CN101179602B - 基于ip协议的用户名系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于互联网的基于IP协议的用户名系统和方法，为解决现有DNS系统因不能适应用户IP地址的实时变化等原因，从而不能适用于用户终端，而只适用于服务器的问题。本发明在IP网络上叠加UNS服务层，所述UNS服务层中包括辅助集中地址管理器、由根域服务器和子域服务器组成的分布式二层UNS服务器、以及UNS接入服务器等；其中每个用户的完整用户号码由其用户子号码、其所归属子域的子域号码、以及其所归属根域的根域号码共三部分组成。已注册的主叫用户可通过所述UNS服务层查询被叫用户的当前IP地址，进而与被叫用户建立直接的通信联系。

Description

基于IP协议的用户名系统和方法

技术领域

本发明涉及全IP网络技术，更具体地说，涉及一种基于IP协议的用户名系统和方法。

背景技术

未来的网络层将采用全IP(Internet Protocol，网际协议)技术，这不是技术专家们讨论和预测的结果，而是由事实发展的结果来证明的。尽管从上世纪90年代末到21世纪初，曾有过ATM(Asynchronous Transmission Mode，异步传输模式)与IP技术的大争论，但这场争论很快以IP技术在实际发展中的飞速成功而宣告结束。IP技术最大的特点是实现了业务与网络的分享，这正是未来网络发展所必须具备的关键特点。

IP网络的层次结构如图1所示，其骨干层包括以光纤为主的骨干物理层和以波分技术为主的骨干复用层；其接入层包括接入物理层和接入复用；在骨干层与接入层之上是IP路由交换层。

现有IP技术中，IP地址仅仅只是网络的逻辑地址，而不是具体的用户或应用的地址。一方面，IP地址直接使用很不方便，更重要的是当用户在IP网上移动到不同位置时，其IP地址通常会发生改变。即使在同一个物理网络位置，由于采用DHCP(动态主机配置协议)等动态IP地址分配的协议，每次开机注册后所获得的IP地址也有可能是不一样的。这样会给在IP网络上进行端对端的通讯造成根本性的障碍。

为了标识应用层的地址，在过去提出了DNS(域名系统)协议族。DNS协议体系通过在应用层不变的域名和IP地址之间的映射，使得用户不用关心服务器的IP地址，而可以访问到各个主机。但DNS主要只是用于服务器的，不能用于一般用户终端的标识，原因在于用户的IP地址经常是变化的，所以无法两个用户之间无法方便地绕过服务器实现直接的通信联系。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有DNS系统主要只是用于服务器的，不能适应用户IP地址的实时变化，从而不能用于一般用户终端标识的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于IP协议的用户名系统，包括IP网络，其特征在于，在所述IP网络上叠加有UNS服务层；所述UNS服务层中包括辅助集中地址管理器和分布式二层UNS服务器：

其中，所述分布式二层UNS服务器包括根域服务器和子域服务器；所述辅助集中地址管理器用于对根域服务器的地址提供集中、统一的分配，并对根域服务器和子域服务器的地址提供集中、统一的管理；

每个UNS用户可通过与所述IP网络连接的终端、利用该终端的当前IP地址向所述UNS服务层注册，已注册的主叫用户可通过所述UNS服务层查询被叫用户的当前IP地址，进而与被叫用户建立直接的通信联系。

本发明中，每个根域服务器管理至少一个归属于它的子域服务器，每个子域服务器管理至少一个归属于它的UNS用户。

本发明的所述UNS服务层中还包括UNS接入服务器，它用于为接入网络服务商控制接入的UNS用户，从而可以管理和计量UNS用户流量，以实现接入服务商的计费和接入网络管理等功能。所述UNS服务层中还包括UNS接入服务器。

此外，本发明还提供一种基于IP协议的用户名方法，其中包括以下步骤：

(1)在IP网络上叠加UNS服务层，

其中，所述UNS服务层中包括辅助集中地址管理器、由根域服务器和子域服务器组成的分布式二层UNS服务器、以及UNS接入服务器，每个所述根域服务器管理至少一个归属于它的子域服务器，每个子域服务器管理至少一个归属于它的用户；

(2)进行号码分配，其中，

通过所述辅助集中地址管理器，为每一个根域服务器分配一个唯一的根域号码；

每个根域服务器再为归属于它的每个子域服务器分配一个在本根域内唯一的子域号码；

每个子域服务器再为归属于它的每个用户分配一个在本子域内唯一的用户子号码；

一个用户的完整用户号码一般由其用户子号码、其所归属子域的子域号码、以及其所归属根域的根域号码共三部分组成。

本发明的方法中还包括以下步骤：(3)用户注册，其中，

用户登录一个与所述IP网络连接的终端，并利用该终端的IP地址及其自身用户号码，向所述UNS服务层注册；

当该终端的IP地址发生变化时，则利用该终端的当前IP地址及其自身用户号码重新向所述UNS服务层注册。

本发明的所述用户注册步骤中，所述用户是向其归属的子域服务器注册的，或者是在没有子域服务器的情况下直接向其归属的根域服务器注册。

本发明的方法中还包括以下步骤：(4)UNS呼叫，其中包括：

(41)已注册的主叫用户输入被叫用户的用户号码，发起呼叫；

(42)从所述用户号码中提取出被叫用户的根域号码和子域号码，分别通过查询根域表和子域表以获得被叫子域服务器IP地址；

(43)根据所述被叫子域服务器IP地址，向被叫子域服务器查询被叫用户的当前信息，所述信息包括其是否注册在线、当前IP地址。

在本发明的所述步骤(41)中，主叫用户可通过输入“*+被叫用户的用户子号码”的方式进行简易拨号，并发起呼叫；相应地，在所述步骤(42)中，将所述“*”号解析为与主叫用户相同根域号码和子域号码。

本发明中，所述根域表是主叫终端中存储的根域表、或者主叫用户所归属的子域服务器所存储的根域表、或者主叫用户所归属的根域服务器所存储的根域表；所述子域表可以是终端本地缓冲存储的子域表、或者主叫用户所归属的子域服务器里缓冲存储的子域表、或者主叫用户所归属的根域服务器里存储的子域表。

本发明中，当根域发生变化时，所有UNS相关实体中的根域表必须跟着发生改变，具体是通过辅助集中地址管理器传送变更通知，或通过变化的根域服务器向其它所有根域服务器和辅助集中地址管理器发出变更通知；当子域发生变化时，所有UNS相关实体中的子域表必须跟着发生改变，子域服务器的变化先是由变化的子域服务器报告给其所归属的根域服务器，后者再传递所有其它的根域和子域服务器.

