专利名称：传输精确时钟同步协议消息的方法、设备及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及一种传输精确时钟同步协议消息的方法、设备及 系统。
背景技术：
在通信网络中，许多业务的正常运行都要求网络时钟同步，IEEE 1588 (Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement andControl Systems,网 络测量和控制系统的精确时钟同步协议)作为一种时间同步协议标准，能够满足更高精度 的时间同步要求，在通信网络中常常需要通过传输精确时钟同步协议消息来实现网络时钟 同步。其中，精确时钟同步协议消息分为一般消息(General Messages)及事件消息(Event Messages)两种类型，不同类型的消息使用不同的端口。现有单播网络中，当精确时钟同步协议消息承载在IPv4 (InternetProtocol version 4，网际协议版本4)网络中传输时，服务器设备向客户端设备发送事件消息之前， 需要先确定客户端设备事件消息使用的IP地址及端口号，之后再根据该事件消息使用的 IP地址及端口号向客户端设备发送事件消息。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点随着计算机数量的不断猛增，IPv4地址资源无法满足网络用户的需求，因而 NAT (Network Address ^Translation，网络地址转换)被广泛应用于各种类型的IPv4网络 中，由于客户端设备的事件消息使用端口经过NAT网络后，其IP地址及端口号将被映射为 不同的公网IP和端口号，致使服务器设备在先向客户端设备发送事件消息时，无法获知客 户端设备的事件消息使用端口经NAT后的IP地址和端口号，因而现有精确时钟同步协议消 息的传输方式在NAT网络中具有一定的局限性。
发明内容
为了实现在NAT网络中传输精确时钟同步协议消息，本发明实施例提供了一种传 输精确时钟同步协议消息的方法、设备及系统。所述技术方案如下—方面，提供了一种传输精确时钟同步协议消息的方法，所述方法包括通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求消息；接收所述服务器设备通过所述事件消息使用端口返回的探测响应消息，该探测响 应消息中携带了随机数及所述服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的地址及端口 号；根据所述探测响应消息中携带的随机数、地址及端口号确定所述事件消息使用端 口经网络地址转换后的地址及端口号；在单播协商过程中将所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号 通知给所述服务器设备，使所述服务器设备根据所述经网络地址转换后的地址及端口号发 起事件消息。
另一方面，提供了一种客户端设备，所述客户端设备包括发送模块，用于通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求 消息；接收模块，用于接收所述服务器设备通过所述事件消息使用端口返回的探测响应 消息，该探测响应消息中携带了随机数及服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的地 址及端口号；确定模块，用于根据所述接收模块接收到的探测响应消息中携带的随机数、地址 及端口号确定所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号；通知模块，用于在单播协商过程中将所述确定模块确定的所述事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号通知给所述服务器设备，使所述服务器设备根据所述经 网络地址转换后的地址及端口号发起事件消息。还提供了一种服务器设备，所述服务器设备包括接收模块，用于接收客户端设备通过事件消息使用端口发送的携带随机数的探测 请求消息；返回模块，用于通过所述事件消息使用端口向所述客户端设备返回探测响应消 息，该探测响应消息中携带了随机数及所述服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的 地址及端口号；获取模块，用于在单播协商过程中获取所述客户端设备通知的所述事件消息使用 端口经网络地址转换后的地址及端口号；发送模块，用于根据所述获取模块获取到的经网络地址转换后的地址及端口号发 起事件消息。还提供了一种传输精确时钟同步协议消息的系统，所述系统包括客户端设备和 服务器设备；所述客户端设备如上述客户端设备；所述服务器设备如上述服务器设备。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过在客户端设备确定事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号后， 将其通知给服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从而实现精确时钟同步协议消 息在NAT网络中的传输。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。