專利名稱：通過nat進(jìn)行雙向訪問的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及通過NAT(Network AddressTranslation網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)進(jìn)行雙向訪問的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理中，網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)存在很多個(gè)不同終端，比如計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)中可能存在多臺(tái)電腦，網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。一般來講，同一個(gè)局域網(wǎng)中的不同終端都各自擁有不同的IP地址才能在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址(IP)資源正在迅速被耗盡，大多數(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)都使用網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NAT)技術(shù)建立了一個(gè)網(wǎng)關(guān)。NAT是網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)組(IETF)制訂的一種標(biāo)準(zhǔn)，它允許私有網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)電腦或設(shè)備共享一個(gè)全球唯一的公共地址(所使用私有地址的范圍為10.0.x.x、192.168.x.x和172.x.x.x)，通過同一路由器來對(duì)外網(wǎng)進(jìn)行訪問。比如說，同一路由器端口下，可能有10臺(tái)計(jì)算機(jī)，它們?cè)趦?nèi)部網(wǎng)絡(luò)中分別具有不同的內(nèi)部IP地址，但是在對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問時(shí)都是使用相同的IP地址。在這種情況下，NAT機(jī)制允許同一路由器端口下的一個(gè)計(jì)算機(jī)族通過NAT地址翻譯后，使用同一IP地址來對(duì)外部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。但是由于NAT地址翻譯存在單通的問題，即位于NAT內(nèi)部的IP設(shè)備經(jīng)NAT地址翻譯之后，可以訪問NAT外部的IP設(shè)備，而位于NAT之外的IP設(shè)備，卻無法通過NAT內(nèi)部設(shè)備的內(nèi)部IP地址訪問該內(nèi)部設(shè)備。
現(xiàn)有的SOAP(簡(jiǎn)單對(duì)象協(xié)議)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是基于基本的RPC(遠(yuǎn)程過程調(diào)用)方法調(diào)用，也即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的C-S(用戶-服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，通過HTTP的傳輸承載了請(qǐng)求—回應(yīng)方式，這不是一個(gè)對(duì)等的雙向通訊實(shí)體，如果需要建立反向連接，則必須再次發(fā)起HTTP連接請(qǐng)求，這對(duì)于NAT的單通是不適用的。這樣，就出現(xiàn)了位于NAT外部的設(shè)備不能主動(dòng)發(fā)起與位于NAT內(nèi)部設(shè)備之間的對(duì)話的問題。例如，位于NAT外部的代理，無法主動(dòng)發(fā)起請(qǐng)求對(duì)位于NAT內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行管理，這樣就大大限制了網(wǎng)絡(luò)管理的有效性。
美國專利第6487605號(hào)及第6195705號(hào)揭示了一種通信方法，該方法中通信雙方建立連接后，一方間隔一定的時(shí)間來向另一方發(fā)送消息，以報(bào)告它的情況(比如是否正常工作，或者是否有告警信息等等)。這是在雙方的連接已建立的情況下實(shí)現(xiàn)的。在使用NAT的情況下，NAT內(nèi)部終端經(jīng)過NAT建立與外部終端的聯(lián)系后，若經(jīng)過一定的時(shí)間后雙方無應(yīng)答，NAT將會(huì)在訪問地址表中刪除該外部終端的IP地址，從而使外部終端無法訪問內(nèi)部終端。如果內(nèi)部終端需要訪問外部終端，需要重新通過NAT建立連接。
現(xiàn)有的解決方法，如美國專利公開第20030002496號(hào)公開了一種采用建立與本地IP地址對(duì)應(yīng)的主機(jī)名關(guān)聯(lián)表，在外部IP發(fā)起呼叫的情況下，在與本地IP地址對(duì)應(yīng)的主機(jī)名關(guān)聯(lián)表內(nèi)進(jìn)行查找，找到發(fā)起呼叫的主機(jī)名稱對(duì)應(yīng)的內(nèi)部IP地址，然后在兩者之間建立連接。采用這種方法雖然可以解決通過NAT的雙向訪問問題，但是每次在外部發(fā)起與內(nèi)部終端進(jìn)行通信時(shí)，都要首先查找主機(jī)名與地址關(guān)聯(lián)表，然后才能建立雙方的連接，這樣在雙方通信頻繁的情況下會(huì)顯著增加消息發(fā)送的時(shí)延，有可能造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞。