用于在计算机网络中寻址消息的方法与流程

然而另一方面，ipv4和ipv6或者对应的子网还要共存许多年。由于大量现有的安装，到关断最后的ipv4网络元件还要几年、也许十年或者甚至二十年。在该过渡时间期间，必须并行地使用两种地址类型。对于确定的服务，例如对于基于会话发起协议（sessioninitiationprotocol）的语音和视频服务（所谓的vvoip服务）已经存在两个地址类型之间的转换器，其通常以带有所谓的集成介质网关（mgw）的所谓会话边界控制器（sessionbordercontroller，sbc）的形式存在。

ipv4提供了大约超过四十亿（2³²=4，294，967，296）个ip地址的地址空间，借助这些电阻可以起动计算机和其它设备（http://de.wikipedia.org/wiki/ipv6）。在因特网的开始阶段，那时仅仅存在少量需要ip地址的计算机，这是足够的。但是由于因特网的未预见的增长，当今存在地址缺乏。在2011年2月1日，iana将最后两个可自由分配的网络指配给亚洲地区因特网登记apnic；按照2009年的协定，最后在2011年2月3日将保留的地址空间平均地分配到该地区地址分配中心。此外，该地区地址分配中心不再有其它的ipv4地址空间可用。apnic的首席科学家的日常更新的预测表明，第一地区因特网登记处（apnic）从2011年7月起不再给因特网社区提供地址。

因特网的历史发展提出的另外的问题是：由于ipv4地址空间分配实践随时间而多次改变，该ipv4地址空间当前强烈地被碎片化，也即多个不关联的地址区域经常属于相同的组织机构。这与当今的路由策略（经典域间路由）关联地导致长的路由表，在因特网的核心区域中路由器的存储器和处理器必须针对该长的路由表来设计。此外，路由器的ipv4要求重新计算每个转发的数据包的校验和，这是另外的处理器负荷。

出于这些理由，ietf1995开始了在ipv6上的工作。在1998年12月，以rfc2460在standardstrack上的出版而官方地选择了ipv6用于接替ipv4。

ipv6的主要的新特性包括：

a)将2³²（≈43亿=4.3·10⁹）个地址的ipv4的地址空间放大到在ipv6中的2¹²⁸（≈340百万六乘方=3.4·10³⁸）个地址，也即放大到2⁹⁶倍

b)简化并且改善了协议帧（报头数据）；这对于路由器来说是特别重要的

c)无状态地自动配置ipv6地址；因此有状态的方法如dhcp在使用ipv6的情况下在许多应用情况下是多余的

d)所谓的“移动ip”以及重编号和多宿的简化

e)ip安全协议在ipv6标准内的实施。由此，能够实现ip数据包的加密和真实性的校验。对于ipv4，ip安全协议的支持仅仅是可选的

f)支持如服务质量和多播的网络技术。

扩大地址空间的主要动力在于维持终端至终端原则，其是因特网的中心设计原则：仅仅网络的终端节点应该实施主动的协议操作，在终端节点之间的网络仅仅对数据包的转发负责。（在此，因特网明显不同于其它的数字数据传输网络例如gsm。）为此，需要每个网络节点能够被全局唯一地寻址。

当今常用的方法例如网络地址翻译（nat）（其目前回避了ipv4地址缺乏性）破坏了终端至终端原则。这些方法使得这样连接的计算机仅仅建立勉强的连接，从因特网不能够容易地接触这些计算机。在较高层上的ip安全协议或协议（例如ftp或sip）也部分地放弃了终端至终端原则并且利用nat仅仅受限地或者借助附加方案地有效。因此尤其是对于家庭用户，ipv6意味着模式转变：不是由供应商分配仅仅一个唯一的ip地址并且必须经由nat将因特网与多个设备连接，而是使用者能够对整个子网使用全局明确的ip地址空间，从而其每个设备可以获得来自该子网的ip地址。由此，通过业务提供者主动地参与网络对于终端用户来说变得更简单；此外消除了由于在nat中进行的地址覆盖而产生的问题。