图1是本发明实施例一提供的传输精确时钟同步协议消息的方法流程图；图2是本发明实施例二提供的传输精确时钟同步协议消息的方法流程图；图3是本发明实施例三提供的客户端设备结构示意图；图4是本发明实施例四提供的服务器设备结构示意图；图5是本发明实施例五提供的传输精确时钟同步协议消息的系统结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例一参见图1，本实施例提供了一种传输精确时钟同步协议消息的方法，该方法流程如 下101 通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求消息；102:接收服务器设备通过事件消息使用端口返回的探测响应消息，该探测响应消 息中携带了随机数及服务器设备检测到的探测请求消息对应的地址及端口号；103:根据探测响应消息中携带的随机数、地址及端口号确定事件消息使用端口经 网络地址转换后的地址及端口号；104:在单播协商过程中将事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号 通知给服务器设备，使服务器设备根据经网络地址转换后的地址及端口号发起事件消息。其中，根据探测响应消息中携带的随机数、地址及端口号确定事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号，具体包括在确定探测响应消息中携带的随机数与探测请求消息中携带的随机数一致后， 比较探测响应消息中携带的地址及端口号与发送探测请求消息时的地址及端口号是否一 致；如果不一致，则将探测响应消息中携带的地址及端口号确定为事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号。在单播协商过程中将事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号通知 给服务器设备，具体包括通过一般消息使用端口向服务器设备发送事件消息单播协商请求，事件消息单播 协商请求中携带事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号，使服务器设备根据 事件消息单播协商请求获取事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号。具体地，事件消息单播协商请求通过扩展的信元携带事件消息使用端口经网络地 址转换后的地址及端口号。本实施例提供的方法，通过在客户端设备确定事件消息使用端口经网络地址转换 后的地址及端口号后，将其通知给服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从而实现 了精确时钟同步协议消息在NAT网络中的传输。实施例二本实施例提供了一种传输精确时钟同步协议消息的方法，该方法在传输精确时钟 同步协议消息之前，通过使用自定义的探测消息，使客户端设备获知网络中是否存在NAT， 并在获知事件消息使用端口经NAT转换后的地址和端口号后，将其发送给服务器设备，从 而使服务器设备据此发起事件消息。其中，本实施例不对自定义的具体探测消息进行限定， 此处以握手请求消息及握手响应消息为例进行说明。参见图2，本实施例提供的方法流程具 体如下201 客户端设备通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的握手请求消息(Handshake_Req)；具体地，事件消息使用端口为UDP^ser Datagram Protocol，用户数据包协议)的 319端口，一般消息使用端口为UDP的320端口，因此，该步骤中，客户端设备将采用319端 口向服务器设备发送携带随机数的握手请求消息。关于随机数的作用详见后面步骤202中的描述，本实施例不对握手请求消息中携 带的具体随机数进行限定。此外，握手请求消息中除了携带随机数，同其他精确时钟同步协 议消息一样，该握手请求消息中还需要携带该握手请求消息的源IP地址、源端口号，以及 该握手请求消息将要发送到的目的IP地址和目的端口号。在该步骤中，该握手请求消息 中携带的源IP地址为客户端设备的私网IP地址，源端口号为事件消息使用端口的端口号 319，而目的IP地址即为服务器设备的IP地址，目的端口号同样为319。此处握手请求消息 的作用除了用于建立NAT子网内客户端到服务器间的通道，还用于维持客户端设备与服务 器设备之间通道的保活。202:客户端设备接收服务器设备使用事件消息使用端口返回的握手响应消息 (Handshak^Resp)，该握手响应消息中携带了随机数及服务器设备检测到的握手请求消息 的源IP地址和端口号；其中，该握手响应消息中同样需要携带该握手响应消息的源IP地址、源端口号， 以及该握手响应消息将要发送到的目的IP地址和目的端口号。针对该步骤，该握手响应消 息中携带的源IP地址即为服务器设备的IP地址，源端口号为319，而目的IP地址为服务器 设备检测到的握手请求消息的地址，目的端口号为服务器设备检测到的握手请求消息的端 口号。如果服务器设备检测到的握手请求消息的地址及端口号与客户端设备发送的握手请 求消息的地址及端口号不一致，则说明客户端设备与服务器设备之间存在NAT，因此，客户 端设备根据握手响应消息中携带的随机数、地址及端口号即可获知网络中是否存在NAT。具体实现时，客户端设备首先判断握手响应消息中携带的随机数与其发送的握手 请求消息中携带的随机数是否一致，如果一致，说明该握手响应消息是与客户端设备发送 的握手请求消息相对应的响应消息。在此基础上，客户端设备再进一步比较握手响应消息 中携带的地址及端口号与发送探测请求消息时的地址及端口号是否一致，如果一致，则判 断网络中不存在NAT，如果不一致，则说明网络中存在NAT，同时也说明客户端设备发送的 握手请求消息的地址及端口号被进行了网络地址转换，而服务器设备检测到的握手请求消 息的地址及端口号即为被转换后的地址及端口号，因而可将握手响应消息中携带的地址及 端口号确定为事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号。