专利名称：用于路由x-cast ip数据报的设备和方法
技术领域：
本发明涉及网际协议(Internet Protocol, IP)数据包的显式组播(X-cast) 路由通信，且更特定来说，涉及用于路由IP数据包的目的IP地址的指示 方法。
背景技术：
网际协议网络中的数据传输方法主要包括单播方法和组播方法。单播方 法是在IP数据包的IP报头中指出数据接收机的地址，并允许网络中的路由器 将所述IP数据包传输至具有所述IP报头中所指示的地址的对应接收机。组播 方法是在IP数据包的报头中指出组播组的地址，并允许网络中的路由器将组 播IP数据包拷贝并同时传输至所述组播组的多个接收机。因此，单播方法是 一对一传输方法，而组播方法是一对多传输方法。
如上所述，组播方法是一对多传输方法，因此有利于提供可由多个接收 机共享的(例如)影片信息。然而，组播方法允许网络中的路由器拷贝组播 IP数据，并将所述组播IP数据路由至另一路由器或接收机，从而造成过载。
另外，组播方法在组播组包括多个接收机的情况下有效，但在组播组包 括少量接收机的情况下无效。也就是说，组播方法在将同一信息同时传输至 多个接收机时遭受到路由器的过载，并因此十分无效地利用欲被用于少量接 收机的网络(例如，互联网电话的多方音频会议、网络游戏或多方视频会议)。
已建议用X-cast方法来克服组播方法的缺点。X-cast方法允许一台发送 机同时指定少量接收机，所述发送机欲将IP数据包传输至所述接收机。X-cast 方法在IP数据包的IP报头与传输报头之间添加X-cast报头，并将接收机的地 址插入所述X-cast报头中。在此，IP报头含有告知其为X-cast方法的X-cast 地址信息，而网络中的路由器检测所述IP数据包的传输通道，亦即，使用所 述X-cast地址信息的下一路由器。
处于网络中接收机侧的路由器接收X-cast IP数据包，并使用所述X-cast 报头中的接收机地址信息，通过单播方法将所述IP数据包路由至各台接收机。 因此，与传统组播方法不同，X-cast方法并不执行组播路由，因此可显著减小 传输IP数据包时的路由器过载，且更特定来说，有可能由一台发送机将数据仅传输至所指定的少量接收机。
然而，传统X-cast方法必须在X-cast报头中指出全部目的IP地址，因此 随着接收机数量的增加，所述X-cast报头的长度也相应增加。
为解决所述问题，韩国特许公开的专利公开案第2003-19668号(文献l) 公开了一种使用X-cast来传输组播数据的方法。
也就是说，在文献1中，为将同一数据传输至组播组的接收机，将其中 IP报头含有组播组地址的组播IP数据包提供给发送机侧路由器，并且所述发 送机侧路由器使用接收机侧路由器的地址将所述组播IP数据包转换为X-cast IP数据包并将所述X-cast IP数据包提供给所述接收机侧路由器，随后所述接 收机侧路由器再次将所述X-cast IP数据包转换为组播IP数据包并使用组播将 所述组播IP数据包提供给所述接收机。
在上述文献1中，接收机侧路由器的地址信息和组播组的地址信息均记 录在X-cast IP数据包的X-cast报头中。
如上所述，为解决组播方法所固有的系统过载问题，文献1建议将组播 IP数据包转换为X-cast IP数据包，并在发送机侧路由器与接收机侧路由器之 间路由时传输所转换的X-cast IP数据包。
然而，文献l没能解决X-cast方法的另一固有问题，亦即，X-cast报头 的长度随着接收机数量的增加而成比例增加。
发明内容
技术问题
本发明的一个目标是提供减小X-cast数据报的X-cast报头长度的方法。
也就是说，本发明提供一种指示目的IP地址的方法，以使X-cast报头具 有比传统X-cast报头的长度更短的长度。
本发明的其他目标和优点将在下文中予以描述并通过本发明的实施例来 理解。另外，本发明的目标和优点可由上文的权利要求书中所述的方式和其 组合来实现。
技术解决方案
为实现上述目标，根据本发明的一个方面的一种X-cast IP数据报包括IP 报头、显式组播(X-cast)报头、传输报头和净荷域，并且所述X-cast报头具 有目的IP地址区，所述目的IP地址区包括至少一个含有网络地址和主机地址 的第一 目的IP地址域，和至少一个含有标志位串和主机地址的第二目的IP地 址域，所述标志位串指出所述第二目的IP地址域具有与所述第一 目的IP地址域的网络地址相同的网络地址。