本发明所基于的任务是，说明一种用于解决随着所描述的状况而出现的问题的技术教导。该任务通过根据独立权利要求之一的方法或者产品解决。本发明的有利的改进方案构成从属权利要求的主题。

根据本发明，设计了一种用于在计算机网络中寻址消息的方法，在该计算机网络中使用不同地址类型，其中至少一个第一网络元件仅仅使用第一地址类型，至少一个第二网络元件仅仅使用第二地址类型并且至少一个第三网络元件使用两种地址类型。这里，至少一个第三网络元件是这样一种通信终端设备，其除了其作为通信终端设备的功能之外还行使作为关于消息的地址变换器的功能，其中对于这些消息该通信终端设备既不是原始发送器又不是最终接收器。

在此情况下，计算机网络被理解为其中借助地址在网络元件之间交换消息的网络。这种计算机网络的一个重要的例子是其中借助所谓的ip地址在网络元件之间交换数据包形式的消息的因特网。

本发明意义上计算机网络的另一个重要的例子是现代电话设备。它们能够借助所谓的ip技术（因特网协议）实现其任务，在该ip技术中各个终端设备不再借助自己的布线被连接到电话设备上，而是如pc（个人计算机）一样借助数据网络被连接到电话设备上。在ip网络中，有用数据（通常是数字化的语音数据）被组合成数据包并且配备有发送器地址和目标地址，接着网络基础设施借助该目标地址将数据包递送给终端设备。

这里常见的ipv4(因特网协议版本4)提供了2³²（=4294976296）个可能地址的地址空间，该地址空间目前大部分已经被消耗。ipv4的改进发展、即应当消除了该限制的所谓的ipv6提供了明显更大的、2¹²⁸个可能地址的地址空间。ipv6在“因特网协议，版本6规范；ietf的rfc2460”中被标准化。带有各自不同因特网协议（ipv4和ipv6）的（子）网的连接是问题，该问题在按照现有技术的sip环境中借助ice协议（英语：interaktiveconnectivityestablishment，）来解决，其中要求所有参与的终端设备能够按照ice协议运行并且由所有参与的终端设备可到达的中央服务器进行有用数据的转发。这里被证实为不利的是，ice协议必须使用在所有参与的终端设备中，为此可能需要对每个设备的控制软件进行费事的改动。

[等人]：

2003年12月，

公开了一种用于在有ipv6能力的数据终端设备和有ipv4能力的数据终端设备之间的sip控制的数据流中进行双向地址变换的方法。

在该背景中，网络元件理解为能够在计算机网络中发送和/或接收消息的设备。网络元件的例子是通信终端设备，例如因特网电话、计算机、路由器、交换机和其它用于运行计算机网络所需或合适的网络元件。

在该背景中，通信终端设备是其主要目的在于能够为用户实现经由计算机网络的通信、尤其是为该用户实现在该计算机网络中消息的发送和消息的接收的网络元件。通信终端设备的重要的例子是因特网电话、计算机尤其是笔记本电脑、智能电话和类似设备。

在该背景下，地址变换器的概念应该理解为被设立用于接收消息并且以如下方式交换接收的消息的地址的网络元件，使得在此一种地址类型的地址针对另一种地址类型的地址被交换。因此，地址变换器能够实现使得具有仅仅支配第一地址类型的通信终端设备的用户也能够向其它通信终端设备发送消息，所述其它通信终端设备分别仅仅支配不同地址类型或仅仅支配另一地址类型。

在经由用作地址变换器的通信终端设备进行数据包传输期间，所有参与的数据终端设备将数据包发送给在连接建立期间在发信号过程中通知这些数据终端设备的（兼容的）地址例如ip地址，其中用作地址变换器的通信终端设备是这些数据包的接收器，该接收器进行对应的交换过程（例如ipv4地址与ipv6地址的交换过程以及反过来）并且这些数据包被传送给相应的进行接收的（例如分别在不同ip协议范围中的）数据终端设备。利用本发明方法，例如实现在有ipv4能力的数据终端设备和有ipv6能力的数据终端设备之间的透明的数据传输。

