本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)通信方法，尤其涉及一種TCP/IP模型中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層協(xié)議，屬于通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的IPv4(InternetProtocolversion4，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4)缺少前瞻性。IPv6(InternetProtocolversion6，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6)是沒有擺脫IPv4框架的升級，存在以下缺點：一、IP(InternetProtocol，因特網(wǎng)協(xié)議)地址和MAC(MediaAccessControl，媒體訪問控制器)地址方面：1.IPv6對IP地址的重要性考慮的不全面，所以IP地址的層次人為劃分，且128位中只有61位(從第4位到第64位)表達(dá)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不足以體現(xiàn)萬物自然層級關(guān)系，聚合性不是最佳，以后需要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時，會加重這一缺點。更重要的是，這會使得眾多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)復(fù)雜、低效、不安全，甚至無法實現(xiàn)。2.為了集中統(tǒng)一管理IP地址，一般中大型局域網(wǎng)，需要DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol，動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)專門服務(wù)器，硬件要求高。3.為了確定節(jié)點的位置，MAC地址和IP地址必須建立映射關(guān)系，這容易產(chǎn)生ARP(AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議)和RARP(ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析協(xié)議)的欺騙。分組包經(jīng)過路由器必須被更換MAC，重新解、封包，否則無法到達(dá)下一跳。這將增加路由器負(fù)擔(dān)，增加網(wǎng)絡(luò)延遲。二、局域網(wǎng)方面：1.所有路由器必須運行IGP(InteriorGatewayProtocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)，消耗帶寬和自身CPU資源大，路由表大，收斂時間長，每臺路由器都可能產(chǎn)生路由震蕩。2.如果IGP出故障，將不能通信。3.全網(wǎng)斷電恢復(fù)后或在發(fā)生路由器變動的情況下，需要IGP收斂完畢才能全網(wǎng)通信，即時性不佳。4.路由器產(chǎn)生路由震蕩，抑制期，不能通信。5.路由選擇時，分組包中目的IP需要先和子網(wǎng)掩碼“與”，得到結(jié)果才能和對應(yīng)路由條目匹配，增加路由器負(fù)擔(dān)，增加網(wǎng)絡(luò)延遲。三、廣域網(wǎng)方面：1.BGP(BorderGatewayProtocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)要申請獨立于IP之外的AS(AutonomousSystem，自治域系統(tǒng))號。2.骨干路由表復(fù)雜。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)的IPv6需要進(jìn)一步改進(jìn)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)絡(luò)通信方法，解決以下技術(shù)問題：1.在IP地址和MAC地址方面，根除ARP和RARP欺騙，減輕路由器負(fù)擔(dān)，減少網(wǎng)絡(luò)延遲，省略DHCP服務(wù)，降低管理層級有序碼IP地址的難度。2.