本发明中，所述根域号码最好是长度为4位的数字号码；所述子域号码最好是长度为0至5位的数字号码，归属于同一根域号码的子域号码应具有相同的长度，当所述子域号码长度为0时，一个完整的用户号码中只包括根域号码和用户子号码，此时用户直接由根域管理；归属于同一子域号码的用户子号码可具有不同的长度；

本发明中，针对每一个根域号码，设有至少一个根域字符名称，每个根域字符名称在整个系统中应是唯一的；针对每一个子域号码，设有至少一个子域字符名称，每个子域字符名称在其归属的根域内应是唯一的；针对每一个用户子号码，设有至少一个用户字符名称，每个用户字符名称在其所属的子域内应是唯一的。

由上述技术方案可知，本发明的UNS体系能够实时跟踪到用户IP地址的变化。本发明的UNS体系充分研究了E.164号码协议、DNS协议、EMAIL地址、SIP地址、移动通讯中的HLR和VLR等系统和相应地址解析、呼叫寻址的方法原理，以及参考一般号码编号规则原理的研究，并以建立最适合全IP网络和适应当前以及未来网络技术的理想应用地址系统、和具备网络支付能力的用户名系统为目标。UNS中的归属域服务器就类似于DNS中的权威服务器、移动通讯系统中的HLR；UNS的三层地址结构参考了E.164的地址结构，并总结和避免了DNS域名层次结构过于复杂和解析不够严谨、效率不能达到最高的缺陷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是IP网络的结构示意图；

图2是本发明用户名系统的结构示意图；

图3是本发明用户名系统中的分布式二层UNS服务器的结构示意图。

具体实施方式

1、本发明中常用的英文缩写词

HS：Home Server，归属服务器；

RDN：Root Domain Number，根域号码，可简称根号码；

RDS：Root Domain Server，根域服务器，可简称根服务器；

SDN：Sub_Domain Number，子域号码，可简称子号码；

SDS：Sub_Domain Server，子域服务器，可简称子服务器；

UNS：User Name System，用户名系统；

USN：User Sub_Number，用户子号码。

2、基本方法

本发明中，将UNS分为稳定域(UNS服务器)和可变域(用户).稳定域是一个数量非常有限的域.该稳定域的UNS地址标识了UNS服务器的名称，它们与IP地址的映射关系是基本稳定的.这个映射关系是公开的，因数量非常受限，就可为所有用户和服务器所已知.而每个用户的UNS地址与IP地址映射关系严格由各个UNS归属服务器(Home Server，简称HS)，进行管理，从而可以将被管理的UNS用户数量限制在当前技术可以实现的实时处理能力范围之内。

通过这种方法，UNS协议可以建立稳定的UNS用户名与高度动态变化的终端IP地址之间的实时映射关系，即使用户在网络上不同位置或在同一物理位置获得的IP地址不同，该用户的号码和名称都不会发生变化，从而可以在IP网上通过该UNS实现用户之间的相互访问，而不用关心用户当前的IP地址是多少。

UNS系统的实现是通过在IP网络上叠加一层UNS服务层。当任何支持UNS协议的用户接入IP网络后，先获得IP地址；然后向UNS服务层注册自已当前的IP地址；当用户的IP地址发生变化后，将立即重新注册。一旦进行注册，可以马上建立UNS地址与当前用户IP地址之间的映射关系。当其它UNS用户用该UNS地址进行呼叫时，可以首先通过UNS服务层查询到被叫UNS用户的当前IP地址，然后通过IP地址直接建立两个终端用户之间的通讯联系。

显然，UNS不仅可用于对用户的名字标识，也可用于对其它内容服务器的名字标识。实现本发明的UNS系统和方法，不需要对IP网络作任何改变。本发明的UNS系统和方法可以支持IPV4(互联网协议第4版)，也可以支持IPV6(互联网协议第6版)，以及未来出现的任何新的逻辑地址协议。

3 系统结构

3.1UNS服务层

本发明的UNS体系如图2所示，可见，本发明在传统IP网络上叠加一层UNS服务层，由图2的虚线框可以看出，该UNS服务层由UNS辅助集中地址管理器、分布式二层UNS服务器结构、以及UNS接入服务器三个部分组成。其中的UNS接入服务器用于为接入网络服务商控制接入的UNS用户，从而可以管理和计量UNS用户流量，以实现接入服务商的计费和接入网络管理等功能。所述UNS服务层中还包括UNS接入服务器。，下面将详细介绍各组成部分。

3.1.1UNS辅助集中地址管理

3.1.1.1UNS辅助集中地址管理器

本发明提供一种全球统一的、针对UNS服务器地址的辅助集中地址管理，可用来提供一个最高标准的、集中式的UNS服务器地址的管理和分发。该辅助集中地址管理器一般并不参与实际的UNS运营过程和任何UNS访问过程，仅用于当UNS服务器地址系统发生地址差错或紊乱时作为辅助校对，或初始化一个UNS服务器，并主要用于UNS根域服务器地址映射变化的管理。

该辅助集中地址管理器需要承担UNS根域服务器号码分配过程。同时，该辅助集中地址管理器还管理所有UNS服务器的IP地址映射表，这里的UNS服务器包括所有UNS根域服务器、也包括所有UNS子域服务器。因此，该辅助集中地址管理器有一个所有UNS服务器地址的完备映射表，这个映射表包含根域表和子域表。

