專利名稱：通信裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信裝置和方法。本發(fā)明尤其涉及包括路由器的裝置以及涉及路由器使用點對點協議的方法。
路由器被用于使網絡互相連接，因特網例如由多個通過路由器互連的網絡組成。在一個部門內互連的計算機的局域網可以通過路由器連接到服務于一個組織中的其他部門的其他局域網上，也可以連接到外部網絡以及因特網上。
路由器通過使用分配給網絡上特定終端的因特網協議IP地址來引導通信。應該理解的是，存在僅僅有限的但大量的可能的地址。為了滿足大量的終端，存在用于網絡的全局IP地址以及用于終端的局部IP地址。由配合因特網號碼分配當局的因特網服務提供商分配全局地址，以及根據方案提供的局部IP地址由LAN的控制器建立和維持。為了在路由器所服務的LAN上路由終端的通信，提供地址轉換表以從全局IP地址轉換為局部地址。這種轉換過程的優(yōu)點在于，將新的終端增加到LAN中或進行需要更新地址的其他改變是相對直接的。該轉換過程稱為網絡地址轉換(NAT)并且通常由路由器內的軟件實體來執(zhí)行。
通過使用NAT技術，全局地址被動態(tài)地分配給連接。當完成通信時，地址被釋放以供另一連接使用。路由器內的被稱為連接控制器的另一軟件實體監(jiān)控通信量，并且如果連接在特定長度的時間內未被使用，則該連接超時并且斷開，并且在需要時釋放地址以便進行再分配。所采用的方法是一種簡單的方法，在該方法中鏈路上的通信量被用于指示該鏈路在使用中。然而，該通信量可能包括LAN上的終端不需要的分組，并且當通過路由器被傳送到LAN時將不被應答。例如，終端用戶可能已經著手瀏覽因特網，然后停止使用瀏覽應用程序。不需要的因特網幀可能仍然被遞送。鏈路上的該通信量將導致連接控制器維持該連接。因此，這個所謂的“短期保持(short-hold)”過程可能導致地址被保持，該地址能夠被有效地再分配。
根據本發(fā)明，提供通信裝置，該通信裝置包括路由器、連接控制器、網絡地址轉換轉換器和監(jiān)控器，該路由器在使用中將數據路由到局域網上的終端以及對來自局域網上的終端的數據進行路由；該連接控制器控制涉及至少一個終端的連接；該網絡地址轉換轉換器用于將輸入數據上的地址轉換為網絡上終端的地址；該監(jiān)控器用于監(jiān)控網絡地址的使用以及用于發(fā)送指示不使用的消息給連接控制器；該連接控制器響應于該消息的接收來確定是否釋放該連接。
通過在地址未被使用時發(fā)送消息給連接控制器，即使當短期保持過程否則將被執(zhí)行并且該鏈路顯然正被到達路由器的不需要的分組使用時，也將清除該連接。
通過比否則可能出現的情況更快地釋放連接，將減少連接成本。另一益處是增強了網絡的安全性。
本發(fā)明可以被用于斷開多于一個的PPP連接。在一些布置中，路由器可被用于提供到多于一個PPP接口和多于一個LAN的連接。本發(fā)明允許使用作為軟件對象實施的連接控制器，每個連接控制器控制特定的PPP連接并且可以使每個連接控制器響應于消息來釋放該連接。
本發(fā)明也提供一種方法。
現在將參考附圖來描述本發(fā)明的特定實施例，其中

圖1示出計算機終端的局域網，根據本發(fā)明工作的路由器將這些計算機終端連接到因特網上；以及圖2更加詳細地示出圖1的路由器和網絡。
如圖1中所示，局域網LAN 1由通過以太網8連接的多個計算機終端2-7形成。LAN 1通過路由器10連接到因特網9上。由路由器10之內的稱為連接控制器11的軟件實體來控制到終端2-7以及因特網的連接。路由器10也包括網絡地址轉換(NAT)轉換器12(有時稱為NAT框(NAT box))，該轉換器在(未示出的)存儲器和I P路由器13中保存轉換表。
雖然在這個實施例中路由器10連接到一個LAN或PPP接口上，但是應該理解的是它可以服務于多于一個的LAN或多于一個的PPP接口。(每個PPP接口可以具有它自己單獨的連接控制器。)路由器10連接到調制解調器14上，并且從此經由因特網服務提供商15連接到因特網9上。到調制解調器14的鏈路是根據點對點協議(PPP)以及以太網上的點對點協議(PPPoE)工作的數字用戶線(DSL)。(在替代的實施例中，該鏈路可以是綜合服務數字網(ISDN)線路并且通常涉及其他協議的使用。)
