一种地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种地址转换设备为用户分配端口的方法和地址转换设备。地址转换设备为用户组配置一个公有IP地址，为用户组中的每个用户在固定分配端口空间中分配一个固定端口块；当用户的固定端口块中的端口耗尽时，地址转换设备在动态分配端口空间中为用户分配一个或多个空闲的动态端口块。本发明的地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备，能够按照用户的需求为用户分配动态端口块，在为用户预先分配固定端口块的基础上，动态的分配额外的端口块，并利用回收机制、竞争分配机制和用户权重管理机制，最大限度地实现动态分配端口块的公平性。
【专利说明】一种地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络地址转换【技术领域】，尤其涉及一种地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备。
【背景技术】
[0002]IANA (The Internet Assigned Numbers Authority:互联网数字分配机构)的公有IPv4地址已经分配完毕，在向基于IPv6的下一代互联网过渡期间，为不降低用户的互联网访问体验，私有IPv4地址的应用将不可避免,而地址转换设备的部署也会越来越多。NAT(Network Address Translation)转换设备的部署,将会出现多个用户共享一个公有IPv4地址的情况。为了维护每个用户的公平性，必须对用户使用的公有地址端口数量进行合理分配，规定每个用户使用端口的数量和范围，确保用户之间不会互相影响，同时实现溯源。
[0003]目前地址转换设备有多种端口分配方式，例如，一种是动态地为每一个穿过设备的连接分配一个端口，并记录此映射关系的信息。这种动态的端口分配方式在运营商的大规模部署中不适用，因为这将会生成大量的日志log信息，并由于溯源的需要耗费大量的网络资源将日志log信息上传给服务器。另一种是基于用户预分配端口块，在第一个连接穿过地址转换设备时，为该用户预分配一可用端口段。对于这种端口分配方式，当用户耗尽已分配的端口块后，新的连接无法建立将影响用户的网络访问体验。但由于每一个用户的端口需求并不一致，如果给所有用户设置统一的端口块大小，会导致一些用户在耗尽端口后无法继续上网，这通常可能出现在用户使用P2P (Peer-to-Peer)下载等需要大量连接的情况下，而另一些用户如果仅仅使用少量连接则会存在大量的闲置端口，显然这种分配端口的方法缺乏灵活性。如果减少每个公有地址共享的用户数，增大分配给每个用户的端口块大小，又容易造成端口的利用率下降，这在地址资源短缺的过渡时期也不现实。
[0004]因此，需要有一种技术，可以智能地实现按用户的需求公平地来分发端口块，并在用户不使用该端口块时进行回收，最大程度地满足用户需求，同时提高端口的利用效率。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种地址转换设备分配端口的方法，能够按照用户的需求为用户分配动态端口块。
[0006]一种地址转换设备为用户分配端口的方法，地址转换设备为用户组配置一个公有IP地址和端口空间；所述端口空间由固定分配端口空间和动态分配端口空间组成；所述地址转换设备为用户组中的每个用户在所述固定分配端口空间中分配一个固定端口块；当所述用户的固定端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备在所述动态分配端口空间中为所述用户分配一个或多个空闲的动态端口块。
[0007]根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，所述地址转换设备为所述用户组中的每个用户分配的固定端口块中的端口数量都相同。
[0008]根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，用户从被分配的动态端口块中优先选用端口号小的端口 ；当分配给用户的动态端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备重新为用户分配另一个空闲的动态端口块。
[0009]根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，设置竞争分配阀值hA;当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量大于所述hA时，所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用先到先得机制，按动态端口块中包含的端口号的大小顺序、分配一个动态端口块给用户。
[0010]根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，当所述动态分配端口空间中的未分配动态端口块的数量小于所述匕时，所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用竞争机制分配动态端口块；其中，设置所述用户组中的每个用户的初始权重为W ;设置
用户分配的动态端口块的最大数量为Lmax，则用户最小权重为
【权利要求】
