CN101310490A - 用于为因特网应用提供准确位置服务的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种提供位置信息的方法和系统，其中消息的发送者在从位置服务器获取位置ID之后随消息发送该位置ID。该位置ID包括与发送者有关的信息和发送者的IP地址。在接收到该位置ID时，消息接收者将其发送给位置服务器，该服务器用与发送者有关的位置信息作为响应。

Description

用于为因特网应用提供准确位置服务的方法和系统
本申请要求2005年9月16日提交的美国临时专利申请No.60/717,238的权利，该申请通过引用全部纳入于此。
发明领域
本发明涉及定位网络用户，尤其涉及准确地确定IP语音(VoIP)网络的用户的地理位置。
发明背景
IP语音(VoIP)是通过因特网或经由任何其它基于IP的网络的语音会话的路由。VoIP是由公共交换电话网(PSTN)提供的传统电话服务的替代者。
在许多不同的应用中，确定呼叫者在VoIP网络中的位置十分重要。例如，在紧急情况(诸如911呼叫)中，容易确定呼叫者的位置至关重要。这种确定可以应用的其它情形包括提供基于位置的服务，例如查找旅馆或将呼叫者重新定向到合适的服务器。另外，为了确定VoIP网络中的呼叫是合法的还是潜在的垃圾呼叫，确定呼叫是来自被叫者已知的位置还是来自用户不可能从其接收呼叫的区域是有益的。例如，在纽约的家中在凌晨3点接收到来自亚洲某个地方的呼叫比起本地呼叫更有可能是多余的(除非被叫者也来自亚洲)。
已经以各种方式以及由各个服务提供商实现了基于诸如机构、服务器提供商、终端用户等的静态信息而使用IP地址定位地理位置。例如对于内容分布网络而言，这些IP地址定位的目的之一是将客户重新定向到更靠近其位置的服务器。为了获得计算机的地理位置，可以使用在输入IP地址之后返回该IP地址的适当位置(例如，参见http://www.geobytes.com/Iplocator.htm的GeoBytes)的服务。然而，此位置可能并不可靠，因为这些服务无法解决隧穿(tunneling)、代理使用或用以伪装消息起源的其它方法。例如，如果使用代理来通过网络发送消息，则该消息将具有该代理而非消息的原始发送者的IP地址。
在将IP地址指派给较大的ISP网络的情况中，出现类似的困难。这些地址通常被自由地指派给用户并且甚至可能不允许确定IP分组的原始国家(参见http://www.maxmind.com/app/city accuracy的MaxMind)。因此，IP地址不能用于有把握地检测VoIP呼叫者的地理位置。
基于位置的服务也可用在无线网络中。然而，与根据本文中本发明的模型不同，在无线网络中，在层二之上的网络层处不能访问位置信息。相反，通常只有无线网络(例如，蜂窝电话网络)的提供商使用位置信息(例如，用以向蜂窝电话用户提供与他/她的环境-诸如附近的旅馆或餐馆-有关的信息)。
发明内容
在传统的公共交换电话网(PSTN)系统中，可跟踪呼叫源来递送位置服务(如911紧急呼叫中所需的)。然而，对于诸如VoIP之类的使用因特网的语音呼叫，当前不可能标识呼叫者的位置。根据本发明的方法和系统介绍一种使用网络位置服务解决此缺陷的方法。本文所关注的位置服务的应用领域是诸如VoIP的IP通话，但是该位置服务也可应用于其它场合中。
提供一种基于接收者确定和验证计算机网络中发送者的地理位置的方法，包括以下阶段和步骤：
阶段1：由服务提供商进行位置注册
此阶段分为2步：
R1.客户机C1从边缘设备BD处获得IP地址；以及
R2.边缘设备BD使用层1和层2信息标识用户设备或线路，并且通过位置映射将IP地址记录到ISP位置数据库LDB中。
阶段2：对因特网应用使用位置信息
此阶段分为4步：
U1.客户机C1从位置服务器LS请求位置ID。
U2.位置服务器LS向ISP数据库查询C1的IP地址的IP位置映射，为此请求和IP地址生成唯一位置ID并将其返回给客户机C1；
U3.客户机C1将该位置ID添加到送往C2的任何所需消息(诸如呼叫发起)；以及
U4.客户机C2使用位置ID连同接收到的消息的源IP地址来向位置服务器查询与该位置ID相关联的实际位置。该位置服务器查询数据库LDB并向C2发送C1的位置信息。
提供一种用于实现位置服务的架构，包括以下组件：
1.层1和2上的边缘设备，它们提供关于已连接到位置服务器的端点的位置信息。
2.能访问与网络端点的位置以及所指派的IP地址有关的层1和层2相关信息的位置服务器，它生成位置ID并在接收到有效位置ID时提供位置信息；以及
3.客户机应用，它能够例如通过使用等于一(1)的使用期限(TTL)或动态主机配置协议(DHCP)来发现最近的位置服务，向位置服务注册，以及-给定位置ID-向负责的位置服务器查询传入消息的来源。
