专利名称：用于无线移动客户的寻址方案的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于数据网络，特别是用于(但不专用于)拥有移动客户的网络的寻址方案。
在互联网协议(IP)下，分组被从数据源按路由传递到目的地。路由器按照路由表来把分组从进入的网络接口转发到出站接口。典型地，路由表根据该IP地址所连接的网络数目而维护每个目标IP地址的下一跳(出站接口)信息。通过屏蔽某些低阶比特而从该IP地址得到网络号。因此典型地，IP地址随其带有用于指明IP节点的附着点的信息。
互联网的指数性增长已经导致IP(互联网协议)地址的短缺。目前使用的IP版本(被称作IP版本4或IPv4)使用32比特去标明IP地址。由32比特所构成的地址空间大概有4.3×109个不同的地址。预期远在2010年之前地址的个数就会被耗尽。
一个对地址短缺问题的公知解决方案就是网络地址翻译(NAT)。NAT是一对一或多对一的IP地址翻译。该方案有助于保存有限数量的被注册的IP地址。例如，局域网(LAN)和互联网之间的路由器把本地IP地址和端口映射为单一的全球IP地址，表示用于该互联网上的LAN。基于LAN中的端口状态，而解析发送到LAN的数据分组。
NAT可以是静态或动态的。在静态NAT中，一个特定的固定原始IP地址总是被翻译为一个特定的NAT-IP地址。在动态NAT中，由翻译原始IP地址而得到的NAT-IP地址要取决于运行时状况。每次进行新连接时，该NAT-IP地址可以与先前时间指配给该原始IP地址的NAT-IP地址不同。若想获取更多的背景知识，请参考2001年Enterasys Networks公司的“Network Address Translation(网络地址翻译)”白皮书。
然而NAT隐藏该端到端的IP地址。这在例如对等(P2P)、即时消息传递、视频流等使用动态IP寻址方案的应用中导致问题。NAT相关问题的一种可能解决方案就是利用路由器来解决这一问题，但是路由器需要由专家进行配置，而且添加这种路由器功能性仅用于解决NAT冲突则意味着更高的成本。
该问题在拥有移动客户的无线通信网络中则甚至更加严峻。举例而言，正如供蓝牙或IEEE 802.11使用的无线接入点(AP)可以使用类似NAT的方案来把IP业务引导给其客户。AP拥有其自己的IP地址<AP_IP>，并且在指定的通信端口上与无线客户进行通信。为了区分不同的用户，AP为不同的客户指配不同的逻辑端口号(PORT)。对于外部源和目的地来说，客户的IP地址呈现为<AP_IPPORT>。该PORT号由AP内部地生成，并且被用来解析进入的IP业务的目的地。除了与上述NAT相关的所有问题之外，在无线客户动态地进入和退出与AP(例如特设联网，或由于范围造成的连接丢失等)的通信的情况下还会存在另一问题不能保证在同一应用会话期间，指配给客户的PORT将保持相同。
本发明人提出使用代表客户的唯一标识符作为用于生成唯一地址的种子(seed)。该标识符与接入点可用的无线客户的特征相一致。该标识符中包括例如用于唯一地标识该设备的硬件地址(例如MAC、DLC)、软件签名(固件版本、证书、配置或登录信息等)或上述属性的组合。然后该唯一标识符被用于去生成与经过AP的客户通信相关的唯一PORT号。
这种唯一标识符方案还具有用于未来版本的IP寻址的好处。目前已经提出IP版本6或IPv6，以便找到对上述IPv4中地址不足的解决方案。新IPv6使用128比特宽度的地址，使得大概可以得到数目为大约3.4×1038的不同的地址。这样的结果就是地址瓶颈将不复存在，使得通过给予任何用户的每件设备一个唯一的IPv6地址，便可使其与IP兼容。本发明中的唯一标识符可以被用于生成一个唯一的IPv6类型的号码。这样在传统的IPv4网络中或出于安全原因，该号码可以被用于生成PORT号。
