专利名称：一种层次型穿越内网的路由方法
技术领域：
本发明涉及路由技术，特别是涉及一种层次型穿越内网的路由方法。
技术背景
网络地址转换(NAT，Network Address Translation)技术属于接入广域网技术， 主要用于解决IPv4地址不够用的问题，其广泛应用于因特网各类接入方式及其他各类网络中。网络地址转换技术将网络内部主机的私有地址转换为合法的公网地址，使大于公网 IP地址数量的主机能够与公网通信，并且可减少外网主机对内网主机的主动连接；但是， 该技术使得外网主机无法主动连接内网主机。如果外网主机需连接到内网主机时，须网络管理者参与，并采用如下两种方式第一种方式是将一个公网IPv4地址映射到内网主机， 即，内网主机完全暴露在公网中，且该方式并没有节约公网IP地址；第二种方式是将公网 IP地址的某个端口映射到内网主机，仅将一些具体应用暴露在公网中，但每种应用均需手动添加具体的端口，这样无法实现端口不断变化的应用。
在网络管理者不参与的情况下，内网主机之间的通信通常采用如下两种方式 第一，利用公网中的代理服务器在应用层转发数据；第二，采用公网中的基于网络地址转换的用户数据包协议(UDP，User Datagram Protocol)简单穿越服务器(STUN，Simple Traversal of UDP over NAI1s)，使得基于网络地址转换的客户端能够找到自身所属公网地址以及所绑定的公网端口，通过该公网地址或公网端口进行通信。
综上所述，在现有技术中，内网主机之间的通信在应用层进行，使得传输效率比较差，或者操作繁琐。发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种传输效率较高、通信质量较好且操作简单的层次型穿越内网的路由方法。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为
一种层次型穿越内网的路由方法，包括如下步骤
步骤1、当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址；
步骤2、当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址；
步骤3、当前注册客户端将其自身的实际IP地址与获取的虚拟IP地址进行绑定后，更新本地路由表；
步骤4、当前注册客户端与其他已注册客户端之间通过所属转发服务器进行通信。
综上所述，根服务器、转发服务器、属于该转发服务器的已注册客户端形成了一种层次型架构，本发明所述层次型穿越内网的路由方法中，同属于一个转发服务器的已注册客户端之间可以通过该所属转发服务器进行通信；而对于分别属于不同的转发服务器的已注册客户端之间则无法进行通信。因此，本发明所述层次型穿越内网的路由方法实现了对大数据流量的分流，具有传输效率较高、通信质量较好等特点，满足了大流量、多用户使用的需求；且无需网管参与，操作简单。
图1为本发明所述层次型穿越内网的路由方法的总体流程图。
图2为本发明中当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址的流程图。
图3为本发明中当前注册客户端向所属转发服务器注册并获取所分配的虚拟IP 地址的流程图。
图4为本发明所述层次型穿越内网的路由方法的具体流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1为本发明所述层次型穿越内网的路由方法的总体流程图。如图1所示，本发明所述层次型穿越内网的路由方法包括如下步骤
步骤1、当前注册客户端通过根服务器获取其所属转发服务器的实际IP地址。
实际应用中，根服务器预先存储有当前注册客户端与转发服务器之间的映射关系、已注册客户端与转发服务器之间的映射关系、各转发服务器的实际IP地址。
步骤2、当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址。
步骤3、当前注册客户端将其自身的实际IP地址与获取的虚拟IP地址进行绑定后，更新本地路由表。
转发服务器对内网主机认证成功后会根据用户名中的域信息查找相应的地址池， 并从地址池中查找到第一个空闲IP地址绑定到此用户名，然后写入数据库。
步骤4、当前注册客户端与其他已注册客户端之间通过所属转发服务器进行通信。
转发服务器转发已注册客户端之间的数据流量。实际数据流量使用双IP头，外部 IP头源地址为发送数据包的当前注册客户端或其他已注册客户端的地址，这里，该地址为经过网络地址转换技术处理后的公网地址；目标地址为转发服务器为接收数据包的其他已注册客户端分配的虚拟IP地址。
总之，本发明所述层次型穿越内网的路由方法中，根据当前注册客户端的请求，根服务器根据当前注册客户端的用户名，通过预先存储的未注册客户端与转发服务器之间的映射关系与已注册客户端与转发服务器之间的映射关系，将当前注册客户端的所属转发服务器的实际IP地址发送至当前注册客户端；当前注册客户端向所属转发服务器注册，获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址；当前客户端通过所属转发服务器与其他已注册客户端进行通信。这里，其他已注册客户端是在所属转发服务器上已成功注册的客户端。 也就是说，本发明所述层次型穿越内网的路由方法中，同属于一个转发服务器的已注册客户端之间可以通过该所属转发服务器进行通信；而对于分别属于不同的转发服务器的已注册客户端之间则无法进行通信；因此，本发明通过根服务器、转发服务器、属于该转发服务器的已注册客户端这种层次型架构方法，解决了网络中由于数据流量大而导致的传输效率低、通信质量差的问题，满足了大流量、多用户使用的需求；且无需网管参与，操作简单。