在根据本文所述的本发明的框架中，位置ID是应用层消息的组成部分。因此，这些位置ID不被代理剥离或更改。此外，用于生成位置ID的密码措施不能以与IP地址相同的方式来操纵，该IP地址在代理或NAT设备被遍历的情况下很容易被替换。
提供了注册位置的方法，包括：(a)从客户机获取来自边缘设备的IP地址；以及由该边缘设备使用客户机的层1或层2信息标识该客户机的位置，并将IP地址和位置记录到位置数据库。客户机的层1或层2信息可包括可用于标识用户帐户的访问设备或线路，该帐户进而用于标识用以记录到所述位置数据库的客户机位置。位置可以是街道地址或经纬度。
提供了一种由第二客户机确定第一客户机的位置的方法，包括：(a)该第一客户机从位置服务器请求位置ID；(b)该位置服务器向位置数据库查询第一客户机的IP地址和位置，并生成该第一客户机的位置ID；(c)该位置服务器将该位置ID返回给该第一客户机；(d)该第一客户机将位置ID添加到给第二客户机的消息；(d)该第二客户机在接收到该消息时向位置服务器提供该位置ID和该IP地址；以及(e)该位置服务器使用该位置ID向位置数据库进行查询，并在从位置数据库接收到该位置信息时，向第二客户机发送该位置信息。该位置ID可具有届满期限，并且可经由散列法来加密。该位置可以是街道地址或经纬度。
提供了一种提供网络内的位置信息的系统，包括：边缘设备，该边缘设备向第一客户机指派IP地址，并标识该第一客户机的位置；位置服务器，该位置服务器为该第一客户机生成位置ID，并在接收到该位置ID时提供位置信息；第二客户机，该第二客户机在来自第一客户机的消息中接收位置ID；以及位置数据库，它可由位置服务器和边缘设备访问，该位置数据库存储与第一客户机相关联的IP地址和位置；该位置数据库用位置作为对来自第二客户机使用位置ID进行查询的响应。边缘设备可通过客户机的层1或层2信息来标识第一客户机的位置，而该位置ID可包括位置和所述IP地址。
提供了从第一客户机到第二客户机的网络消息，包括包含该第一客户机的IP地址的位置ID。该位置ID可以是该网络消息的报头。该消息可以是SIP消息，并且该位置ID可使用散列函数来加密。
提供了一种从第一客户机向第二客户机提供位置的方法，包括：(a)从第一客户机获取来自边缘设备的IP地址；(b)由该边缘设备使用该第一客户机的层1或层2信息标识该第一客户机的位置，并将IP地址和位置记录到位置数据库；(c)该第一客户机从位置服务器请求位置ID；该位置服务器向该位置数据库查询该第一客户机的IP地址和位置，并生成该第一客户机的唯一位置ID；(e)所述位置服务器向该第一客户机返回位置ID；(f)该第一客户机将所述位置ID添加到给第二客户机的消息；(g)该第二客户机在接收到消息时向位置服务器提供位置ID和IP地址；以及(h)该位置服务器使用位置ID查询位置数据库，并在从该位置数据库接收到位置信息时，向第二客户机发送位置信息。
附图简述
图1是根据本发明的呼叫者向位置服务注册的过程的优选实施例的总览；以及
图2是根据本发明的使用位置信息的过程的优选实施例的总览。
本发明的详细描述
为了定位呼叫者，将位置服务引入到因特网服务提供商(ISP)网络：在这些网络中，当新的接入设备(诸如线缆调制解调器)获取IP地址时，层1和层2(物理和网络接入层，它们比作为IP层的层3低)上的边缘设备(在直接连接到订户设备的服务提供商网络的边缘处的设备)将位置信息添加到全局ISP数据库。基于全局ISP数据库中的IP地址和相关位置信息，位置服务通过位置服务器为每个呼叫者生成将随呼叫相关消息一起发送的唯一位置ID。
作为示例，图1和2示出了使用基于缆线的ISP实现用于因特网应用的位置服务的一般方法。数字用户线路(xDSL)和T1服务也能够基于诸如接入设备和/或线路的层1和层2信息来标识用户。对于无线服务，存在例如基于三角测量(triangulation)的用于跟踪层1和层2上设备的类似方法。
根据本发明的方法以如下两个阶段来工作：
阶段1：由服务提供商进行位置注册(图1)
此阶段分为2个步骤：
R1.使用用户设备或线路的客户机C1从边缘设备BD处获得IP地址。
R2.边缘设备BD使用层1和层2信息标识用户设备或线路，并且通过位置映射将客户机C1的IP地址和位置记录到ISP位置数据库LDB中。
阶段2：对因特网应用使用位置信息(图2)
此阶段分为4个步骤：
U1.客户机C1从位置服务器LS请求位置ID。
U2.位置服务器LS向ISP位置数据库LDB查询C1的IP地址的IP位置映射，为此请求和IP地址生成唯一位置ID并将该位置ID返回给客户机C1。
U3.客户机C1将该位置ID添加到送往C2的任何所需消息(诸如呼叫发起)。
U4.客户机C2使用位置ID连同接收到的消息的源IP地址来向位置服务查询与该位置ID相关联的实际位置。该位置服务器查询数据库LDB并向C2发送C1的位置信息。