X-castIP数据报是由位于IP包网络中的网络设备，亦即，多个路由器和 有线或无线数据通信终端来处理。所述网络设备产生或编译所述X-cast IP数 据报，或通过所述IP包网络将所述X-cast IP数据报路由至下一跳。
另外，根据本发明的另一方面的一种通过具有至少一台路由器的IP包网 络来路由X-cast IP数据报的方法包含(a)发送终端通过所述IP包网络从至 少一个属于同一网络的接收终端获得网络地址和主机地址；(b)接收路由器 从所述发送终端接收含有所述接收终端的所述网络地址和所述主机地址的 X-cast IP数据报，所述X-cast IP数据报包括X-cast报头，所述X-cast报头具 有至少一个含有网络地址和主机地址的第一 目的IP地址域，和至少一个含有 标志位串和主机地址的第二目的IP地址域，所述标志位串指出所述第二目的 IP地址域具有与所述第一目的IP地址域的网络地址相同的网络地址；(c)所 述接收路由器参照所述第一 目的IP地址域的所述网络地址复原所述第二目的 IP地址域的网络地址；和(d)所述接收路由器将所述X-cast IP数据报单播至 所述至少一个属于同 一 网络的接收机终端。
此时，第一目的IP地址域优选始终在第二目的IP地址域之前，并且标志 位串全部由"0"组成。
另外，第二目的IP地址域优选具有比第一 目的IP地址域的储存空间更小 的储存空间，尤其在第一目的IP地址域的长度为N个字节的情况下，第二目 的IP地址域的长度为N/2个字节。举例来说，第一 目的IP地址域可含有长度 为3个字节的网络地址和长度为1个字节的主机地址，并且第二目的IP地址 域可含有长度为1个字节的标志位串和长度为1个字节的主机地址。
另外，在第一 目的IP地址域和取决于第一 目的IP地址域的第二目的IP 地址域的总数为奇数的情况下，最后一个第二目的IP地址域可另外含有填充 位串。
此时，填充位串优选全部由"0"组成，第一目的IP地址域和最后一 个第二目的IP地址域各自的长度同为N个字节，并且其他第二目的IP地 址域的长度为N/2个字节。
本发明的优选实施例的所述及其他特征、方面和优点将在下文的具体实
施方式中参照附图更完整地描述。在附图中
图1为展示根据本发明的路由X-castIP数据报的IP包网络的视图。图2为展示根据本发明的X-castIP数据报的格式的视图。 图3为展示X-castIP数据报的传统X-cast报头格式的视图。 图4为展示根据本发明的X-castIP数据报的X-cast报头格式的视图。 图5为根据本发明的路由X-cast IP数据报的方法的流程图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。 图l展示根据本发明的路由X-castIP数据报(或IP数据包)的IP包 网络106。
如图l所示，根据本发明的X-castIP数据报通过图1的IP包网络106 从发送终端100传输至多个接收终端102a至102d以及104a至104d。
发送终端IOO是与发送路由器106a连接，而多个接收终端102a至102d 以及104a至104d是与接收路由器106d连接。与接收路由器106d连接的 接收终端102a至102d以及104a至104d可分别位于独立的A网络102和 B网络104中。也就是说，接收终端102a至102d位于A网络102中，而 接收终端104a至104d位于B网络104中。
尽管图1展示A网络102和B网络104都与同一接收路由器106d连 接，但是A网络102和B网络104可各自与不同的接收路由器连接。
发送路由器106a与接收路由器106d之间可插入至少一台中间路由器 106b和106c，并且可经由中间路由器106b和106c，使用发送终端100与 多个接收终端102a至102d以及104a至104d之间的X-cast来传输IP数据 报。
举例来说，在发送终端100将X-cast IP数据报传输至属于A网络102 的第一接收终端102a至第四接收终端102d的情况下，所述X-castIP数据 报(或IP数据包)具有图2所示的格式。
也就是说，X-cast IP数据报主要包括报头域和净荷域(也就是数据域)， 且所述报头域具有IP报头、X-cast报头和传输报头。报头域含有路由和传 输包所需的信息，且净荷域含有发送机欲传送至接收机的信息。