在客户端设备获知事件消息使用端口被进行了网络地址转换后，为了使服务器设 备能够正常发送事件消息，客户端设备可在单播协商过程中将事件消息使用端口经网络地 址转换后的地址及端口号通知给服务器设备，具体通知方式详见后续步骤。203 客户端设备向服务器设备发送Announce (通告)消息单播协商请求，该 Announce 消息单播协商请求可以为 REQUEST_UNICAST_TRANSMISSION(Ann)；具体地，客户端设备既可以通过319端口(事件消息使用端口 )发送该Announce 消息单播协商请求，也可以通过320端口(一般消息使用端口)发送该Armoimce消息单播 协商请求，本实施例不对客户端发送该Announce消息单播协商请求所使用的端口进行限 定。无论采用哪个端口发送，该Announce消息单播协商请求中同样会携带源IP地址(客户端设备的私网IP地址)、源端口号(320或319)、目的IP地址(服务器设备的IP地址) 和目的端口号(320或319)。204 客户端设备接收服务器设备返回的Announce消息单播协商响应，该 Announce 消息单播协商响应可以为 GRANT_UNICAST_TRANSMISSION(Ann)；其中，同上述步骤202，服务器设备返回的Announce消息单播协商响应中同样携 带服务器设备检测到的Announce消息单播协商请求的地址及端口号，且如果存在NAT，则 服务器设备检测到的Announce消息单播协商请求的地址和端口号与客户端设备发送的 Announce消息单播协商请求的地址和端口号不一致。205 客户端设备接收服务器设备单播的Announce消息；具体地，该Announce消息中携带了最优时钟优先级、时间等级、时间精度等信息， 因而客户端设备根据接收到的Announce消息中携带的信息可以进行时钟源选择。206 客户端设备通过一般消息使用端口向服务器设备发送Sync (Synchronize， 同步)消息单播协商请求，该Sync消息单播协商请求可以为REQUEST_UNICAST_ TRANSMISSION(Sync)；其中，客户端设备向服务器设备发送Sync消息单播协商请求是为了请求服务器 设备单播Sync消息，以根据该Sync消息产生和交互时间信息，并用来同步时间。但由于 Sync消息属于事件消息，需由服务器设备通过事件消息使用端口(319端口)发起，如果网 络中存在NAT，服务器预先并不确定该事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口 号，对此，客户端设备在上述步骤202中获知事件消息使用端口经网络地址转换后的地址 及端口号后，可在单播协商交互过程中将其通知给服务器设备。本实施例不对具体通知方式进行限定，此处仅以在Sync消息单播协商请求中携 带该事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号为例，具体实现时，可在Sync消 息中扩展信元0RGANIZATI0N_EXTENSI0N，并通过扩展的信元携带事件消息使用端口经网络 地址转换后的地址及端口号信元。207 客户端设备接收服务器设备返回的Sync消息单播协商响应，该Sync消息单 播协商响应可以为 GRANT_UNICAST_TRANSMISSION(Sync)；针对该步骤，服务器设备返回的Sync消息单播协商响应中同样会携带源IP地址 (服务器设备的私网IP地址)、源端口号(319)、目的IP地址(Sync消息单播协商请求的 IP地址)和目的端口号(319)。208 客户端设备接收服务器设备通过事件消息使用端口单播的Sync消息。具体地，由于在服务器设备通过事件消息使用端口单播Sync消息之前，客户端设 备已经在Sync消息单播协商过程中将事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口 号通知给了服务器设备，因而服务器设备在通过事件消息使用端口单播Sync消息时，携带 的目的IP地址及端口号即为经网络地址转换后的地址及端口号，因而该Sync消息能够准 确的发送至客户端设备，实现了 Sync消息在NAT网络中的传输。需要说明的是，由于在步骤206中才将客户端设备确定的事件消息使用端口经网 络地址转换后的地址及端口号通知给服务器设备，因此，上述步骤201和步骤202除了可以 按照上述顺序在步骤203之前执行外，还可以在步骤205之后且在步骤206之前执行。采 取在步骤203之前执行是为了与现有协议流程保持一致，且避免Sync消息间隔时间较长时
8NAT表项老化，具体采用哪种执行顺序，本实施例对此不作具体限定。本实施例提供的方法，通过在客户端设备确定事件消息使用端口经网络地址转换 后的地址及端口号后，将其通知给服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从而实现 了精确时钟同步协议消息在NAT网络中的传输。