按照本发明的一个有利的实施方式设计，以如下方式进行地址变换，即经由用作地址变换器的通信终端设备将第一网络元件的消息转接到第二网络元件或者将第二网络元件的消息转接到第一网络元件，其中第一地址类型的地址被替换为第二地址类型的地址或者反过来。这尤其优选地以如下方式进行，一种地址类型的地址部分通过用作地址变换器的通信终端设备从接收的消息中被去掉并且针对另一地址类型的地址部分被替换、也即被该另一地址类型的地址部分代替。

该用作地址变换器的通信终端设备在此优选并行地既作为地址变换器也作为通信终端设备工作。为此，给这种通信终端设备优选装备适于地址变换或能够实现或者支持地址变换的资源，例如装备用于地址的存储装置、用于比较地址的比较装置或者装备其它装置。这些装置中的一些在支持多于一个唯一地址类型的地址的通信终端设备中本来就已经存在，因此它们按照本发明仅仅以不同方式被使用，也即用于地址变换。对此的一个例子是这种通信终端设备的任意支持多于一个地址类型的地址的处理的装置。如果例如在第二地址类型地址包含的位数量比第一地址类型地址包含的位数量多的意义上第二地址类型的地址长于第一地址类型的地址，那么用于地址的存储装置和处理装置在这种通信终端设备中适配于这些状况。因此，例如ipv6地址是128位长，而ipv4地址仅仅是32位长。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与其它实施方式的特征组合，设计如下方法，其中至少一个已知至少一个用作地址变换器的通信终端元件的交换技术状态的第三网络元件在计算机网络中搜索能用于地址变换并且准备好的通信终端设备并且将用于地址变换的消息转发给该通信终端设备。已知至少一个用作地址变换器的通信终端元件的交换技术状态的第三网络元件优选是在交换技术上主动的网络元件，例如是所谓的交换机或者是所谓的路由器，其优选知道多个或者甚至大量通信终端设备的交换技术的状态，并且其尤其优选知道：由其管理或者操作的通信终端设备中的哪些可以用作地址变换器。优选，该第三网络元件在多个其已知的通信终端设备上搜索出合适的通信终端设备，所述合适的通信终端设备可以用作地址变换器并且为此而准备好，其中该准备尤其从通信终端设备的资源满负荷来得到。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与本发明的其它实施方式的特征组合，设计如下方法，其中在搜索能用于地址变换的通信终端设备时考虑关于至少一个用作地址变换器的通信终端设备的为地址变换所需的资源的可用性的信息。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与本发明的其它实施方式的特征组合，设计：当或仅仅在计算机网络中的至少一个专用的地址变换器碰到其容量极限，才进行通过通信终端设备的地址变换。该实施方式带来的优点是，当需要时才占用能够用于地址变换的通信终端设备的资源，这通常带来如下优点：对于更快的地址变换可以使用专用地址变换器的改善的工作速度。

本发明还设计了在计算机网络中的如下通信终端设备，在其中使用两个不同的地址类型，其中至少一个第一网络元件仅仅使用第一地址类型，至少一个第二网络元件仅仅使用第二地址类型并且至少一个第三网络元件使用两种地址类型，并且其中所述通信终端设备是这样的第三网络元件，该网络元件被设立用于除了其作为通信终端设备的功能之外还行使作为关于消息的地址变换器的功能，其中对于这些消息该通信终端设备既不是原始发送器又不是最终接收器。