图2为本发明中当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址的流程图。如图2所示，步骤1中，所述当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址包括如下步骤
步骤11、当前注册客户端向根服务器发送包含用户名与密码的请求报文。
实际应用中，用户名格式为ΧΧΧ0ΥΥΥ ；其中，XXX表示用户名称，YYY表示域名。
实际应用中，请求报文中还包括当前注册客户端的转换IP地址，该转换IP地址为经过网络地址转换后的公网地址。
步骤12、根服务器根据请求报文，查找域名与当前注册客户端用户名中的域名相同的转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器，并向当前注册客户端返回包含所属转发服务器实际IP地址的响应报文。
实际应用中，不同的转发服务器具有不同的域名。根服务器中还预存有网络各域名与各转发服务器之间的对应关系。
实际应用中，步骤11之后，步骤12之前，还包括
步骤la、根服务器根据请求报文进行认证当请求报文中用户名的域名为根服务器存储的域名时，认证成功，执行步骤12 ；当请求报文中用户名的域名不是根服务器存储的域名时，认证失败，丢弃请求报文并向当前注册客户端发送第一提示信息。
这里，第一提示信息为根服务器向当前注册客户端发送的认证失败的信息。
图3为本发明中当前注册客户端向所属转发服务器注册并获取所分配的虚拟IP 地址的流程图。如图3所示，步骤2中，所述当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP 地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址包括如下步骤
步骤21、当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器发送包含用户名与密码的注册报文。
步骤22、所属转发服务器根据注册报文查找到自身的第一个空闲的虚拟IP地址后，一方面，将该虚拟IP地址与当前注册客户端用户名绑定后进行存储；另一方面，将包含该虚拟IP地址的分发报文发送至当前注册客户端。
实际应用中，所属转发服务器从地址池中查找到第一个空闲的虚拟IP地址通过分发报文分配给当前注册客户端。
实际应用中，步骤21之后，步骤22之前，还包括
步骤2a、所属转发服务器根据注册报文进行认证当注册报文中用户名的域名与所属转发服务器的域名相同时，认证成功，执行步骤22 ；当注册报文中用户名的域名与所属转发服务器的域名不同时，认证失败，丢弃请求报文并向当前注册客户端发送第二提示 fn息ο
这里，第二提示信息为所属转发服务器向当前注册客户端发送的认证失败的信肩、ο
本发明中，步骤2之后，步骤3之前，还包括
步骤a、所属转发服务器将其为其他已注册客户端分配的虚拟IP地址发送至当前注册客户端。
实际应用中，步骤a中，所述所属转发服务器将其为其他已注册客户端分配的虚拟IP地址发送至当前注册客户端包括如下步骤
步骤al、当前注册客户端向所属转发服务器发送查询报文。
步骤a2、所属转发服务器向当前注册客户端发送包含所属转发服务器为域名相同的其他已注册客户端的虚拟IP地址的应答报文。
实际应用中，步骤a2之后，还包括
步骤a3、所属转发服务器向域名相同的其他已注册客户端发送包含所属转发服务器为当前注册客户端分配的虚拟IP地址的更新报文。
更新报文包含所属转发服务器为当前注册客户端分配的虚拟IP地址，便于其他已注册客户端获取当前注册客户端的信息。这里，更新报文是触发报文，当前注册客户端注册成功时发送。
这里，步骤3中，所述更新路由表还包括当前注册客户端在本地路由表中添加所属转发服务器为域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册主机分配的虚拟IP地址。
实际应用中，步骤a3之后，还包括
步骤a4、所属转发服务器还向当前注册客户端及其他已注册客户端定时发送保活报文。
保活报文用于刷新NAT中的记录，防止已注册客户端由于NAT记录的刷新时间而失效。实际应用中，定时时间可根据实际情况进行设定，默认定、时时间为180秒。
图4为本发明所述层次型穿越内网的路由方法的具体流程图。如图4所示，本发明所述层次型穿越内网的路由方法中，当前注册客户端与根服务器之间通过请求报文、响应报文进行信息交互，当前注册客户端与转发服务器之间通过注册报文、分发报文、查询报文、应答报文、保活报文进行信息交互，已注册客户端与转发服务器之间通过更新报文、保活报文进行信息交互。当前注册客户端与根服务器之间的信息交互、当前注册客户端与转发服务器之间的信息交互、已注册客户端与转发服务器之间的信息交互的具体过程如上述内容。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 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