3.1.1.2UNS根域的变化

UNS根域的变化是一个严格受限的过程，必须经过申请手续实现。实际运营过程中，每个根域通常对应一个UNS运营商(服务提供商)，UNS根域的变化包括以下几种：

●增加新的UNS根域号码：由此产生一个新的UNS服务提供商；

●UNS根域服务器IP地址发生变化：该根域号码将对应新的IP地址；

●减少UNS根域号码：由此意味着某个UNS服务提供商结束业务。

3.1.1.3UNS根域变化的更新

当根域发生变化时，所有UNS相关实体中的根域表必须跟着发生改变。

根域服务器的变化可以通过两种方法实现：一种方法是通过辅助集中地址管理器进行；另一种方法是通过变化的根域服务器向其它所有根域服务器发出变更通知来实现，同时将该变更报送到辅助集中地址管理器。

更新数据的发送方式有两种：一是将整个完备的新版本的根域表文件进行传递，并用新版文件覆盖原有文件来实现更新。这种方法信息传递量较大。另一种方法是只传递修改的部分，并通过对原有服务器表文件进行修改完成版本升级。具体实施时，推荐采用只传递修改部分实现版本升级的方法。而将文件传递实现版本升级作为备用方法。

3.1.2分布式二层UNS服务器结构

如图3所示，本发明的UNS系统中，采用分布式二层服务器结构，每个根域服务器(RDS)可以带多个子域服务器(SDS)。如果子域长度为0，则该根域服务器所带的子域服务器只有一个。此时，即使在物理上可以用一个设备来实现，此根域服务器和唯一的子域服务器在逻辑上也被认为是两个。

3.1.2.1根域服务器

本发明中，每个根域服务器都包含了所有UNS服务器的完备地址映射信息，因此，每个根域服务器都是UNS服务器地址映射信息的全集——含完备的根域表和完备的子域表，并且跟踪网上所有其它根域服务器和子域服务器的变化。因此，每个根域服务器都是网上所有UNS根域服务器和子域服务器信息的准确复制。

能够做到这一点的前提，是因为本发明UNS系统的设计保证了根域和子域是一个空间相当受限、层次设计最简单化、根域和子域的变更也严格受限的集合。

3.1.2.2子域服务器的变化

子域服务器的变化包含以下几类：增加子域服务器、减少子域服务器、子域服务器IP地址发生变化、以及号码规则改变(例如子域服务器号码升位或降位等)。

3.1.2.3子域服务器变化的更新

当子域发生变化时，所有UNS相关实体中的子域表必须跟着发生改变。子域服务器的变化先是报告给其所属的根，然后通过根以3.1.1.3节中所述同样的方法传递给所有其它的根域服务器和子域服务器。

若根域不愿将归属于自己的子域信息传递给其它服务器，该根域可以封闭其子域服务器信息。外界可将其看作根域已经成为归属服务器，所有查询过程都直接通过该根域完成。

3.1.2.4子域服务器的功能

本发明中，子域服务器是所有UNS用户的直接归属地.所有UNS用户在接入IP后都向各自的归属服务器进行注册.子域服务器承担的功能包括：管理归属于它的UNS用户；当归属的UNS用户接入IP网络时，接受该用户的注册和报告当前IP地址，并在其IP地址发生变化并重新注册时，修改IP地址映射关系；接受归属于它的UNS用户作为主叫方发起的查询，以查询被叫的其它UNS用户的归属服务器或根域服务器地址；接受归属于它的UNS用户作为被叫方的IP地址查询.

3.1.2.5子域服务器里对根域表和子域表的存储

本发明中，子域服务器里也存贮了完整的根域表和子域表，因此，每个子域服务器中也有网上所有根域表和子域表的完全准确的复制。任何用户在自己的归属服务器里可以查询到网上所有根域服务器和子域服务器的IP地址等完备信息。

因此，UNS系统里每个根域服务器和子域服务器中，都含有整个UNS系统信息的完备复制，这样的结构将使UNS系统的可靠性达到极限的高度，即使大量的UNS服务器同时被毁，只要剩下最后一台根域服务器或子域服务器，都可以迅速复制整个系统。这使它的安全级和抗毁性级别已经达到可以抗核战争的程度。

3.1.2.6用户终端处的缓存

本发明中，在用户终端处对根域表和子域表都采用缓冲方式存储，以减轻UNS子域服务器的查询处理量。在未来随着终端存储技术的发展，可以采用在用户处也缓存网上完备服务器表的方式。此时可能会出现因服务器地址变更而带来的缓存服务器信息与实际信息不一致。

4 UNS的号码规则

4.1一般号码规则

4.1.1UNS总体号码体系结构

本发明中，采用三级号码编号体系。三级号码的总长度必须小于等于20位。UNS用户号码总容量为1万亿亿。一般UNS用户号码的编号方式如下：RDN+SDN+USN。其中可以没有SDN，从而变成两级结构：RDN+USN。

4.1.2根域号码

其中，第一级是根域号码(RDN：Root Domain Number)，可简称根域号码。根域号码采用固定长度的编号方式，例如以下几种：

0XX...：该组号码以0开头，通常保留作为特殊服务使用，且长度和编号规则暂不作规定；

1XXX——9XXX：字头从1到9的根域号码，总长度4位，可提供从1000到9999的总共9000个根域号码资源。

每个根域号码一般情况下对应了一个运营实体——“UNS服务商”或称“UNS运营商”，只要相关国家或地区容许，它就可以在IP网能够通达的任何地方发展用户。

4.1.3子域号码

本发明中，第二级为子域号码(SDN：Sub_Domain Number)，或简称子号码。子域号码的长度在不同的根域里可以是不一样的，但在同一个根域里，子域号码长度必须是一样的。子域号码长度可以由各个UNS运营商自己决定，也可以没有子域号码(即子域号码长度为0)，而只规定用户子号码。如果子域号码长度为0，则表示只有一个子域。