为了确保将来(IPv6)的兼容性，AP在内部可以将所有客户表示为具有IPv6地址。因此当网络升级到IPv6时，AP将绕过翻译，而直接使用IPv6寻址方案。而且在混合IPv4/IPv6环境中，接入点可以根据客户或网络配置来灵活地使用两种寻址方案。
可以为客户和PORT号之间的绑定而建立到期超时或其它终止条件。这样就避免地址冲突以及非必要的、用于重定向表的存储器分配。
出于完整性的目的，可以参考Charles E.Perkins于1997年很好地编著的教程“Mobile Networking Through Mobile IP(通过移动IP的移动联网)”，见<www.computer.org/internet/v2n1/perkins.htm>。Perkins的文章中描述了如下的移动联网当用户改变其计算机与互联网的附着点时，该联网还能继续进行计算。应该注意到上述的本发明解决了一个不同的问题。在Perkins的论述中，必需的重新附着可以自动出现，和非交互式地出现。在此所需要克服的问题之一是由互联网协议根据IP地址把分组按照路由传递到其目的地的通路所引起的。这些地址与固定网络位置相关。当分组的目的地是移动节点时，该节点所做的每个新附着点都与一个新的网络号相关，且因此与新IP地址相关，从而使透明移动性是不可能的。由互联网工程任务组内的工作组所提出的标准—移动IP(RFC 2002)被设计为通过允许移动节点使用两个IP地址来解决这一问题，其中包括一个固定的归属地址以及在每个新附着点上改变的转交地址。归属地址是静态的并且被用于标识TCP连接。转交地址在每个新附着点都要发生变化并且表示移动节点的在拓扑上重要的地址。转交地址指示网络号，且因此相对该网络拓扑来识别移动节点的附着点。归属地址使得看起来该移动节点能够连续地接收其归属网络上的数据，这里移动IP要求存在被称为归属代理的网络节点。一旦移动节点没有附着到其归属网络(并且因此附着到被称作外部网络的网络)，归属代理会得到所有以该移动节点为目的地的分组，并且安排来把这些分组传递到移动节点当前的附着点。一旦移动节点移动，它就向其归属代理注册其新的转交地址。为了从其归属网络得到给移动节点的分组，该归属代理把该分组从归属网络传递到转交地址。进一步的传递要求对分组进行修改，使得转交地址表现为目的地IP地址。这种修改就是分组的重定向。当分组到达转交地址时应用逆变换，使得分组再一次看来似乎是使移动节点的归属地址作为目的地IP地址。在本发明的另一方面，考虑混合LAN/PAN接入点，它充当设备在不同无线网络上的代理。“LAN”表示大区域网络；“PAN”表示个人区域网络。例如，IEEE 802.11b(LAN)接入点被使能与蓝牙(PAN)设备进行通信，以及把IP分组从LAN转发到PAN。在这种安排中，蓝牙设备被作为具有适当IP地址的IP设备而暴露给外部网络。对于解决这种简化的配置，移动IP实施将显得过于复杂，其中典型地，PAN设备不会迁移到接入点范围之外。类似的配置可以被用于WAN/PAN组合，其中经过GPRS协议提供WAN接入。
下面通过实例并且参考附图来进一步解释本发明，其中
图1是已知系统的框图；图2是本发明的系统的框图；以及图3是说明该唯一地址生成的流程图。
整个附图中，相同的参考数字指示类似或相应的特征。
图1是已知数据处理系统100的框图。系统100包含无线客户102、接入点(AP)104、例如互联网等的数据网络106以及其他数据通信设备或系统108。AP104具有其自己的IP地址<AP_IP>110。AP104在指定的通信端口112上利用例如IP、蓝牙、IEEE 802.11b等预定义的协议与客户102进行通信。为了区分不同的客户，AP104为不同客户指配不同的逻辑端口号。在该实例中已经为客户102指配端口号<PORT>。对于例如系统108等的外部源和目的地来说，客户102的IP地址114将呈现为<AP_IPPORT>。PORT号由AP104在内部生成，并被用于解析输入的IP业务的目的地。无线客户102动态地进入与退出与AP104的通信。这是由于例如用户的特设(ad hoc)行为造成、由当客户102游离AP104的范围之外时网络连接丢失等等所造成的。并不保证在同一应用会话过程中，初始指配给客户102的PORT号<PORT>将保持相同。相应地，由于<PORT>相对AP104和系统108识别客户102，因此数据通信也不被保证。