按照本发明的一个有利的实施方式设计如下通信终端设备，该通信终端设备被设立用于第一网络元件的消息向第二网络元件或者第二网络元件的消息向第一网络元件的地址变换，其中所述消息经由用作地址变换器的通信终端设备被转接，其中第一地址类型的地址被替换为第二地址类型的地址或者反过来。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与本发明的其它实施方式的特征组合，该通信终端设备被设立用于优选根据请求向至少一个另外的网络元件提供关于该通信终端设备的为地址变换所需的资源的可用性的信息。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与其它实施方式的特征组合，该通信终端设备具有装置，该装置识别为了地址变换已向或者将向该通信终端设备导送的消息。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与其它实施方式的特征组合，该通信终端设备具有用于识别如下消息的装置，所述消息为了地址变换已被导送或将被导送给该通信终端设备，其中该装置将每个由该通信终端设备接收的消息的地址与该通信终端设备的地址比较。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与其它实施方式的特征组合，该通信终端设备具有用于地址变换的装置，该装置被设立为，如果接收的消息的地址是第二或第一地址类型的地址，则每个由该通信终端设备接收的消息的不与该通信终端设备的地址一致的地址被该第一或第二地址类型的地址代替。

按照本发明的另一有利的实施方式，其特征也可以与其它实施方式的特征组合，通信终端设备被设立用于将其地址被另一地址类型的地址代替了的接收消息以该地址发送到计算机网络中。

下面借助有利的实施例并且借助附图来进一步描述本发明。

在此，

图1以示意性方式示出本发明的第一实施例；

图2以示意性方式示出本发明的第二实施例；

图3以示意性方式示出本发明的第三实施例；

图4以示意性方式示出本发明的第四实施例。

在附图中所示的实施例无例外地示出了用于在计算机网络1，2，3中寻址消息的方法，该计算机网络由子网1，2，3构成，在其中使用不同的地址类型例如ipv4地址和ipv6地址，其中在子网1中仅仅使用第一地址类型，在子网3仅仅使用第二地址类型，在子网2中并行地使用两种地址类型。子网1的网络元件4，5，6，7，8仅仅支配第一地址类型的地址，网络元件14、15、16、17、18仅仅支配第二地址类型的地址并且网络元件9、10、11、12、13支配两种地址类型的地址。子网1、2和3不必是在空间上或者以任意其它方式在物理上相互分离的子网。优选的，这些子网1、2和3构成在其它方面统一的计算机网，在其中并行地存在不同类型的网络元件，它们或者仅仅支配第一地址类型、仅仅支配第二地址类型或者支配两种地址类型。

本发明不限于在一个计算机网络中仅仅并行使用两个地址类型的情况。当三个或者更多不同地址类型在一个计算机网络中并行使用时，本发明能以相同的方式应用。

图1示出了一种实施例，其中应当经由网络元件10（例如经由交换机10）建立在网络元件8（例如通信终端设备8）和网络元件16（例如通信终端设备16）之间的通信连接，其中网络元件8仅仅支配第一地址类型的地址并且其中网络元件16仅仅支配第二地址类型的地址，并且其中网络元件10支配两种地址类型。网络元件10现在识别，可以无困难地实行在基于不同地址类型的网络元件8和16之间的直接通信连接，其中这两个网络元件仅仅使用所述地址类型。现在在图1中所示的实施例中网络元件10选择出能够用于地址变换并且准备好的通信终端设备9并且促使该通信终端设备9在网络元件8和16之间进行地址变换。为此，网络元件10促使网络元件8将针对网络元件16所确定的消息发送给通信终端设备9，其中网络元件8为此使用第一地址类型的地址，其无问题地被通信终端设备9支配。通信终端设备9现在在由其从网络元件8接收的消息中通过第二地址类型的地址来代替第一地址类型的地址，实际上指定为消息接收器的网络元件16寻址所述消息，该网络元件16仅仅支配第二地址类型的地址。接着通信终端设备9将这样按规定改变的消息转发给网络元件16。

在图2中所示的实施例中，子网1拥有自己的交换机6，该交换机6仅仅支配第一地址类型的地址。类似的，子网3拥有交换机14，该交换机14仅仅支配第二地址类型的地址。在该情况下，在通信终端设备8和16之间的通信建立经由子网1或3的交换机6和14来进行。这些交换机通知子网3的交换机10该连接建立希望，其中该交换机10支配两种地址类型，接着该交换机10以与在图1中所示的实施例类似的方式借助用作地址变换器的通信终端设备9在通信终端设备8和16之间建立连接。