在局域網(wǎng)方面，更少消耗自身CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，減少路由條目，減少IGP收斂時間，減小路由震蕩范圍，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)健壯性，提高通信的即時性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)互連性，降低路由器工作負(fù)擔(dān)，增加轉(zhuǎn)發(fā)速度。3.在廣域網(wǎng)方面，使層級有序碼IP地址自帶AS號，簡化骨干路由表。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種網(wǎng)絡(luò)通信方法，建立層級有序碼IP地址的方法如下：定義1：在有根的有序樹中，對于父節(jié)點編碼是A的某個節(jié)點，它是父節(jié)點的第B個子節(jié)點，A和B用間隔符號“，”順次連接，生成的新編碼A,B就是此節(jié)點的層級有序碼，并指定一個阿拉伯?dāng)?shù)字作為根節(jié)點的層級有序碼；定義2：有根的有序樹中存在環(huán)路，且節(jié)點擁有層級有序碼，則是有根的層級有序碼連通圖；有根的層級有序碼連通圖可看作有根的無環(huán)或有環(huán)層級有序碼樹；定義3：有根的層級有序連通圖去掉根，且所有層級最少的節(jié)點僅依靠它們自己能連通，則是無根的層級有序碼連通圖；無根的層級有序碼連通圖可看做無根的無環(huán)或有環(huán)層級有序碼樹；有根的或無根的層級有序碼連通圖互連，且有根的或無根的層級有序碼連通圖中所有層級最少的節(jié)點只通過它們自己就能連通，則是廣域網(wǎng)模型；所述層級有序碼要成為IP地址，需滿足以下兩個條件：(1)為了在路由選擇時具有逐位可比性，同一個父節(jié)點的所有子節(jié)點的序號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制時長度統(tǒng)一；(2)為了高效傳輸，所有節(jié)點的層級有序碼的二進(jìn)制總長度統(tǒng)一成128位，不足位的尾部補(bǔ)0；這種IP地址稱為層級有序碼IP地址，它的層級有序碼部分稱為層級有序碼IP地址的有效碼，層級有序碼IP地址是分配給整個節(jié)點的，而不是給節(jié)點各個接口的。本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn)：前述網(wǎng)絡(luò)通信方法，其中128位層級有序碼IP地址不滿足自然層次需求時，把超過的部分放在分組包的擴(kuò)展頭部。前述網(wǎng)絡(luò)通信方法，基于層級有序碼IP地址的局域網(wǎng)通信方法如下：1)判斷路由器接口是否在環(huán)路上，路由器接口不在環(huán)路上，則接口不運行IGP，路由表只記錄直連路徑，這時鄰居表就是路由表；若路由器接口在環(huán)路上，則接口可以運行各種IGP；2)所有路由器使用層級最多匹配規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)分組包；所述層級最多匹配規(guī)則為：把分組中目的層級有序碼IP地址與路由表中的所有層級有序碼IP地址從左到右逐層比較；(1)如果層級最多匹配的只有一個，則選取它；(2)如果層級最多匹配的有多個：當(dāng)此集合中只剩路由器子路徑和自身路徑，則丟棄分組包；否則選取有效碼最短的一個，如果有效碼最短的有多個，則按照隨機(jī)規(guī)則選取一個或多個；宏觀的層級最多匹配在二進(jìn)制狀態(tài)下，就是從左到右的逐位最多匹配。前述網(wǎng)絡(luò)通信方法，所述判斷路由器接口是否在環(huán)路上的方法為：1)非父子關(guān)系的路由器A和B連接時，各自產(chǎn)生一個“在環(huán)路上”的消息，此消息只向父路徑發(fā)送，此消息中包含有路由器A的層級有序碼IP地址IP1和B的層級有序碼IP地址IP2，路由器A和B相互連接的兩個接口都立刻做“在環(huán)路上”的標(biāo)記；2)路由器C的層級有序碼IP地址是IP3，IP3的有效碼長度為N，路由器C的某接口接收到此消息，首先這個接口做“在環(huán)路上”的標(biāo)記，然后檢測：路由器C通向父路徑的接口是否有“在環(huán)路上”的標(biāo)記，若有，則停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息；若無，再檢測IP1、IP2、IP3左邊N位是否相等，如果相等，路由器C停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息；如果不等，路由器C通過某接口向它的父路徑轉(zhuǎn)發(fā)此消息，且這個接口做“在環(huán)路上”的標(biāo)記，一直到局域網(wǎng)根節(jié)點還沒有IP1、IP2、IP3左邊N位三者相等的情況，也停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息。