X-cast IP数据报的IP报头中记录有X-cast地址，并且X-cast地址执 行两个功能第一个功能是指出IP数据报为X-cast IP数据报；而第二个 功能是指定X-cast IP数据报的传输路径。现有技术已熟知X-cast地址的功 會旨，因此本文省略对其的详细描述。
图3为展示X-cast IP数据报的传统X-cast报头格式的视图。参照图3，传统X-cast报头300具有目的IP地址区310,其中指定了 目的地址的地址信息，并且所述目的IP地址区310包括多个目的IP地址 域310a至310c，其各自的长度为N个字节。通常，目的IP地址域的优选 长度为4个字节。
在如图3所示的总共为4个字节的传统目的IP地址域310a至310c 中，网络地址分配有3个字节而主机地址分配有剩余的1个字节。也就是 说，传统目的IP地址域310a至310c含有网络ID和主机ID。
因此，即使在将X-castIP数据包传输至如图1所示的多个属于同一网 络(A网络或B网络)的接收机的情况下，用于记录同一网络ID的预定 地址空间(例如，3个字节)仍必须重复分配给各个目的IP地址域310a 至310c。因而，随着接收机数量的增加，开销尺寸将变大。
也就是说，图3所示的传统X-cast报头的格式具有低效使用地址空间 的缺点。因此，数据报传输限于少量接收机组，并且不可用于中等量和大 量接收机组。
为解决所述问题，本发明的发明者设计了图4所示的新型X-cast报头 格式。
参照图4，根据本发明的X-cast报头400具有目的IP地址区410，其 中指定了目的地址的地址信息，并且所述目的IP地址区410包括多个目的 IP地址域410a至410c，其各自的长度为N个字节。
目的IP地址域410a至410c包括至少一个第一 目的IP地址域410a和 多个第二目的IP地址域410b和410c，所述至少一个第一 目的IP地址域 410a含有网络地址和主机地址，而所述多个第二目的IP地址域410b和 410c各自含有指示同一网络地址的标志位串和主机地址。
分配给各个第二目的IP地址域410b和410c的地址空间应小于第一 目 的IP地址域410a的地址空间。举例来说，第二目的IP地址域410b和410c 的地址空间优选为第一 目的IP地址域410a的地址空间的一半。也就是说， 在第一 目的IP地址域410a的长度为4个字节(网络地址3个字节，主 机地址l个字节)的情况下，第二目的IP地址域410b和410c各自的长 度可为2个字节(标志位串l个字节，主机地址l个字节)。
根据本发明，多个第二目的IP地址域410b和410c取决于单个第一 目 的IP地址域410a。也就是说，对应于多个第二目的IP地址域410b和410c 的接收机意谓着属于与对应于第一 目的IP地址域410a的接收机相同的网络，但彼此具有不同IP地址(亦即，主机ID)的接收终端。
参照图1，在发送终端100将X-castlP数据报传输至多个属于A网络 102的接收终端102a至102d的情况下，所述X-cast IP数据报的X-cast报 头具有目的IP地址区410，所述目的IP地址区410包括单个第一 目的IP 地址域410a以及多个第二目的IP地址域410b和410c。举例来说，当对 应于第一接收终端102a的地址信息分配给第一 目的IP地址域410a时，对 应于第二至第四接收终端102b至102d的地址信息分配给第二目的IP地址 域410b和410c。此时，第一目的IP地址域410a含有长度为3个字节的 网络地址(网络ID)和长度为1个字节的主机地址(主机ID)，而第二目 的IP地址域410b和410c各自含有长度为l个字节的标志位串和长度为1 个字节的主机地址(主机ID)。
标志位串经组态以指出第二目的IP地址域410b和410c具有与第一 目 的lP地址域410a的网络地址相同的网络地址，举例来说，所述标志位串 可全部由"0"组成。因此，第二目的IP地址域410b和410c中无需记录 长度为3个字节的全部网络地址，但需要记录长度为1个字节的标志位串 以便指定所述网络地址。
因此，IP包网络的路由器(特定来说，是接收路由器)106a至106d 可通过X-cast报头的第二目的IP地址域410b和410c的标志位串来找到 对应接收机的网络地址。也就是说，当在第二目的IP地址域410b和410c 中找到标志位串时，IP包网络的路由器106a至106d将对应接收机的网络 地址复原为第一 目的IP地址域410a的网络地址。