图2是本发明的数据处理系统200的框图。客户102拥有唯一的标识符202。在该实例中，标识符包括用于在其他客户中(没有画出)唯一识别该设备的硬件地址(例如MAC、DLC)。唯一标识符的其他实例已经在上面提及。客户102在会话开始阶段向AP104传送标识符202。AP104使用标识符202来为该客户经过AP104的网络通信生成唯一的PORT号<PORT1>204。另一客户(未示出)具有另一唯一的标识符，并且在该另一唯一标识符的基础上，被指配另一个PORT号。相应地，构造PORT号<PORT1>为唯一标识符202的函数<PORT1>＝F(ID1)。目前如果连接暂时丢失且随后又被恢复，则AP104会再次接收到唯一标识符202并且指配相同的PORT号<PORT1>，使得会话能够得以恢复。为此，AP104在存储器206内存储唯一标识符202为与这一特定PORT号<PORT1>相关的。在与客户102的通信已经停止之后的某一时间周期内或几天之内或者根据其他预定条件，维持唯一标识符202与PORT号<PORT1>204之间的关联。例如，客户102的用户可以指示会话已经结束，并且可以交回PORT号<PORT1>，以便重新分配给其他客户。
可以由接入点自己执行PORT号生成，或者可以将该生成委派给另一方，例如网络上的服务器(未示出)。
图3是说明唯一地址生成的流程图。该过程从步骤302中建立与移动设备的通信开始。然后在步骤304内，接入点确定该客户的预定义的唯一特征(UC)是否可得，所述特征是例如第一网络(802.11)上的MAC地址、第二网络(蓝牙)上的MAC地址、软件驱动器证书等。如果这些特征可得，则在步骤306，接入点可以获得这些特征，并且在步骤308内与系统内当前可用的有效ID进行匹配。如果从该客户可以得到UC或一个UC组，则在步骤310接入点向客户请求额外的UC。当接入点接收到适当的UC之后，在步骤308进行UC与有效ID的匹配。一个唯一的UC可以被用作ID，或者它可以被用于去生成ID。如果没有建立匹配，则在步骤312内建立唯一的ID，并且如果需要的话，该唯一的ID被翻译为网络地址(IPv6)和/或端口。否则，系统在步骤314内继续建立到期(有效)条件。此后，在步骤316内更新地址映射表或业务，以反映该连接参数。
权利要求
1.一种使无线客户能够通过接入点、经数据网络进行通信的方法，该方法中包含确定代表该客户的唯一特征；以及基于该唯一特征而生成地址，由接入点代表客户将其用于数据网络上的通信。
2.权利要求1的方法，其中该生成包含基于该特征而确定端口号；以及该地址包括接入点的网络地址以及端口号。
3.权利要求1的方法，其中唯一的标识符是基于唯一的硬件地址。
4.权利要求1的方法，其中唯一的标识符是基于软件签名。
5.权利要求1的方法，其中接入点生成该地址。
6.权利要求1的方法，其中该地址的生成被委派给服务器。
7.权利要求1的方法，其中如果满足预定条件，则客户的地址到期。
全文摘要
无线客户被使能经过接入点与数据网络进行通信。接入点基于其自己的网络地址和客户的唯一标识符(例如MAC)而为客户指配地址。该唯一标识符被用于在例如特定持续时间内去生成被指配给客户的端口号。按这种方式，无线通信的中断避免了为同一客户指配一个新的端口号，后者将导致地址冲突。
文档编号H04L29/12GK1554177SQ02817874
公开日2004年12月8日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月13日
发明者Y·E·斯特伊恩, T·邱, Y E 斯特伊恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司