前述網(wǎng)絡(luò)通信方法，基于層級有序碼IP地址的廣域網(wǎng)通信方法為：廣域網(wǎng)使用BGP通信，但不需要申請獨立于層級有序碼IP地址之外的AS號，每個網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點的層級有序碼，從左到右連續(xù)相同的層級部分就是本網(wǎng)的AS號，也稱為網(wǎng)絡(luò)號，即層級有序碼IP地址自帶AS號；每個網(wǎng)絡(luò)中層級最少的節(jié)點路由表記錄規(guī)則：(1)內(nèi)網(wǎng)路徑：至少包括本路由器的層級有序碼IP地址、本路由器的子節(jié)點層級有序碼IP地址和所有內(nèi)網(wǎng)層級最少的節(jié)點層級有序碼IP地址，或許還有通過IGP獲得的其他路徑的層級有序碼IP地址；(2)外網(wǎng)路徑：本路由器如果和外網(wǎng)路由器直連，記錄這個直連外網(wǎng)路由器的層級有序碼IP地址；否則記錄外網(wǎng)的AS號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：對比于IPv6，本發(fā)明提高了局域網(wǎng)安全性，提升了網(wǎng)絡(luò)速度，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)健壯性，提高了通信即時性，降低了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，減少了路由器負(fù)擔(dān)，IP地址分配更簡單自然。附圖說明圖1是層級有序碼樹圖，也是無環(huán)路的局域網(wǎng)模型圖；圖2是有根的層級有序碼連通圖，也是有環(huán)路的局域網(wǎng)模型圖；圖3是無根的層級有序碼連通圖，可以有環(huán)路也可以無環(huán)路；圖4是廣域網(wǎng)模型圖，可以有環(huán)路也可以無環(huán)路。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的目的是要在網(wǎng)絡(luò)通信上比IPv6更加簡單、高效、安全。本發(fā)明技術(shù)方案包括層級有序碼IP地址的技術(shù)方案、應(yīng)用于局域網(wǎng)通信的技術(shù)方案和應(yīng)用于廣域網(wǎng)通信的技術(shù)方案。一、層級有序碼IP地址技術(shù)方案定義1：在有根的有序樹中，對于父節(jié)點編碼是A的某個節(jié)點，它是父節(jié)點的第B個子節(jié)點，A和B用間隔符號“，”順次連接，生成的新編碼A,B就是此節(jié)點的層級有序碼，根據(jù)需要指定一個阿拉伯?dāng)?shù)字作為根節(jié)點的層級有序碼；如圖1中8或8,1或8,2,1,1。定義2：有根的有序樹中存在環(huán)路，且節(jié)點擁有層級有序碼，則是有根的層級有序碼連通圖。有根的層級有序碼連通圖可看作有根的無環(huán)(或有環(huán))層級有序碼樹。如圖2所示(圖2環(huán)路數(shù)量為0時就是圖1)，它是局域網(wǎng)模型。定義3：有根的層級有序連通圖去掉根，且所有層級最少的節(jié)點僅依靠它們自己能連通，則是無根的層級有序碼連通圖。無根的層級有序碼連通圖可看做無根的無環(huán)(或有環(huán))層級有序碼樹。如圖3所示。有根的或無根的層級有序碼連通圖互連，且有根的或無根的層級有序碼連通圖中所有層級最少的節(jié)點只通過它們自己就能連通，則是廣域網(wǎng)模型，如圖4所示。層級有序碼要成為IP地址，需要滿足以下兩個條件：(1)為了在路由選擇時具有逐位可比性，同一個父節(jié)點的所有子節(jié)點的序號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制時長度統(tǒng)一。如父節(jié)點有序號為2和9的兩個子節(jié)點，2的二進(jìn)制為0010，9的二進(jìn)制為1001。(2)為了高效傳輸，所有節(jié)點的層級有序碼的二進(jìn)制總長度統(tǒng)一成128位，不足位的尾部補(bǔ)0。這種IP地址稱為層級有序碼IP地址，它的層級有序碼部分(即未補(bǔ)0之前的部分)稱為IP地址的有效碼，不同于IPv4中的“子網(wǎng)掩碼”。層級有序碼IP地址是分配給整個節(jié)點的，而不是給節(jié)點各個接口的。本發(fā)明的層級有序碼IP地址具有以下優(yōu)點：1.萬物互連的網(wǎng)絡(luò)就是連通圖。