另外，根据第一 目的IP地址域410a与第二目的IP地址域410b和410c 之间的依赖关系，在目的IP地址区410中，第一目的IP地址域410a在第 二目的IP地址域410b和410c之前。
另外，在目的IP地址区410的目的IP地址域410a至410c的总数为 奇数的情况下，最后一个第二目的IP地址域410c的剩余地址空间由"0" 填充。举例来说，在第一目的IP地址域410a的长度为4个字节并且第二 目的IP地址域410b的长度为2个字节的情况下，最后一个目的IP地址域 410c含有长度为1个字节的标志位串、长度为1个字节的主机地址和长度 为2个字节的填充位串。长度为2个字节的填充位串全部由"0"组成。
因而，X-cast报头的目的IP地址区410具有至少一个第一 目的IP地 址域410a和多个第二目的IP地址域410b和410c，从而最多能将开销尺寸减小50%。
尽管图4展示单个第一 目的IP地址域410a，但是根据本发明的X-cast 报头可具有至少两个第一 目的IP地址域。
在下文中，参照图5来描述将具有上述X-cast报头格式的IP数据报 从发送终端经由多个路由器路由至多个接收终端的方法。
至少一个接收终端102a至102d以及104a至104d将含有其地址信息 (例如，具有网络ID和主机ID的C类IP地址)的IP数据包传输至A网 络102或B网络104中的接收路由器106d (S400)。
接收路由器106d接收来自接收终端102a至102d以及104a至104d 的IP数据包，并将IP数据包储存在内表(路由表)中，再通过将IP数据 包拷贝并传输至中间路由器106c来组播IP数据包(S402)。
将组播IP数据包经由多个中间路由器106b和106c传输至发送路由器 106a，并且发送路由器106a使用IP数据包来形成路由表，而后将IP数据 包传输至发送终端100 (S404)。
拷贝和传输IP数据包的步骤是由IP包网络106中的所有路由器106a 至106d来执行，因此路由器106a至106d都得到了接收终端102a至12d 或104a至104d的地址信息(网络ID和主机ID) (S406)。因此，路由器 106a至106d可将IP数据包转发至接收终端102a至102d或104a至104d。
发送终端100使用从发送路由器106a传输来的接收终端102a至12d 或104a至104d的地址信息(网络ID和主机ID)产生送往多个接收终端 的X-cast IP数据报，并且将X-cast IP数据报传输至发送路由器106a (S406)。
在此，X-castlP数据报具有图2和4所示的格式。
也就是说，X-cast IP数据报具有IP报头、X-cast报头、传输报头和净 荷域。此时，IP报头含有用于指出IP数据报为X-cast数据报的信息和用 于指定X-cast数据报的传输路径的信息。另外，X-cast报头含有用于接收 IP数据报的多个目的IP地址信息，并且X-cast IP数据报的X-cast报头的 格式如图4所示。也就是说，X-cast报头包括至少一个含有网络地址和主 机地址的第一目的IP地址域410a，和多个各自含有标志位串和主机地址 的第二目的IP地址域410b和410c，所述标志位串指出所述第二目的IP 地址域410b和410c具有与所述第一 目的IP地址域的网络地址相同的网络 地址。另外，净荷域含有发送机欲传送至接收机的信息。
ii发送路由器106a接收来自发送终端100且格式如图2和4所示的 X-castIP数据报，并且使用X-cast，参照IP报头的路由通道，经由所指定 的中间路由器106b和106c将X-cast IP数据报路由至接收路由器106d (S408)。
接收路由器106d接收来自发送路由器106a的X-cast IP数据报，并从 X-cast IP数据报的X-cast报头获得接收终端102a至102d和104a至104d 的IP地址信息(网络ID和主机ID)。此时，在目的IP地址域中存在标志 位串的情况下，从对应的第一目的IP地址域提取出网络ID，并将对应接 收机终端的网络ID复原为所述网络ID (S410)。因此，接收路由器106d 可复原所有接收终端的网络ID和主机ID。
接收路由器106d组织所有接收终端的IP地址信息，并将X-cast IP数 据报单播至对应接收终端102a至102d以及104a至104d (S412)。 工业实用性