实施例三本实施例提供了一种客户端设备，用于执行上述实施例一和实施例二中客户端设 备所执行的方法步骤，参见图3，该客户端设备包括发送模块301，用于通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测 请求消息；接收模块302，用于接收服务器设备通过事件消息使用端口返回的探测响应消息， 该探测响应消息中携带了随机数及服务器设备检测到的探测请求消息对应的地址及端口 号；确定模块303，用于根据接收模块302接收到的探测响应消息中携带的随机数、地 址及端口号确定事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号；通知模块304，用于在单播协商过程中将确定模块303确定的事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号通知给服务器设备，使服务器设备根据经网络地址转换 后的地址及端口号发起事件消息。其中，确定模块303，具体用于在确定探测响应消息中携带的随机数与探测请求消 息中携带的随机数一致后，比较探测响应消息中携带的地址及端口号与发送探测请求消息 时的地址及端口号是否一致；如果不一致，则将探测响应消息中携带的地址及端口号确定 为事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号。通知模块304，具体用于通过一般消息使用端口向服务器设备发送事件消息单播 协商请求，事件消息单播协商请求中携带了事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及 端口号，使服务器设备根据事件消息单播协商请求获取事件消息使用端口经网络地址转换 后的地址及端口号。本实施例提供的客户端设备，通过在确定事件消息使用端口经网络地址转换后的 地址及端口号后，将其通知给服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从而实现了精 确时钟同步协议消息在NAT网络中的传输。实施例四本实施例提供了一种服务器设备，该服务器设备用于执行上述实施例一和实施例 二中服务器设备所执行的方法步骤，参见图4，该服务器设备包括接收模块401，用于接收客户端设备通过事件消息使用端口发送的携带随机数的 探测请求消息；返回模块402，用于通过事件消息使用端口向客户端设备返回探测响应消息，该探 测响应消息中携带了随机数及服务器设备检测到的探测请求消息对应的地址及端口号；获取模块403，用于在单播协商过程中获取客户端设备通知的事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号；发送模块404，用于根据获取模块403获取到的经网络地址转换后的地址及端口 号发起事件消息。
其中，获取模块403，具体用于接收客户端设备通过一般消息使用端口发送的事件 消息单播协商请求，事件消息单播协商请求中携带了事件消息使用端口经网络地址转换后 的地址及端口号，根据事件消息单播协商请求获取事件消息使用端口经网络地址转换后的 地址及端口号。本实施例提供的服务器设备，通过在获取客户端设备通知的事件消息使用端口经 网络地址转换后的地址及端口号后，据此发起事件消息，从而实现了精确时钟同步协议消 息在NAT网络中的传输。实施例五本实施例提供了一种传输精确时钟同步协议消息的系统，参见图5，该系统包括 客户端设备501和服务器设备502 ；其中，客户端设备501如上述实施例三提供的客户端设备；服务器设备502如上述实施例四提供的服务器设备。综上，本实施例提供的系统，通过在客户端设备确定事件消息使用端口经网络地 址转换后的地址及端口号后，将其通知给服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从 而实现了精确时钟同步协议消息在NAT网络中的传输。需要说明的是上述实施例提供的客户端设备和服务器设备在传输精确时钟同步 协议消息时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，这些功能模块可以是硬件实现也 可以是软件实现，上述功能模块可以合并实现或者进一步拆分成子模块来实现。际应用中， 可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同 的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的客户端设备、 服务器设备、传输精确时钟同步协议消息的系统与传输精确时钟同步协议消息的方法实施 例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本发明实施例中的全部或部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存 储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种传输精确时钟同步协议消息的方法，其特征在于，所述方法包括 通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求消息；接收所述服务器设备通过所述事件消息使用端口返回的探测响应消息，该探测响应消 息中携带了随机数及所述服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的地址及端口号；根据所述探测响应消息中携带的随机数、地址及端口号确定所述事件消息使用端口经 网络地址转换后的地址及端口号；在单播协商过程中将所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号通知 给所述服务器设备，使所述服务器设备根据所述经网络地址转换后的地址及端口号发起事 件消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述探测响应消息中携带的随 机数、地址及端口号确定所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号，具体 