同樣，美國專利公開第20030055978號(hào)也公開了一種通過對(duì)內(nèi)網(wǎng)IP地址的映射來尋找目的主機(jī)地址的方法，也不適用于雙方通信頻繁的情況。再者，由于終端設(shè)備的數(shù)量巨大以及布局的不可控性，使得用戶很難確切得知每一個(gè)終端所對(duì)應(yīng)的NAT類型和數(shù)量，同時(shí)對(duì)于每一個(gè)NAT建立地址映射表也同樣大大增加了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。這也使得此兩種方式很難應(yīng)用于對(duì)NAT內(nèi)部終端的網(wǎng)絡(luò)管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過NAT進(jìn)行雙向訪問的方法，使位于NAT外部和內(nèi)部的終端都可作為呼叫發(fā)起者進(jìn)行通信，又能避免雙方頻繁通信的情況下每次都浪費(fèi)時(shí)間建立對(duì)內(nèi)部IP地址的映射或是建立其他的對(duì)應(yīng)地址表進(jìn)行查找，從而有效地減小通信的時(shí)延并降低運(yùn)行維護(hù)成本，可以通過外部終端對(duì)位于NAT內(nèi)部的終端進(jìn)行管理。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方法來實(shí)現(xiàn)的一種通過NAT進(jìn)行雙向訪問的方法，該方法基于長(zhǎng)連接(長(zhǎng)連接即雙方先建立通訊連接，連接建立后不斷開，然后再進(jìn)行報(bào)文發(fā)送和接收)的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槲挥贜AT內(nèi)部的終端可以自由訪問位于NAT外部的終端，所以首先由位于NAT內(nèi)部的終端向位于NAT外部的終端發(fā)起呼叫，請(qǐng)求建立連接。在上述的連接建立后，會(huì)話雙方中的一方終端以一定的周期向另一方終端發(fā)送數(shù)據(jù)包以保持雙方的長(zhǎng)連接，該周期為一個(gè)小于本地NAT失效周期的時(shí)間間隔。例如建立連接后，內(nèi)部終端根據(jù)上述周期向外部終端發(fā)送數(shù)據(jù)包。
本發(fā)明所公開的方法實(shí)現(xiàn)了通過NAT進(jìn)行雙向訪問，使NAT外部的終端可以訪問NAT內(nèi)部的終端。從而可使運(yùn)行商管理大規(guī)模位于防火墻或NAT的內(nèi)部終端，高效地管理數(shù)量眾多的終端設(shè)備。而且可以對(duì)位于用戶端的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)配置、遠(yuǎn)程監(jiān)控、及時(shí)排錯(cuò)、遠(yuǎn)程操作(測(cè)試，升級(jí)等)，避免和減緩了到眾多的用戶端進(jìn)行上門維護(hù)的不便和工作量。


圖1是一個(gè)簡(jiǎn)單的通過NAT進(jìn)行雙向訪問的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。
圖2是NAT內(nèi)部終端和外部終端建立連接的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式為NAT內(nèi)部終端為被管對(duì)象，NAT外部終端為代理。根據(jù)NAT單通的特性，內(nèi)部終端可以訪問外部終端，首先在NAT內(nèi)部終端即被管對(duì)象中保存代理設(shè)備的域名(出廠時(shí)預(yù)設(shè))，當(dāng)內(nèi)部終端打開電源并連接到網(wǎng)絡(luò)后，它通過上述設(shè)置的域名主動(dòng)尋找外部代理設(shè)備并向其發(fā)出HTTP鑒權(quán)請(qǐng)求，從而建立TCP(傳輸控制協(xié)議)會(huì)話。代理設(shè)備收到終端發(fā)起的請(qǐng)求，對(duì)內(nèi)部終端用戶進(jìn)行管理鑒權(quán)，鑒權(quán)通過后建立連接，承載該HTTP傳輸?shù)腡CP會(huì)話被確認(rèn)建立。并且，同時(shí)NAT將外部終端的IP地址加入其訪問地址表中。在會(huì)話建立后，外部代理終端與位于NAT內(nèi)部的終端只需查找本地的訪問地址表，即可進(jìn)行雙方的通信。在NAT中，該TCP會(huì)話建立后，若在一定時(shí)間間隔內(nèi)雙方無應(yīng)答，NAT將會(huì)在訪問地址表中刪除該會(huì)話的外部終端的IP地址。所以上述鑒權(quán)后的HTTP連接必須保持長(zhǎng)連接，即當(dāng)終端向代理設(shè)備發(fā)起一個(gè)HTTP請(qǐng)求并建立了一個(gè)TCP會(huì)話后，這個(gè)會(huì)話一直保持存在，并將內(nèi)部終端到外部代理終端及外部代理終端到內(nèi)部終端的雙向請(qǐng)求數(shù)據(jù)包承載于其上，通過這種方式使該外部終端的IP地址一直處于NAT的訪問地址表中。這樣可以解決經(jīng)由NAT地址轉(zhuǎn)換之后，NAT外部設(shè)備無法訪問內(nèi)部設(shè)備IP的問題。
本發(fā)明的通過NAT進(jìn)行雙向訪問的方法是通過如下的方法來保持長(zhǎng)連接的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)終端內(nèi)部的時(shí)鐘，使通信雙方中的一方終端周期性地發(fā)送數(shù)據(jù)包給另一方終端，該數(shù)據(jù)包可以是內(nèi)容為空的數(shù)據(jù)包或是其它有內(nèi)容的數(shù)據(jù)包，發(fā)送該數(shù)據(jù)包的目的是使外部代理終端可以知道內(nèi)部終端的連接狀態(tài)。數(shù)據(jù)包的發(fā)送可以是內(nèi)部終端發(fā)送給外部終端，也可以是外部終端發(fā)送給內(nèi)部終端。位于NAT外部的終端接收到該數(shù)據(jù)包后確認(rèn)上述連接的存在。所述的數(shù)據(jù)包的發(fā)送周期必須小于NAT的失效周期(agetime)，每個(gè)NAT的失效周期可能不同，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)，可根據(jù)與外部代理終端相連接的NAT的失效周期設(shè)定數(shù)據(jù)包的發(fā)送間隔。