LAN1根據以太網標準IEEE802.3工作。連接控制器建立LAN 1上的終端和因特網服務提供商15之間的連接以允許通過在終端上運行的應用程序進行因特網瀏覽或者允許發(fā)送和接收電子郵件。應該理解的是，每個終端可以具有多于一個的在任何給定時間利用該連接的應用。每個應用將利用邏輯端口。例如，終端2可以正在運行因特網瀏覽器以及電子郵件應用。將經由第一邏輯端口為瀏覽器應用服務并且由第二邏輯端口為電子郵件應用服務。
利用所產生的連接，與TCP/IP協議兼容的數據報形式的信息在因特網9和端口之間流動。
圖2更加詳細地示出調制解調器14、路由器10和LAN 1。網絡地址轉換器12把將要用于連接目的的地址分配給應用。如圖2中所示，終端具有形式為IPi、IPj和IPk的IP地址。在終端上運行的每個應用將需要端口。在圖中，示出僅僅具有一個端口的終端，該端口具有標識符Portl、Portm和Portn。終端地址IPi、IPj或IPk是根據由LAN運營商所支持的尋址方案建立的內部LAN地址。IP地址和端口地址被存儲在轉換器12之內的稱為網絡地址轉換表(NAT)的存儲結構中。該表具有包含全局地址信息的兩個字段16和17。該全局地址信息具有形式IPgPortglto3，其中g表示全局。局部IP地址和端口號被寫入字段17的行中(以及在一些應用中寫在其他字段中)。全局會話IP地址和相應的全局端口號被寫入地址字段16的相應分區(qū)。
當連接被建立時，與終端2通信的因特網發(fā)送器利用被包括在到達分組中的IP地址IPg。該IP地址是將用于其余連接的地址，并且因此被稱為會話IP地址。在給出的實例中，這個地址將被轉換為局部IP地址并且以1、2或3終止。因而，為了使數據報從因特網到達路由器10以便轉發(fā)到終端上的應用，它將包括例如100.1.1.5的路由器地址以及特定端口號，該特定端口號被路由器用來尋址特定本地終端和相應應用。網絡地址轉換器響應于全局IP/Port地址來返回來自字段17的合適的局部IP和端口地址，并且IP路由器13將具有合適的報頭的數據發(fā)送到LAN 1上。注意，從全局地址到局部地址的正確轉換可以通過路由器來完成，因為通信總是從本地LAN開始，因此路由器存儲該初始的局部地址并且將這些局部地址轉換為全局地址，所有的全局地址都具有相同的IPg，但具有不同的端口地址。當分組以全局地址信息返回時，路由器能夠重新分配初始的局部值。
終端2-7可以位于一個部門LAN上。可以由路由器上的一個接口為這個群組服務，該接口將該群組連接到因特網上。在這個接口上作為一個整體的該群組的連接的使用將由IP路由器13來監(jiān)控。通過該接口到達和離開LAN的IP分組表示仍需要該連接。
NAT表12中的另一項被設置用于記錄時間，在該時間，IP路由器13確定表16和17的特定行上一次已經被使用。這些項是字段17中的項zx-zz。當該時間和通過參考內部時鐘所確定的當前時間之差超過閾值時，項(行)在未使用標記ux-uz中被標記為“未使用”。如果表中的所有行都未使用，則連接控制器11將被指示清除該連接(該連接是DSL或ISDN連接)。IP路由器13循環(huán)地檢查該表并且對其進行更新。本質上，如果我們把檢查NAT表項的周期看作監(jiān)控周期Tc，則循環(huán)次數n可以如下從短期保持時間Ts中導出以將項標記為未使用n＝integer(Ts/Tc)+1。
在n個循環(huán)內未使用的NAT項被標記為“未使用”，盡管連接控制器可能已經斷開了該連接，但是不刪除該NAT項。它將繼續(xù)存在，直到NAT生命周期己經到期。NAT生命周期可以大于Ts，以便支持在多次數據傳輸之間具有大的超時的應用。
當IP路由器13確定所有到端口的連接都未使用時，它發(fā)送指示到LAN 1的鏈路未使用的消息M給連接控制器1。連接控制器11響應于這個消息來斷開到ISP 15的連接。因此，該消息的使用防止使用可以由連接控制器11施加的短期保持，并且比否則可能出現的情況更快地釋放連接。
在所述實施例的增進中，如果終端經由標準TCP協議特征向IP路由器13報告，它已經發(fā)送了在終端上運行的應用不需要的分組，則它將促使項z1、z2或z3被設置為未使用。這將適合被錯誤地發(fā)送的分組以及被發(fā)送到終端的分組，當分組在傳輸中時，該終端、即其因特網瀏覽應用已被關閉。