子域号码的最大长度为5位。推荐子域长度为3位或4位。3位长度容量空间为1000个，它能够支持每个根域都可以在全球发展用户，并开展用户服务业务。对于1-2位长度的子域号码，只有当单个UNS归属服务器可以支持千万以上的UNS用户容量时，才可有可能支持全球业务的开展。

4.1.4用户子号码

本发明中，第三级为用户子号码(USN：User Sub_Number)，也可简称用户号码。为将其区别于完整的UNS用户号码，本发明明称之为用户子号码。用户子号码长度是可变的。即使在同一个归属域里，用户子号码的长度也是可变的，这样可以充分地利用短用户子号码的黄金资源。

推荐将5位及5位以下长度的用户子号码保留，用作子域内企业、内容服务商或特种服务的号码分配。该部分号码资源空间总数为111,110个。

将6-8位长度的号码分配给终端用户，该部分号码资源总数为111,000,000个。如果加上3位的子域号码，以及4位根域号码，完整UNS用户号码的总长度可达15位。此时一个根域所支持的可以分配给用户的号码容量可以达到111,000,000,000个。假设全球人口极限按100亿计算，对于每个根域，在其子域长度为3的情况下，可以为全球每个人分配11个长度为6到8位的用户子号码。

此外，9位及9位以上的海量空间，可分配给机器类、商品类或动物类等非人类的终端用户使用。以子域长度为3计算，每个根域下的用户号码总长度与号码容量之间的对应关系是：16位的1万亿、17位的10万亿、18位的100万亿、19位的1000万亿和20位的1亿亿。

以上号码分配方式仅为推荐分配方式，而这些分配方式对于UNS本身的运行并没有什么实质性的影响。UNS的运行与号码使用者的性质没有任何关系。

例1，一个UNS运营商的根域号码为1234，它规定子域号码长度为3位；有一个子域号码为010的子域，它规定用户子号码长度为6位，并发展了一个用户子号码为123456的用户；此时，这个用户的完整号码为：1234010123456，号码总长度为4+3+6＝13位。同时，12345也是一个合法的用户子号码，此时完整的UNS用户号码为：123401012345，该号码总长度为4+3+5＝12位。

例2，假设在例1中有另外一个子域号码为105的子域，它规定用户子号码长度为4位，并发展了一个用户子号码为1234，此时这个用户的完整号码为：12341051234，号码总长度为4+3+4＝11位。

例3，假设一个UNS运营商的根域号码为1111，它规定子域号码长度为0，并且用户子号码长度为8，它发展了一个用户子号码为01234567，此时这个用户的完整号码为：111101234567，号码总长度为4+0+8＝12位。

从用户开机到注册IP地址完成的容许时间长度待研究确定。这个时间是以下三个部分相加：一是通过DHCP等协议获得新IP地址的时间，如果终端IP地址是设定的，这个时间为0；二是IP包在终端和归属服务器之间来回传递所需要的时间；三是在归属服务器注册IP地址所需的处理时间。

4.2快速拨号规则

4.2.1采用星号的快速拨号方法

本发明中，推荐使用“*+用户子号码”的快速拨号方法，这种拨号是当根域和子域都同为归属域时采用。例如，设用户12345的根为1111，归属子域为012。而主叫方用户的根域和子域也都为1111和012，则主叫用户拨打*12345时，就表示拨打了完整了UNS号，即111101212345。

此种简化拨号只支持用户子号码的简化方式，而不支持省略根而不省略子域的简化方式。此外，简化拨号方式是终端侧处理的技术，不支持在网上传输。当用户进行简化拨号时，在终端侧将其自动将其转换为完整UNS用户号码。也就是说，网络上传输时，只支持完整的UNS用户号码，不支持简化拨号形式的号码。

4.2.2三段输入窗口方式的快速拨号方法

本发明中，可在输入界面里设置三段输入界面，如果不输入根或不输入子域，就表明其缺损为主叫归属域。同时，可对根域和子域采取选择方式输入。因为一般用户所拨叫的根域和子域可能是非常有限的。这样，根据缓冲存储的常用根域和子域进行排序，并以选择方式进行输入，可实现快速拨号。

三段输入窗口同样为纯终端侧的技术，采用三段输入窗口输入的UNS用户号码，在网络上与正常输入的UNS用户号码无任何区别。

4.3特服号码规则

首字头为非0，且三位和三位以内的号码为特服号。一位长度特服号码共9个：1-9；二位长度特服号码：10-99；三位长度特服号码：100-999；全部特服号码总数为999个。特服号码是直接指向各自归属服务器或UNS接入服务器的，用于提供各类特殊的大众服务。例如查号、维护、时间查询等业务。

4.4特服号码的地址解析

首字头为1、2、3和8、9的三位特服号码的地址解析，由UNS接入服务器来完成。该号码段定义为本地服务，共500个号码。该号段的服务含义需要进行全球统一定义。

其它特服号码的地址解析，由归属服务器来完成。该号码段定义为归属域，共499个号码。包括所有1位、2位特服号码，以及首字头为4、5、6、7的三位号码。该号段的服务含义仅需要在归属域内统一定义。

5 用户的归属和注册、认证

5.1用户的归属

本发明中，每个用户必须且只能归属一个子域，或者在没有子域时直接归属根。用户的归属域是用户注册自己当前IP地址和报告自己在线状态的实体。无论用户在任何地方接入IP网络，都只在归属域进行注册和认证。

5.2用户的注册

用户在进入网络时，都需要向归属服务器(通常为其归属的子域服务器)进行注册。注册内容为包括报告自己当前的IP地址，并进行用户的认证。当用户在移动中IP地址发生改变时，重新进行注册，向归属服务器报告自己最新的IP地址，它可以重新进行认证，也可以不重新进行认证。

一个用户名对应的IP地址可以不止一个。一般情况下，当一个UNS用户名对应多个IP地址时，意味着这个UNS用户与网络有多个联接。从而它容许一个UNS用户利用网络的多个联接来实现同一个业务进程。

每隔一定的时间，UNS用户终端可以向归属服务器确认自己的在线、当前IP地址.报告的时间间隔越短，归属服务器里的终端状态信息就越及时和准确.但终端定期向服务器报告在线状态显然会增加网络的流量和服务器的工作负荷，间隔时间越短，网络和服务器的工作负荷就越大.这就需要在网络及服务器的负荷与在线信息准确性之间获得一个平衡.