1.一种地址转换设备为用户分配端口的方法，其特征在于: 地址转换设备为用户组配置一个公有IP地址和端口空间；所述端口空间由固定分配端口空间和动态分配端口空间组成； 所述地址转换设备为用户组中的每个用户在所述固定分配端口空间中分配一个固定立而口块; 当所述用户的固定端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备在所述动态分配端口空间中为所述用户分配一个或多个空闲的动态端口块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于: 所述地址转换设备为所述用户组中的每个用户分配的固定端口块中的端口数量都相同。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于: 用户从被分配的动态端口块中优先选用端口号小的端口 ； 当分配给用户的动态端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备重新为用户分配另一个空闲的动态端口块。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于: 设置竞争分配阀值hA; 当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量大于所述hA时,所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用先到先得机制，按动态端口块中包含的端口号的大小顺序、分配一个动态端口块给用户。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于: 当所述动态分配端口空间中的未分配动态端口块的数量小于所述hA时,所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用竞争机制分配动态端口块； 其中，设置所述用户组中的每个用户的初始权重为w ;设置用户分配的动态端口块的最大数量为Lmax,则用户最小权重为
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于: 设置每个动态端口块的老化时间为T,动态端口块中的每个端口的老化时间为t ； 当已分配的动态分配端口块中的端口有流量经过时，将重置此端口的老化时间t ;当此端口没有流量经过时，其老化时间t开始递减，直到为O ; 当动态端口块中的所有端口的老化时间都减少为O时，此动态端口块的老化时间开始递减，当T减小为O时，此动态端口块被回收； 当动态端口块的老化时间正在递减时，此动态端口块中的端口有流量经过，此动态端口块的老化时间将重置为T。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:设置一个老化时间加速参数at，其中，0〈at〈l ； 当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量小于所述hA时,将所述动态分配端口空间中剩余的动态端口块的老化时间T设定为T.at。
8.—种地址转换设备，其特征在于，包括: 地址分配装置，用于为用户组配置一个公有IP地址； 端口分配装置，用于在固定分配端口空间中，为用户组中的每个用户分配一个固定端口块；当所述用户的固定端口块中的端口耗尽时，在动态分配端口空间中为所述用户分配一个或多个空闲的动态端口块。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于: 所述端口分配装置为所述用户组中的每个用户分配的固定端口块中的端口数都相同。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括: 阈值设置装置，用于设置竞争分配阀值hA ； 其中，当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量大于所述匕时，所述端口分配装置对所述用户组中的用户采用先到先得机制，按动态端口块中包含的端口号的大小顺序、分配一个动态端口块给用户。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于: 当所述动态分配端口空间中的未分配动态端口块的数量小于所述hA时，所述端口分配装置对所述用户组中的用户`采用竞争机制分配动态端口块； 所述地址转换设备包括权重计算装置，用于计算所述用户组中用户的权重； 其中，所述用户组中每个用户的初始权重设为w ;用户分配的动态端口块的最大数量为Lmax,则用户最小权重为Wmm = w-φ1^ ;当一个用户被分配到一个动态端口块时，用户的权重减半，并且再加上一个随机整数； 当一个用户Ui已经获得Rui个动态分配端口块时，则用户Ui的权重为 则当用户的权重Wi小于所述Wmin时，所述端口分配装置不分配动态分配端口块；当两个用户同时竞争一个动态端口块时，则所述端口分配装置向权重高的用户优先分配此动态端口块。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括: 动态端口回收装置，用于回收动态端口块； 其中，所述动态端口回收装置将每个动态端口块的老化时间设置为T，将动态端口块中的每个端口的老化时间设置为t ；当已分配的动态分配端口块中的端口有流量经过时，所述动态端口回收装置将重置此端口的老化时间t ;当此端口没有流量经过时，其老化时间t开始递减，直到为O ; 当动态端口块中的所有端口的老化时间都减少为O时，此动态端口块的老化时间开始递减，当T减小为O时，此动态端口块被所述动态端口回收装置回收； 当动态端口块的老化时间正在递减时，此动态端口块中的端口有流量经过，所述动态端口回收装置将此动态端口块的老化时间重置为T。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于:所述动态端口回收装置设置一个老化时间加速参数at，其中，0〈at〈l ； 当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量小于所述hA时,所述动态端口回收装置将所述动态分 配端口空间中剩余的动态端口块的老化时间T设定为T.at。
【文档编号】H04L29/12GK103780712SQ201210410558
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】郭泓伟, 杨国良, 邹易风, 谭景华, 李忠超, 张国贤, 王洁, 郭 东, 张晓宇, 王吉顺, 徐良红 申请人:中国电信股份有限公司