網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)設(shè)備(如路由器)和終端設(shè)備(如電腦)等都可以看做連通圖的節(jié)點。連通圖的節(jié)點使用層級有序碼技術(shù)之后，一個連通圖就是一棵有根(或無根)有環(huán)(或無環(huán))層級有序碼樹。所以層級有序碼IP地址能體現(xiàn)萬物之間自然的層級關(guān)系。更重要的是，這使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加簡單、高效、安全。且樹形結(jié)構(gòu)具有典型分形理論特征，所以無論網(wǎng)絡(luò)如何擴(kuò)展，都能保持上述優(yōu)勢。2.因為層級有序IP地址能體現(xiàn)節(jié)點的準(zhǔn)確位置，所以不需要層級有序碼IP地址和MAC地址建立映射關(guān)系，根除ARP和RARP欺騙，局域網(wǎng)更安全。因此，分組包不需要每經(jīng)過一個路由器都被更換MAC地址，減輕路由器負(fù)擔(dān)，減少網(wǎng)絡(luò)延遲。所以MAC地址可以證明分組包的原始身份。而不需要從層級有序碼IP地址中劃分出一塊來存放原始MAC地址。128位層級有序碼IP地址可以用來表達(dá)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的部分更多。3.因為父節(jié)點只負(fù)責(zé)分配子節(jié)點的層級有序碼IP地址，所以無論網(wǎng)絡(luò)大小，都不需要DHCP服務(wù)。降低了對層級有序碼IP地址管理的難度。極端情況，128位層級有序碼IP地址有可能仍不滿足自然層次需求，需要把超過的部分放在分組包的擴(kuò)展頭部。這會增加網(wǎng)絡(luò)末端路由器的負(fù)擔(dān)，但不會影響網(wǎng)絡(luò)中上層路由器尋址效率。因為路由表中有這種超128位的層級有序碼IP地址才會受影響。但這也表明本發(fā)明體系支持有效碼從1位長度到接近分組包長度的層級有序碼IP地址。二、局域網(wǎng)通信技術(shù)方案：1.路由器接口不在環(huán)路上則不運行IGP，路由表只記錄直連路徑(這時鄰居表就是路由表)；若路由器接口在環(huán)路上則可以運行各種IGP。判斷路由器接口是否在環(huán)路上的方法：(1)非父子關(guān)系的路由器A和B連接時，各自產(chǎn)生一個“在環(huán)路上”的消息，此消息只向父路徑發(fā)送，此消息中包含有路由器A的層級有序碼IP地址(假設(shè)是IP1)和B的層級有序碼IP地址(假設(shè)是IP2)。路由器A和B相互連接的兩個接口都立刻做“在環(huán)路上”的標(biāo)記。(2)路由器C(假設(shè)它的層級有序碼IP地址是IP3，IP3的有效碼長度為N)某接口接收到此消息，首先這個接口做“在環(huán)路上”的標(biāo)記，然后檢測：路由器C通向父路徑的接口是否有“在環(huán)路上”的標(biāo)記，若有，則停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息；若無，再檢測：IP1、IP2、IP3他們左邊N位是否相等。如果相等，路由器C停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息(三者相等說明路由器C是路由器A和B的最近祖先節(jié)點，即出現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部環(huán)路)；如果不等，路由器C通過某接口向它的父路徑轉(zhuǎn)發(fā)此消息，且這個接口做“在環(huán)路上”的標(biāo)記。一直到局域網(wǎng)根節(jié)點還沒有三者相等的情況，也停止轉(zhuǎn)發(fā)此消息(即出現(xiàn)局域網(wǎng)外部環(huán)路，如圖2中7,5,4接入時的情況)。環(huán)路標(biāo)記是給節(jié)點某些接口的，而不是給整個節(jié)點的。2.所有路由器使用“層級最多匹配”規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)分組包。層級最多匹配規(guī)則：把分組中目的層級有序碼IP地址與路由表中的所有層級有序碼IP地址(路由條目)從左到右逐層比較；如果層級最多匹配的只有一個，則選取它；(1)如果層級最多匹配的只有一個，則選取它；(2)如果層級最多匹配的有多個：當(dāng)此集合中只剩路由器子路徑和自身路徑，則丟棄分組包；否則選取有效碼最短的一個，如果有效碼最短的有多個，按照規(guī)則(如隨機(jī)規(guī)則)選取一個或多個。