这个时间的设定可以由UNS运营商自己根据网络技术发展的状况选择。同时取决于用户对在线信息更新的需求。更新时间间隔可采用固定间隔和不固定间隔两种方式。不固定的间隔时间可以根据对用户实际需要而调整。

5.3用户的认证

用户认证的方法与UNS协议是分离的。各个根域，甚至各个子域可以选择自己完全不同的认证方法。但是一般推荐用具有实物形态的方法进行认证，推荐采用IC卡认证方法。使用IC卡等实物方式进行认证并不完全是因为这种方法更安全，而是因为这种方法可以真正有效地分清安全的法律责任。

5.4用户的级别标识L

为区别不同用户的级别和发展UNS用户方便的需要，可通过用户表里用户级别标识L区别4类不同级别的用户，L的值及其对应的意义：

0：匿名注册的用户，可以有，也可以没有安全级；

1：非匿名注册的用户，至少有软安全级(软件密码方式实现)；

2：非匿名注册的用户，至少有硬件安全级(IC卡等硬件方式实现的安全方法)，归属域运营商对安全方法负全责，对用户报失后的安全负全责，但不对硬件丢失、失窃或被盗用的安全负责，未捆绑支付账号。这类级别可用于机器类的用户，如家中联接到网上的家电、控制街道安全的摄像头等。也可用于无支付需要的人或单位用户；

3：非匿名注册的用户，硬件安全级(IC卡等硬件方式实现的安全方法)，归属域运营商对安全方法负全责(安全方法被破解导致的安全问题)，对用户报失后的安全负全责，但不对硬件丢失、失窃或被盗用的安全负责，捆绑支付帐号。

本发明中，用户的级别是可升级或降级的，如从0级升级到1级；也可以跨级升级，如从0级直接升级到3级；也可以从3级降为1级。

6 号码规则代码

本发明中，为了使访问者知道各个号码的定义，为每个根域和子域提供了号码规则代码。

6.1根域号码规则代码

根域号码规则代码为2位长度，其中第一位表达根域号码长度，第二位表达子域号码长度。例如X1X2，其中，X1一般为4；X2可以是从0到5的整数，一般推荐小于等于3。

6.2子域号码规则代码

子域号码规则代码为3位长度，其中第一位表达根域号码长度，第二位表达子域号码长度，第三位表达用户子号码长度。例如X1X2X3，其中X1一般为4；X2可以是从0到5的整数，一般推荐小于等于3；X3可以是从1到F的整数，以及X，其中，A对应10，B对应11，依次类推，F对应15。

7 UNS字符名称

7.1域字符名称

7.1.1根域字符名称

本发明中，为每个根域提供2个字符名称.其中，第1个是英文名称，不区分大小写.第2个是区域文字名称，它可以是世界上任何语言的本地文字名称，当本地文字为英语时，也可不定义区域文字名称，或者与第一名称一样，区域文字名称同样不区分大小写.两个名称的字节长度都限制为256，且两个名称应具有全球唯一性.

7.1.2子域字符名称

本发明中，还为每个子域提供2个字符名称。其中，第1个是英文名称，不区分大小写。第2个是区域文字名称，它可以是世界上任何语言的本地文字名称，当本地文字为英语时，也可不定义区域文字名称，或者与第一名称一样，区域文字名称同样不区分大小写。两个名称的字节长度都限制为256，两个名称仅在所属根域内具有唯一性即可。

7.2用户字符名称

本发明中，还为每个用户提供3个字符名称。其中第1个是英文名称，不区分大小写。第2个是区域文字名称，它可以是世界上任何语言的本地文字名称，当本地文字为英语时，也可不定义区域文字名称，或者与第一名称一样，区域文字名称同样不区分大小写。第3个是用户任意可控的名称。

3个名称的字节长度都限制为256。第1和第2名称都是只要求在归属域里是唯一的。它们必须通过向归属运营商申请才能被修改。这两个名称可以用来替代号码进行寻址。第3名称不要求唯一性，也不作为寻址使用，用户可以在线进行任意修改，它只供用户向访问者显示信息用。

7.3用户名称的合法字符

所有字符名称可以为文字、字母和数字，但除地址分割符“*”外，只能含连字符“_”。连字符不能位于名称的首位。如不能是“_acdf”，“_中国”等不合法的写法。

7.4UNS字符名称的标识方法

UNS字符名称通用标识方法为：RDN*SDN*User_name；如某根域无子域，其标识方法为：RDN*User_name。用户名，子域名和根域名的不同语言名称可以混合标识，也可以与号码混合标识。

例4，假设一个用户的第一字符名称为“abcdefg”，归属子域名为SZ，根域号为1234，则其UNS字符名称标识为：1234*SZ*abcdefg。

例5，假设一个用户的第二用户名称为中文名称“深圳张强”，根域号为4322，子域号长度为0，则其访问方法为：4322*深圳张强。

字符名称的访问一般主要用在具有键盘输入的设备上，在手持终端上也可以使用。

8 表结构

本发明中所涉及的表包括：根域表、子域表、用户表。

8.1根域表

根域表是存储根域映射的表，即含有根域服务器与IP地址的对应关系，根域表中还含有根域的属性信息，包括根域号、根域规则代码、逻辑地址1版本、逻辑地址1、逻辑地址2版本、逻辑地址2、根域名等信息。

8.2子域表

子域表是存储子域映射关系的表，即含有子域服务器与IP地址的对应关系。子域表中还含有子域的属性信息，包括子域号、子域规则代码、逻辑地址1版本、逻辑地址1、逻辑地址2版本、逻辑地址2、子域名等信息。