因而，本发明极其有利于使用X-cast将IP数据包路由至多个属于同一网 络的接收机。换句话说，属于同一网络的接收机具有相同网络地址，因此在 X-cast报头的目的IP地址域中无需重复记录相同网络地址。也就是说，使用 短的位串(亦即，标志位串)来代替欲被重复记录的网络地址，有可能使X-cast 报头的目的IP地址域的容量最多减小50%。因此，当使用X-cast将IP数据 包路由至多个属于至少一个网络的接收机时，有可能使开销尺寸最多减小 50%。
因此，X-cast IP数据报中的X-cast报头的开销尺寸有可能减小50%。因
而，IP数据报的总容量减小，从而减小网络带宽。
另外，有可能将更多储存空间分配给IP数据报的净荷域。
如上所述，己参照附图详细描述了本发明的优选实施例。然而，应了
解，在叙述本发明的优选实施例时，仅以说明方式给出详细描述和特定实
例，因为对所属领域技术人员来说，在参阅详细描述后，本发明的精神和
范围内的各种变化和修改将变得明显。
权利要求
1.一种位于网际协议(Internet Protocol，IP)数据包网络中的网络设备，所述网络设备经组态以产生或编译X-cast IP数据报，所述IP数据报包括IP报头、显式组播(X-cast)报头、传输报头以及净荷域；或经组态以接收来自另一网络设备的所述X-cast IP数据报或将所述X-cast IP数据报发送至另一网络设备，其中所述X-cast报头具有目的IP地址区，所述IP地址区包括至少一个第一目的IP地址域，其含有网络地址和主机地址；至少一个第二目的IP地址域，其含有标志位串和主机地址，所述标志位串指出所述第二目的IP地址域具有与所述第一目的IP地址域的网络地址相同的网络地址。
2. 根据权利要求1所述的网络设备，其中在所述目的IP地址区中，所 述第一 目的IP地址域始终在所述第二目的IP地址域之前。
3. 根据权利要求1或2所述的网络设备，其中所述标志位串全部由"O" 组成。
4. 根据权利要求3所述的网络设备，其中所述第二目的IP地址域具有 比所述第一 目的IP地址域的储存空间更小的储存空间。
5. 根据权利要求4所述的网络设备，其中在所述第一目的IP地址域的 长度为N个字节的情况下，所述第二目的IP地址域的长度为N/2个字节。
6. 根据权利要求5所述的网络设备，其中所述第一目的IP地址域含有 长度为3个字节的网络地址和长度为1个字节的主机地址，并且所述第二 目的IP地址域含有长度为l个字节的标志位串和长度为l个字节的主机地 址。
7. 根据权利要求3所述的网络设备，其中在所述第一 目的IP地址域和 取决于所述第一 目的IP地址域的所述第二目的IP地址域的总数为奇数的 情况下，最后一个第二目的IP地址域还含有填充位串。
8. 根据权利要求7所述的网络设备，其中所述填充位串全部由"0"组 成，所述第一 目的IP地址域和所述最后一个第二目的IP地址域各自的长 度同为N个字节，并且其他第二目的IP地址域的长度为N/2个字节。
9. 一种通过具有至少一台路由器的IP包网络来路由X-cast IP数据报 的方法，所述方法包含(a) 发送终端通过所述IP包网络从至少一个属于同一网络的接收终端获得网络地址和主机地址；(b) 接收路由器从所述发送终端接收含有所述接收终端的所述网络地址和所述主机地址的X-cast IP数据报，所述X-cast IP数据报包括X-cast 报头，所述X-cast报头具有至少一个含有网络地址和主机地址的第一 目的 IP地址域，和至少一个含有标志位串和主机地址的第二目的IP地址域，所 述标志位串指出所述第二目的IP地址域具有与所述第一目的IP地址域的 网络地址相同的网络地址；(c) 所述接收路由器参照所述第一目的IP地址域的所述网络地址复原 所述第二目的IP地址域的网络地址；和(d) 所述接收路由器将所述X-cast IP数据报单播至所述至少一个属于 同一网络的接收机终端。
10. 根据权利要求9所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中所述第 一目的IP地址域始终在所述第二目的IP地址域之前。
11. 根据权利要求9或IO所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中所 述标志位串全部由"0"组成。
12. 根据权利要求11所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中所述第 二目的IP地址域具有比所述第一目的IP地址域的储存空间更小的储存空 间。