由该方法提供的位置信息可包括各种信息，例如，经纬度，或街道地址。所提供的位置信息的准确度根据可从低层1和2的边缘设备获得的信息的准确度来确定。在大多数情况中，例如出于紧急目的(911呼叫)，了解呼叫源的街道地址已经足够，这可以在使用边缘设备的位置时提供。然而，如果可从边缘设备得到，则位置服务可支持任意细化的位置。
步骤R2允许适当进行位置注册。这里，边缘设备BD使用层1或层2(物理或网络接入层)信息，诸如缆线调制解调器ID、有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS)服务ID(对于缆线ISP)、T1或DSL调制解调器ID和电话线ID，以标识用户帐户。由于服务提供商知道诸如文件上(物理线路的)的街道地址之类的用户物理位置，因此它可在随后将接入设备或线路ID映射到位置信息。
当用户设备被首次引导时，以及该设备在此后每次刷新其IP地址时，会触发阶段1。
在步骤U1和U2中接收到的位置ID可使用届满期限来强行实施常规刷新以确保客户机C1不使用陈旧的信息。
位置服务的应用示例包括但不限于：
1.支持被叫者作出关于接收到的消息真实与否的判定。例如，当端对端认证机制不可用或不能提供足以标识呼叫者及其意图的信息时，了解呼叫者的位置可能会有用。具体应用是在VoIP呼叫中标识呼叫源以检测未经请求呼叫。例如，使用此地理信息，可默认拒绝起源在世界上的不同区域的呼叫。这还可用于实现基于规则的呼叫过滤机制，它使用诸如“如果呼叫是在午夜到凌晨6之间来自加拿大或印度之外的，则使电话不响铃”的规则。
2.提供可靠且便利的方法来在紧急情形中定位呼叫源(例如，911呼叫者定位)。
3.为例如查找呼叫者邻近地区的旅馆、餐馆等的各种基于位置的服务提供了基础。
4.出于防范欺骗和其它目的而定位并标识在线商店上的用户。
位置服务器是常规服务器(并可被实现为软件)并且可位于ISP网络中的任何位置。例如，位置服务器可集成到边缘设备中。也可以构想的是，出于备份和负载平衡目的而在跨单个ISP网络的不同位置上运行位置服务。
组件
用于实现如以上略述的位置服务的优选组件为(参看图1和2)：
1.层1和2上的边缘设备，它们提供关于已连接到位置服务器的端点的位置信息。
2.能访问与接入设备的位置以及被指派的IP地址有关的层1和层2相关信息的位置服务器，它生成位置ID并在接收到有效位置ID时提供位置信息。
3.客户机应用，它能够发现最近的位置服务、向位置服务注册、以及在给定位置ID的情况下向负责的位置服务查询传入消息的起源。
4.位置数据库，它存储经注册客户机的位置信息及其当前IP地址。
实现示例
对于到达其目的地的消息，应当在应用到该消息的所有任何中间处理步骤期间保持其位置ID。此外，增强应用层协议最多影响所涉及的软件组件。相反，层3之下的层的变化也会影响网络硬件。因此，期望向诸如超文本传输协议(HTTP)或会话发起协议(SIP)(参见http://www.geobytes.com/IpLocator.htm)之类的应用层协议而非IP或更低层协议添加参数，这些协议通常在从发送者到接收者的路径上被多次翻译。在这些基于文本的协议中，添加附加参数是有用的，因为网络元件不能解释这些参数的默认行为是忽略它们。以下实现示例假设使用这种基于文本的协议。
示例1-网络协议中位置参数的编码
将位置ID实际编码到网络消息中，很大程度上取决于所用的协议。例如，诸如HTTP和SIP的基于文本的应用层协议为报头扩展提供了可用于编码位置ID的灵活框架。以下，描述附加报头字段x-location-id(x-位置-id)的使用。该报头字段被添加到要用位置服务功能增强的任何协议消息，并且包含从位置服务获得的位置ID：
x-location-id：bdec38349@location.eyeball.com
在以上所示的示例中的位置ID由ID成分(bdec38249)和地址成分(location.eyeball.com)构成。该地址指示发放ID的位置服务，并且为被叫者提供用以联系位置服务器的装置。该位置ID用于在位置服务中唯一地标识呼叫者，并包含加密形式的呼叫者IP地址以便于防止被操纵。由于IP地址可被包含在每个位置ID串中，因此被叫者不需要消息的源IP地址。位置ID串的长度及其计算方式取决于实际位置服务的实现。该实现必须确保包括足以唯一地标识经注册的呼叫者的信息。
为了防止中间实体进行更改或伪造位置ID，密码术(诸如散列法)较佳地用于确保位置ID的完整性。具体地，使用位置参数的加密散列生成位置ID是可能的。接收位置ID的位置服务检索为相应客户机C1存储的位置信息，并将其返回给请求客户机C2。位置信息可以采用各种方式来表示，例如，使用经纬度连同人类可读位置描述，诸如49 16N，123 07W，温哥华，BC，加拿大。包含在来自位置服务的响应中的实际信息取决于具体应用并且可不同。
