接口未被用于到端口的连接，则发送消息到网络控制器以断开所述路由器和所述另一网络之间的连接。
12.如权利要求11所述的方法，其中，端口的使用被记录在网络地址转换器表中。
10.一种基本上如在上文中参考附图所述的以及如附图所说明的方法。
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