8.3用户表

用户表是存储用户映射关系的表，即含有用户终端与IP地址的对应关系。用户表中还含有含用户的属性信息，包括UNS号、用户级别L、第一字符名、第二字符名、第三字符名、在线状态、逻辑地址1版本号、逻辑地址1、逻辑地址2版本号、逻辑地址2、逻辑地址3版本号、逻辑地址3、逻辑地址4版本号、逻辑地址4、位置信息等。

9 UNS用户的呼叫查询

9.1UNS呼叫的目的

本发明中，UNS呼叫并不针对任何具体业务，而仅仅为以下几个目的：

校验被叫UNS用户号码：通过UNS用户号码或字符名，可查询到该用户的其它名字或信息，以此可验证输入的UNS用户号码或字符名字的正确性；

获得被叫UNS用户的IP地址；

获得被叫UNS用户的在线状态

获得用户的其它增值服务信息或属性，例如查询用户安全级别，通过扩展存储用户的信息，可进行位置服务等增值UNS服务。

9.2呼叫过程

本发明中，UNS呼叫含三个基本过程：根域号码查询、子域号码查询、用户查询。

9.2.1根域号码查询

根据UNS的号码规则，根域号码可根据UNS用户号码本身第一个字头直接查到。当第一位为0时，为保留号码；当第一位为1-9，前4位为根域号码。如果有星号“*”进行号码分割，可根据分割提取根域号码。

提取出根域号码之后，可通过根域号码查询根域表(可以是终端中存储的根域表、或者主叫用户所归属的子域服务器所存储的根域表、或者主叫用户所归属的根域服务器所存储的根域表)，从而获得该根域号码对应的号码规则码，从中获得该根域号码对应的子域号码长度，进而提取出子域号码。如子域号码长度为0，子域号码查询过程就可省略，根域号码IP地址就是子域号码IP地址，此时可以此直接进行用户查询。

如果输入是符号名，可以根据根域表以名称查询到其号码名称。然后按以上规则进行查询。查询根域表的同时，可获得被叫根域服务器的IP地址等信息。

9.2.2子域号码查询

在获得子域号码以后，可以通过查询子域表(可以是终端本地缓冲存储的子域表、主叫用户所归属的子域服务器里缓冲存储的子域表、或者主叫用户所归属的根域服务器里存储的完备子域表)，获得该子域服务器的IP地址等信息。

9.2.3用户查询

在获得被叫归属子域服务器的IP地址后，即可向该子域服务器查询被叫UNS用户的信息，包括当前IP地址、在线状态、用户安全级别、三个字符名、位置信息等信息。

如何使用所查到的被叫用户信息，并不是UNS协议本身关心的事情，主叫用户可根据自己的需要进行各种不同的业务应用，甚至可仅仅是检查自己输入的UNS用户号是否正确等。一般情况下，可能是利用查到的IP地址向被叫用户发起IP呼叫进行某个业务，例如传送文件、发起视频会话等。但这都已不属于UNS协议本身关心的范围。因此，UNS协议本身与一切应用层业务都是完全透明的。

10 UNS号码分配和管理的优势

号码分配是一个非常重要的问题。在过去，各种号码体系大多采用了集中的号码分配方式。这一方面使行施分配权的机构工作量极大，同时也带来很多问题。

UNS号码体系采用分级授权管理和分级授权分配的方式，并且采取“分配过程最少人为参与”的原则。这不仅从根本上彻底简化了号码分配和管理的难度，而且具有尽可能大的自动性和透明性。而象LAN网卡的MAC地址、IP地址和DNS的域名等都采用高度集中的号码分配和管理方式，这样既加大了管理的难度，也是产生上述主权性和安全性问题的根源之一。

UNS号码体系有一个最顶级的，不参与运营的辅助集中地址管理器。辅助集中地址管理器可以交给某个国际组织去管理、也可以交给一个非赢利性机构、甚至从纯理论上说可以交给个人来管理(当然，我们并不认为实际操作中会出现这种事情，这样做显然会有很多非技术性的问题)。这个辅助集中地址管理所需要做的工作量极少，其处理能力和存储能力的需求仅仅是现在一台普通PC服务器就足以胜任了。而且，每个国家或组织机构都可以完全备份这个服务器里的根域表和子域表信息，从而不仅使得这个顶级管理器具有最大的容灾性，而且具有所有国家的平等性。

管理辅助集中地址管理器的机构，仅需要直接分配和管理最多10000个号码。这是一种个人级可胜任的工作。根域号码分配的原则照顾到两个方面：

一是“国家分配”。它是先将部分根免费地分配给各个国家，再由国家分配给相应的用户服务商。分配给各个国家的根域号码数量仅仅根据国家的国土大小和人口数量等因素综合考虑，完全不考虑当前经济发展水平和网络发展水平。其权重计算方法为：

100万人口以下国家统一按100万人口计算，1万平方公里以下国家统一按1万平方公里计算；

以百万人口和1万平方公里为归一化的单位，分别计算人口数字和国土数字，然后将两个数字直接相加，总和取以2为底的对数。这个数字乘以2，再直接去掉小数点后面的位数(向下取整)，就是可以获得的根域号码数量。

其公式为：Int(2*Log₂(人口归一化指数+国土面积归一化指数))

例1，某个国家有350万人口，15.6万平方公里国土。

Int(2*Log₂(3.5+15.6))＝8

所以该国家可获得的根域号码数量为8个。

例2，某个国家有20万人口，2000平方公里国土。它们将按100万人口和1万平方公里国土计算。

Int(2*Log₂(1+1))＝2

所以该国家可获得的根域号码数量为2个。

例3，中国13亿人口，国土面积为960万平方公里。

Int(2*Log₂(1300+960))＝22

所以中国可获得的根域号码数量为22个。

例4，印度人口11亿，国土面积为300万平方公里。

Int(2*Log₂(1100+300))＝20

所以印度可获得的根域号码数量为20个。

例5，美国人口2.7亿，国土面积为952万平方公里。

Int(2*Log₂(270+952))＝20

所以，美国可获得的根域号码数量为20个。

根据以上原则计算出所有国家应分配的根域号码数量，然后从1000开始，按照国家英文名字母顺序依次进行分配。每个国家分配的号码之间预留2个号码。依据以上简单的规则，即可绝对自动和绝对透明地完成所有根域号码的“国家分配”过程。