另一增進，路由器將周期性地輪詢LAN上的終端。如果終端未激活，則相應行的未使用標記可以被設置，從而導致如果所有未使用標記被設置，則斷開連接。
在所述的替代方案中，路由器經由給連接控制器的消息M啟動連接的釋放。在另一替代方案中，路由器周期性地告訴連接控制器，任一NAT項(行)的上次使用何時發(fā)生，以便連接控制器能夠控制超時以釋放PPP鏈路自身。
盡管在所述的實施例中網絡轉換器、IP路由器和連接控制器如所示的那樣在一個路由單元內，但是它們可以被布置為單獨的元件。可以設置多于一個的連接控制器，并且它們可以作為軟件對象以軟件來實施。
權利要求
1.包括路由器、至少一個連接控制器、網絡地址轉換轉換器和監(jiān)控器的通信裝置，所述路由器在使用中將數據路由到局域網上的終端以及對來自局域網上的終端的數據進行路由；所述連接控制器控制涉及所述終端中的至少一個到另一網絡的連接；所述網絡地址轉換轉換器用于將輸入數據上的地址轉換為局域網上的終端的地址；所述監(jiān)控器用于監(jiān)控網絡地址的使用并且用于發(fā)送指示未使用的消息給所述連接控制器；所述連接控制器響應于所述消息的接收來確定是否釋放到所述另一網絡的連接。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述網絡地址轉換器包括具有相關的使用狀態(tài)數據的網絡地址表。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其中，所述監(jiān)控器是IP路由器。
4.如權利要求1-3中任一權利要求所述的裝置，其中，所述連接根據點對點協議(PPP)來工作。
5.如權利要求4所述的裝置，其中，所述連接根據點對點協議(PPP)以及至少一個附加協議來工作。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，所述至少一個附加協議是點對點隧道協議(PPTP)或以太網上的點對點協議(PPPoE)之一。
7.如前述任一權利要求所述的裝置，其中，所述連接控制器是所述路由器上的實體。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，所述至少一個連接控制器是軟件對象。
9.如前述任一權利要求所述的裝置，其中，設置有多個相應的連接控制器，每個連接控制器控制相應連接。
10.如前述任一權利要求所述的裝置，其基本上如在上文中參考附圖所述的那樣和/或如附圖所說明的那樣。
11.一種控制LAN到另一網絡的連接的方法，其包括為在LAN上的終端上運行的應用提供通過接口連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網絡之間的連接的連接控制器；監(jiān)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連接，則發(fā)送消息到網絡控制器以斷開所述路由器和所述另一網絡之間的連接。
12.如權利要求11所述的方法，其中，端口的使用被記錄在網絡地址轉換器表中。
10.一種基本上如在上文中參考附圖所述的以及如附圖所說明的方法。
全文摘要
一種通信裝置包括路由器(10)、網絡地址轉換器(12)和連接控制器(11)。連接控制器(11)管理從LAN(1)到其他網絡、例如因特網的連接。LAN服務于多個終端(2－7)。如果連接控制器確定到特定LAN的鏈路未被使用，則它將進入短期保持過程。在預定時間已經過去之后，連接被斷開。然而，可以由保存終端使用記錄的網絡轉換器(或更具體地服務于終端上的應用的端口)來阻止該短期保持過程。如果所有終端被確定為未使用，則將指示這種情況的消息發(fā)送到連接控制器11并釋放連接。這避免不必要的連接成本以及也加強LAN1的安全性。
文檔編號H04L29/12GK1875574SQ200480032042
公開日2006年12月6日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權日2003年10月29日
發(fā)明者W·林德曼, N·舍恩費爾德 申請人:西門子公司