這樣在這條HTTP長(zhǎng)連接上，NAT外部代理終端和NAT內(nèi)部終端之間可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，NAT外部代理終端可以接受內(nèi)部終端的請(qǐng)求同時(shí)可以主動(dòng)向內(nèi)部終端發(fā)起會(huì)話請(qǐng)求。這樣，所有的包括(自動(dòng))配置，告警事件以及遠(yuǎn)程控制等網(wǎng)管功能都可通過此會(huì)話實(shí)現(xiàn)。通過長(zhǎng)連接、單個(gè)TCP會(huì)話承載和周期性的數(shù)據(jù)包，使NAT的內(nèi)部終端和外部代理終端順利地建立雙向連接，很好的解決了NAT的單通問題。
為進(jìn)一步闡述本發(fā)明，請(qǐng)參閱圖1所示，標(biāo)號(hào)11、12代表兩個(gè)位于NAT3內(nèi)部的終端，標(biāo)號(hào)2代表內(nèi)部局域網(wǎng)，標(biāo)號(hào)4代表位于NAT3外部的終端，即代理設(shè)備(所述的代理設(shè)備即網(wǎng)絡(luò)管理中具有代理功能的設(shè)備)。內(nèi)部終端11，12通過局域網(wǎng)2相連接。首先在內(nèi)部終端11、12中設(shè)定外部代理終端4的域名，當(dāng)內(nèi)部終端11、12接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，時(shí)序圖請(qǐng)參閱2所示，首先內(nèi)部終端11、12向外部終端發(fā)出登錄域的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包，NAT3將請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包中對(duì)應(yīng)的目的IP地址加入其訪問地址列表，外部終端4接收到由內(nèi)部終端11、12發(fā)送來的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包后與內(nèi)部終端11、12建立TCP會(huì)話，這樣內(nèi)部終端11、12與外部終端4之間的連接就建立了。當(dāng)內(nèi)部終端11、12通過域登錄鑒權(quán)后，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)鐘，它們以小于本地NAT的失效時(shí)限(例如3秒)，周期性地向外部終端4發(fā)送數(shù)據(jù)包。外部終端4接收到數(shù)據(jù)包后，確認(rèn)發(fā)送數(shù)據(jù)包終端正常工作。否則，認(rèn)定在一定的時(shí)間內(nèi)未收到數(shù)據(jù)包的內(nèi)部終端11或12的工作狀態(tài)為不正常。
該發(fā)明可用于運(yùn)行商管理大規(guī)模并位于防火墻或NAT的內(nèi)部終端的問題，使得運(yùn)行商能高效地管理數(shù)量眾多的終端設(shè)備，并能穿透防火墻或NAT管理終端設(shè)備。使運(yùn)行商能對(duì)位于用戶端的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)配置，遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)排錯(cuò)，遠(yuǎn)程操作(測(cè)試，升級(jí)等)，避免和減緩了到眾多的用戶端進(jìn)行上門維護(hù)的不便和工作量。
權(quán)利要求
1.一種通過NAT(Network Address Translation網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)進(jìn)行雙向訪問的方法，位于NAT內(nèi)部的終端可以訪問位于NAT外部的終端，NAT將外部終端的IP地址加入其訪問地址表，其特征在于內(nèi)部終端與外部保持長(zhǎng)連接，從而使外部終端可以訪問內(nèi)部終端。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述長(zhǎng)連接的建立過程為首先由位于NAT內(nèi)部的終端向位于NAT外部的終端發(fā)起呼叫，請(qǐng)求建立連接；在上述的連接建立后，外部終端和內(nèi)部終端中的一方以一定的周期向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)包，該周期為小于NAT失效周期的時(shí)間間隔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于內(nèi)部終端向外部終端根據(jù)上述周期發(fā)送數(shù)據(jù)包。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于外部終端向內(nèi)部終端根據(jù)上述周期發(fā)送數(shù)據(jù)包。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)包的內(nèi)容是空的。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)包內(nèi)有內(nèi)容。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的內(nèi)部終端為復(fù)數(shù)個(gè)，該復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)部終端通過內(nèi)部局域網(wǎng)相連接，并通過NAT訪問外部終端。