另一在图3中所示的实施例基于：在子网1和3之间存在专用的、优选中央的地址变换器19。假定：该专用的地址变换器例如可以同时操作一百个连接并且现在需求上升到一百一十，原则上存在购置另一专用地址变换器的可能性，这在该例子中会导致二百个连接的不需要的容量并且带来了对应的成本。现在本发明在图3所示的实施例中设计，经由子网2的用作地址变换器的通信终端设备来实现这十个附加需要的连接，由此不涉及或仅仅涉及小的附加成本。

按照本发明的能够用于地址变换的通信终端设备优选被实施为所谓的“双栈”设备，其中该设备原则上能够自己决定（例如根据相应的网络伙伴）使用哪种地址类型（例如ipv4或ipv6）。在其中可以配置并且使用两种ip版本的地址的这种设备的最普通的运行方式被称为双ip。普遍地由在双ip模式中的设备组成的网络因此被称为双ip网络。

因为双ip运行设备不仅可以与在ipv4网络中的伙伴而且可以与ipv6网络中的伙伴通信，因此这样的设备原则上也可以用作地址变换器，只要其为此而设立。

在例如根据会话发起协议（sip）执行的vvoip情形的情况下，典型地由本来就存在的双ip运行的交换节点（ip-软交换）来承担附加的管理功能，也即资源中间者（broker）。

在该交换机中由该交换机控制的终端设备的交换技术的状态（在最简单的情况下：“空闲”/“占用”）是已知的。当现在应当经由地址变换器在具有不同地址类型的通信终端设备之间引导有用数据连接时，资源中间者优选搜索可以用作地址变换器并且为此准备好的合适的通信终端设备，例如搜索空闲的通信终端设备，并且经由该通信终端设备导送用于地址变换的有用数据连接。如果恰好能够用于地址变换的通信终端设备另外被需要用于打电话，例如被该通信终端设备的通信用户需要，并且如果其资源不允许两个任务的同时实施，则有用数据连接优选动态地经由其它通信终端设备来导送，该其它通信终端设备能够用于地址变换并且为此被委托。与地址变换关联的这种动态转接的必要性的概率可以优选通过如下方式被减少，即在选择用于地址变换的通信终端设备时采用确定的自动提升的统计数据，例如使用所述通信终端设备的通信用户的通常的工作时间、或者关于涉及白天时间或星期时间等的呼叫频率的统计数据。

在图4中通过作为具有两个部分9.1以及9.2的双设备的示图强调了在图1、2、3中所示的通信终端设备9的双功能，该通信终端设备既作为通信终端设备也作为地址变换器工作。部分9.1表示经典的终端设备功能（用电话听筒表示），其中例如发起或接受呼叫（“call”），这用至通信终端设备11的连接的例子来表示。用9.2表示的第二设备部分维护与部分9.1无关的连接，该连接仅仅为了通过设备9、确切地通过设备9的部分9.2的地址变换的目的而被路由经过。在该背景下，当为语言上的简单性起见谈到“设备部分”9.1或9.2时，不应当意味着能够行使地址变换器功能的通信终端设备9必然由两个物理上分离的部分9.1和9.2组成。对此，所指的是至少逻辑上或功能上的划分，但是在其中可以由两个“部分”共同地使用共同的资源，只要不由于共同使用资源而导致在两个不同功能中的干扰。

在图1、2、3和4中，虚线表示的控制或信令过程，带箭头的实线表示要设立或已经设立的有用数据连接。参与的通信终端设备的地址变换功能优选由用作资源中间者的网络元件控制。本发明也带来如下优点：在通信终端设备中已经存在、但是目前不使用的、可以被用于例如在ipv4地址和ipv6地址之间的地址变换的资源通过本发明实际上被利用并且由此因特网的目前急迫的问题以有效的方式被本发明所解决。