二是“直接分配”。除国家分配之外，可以直接分配给一些跨国用户服务商。这种直接分配可弥补国家分配可能产生的需求不足，同时又避免对国家分配的基本规则有任何改变。同时直接分配的根域号码可获得相关公司赞助。这是辅助集中地址管理器得到资金的可能来源之一。

根域号码以下层级的号码分配和管理，采用授权方式交给根域去执行。在分配相应根域号码的同时，也将根以下所有号码的分配权，甚至授权分配权全部地同时授权下放。当然，子域也可接受根域在用户号码分配上的业务指导。各个子域的号码仅仅是在辅助集中地址管理器中备案即可，而不需要辅助集中地址管理机构去进行分配。各个用户号码由其归属的子域去分配和管理，若无子域，即由用户直接归属的根域去分配和管理。

11、本发明与P2P类用户寻址方式的比较

P2P类寻址方式的优点是由于利用了用户端的计算能力，从而对局端的处理能力需求非常少。但其缺点也是非常明显的，包括：

(1)仅有寻址方式，缺乏一套规范的编址体系及相应的管理，这种方式显然不能成为建立支付体系的基础，从而无法支持网络支付；

(2)只能通过在线显示和点击方式进行呼叫，这种方式所支持的用户量是有限的，且不能任意呼叫网上的所有用户，不同服务商之间的号码不能互通，因此不能成为电信级全程全网的应用。

(3)P2P寻址与DNS一样难以适应用户IP地址的高度变化，不能在用户地址层支持移动、漫游和切换。

相比之下，本发明的UNS同样可以利用终端用户处的计算能力，由于根域和子域的数量相当有限并高度稳定，因此，每个用户终端都很容易具备存储全网服务器IP地址映射的能力，从而在终端处自己解决被叫归属服务器寻址的过程，而仅在网上解决最后一步的被叫用户IP地址映射问题。

UNS充分利用了全IP网络“平滑跳变”的特性，专门针对全IP网络的特点进行设计。它完全抛开了DNS缺陷的约束，可以使协议最简单，功能却最为理想。

信息产业部电信研究院首席专家龚双瑾女士对未来网络的编码提出了5个特点，这5个特点概括了未来应用层地址所应当具有的与过去网络不同的主要差异化特性：

(1)用户编号个性化会加强，即用户名的单一化，与业务无关；

(2)用户编号与网络编号分离，即用户名不依赖于具体网络技术；

(3)用户编号与命名计划的融合，即用户名不仅可以是数字，而且可以是字符名字或其它的属性名字；

(4)用户编号与国家和地区特性的分离；

(5)号码携带的要求。

由前面的描述可知，本发明的UNS体系不仅完全满足符合了上述要求，甚至远远地超出了上述要求，具有以下特点：

(1)UNS是与业务完全分离的，仅标识用户。

(2)UNS不仅是与网络分离，而且是与网络运营商分离的。

(3)UNS即包含数字名，也包含各类字符名和各种用户属性信息，并且可以很容易地进行各类属性和功能的扩展，适合手持终端和计算机终端等各种输入设备。

(4)UNS与地域完全分离。

(5)寻址路径达到了理论上最短的程度，管理层级实现了最扁平化，并且可以使所有呼叫的寻址路径接近一致，确保寻址的服务质量以及任意实时业务的寻址需要。

(6)实现非常简单、投资极少。对现有网络技术在物理层和IP层的升级的成本要求几乎为零。

(7)与业务完全透明，与逻辑地址层完全透明，因此具备适应业务的“无限种类、无限可变、当前未知”三大特性的发展需要，对逻辑地址层协议(IP地址协议)不仅具备向下兼容能力，而且具备向上兼容未来逻辑地址协议的能力。

(8)充分考虑基于用户的网络支付手段，很容易建立起适应全IP网络需要的网络支付体系，这是建立全IP网络一切良好商业模型的基础。

(9)不受当前DNS缺陷的任何局限。

(10)用户和运营商都可任意选择自己的安全级别，其安全性具有高度自主受控性和主权平等。

(11)UNS彻底消灭了号码携带问题，而不是实现号码携带功能，所谓“号码携带”是由于用户号码归属于网络运营商才会产生这种需求，而UNS与网络运营商的分离使得号码携带的问题本身已经完全被消灭——超号码携带。

(12)UNS号码同样完全消灭了游牧、漫游和移动的问题。从一定意义上说，UNS服务器就是完全继承了过去移动网络里HLR和VLR的功能，因此其协议本身天然地就是具有游牧、漫游或移动能力的，这样的设计将使得移动问题的解决完全不依赖于物理接入网络——超移动；超移动的概念仅仅要说明，通讯网络的用户本来天然的就应该是移动的。用户接入的固定，以及固定和移动的区别反而是特定历史和技术条件下的极为特殊的奇怪现象；UNS将使DSL、PON、WLAN、以及802.16d等所有本身没有移动能力的无线和固定接入技术全都自动具有移动和漫游能力。一切网络本来就应当是移动，因此就没有必要再提什么“移动功能”的概念。

(13)不仅如此，它还可以实现跨接入技术体制的漫游，如一个用户可以从DSL网络漫游到WLAN网络，然后再漫游到WIMAX网络——超漫游。同样，超漫游概念也是要说明网络的用户天然就具有漫游能力。

(14)UNS由于支持多IP地址(即一个用户终端可以通过多条线路接入网络，并相对应地分配多个IP地址)，因此本身不仅具备超软切换能力，而且具备在应用层实现的MIMO(多入多出)能力，并且这种MIMO能力基本上完全不依赖于物理网络的任何支持，甚至可实现跨越完全不同物理接入技术之间的MIMO——例如WLAN、DSL和WIMAX三条不同接入技术线路的MIMO——超级MIMO。

以上功能无需物理层和IP层的任何支持，就可以实现所有移动网络的能力，这将使物理层网络技术的发展被极大地简化.UNS的以上优势不仅远远超过现有的DNS、和ENUM和UCI等协议，而且也是P2P类自由发展的寻址方式所望尘莫及的.超号码携带、超移动、超漫游、超软切换、超级MIMO是目前唯有UNS协议才同时具备的能力.