13. 根据权利要求12所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中在所述 第一 目的IP地址域的长度为N个字节的情况下，所述第二目的IP地址域 的长度为N/2个字节。
14. 根据权利要求13所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中所述第 一目的IP地址域含有长度为3个字节的网络地址和长度为1个字节的主机 地址，并且所述第二目的IP地址域含有长度为1个字节的标志位串和长度 为l个字节的主机地址。
15. 根据权利要求12所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中在所述 第一 目的IP地址域和取决于所述第一 目的IP地址域的所述第二目的IP地 址域的总数为奇数的情况下，最后一个第二目的IP地址域还含有填充位 串。
16. 根据权利要求15所述的路由X-cast IP数据报的方法，其中所述填 充位串全部由"0"组成，所述第一目的IP地址域和所述最后一个第二目的IP地址域各自的长度同为N个字节，并且其他第二目的IP地址域的长度为N/2个字节。
17. —种将X-cast IP数据报路由至下一跳的设备，所述X-cast IP数据 报包括IP报头、X-cast报头、传输报头和净荷域，其中所述X-cast报头具 有包括以下各者的目的IP地址区至少一个第一 目的IP地址域，其含有网络地址和主机地址； 至少一个第二目的IP地址域，其含有标志位串和主机地址，所述标志位串指出所述第二目的IP地址域具有与所述第一目的IP地址域的网络地址相同的网络地址。
18. 根据权利要求17所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中在所述 目的IP地址区中，所述第一 目的IP地址域始终在所述第二目的IP地址域 Z刖。
19. 根据权利要求17或18所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中 所述标志位串全部由"0"组成。
20. 根据权利要求19所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中所述第 二目的IP地址域具有比所述第一目的IP地址域的储存空间更小的储存空间。
21. 根据权利要求20所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中在所述 第一 目的IP地址域的长度为N个字节的情况下，所述第二目的IP地址域 的长度为N/2个字节。
22. 根据权利要求21所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中所述第 一目的IP地址域含有长度为3个字节的网络地址和长度为1个字节的主机 地址，并且所述第二目的IP地址域含有长度为l个字节的标志位串和长度 为l个字节的主机地址。
23. 根据权利要求19所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中在所述 第一 目的IP地址域和取决于所述第一 目的IP地址域的所述第二目的IP地 址域的总数为奇数的情况下，最后一个第二目的IP地址域还含有填充位 串。
24. 根据权利要求23所述的路由X-cast IP数据报的设备，其中所述填 充位串全部由"0"组成，所述第一目的IP地址域和所述最后一个第二目 的IP地址域各自的长度同为N个字节，并且其他第二目的IP地址域的长 度为N/2个字节。
全文摘要
根据本发明的X-cast IP数据报的X-cast报头具有目的IP地址区，所述目的IP地址区包括至少一个第一目的IP地址域，其含有网络地址和主机地址；和至少一个第二目的IP地址域，其含有标志位串和主机地址，所述标志位串指出所述第二目的IP地址域具有与所述第一目的IP地址域的网络地址相同的网络地址。
文档编号H04L5/00GK101606345SQ200780043323
公开日2009年12月16日 申请日期2007年11月21日 优先权日2006年11月24日
发明者吴世旭, 朴商万, 李章源, 程周一 申请人:Ktf电信公司