1.一种层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，所述路由方法包括如下步骤步骤1、当前注册客户端通过根服务器获取其所属转发服务器的实际IP地址；步骤2、当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址；步骤3、当前注册客户端将其自身的实际IP地址与获取的虚拟IP地址进行绑定后，更新本地路由表；步骤4、当前注册客户端与其他已注册客户端之间通过所属转发服务器进行通信。
2.根据权利要求1所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤1中，所述当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址包括如下步骤步骤11、当前注册客户端向根服务器发送包含用户名与密码的请求报文；步骤12、根服务器根据请求报文，查找域名与当前注册客户端用户名中的域名相同的转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器，并向当前注册客户端返回包含所属转发服务器实际IP地址的响应报文。
3.根据权利要求2所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤11之后，步骤 12之前，还包括步骤la、根服务器根据所述请求报文进行认证当所述请求报文中用户名的域名为根服务器存储的域名时，认证成功，执行步骤12 ；当所述请求报文中用户名的域名不是根服务器存储的域名时，认证失败，丢弃请求报文并向当前注册客户端发送第一提示信息。
4.根据权利要求1所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤2中，所述当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址包括如下步骤步骤21、当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器发送包含用户名与密码的注册报文；步骤22、所属转发服务器根据注册报文查找到自身的第一个空闲的虚拟IP地址后，一方面，将该虚拟IP地址与当前注册客户端用户名绑定后进行存储；另一方面，将包含该虚拟IP地址的分发报文发送至当前注册客户端。
5.根据权利要求4所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤21之后，步骤 22之前，还包括步骤加、所属转发服务器根据所述注册报文进行认证当所述注册报文中用户名的域名与转发服务器的域名相同时，认证成功，执行步骤22;当所述注册报文中用户名的域名与转发服务器的域名不同时，认证失败，丢弃请求报文并向当前注册客户端发送第二提示 fn息ο
6.根据权利要求1所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤2之后，步骤 3之前，还包括步骤a、所属转发服务器将其为其他已注册客户端分配的虚拟IP地址发送至当前注册客户端。
7.根据权利要求6所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤a中，所述所属转发服务器将其为其他已注册客户端分配的虚拟IP地址发送至当前注册客户端包括如下步骤步骤al、当前注册客户端向所属转发服务器发送查询报文；步骤a2、所属转发服务器向当前注册客户端发送包含所属转发服务器为域名相同的其他已注册客户端的虚拟IP地址的应答报文。
8.根据权利要求7所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤a2之后，还包括步骤a3、所属转发服务器向域名相同的其他已注册客户端发送包含所属转发服务器为当前注册客户端分配的虚拟IP地址的更新报文。
9.根据权利要求8所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤a3之后，还包括步骤a4、所属转发服务器还向当前注册客户端及其他已注册客户端定时发送保活报文。
10.根据权利要求6所述的层次型穿越内网的路由方法，其特征在于，步骤3中，所述更新路由表还包括当前注册客户端在本地路由表中添加所属转发服务器为域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册主机分配的虚拟IP地址。
全文摘要
本发明提供一种层次型穿越内网的路由方法，包括当前注册客户端通过根服务器获取所属转发服务器的实际IP地址；当前注册客户端根据所属转发服务器的实际IP地址，向所属转发服务器进行注册，并获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址；当前注册客户端将其自身的实际IP地址与获取的虚拟IP地址进行绑定后，更新本地路由表；当前注册客户端与其他已注册客户端之间通过所属转发服务器进行通信。本发明具有传输效率较高、通信质量较好且操作简单等特点，可广泛应用于各种网络中。
文档编号H04L12/56GK102497314SQ20111040931
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘菁, 吴响, 蒋璐 申请人:徐州医学院