包括在确定所述探测响应消息中携带的随机数与所述探测请求消息中携带的随机数一致 后，比较所述探测响应消息中携带的地址及端口号与发送所述探测请求消息时的地址及端口号是否一致；如果不一致，则将所述探测响应消息中携带的地址及端口号确定为所述事件消息使用 端口经网络地址转换后的地址及端口号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在单播协商过程中将所述事件消息 使用端口经网络地址转换后的地址及端口号通知给所述服务器设备，具体包括通过一般消息使用端口向所述服务器设备发送事件消息单播协商请求，所述事件消息 单播协商请求中携带所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号，使所述服 务器设备根据所述事件消息单播协商请求获取所述事件消息使用端口经网络地址转换后 的地址及端口号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述事件消息单播协商请求通过扩展的 信元携带所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号。
5.一种客户端设备，其特征在于，所述客户端设备包括发送模块，用于通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求消息；接收模块，用于接收所述服务器设备通过所述事件消息使用端口返回的探测响应消 息，该探测响应消息中携带了随机数及服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的地址 及端口号；确定模块，用于根据所述接收模块接收到的探测响应消息中携带的随机数、地址及端 口号确定所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号；通知模块，用于在单播协商过程中将所述确定模块确定的所述事件消息使用端口经网 络地址转换后的地址及端口号通知给所述服务器设备，使所述服务器设备根据所述经网络 地址转换后的地址及端口号发起事件消息。
6.根据权利要求5所述的客户端设备，其特征在于，所述确定模块，具体用于在确定所 述探测响应消息中携带的随机数与所述探测请求消息中携带的随机数一致后，比较所述探 测响应消息中携带的地址及端口号与发送所述探测请求消息时的地址及端口号是否一致；如果不一致，则将所述探测响应消息中携带的地址及端口号确定为所述事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号。
7.根据权利要求5所述的客户端设备，其特征在于，所述通知模块，具体用于通过所述 一般消息使用端口向所述服务器设备发送事件消息单播协商请求，所述事件消息单播协商 请求中携带了所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号，使所述服务器设 备根据所述事件消息单播协商请求获取所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址 及端口号。
8.一种服务器设备，其特征在于，所述服务器设备包括接收模块，用于接收客户端设备通过事件消息使用端口发送的携带随机数的探测请求 消息；返回模块，用于通过所述事件消息使用端口向所述客户端设备返回探测响应消息，该 探测响应消息中携带了随机数及所述服务器设备检测到的所述探测请求消息对应的地址 及端口号；获取模块，用于在单播协商过程中获取所述客户端设备通知的所述事件消息使用端口 经网络地址转换后的地址及端口号；发送模块，用于根据所述获取模块获取到的经网络地址转换后的地址及端口号发起事 件消息。
9.根据权利要求8所述的服务器设备，其特征在于，所述获取模块，具体用于接收所述 客户端设备通过所述一般消息使用端口发送的事件消息单播协商请求，所述事件消息单播 协商请求中携带了所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号，根据所述事 件消息单播协商请求获取所述事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号。
10.一种传输精确时钟同步协议消息的系统，其特征在于，所述系统包括客户端设备 和服务器设备；所述客户端设备如上述权利要求5至7中任一权利要求所述的客户端设备；所述服务器设备如上述权利要求8或权利要求9所述的服务器设备。
全文摘要
本发明公开了一种传输精确时钟同步协议消息的方法、设备及系统，属于通信领域。方法包括通过事件消息使用端口向服务器设备发送携带随机数的探测请求消息；接收服务器设备通过事件消息使用端口返回的探测响应消息；根据探测响应消息中携带的随机数、地址及端口号确定事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号；在单播协商过程中将事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号通知给服务器设备。本发明通过客户端设备将确定的事件消息使用端口经网络地址转换后的地址及端口号通知服务器设备，使服务器设备据此发起事件消息，从而实现了精确时钟同步协议消息在NAT网络中的传输。
文档编号H04L7/00GK102098154SQ20111003186
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月29日 优先权日2011年1月29日
发明者吕欣岩, 柴斌 申请人:华为技术有限公司