Claims (10)

1.一种基于IP协议的用户名系统，包括IP网络，其特征在于，在所述IP网络上叠加有用户名系统UNS服务层；所述UNS服务层中包括辅助集中地址管理器和分布式二层UNS服务器；

其中，所述分布式二层UNS服务器包括根域服务器和子域服务器；

所述根服务器包括网上所有根域服务器和子域服务器的完备的地址映射信息，用于跟踪网上所有其它根域服务器和子域服务器的变化；

所述子域服务器管理属于它的UNS用户，接受归属它的UNS用户的注册和报告当前IP地址，并在该UNS用户的IP地址发生变化重新注册时，修改IP地址映射关系，接受归属它的UNS用户作为主叫方发起的查询；接受归属它的UNS用户作为被叫方的IP地址查询；

所述辅助集中地址管理器用于初始化一个UNS服务器、管理UNS根域服务器地址映射变化、承担UNS根域服务器号码分配过程，管理所有UNS服务器的IP地址映射表，还用于当UNS服务器地址系统发生地址差错或紊乱时的辅助校对；

每个UNS用户通过与所述IP网络连接的终端、利用该终端的当前IP地址向该UNS用户的归属服务器注册，已注册的主叫用户通过其归属的UNS服务器查询被叫用户的当前IP地址，进而与被叫用户建立直接的通信联系。

2.根据权利要求1所述的基于IP协议的用户名系统，其特征在于，其中每个根域服务器管理至少一个归属于它的子域服务器，每个子域服务器管理至少一个归属于它的UNS用户。

3.根据权利要求1或2所述的基于IP协议的用户名系统，其特征在于，所述UNS服务层中还包括UNS接入服务器，它用于为接入网络服务商控制接入的UNS用户，从而可以管理和计量UNS用户流量，以实现接入服务商的计费和接入网络管理等功能。

4.一种基于IP协议的用户名方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在IP网络上叠加UNS服务层，

其中，所述UNS服务层中包括辅助集中地址管理器、由根域服务器和子域服务器组成的分布式二层UNS服务器以及UNS接入服务器，每个所述根域服务器管理至少一个归属于它的子域服务器，每个子域服务器管理至少一个归属于它的用户；

(2)进行号码分配，其中，

通过所述辅助集中地址管理器，为每一个根域服务器分配一个唯一的根域号码；

每个根域服务器再为归属于它的每个子域服务器分配一个在本根域内唯一的子域号码；

每个子域服务器再为归属于它的每个用户分配一个在本子域内唯一的用户子号码；

一个用户的完整用户号码由其用户子号码、其所归属子域的子域号码、以及其所归属根域的根域号码共三部分组成。

(3)用户注册，其中，

用户登录一个与所述IP网络连接的终端，并利用该终端的IP地址及其自身用户号码，向所述UNS服务层注册；

当该终端的IP地址发生变化时，则利用该终端的当前IP地址及其自身用户号码重新向所述UNS服务层注册。

5.根据权利要求4所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，在所述用户注册步骤中，所述用户是向其归属的子域服务器注册的，或者是在没有子域服务器的情况下直接向其归属的根域服务器注册.

6.根据权利要求4所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(4)UNS呼叫，其中包括：

(41)已注册的主叫用户输入被叫用户的用户号码，发起呼叫；

(42)从所述用户号码中提取出被叫用户的根域号码和子域号码，分别通过查询根域表和子域表以获得被叫子域服务器IP地址；

(43)根据所述被叫子域服务器IP地址，向被叫子域服务器查询被叫用户的当前信息，所述信息包括其是否注册在线和当前IP地址。

7.根据权利要求6所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，

所述根域表是主叫终端中存储的根域表或者主叫用户所归属的子域服务器所存储的根域表或者主叫用户所归属的根域服务器所存储的根域表；

所述子域表是终端本地缓冲存储的子域表或者主叫用户所归属的子域服务器里缓冲存储的子域表或者主叫用户所归属的根域服务器里存储的子域表。

8.根据权利要求7所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，

当根域发生变化时，所有UNS相关实体中的根域表必须跟着发生改变，具体是通过辅助集中地址管理器传送变更通知，或通过变化的根域服务器向其它所有根域服务器和辅助集中地址管理器发出变更通知；

当子域发生变化时，所有UNS相关实体中的子域表必须跟着发生改变，子域服务器的变化先是由变化的子域服务器报告给其所归属的根域服务器，后者再传递给所有其它的根域服务器和子域服务器。

9.根据权利要求4-7中任一项所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，

所述根域号码是长度为4位的数字号码；所述子域号码是长度为0至5位的数字号码，归属于同一根域号码的子域号码应具有相同的长度，当所述子域号码长度为0时，一个完整的用户号码中只包括根域号码和用户子号码，此时用户直接由根域管理；归属于同一子域号码的用户子号码具有不同的长度；

针对每一个根域号码，设有至少一个根域字符名称，每个根域字符名称在整个系统中是唯一的；针对每一个子域号码，设有至少一个子域字符名称，每个子域字符名称在其归属的根域内应是唯一的；针对每一个用户子号码，设有至少一个用户字符名称，每个用户字符名称在其所属的子域内是唯一的。

10.根据权利要求6所述的基于IP协议的用户名方法，其特征在于，

在所述步骤(41)中，主叫用户通过输入“*+被叫用户的用户子号码”的方式进行简易拨号，并发起呼叫；

在所述步骤(42)中，将所述“*”号解析为与主叫用户相同根域号码和子域号码。

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