8.如權(quán)利要求2至7任意之一所述的方法，其特征在于內(nèi)部終端與外部終端建立連接的過程為當(dāng)內(nèi)部終端接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先向外部終端發(fā)出登錄域的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包，NAT將請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包中對(duì)應(yīng)的目的IP地址加入其訪問地址列表，外部終端接收到由內(nèi)部終端發(fā)送來的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包后與內(nèi)部終端建立TCP會(huì)話。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于若一方終端經(jīng)過一定時(shí)間后未收到另一方終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則認(rèn)定該內(nèi)部終端的工作狀態(tài)為不正常。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于NAT外部終端為代理設(shè)備，內(nèi)部設(shè)備為被管理對(duì)象，通過外部終端訪問內(nèi)部終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部終端進(jìn)行自動(dòng)配置、遠(yuǎn)程監(jiān)控、及時(shí)排錯(cuò)、遠(yuǎn)程操作。
11.一種建立NAT內(nèi)部終端與外部終端之間的長(zhǎng)連接的方法，其特征在于首先由位于NAT內(nèi)部的終端向位于NAT外部的終端發(fā)起呼叫，請(qǐng)求建立連接；在上述的連接建立后，外部終端和內(nèi)部終端中的一方以一定的周期向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)包，該周期為小于NAT失效周期的時(shí)間間隔。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于內(nèi)部終端向外部終端根據(jù)上述周期發(fā)送數(shù)據(jù)包。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于外部終端向內(nèi)部終端根據(jù)上述周期發(fā)送數(shù)據(jù)包。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)包的內(nèi)容是空的。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)包內(nèi)有內(nèi)容。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的內(nèi)部終端為復(fù)數(shù)個(gè)，該復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)部終端通過內(nèi)部局域網(wǎng)相連接，并通過NAT訪問外部終端。
17.如權(quán)利要求11至16任意之一所述的方法，其特征在于內(nèi)部終端與外部終端建立連接的過程為當(dāng)內(nèi)部終端接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先向外部終端發(fā)出登錄域的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包，NAT將請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包中對(duì)應(yīng)的目的IP地址加入其訪問地址列表，外部終端接收到由內(nèi)部終端發(fā)送來的請(qǐng)求消息數(shù)據(jù)包后與內(nèi)部終端建立TCP會(huì)話，這樣內(nèi)部終端與外部終端4之間的連接就建立了。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于若一方終端經(jīng)過一定時(shí)間后未收到另一方終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則認(rèn)定該內(nèi)部終端的工作狀態(tài)為不正常。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過NAT進(jìn)行雙向訪問的方法，該方法基于長(zhǎng)連接(即雙方先建立通訊連接，連接建立后不斷開，然后再進(jìn)行報(bào)文發(fā)送和接收)的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槲挥贜AT內(nèi)部的終端可以自由訪問位于NAT外部的終端，所以首先由位于NAT內(nèi)部的終端向位于NAT外部的終端發(fā)起呼叫，請(qǐng)求建立連接。在上述的連接建立后，會(huì)話雙方中的一方終端以一定的周期向另一方終端發(fā)送數(shù)據(jù)包以保持雙方的長(zhǎng)連接，該周期為一個(gè)小于本地NAT失效周期為時(shí)間間隔。
文檔編號(hào)H04L29/02GK1561061SQ20041001662
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者陳靜, 宋偉, 汪凱, 陳 靜 申請(qǐng)人:Ut斯達(dá)康通訊有限公司