宏觀的“層級最多匹配”在二進(jìn)制狀態(tài)下，就是從左到右的“逐位最多匹配”。本發(fā)明的局域網(wǎng)通信技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：1.不在環(huán)路上的路由器接口不運行IGP，更少消耗自身CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，減少路由條目，減少IGP收斂時間，減小路由震蕩范圍。2.在IGP出故障時，只要鄰居表存在，依然可以全網(wǎng)通信。增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)健壯性。3.路由器變動或全網(wǎng)斷電恢復(fù)后，鄰居表生成就能立刻全網(wǎng)通信(即不需要IGP收斂完畢)。提高通信的即時性。4.某路由器產(chǎn)生路由震蕩，被處罰抑制期也能全網(wǎng)通信。與它直連的路由器鄰居表中有它的層級有序碼IP地址，但不用IGP通告出去，且此時不會繼續(xù)產(chǎn)生路由震蕩。增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)互連性。5.路由選擇時，分組包中的目的層級有序碼IP地址直接和路由表條目匹配，而不需要先和有效碼(子網(wǎng)掩碼)“與”，降低路由器工作負(fù)擔(dān)，增加轉(zhuǎn)發(fā)速度。文中用[x]表示層級有序碼IP地址為x的節(jié)點；用[x,x]表示層級有序碼IP地址為x,x的節(jié)點；以此類推。為了更好的說明局域網(wǎng)通信的方法，結(jié)合圖2，演示在不需要IGP的情況下，目的層級有序碼IP地址為8,1,9的分組包在[8,3]中，如何到達(dá)目的地。圖2中所有路由器只需記錄直連路徑(包括自身路徑)，即鄰居表就是路由表。一步：[8,3]的路由表目的接口8,308,3,118,3,2283根據(jù)最多匹配規(guī)則，第一層4個匹配，第二層無匹配，即層級最多匹配的有多個，且此集合中不只有本路由器子路徑和自身路徑，則選取有效碼最短的一個，選擇8，分組包從接口3發(fā)送出去，到達(dá)[8]。二步：[8]的路由表目的接口808,118,228,33第一層4個匹配，第二層1個匹配，即層級最多匹配的只有一個，選擇8,1，分組包從接口1發(fā)送出去，到達(dá)[8,1]。三步：[8,1]的路由表目的接口8,108,1,118,1,22837,5,44第一層4個匹配，第二層3個匹配，第三層無匹配，即層級最多匹配的有多個，且此集合中只剩本路由器子路徑和自身路徑，分組包被丟棄。因為[8,1](父節(jié)點)清楚的知道自己沒有[8,1,9](子節(jié)點)。三、廣域網(wǎng)通信技術(shù)方案：廣域網(wǎng)使用BGP通信，但不需要申請獨立于層級有序碼IP地址之外的AS號。每個網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點的層級有序碼，從左到右連續(xù)相同的層級部分就是本網(wǎng)的AS號，也稱為網(wǎng)絡(luò)號。即層級有序碼IP地址自帶AS號。如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)1的AS號是8；網(wǎng)絡(luò)2的AS號是5；網(wǎng)絡(luò)3的AS號是9。每個網(wǎng)絡(luò)中層級最少的節(jié)點路由表記錄規(guī)則：(1)內(nèi)網(wǎng)路徑：至少包括本路由器的層級有序碼IP地址、本路由器的子節(jié)點層級有序碼IP地址和所有內(nèi)網(wǎng)層級最少的節(jié)點層級有序碼IP地址，或許還有通過IGP獲得的其他路徑的層級有序碼IP地址；(2)外網(wǎng)路徑。本路由器如果和外網(wǎng)路由器直連，記錄這個直連外網(wǎng)路由器的層級有序碼IP地址；否則記錄外網(wǎng)的AS號。本發(fā)明廣域網(wǎng)通信技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：1.層級有序碼IP地址自帶AS號；2.進(jìn)一步簡化了骨干路由表。為了更好的說明廣域通信方法，結(jié)合圖4，演示層級有序碼IP地址自帶AS號的實例。圖4只顯示了各個網(wǎng)絡(luò)中的最上層節(jié)點。假設(shè)[9,3]有2個子節(jié)點[9,3,1]和[9,3,2]。[9,3]的路由表目的接口9,309,3,119,3,229,139,23839,449,555,26除上述實例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3