示例2-使用位置信息来防止垃圾IP电话(SPAM over IP Telephony)(SPIT)
与邮件系统一样，VoIP系统也有成为垃圾(SPAM)的目标的危险。为了在这种情况中防止垃圾-也称为SPIT，位置服务可用于确定传入呼叫是否从可疑位置-即称为未经请求的大量呼叫的来源的区域-发起。在此情况中，位置服务可用于基于呼叫者的地理区域来过滤呼叫邀请。VoIP网络中强制实施的实际策略可完全排除网络中的特定区域和未知区域，或者在将它们转发到目的地之前对这些呼叫执行附加检查。此外，接收呼叫的客户机还可查询位置服务并向除呼叫者ID之外的呼叫接收者提供位置信息。
尽管出于示例性的目的已详细公开了本发明的特定优选实施例，但是应当认识到，所公开装置的变化或更改落在本发明的范围内。本文所公开的系统和方法可被记录在计算机可读介质上作为由一个或多个计算机执行的一系列指令。或者，本文所描述的系统和方法可被记录在计算机程序产品上以便由计算机执行。而且，本文所描述的方法和系统可被实现为具体化表示状态或指令序列的计算机数据信号的载波，当由处理器执行这些指令时使该处理器执行本文所述的方法。

Claims (22)

1.一种注册位置的方法，包括：
(a)从客户机获取来自边缘设备的IP地址；以及
(b)由所述边缘设备使用所述客户机的层1或层2信息标识所述客户机的位置，并将所述IP地址和位置记录到位置数据库。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户机的层1或层2信息包括接入设备或线路。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接入设备或线路用于标识用户帐户。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用户帐户用于标识所述客户机的位置以记录到所述位置数据库。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述位置是街道地址。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述位置是经纬度。
7.一种由第二客户机确定第一客户机的位置的方法，包括：
(a)所述第一客户机从位置服务器请求位置ID；
(b)所述位置服务器向位置数据库查询所述第一客户机的IP地址和位置，并为所述第一客户机生成位置ID；
(c)所述位置服务器将所述位置ID返回给所述第一客户机；
(d)所述第一客户机将所述位置ID添加到给第二客户机的消息；
(d)所述第二客户机在接收到所述消息时向所述位置服务器提供所述位置ID和所述IP地址；以及
(e)所述位置服务器使用所述位置ID向所述位置数据库进行查询，并在从所述位置数据库接收到位置信息时，向所述第二客户机发送所述位置信息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述位置ID具有届满期限。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述位置ID被加密。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述位置ID经由散列法来加密。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述位置是街道地址。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述位置是经纬度。
13.一种提供网络内位置信息的系统，包括：
(a)边缘设备，所述边缘设备向第一客户机指派IP地址，并标识所述第一客户机的位置；
(b)位置服务器，所述位置服务器为所述第一客户机生成位置ID，并在接收到所述位置ID时提供位置信息；
(c)第二客户机，所述第二客户机在来自所述第一客户机的消息中接收所述位置ID；以及
(d)位置数据库，它可由所述位置服务器和所述边缘设备访问，所述位置数据库存储与所述第一客户机相关联的所述IP地址和所述位置；所述位置数据库用所述位置作为对来自所述第二客户机使用所述位置ID进行查询的响应。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述边缘设备通过所述客户机的层1或层2信息来标识所述第一客户机的所述位置。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述位置ID包括所述位置和所述IP地址。
16.一种从第一客户机到第二客户机的网络消息，包括：
(a)位置ID。
17.如权利要求16所述的网络消息，其特征在于，所述位置ID包含所述第一客户机的IP地址。
18.如权利要求17所述的网络消息，其特征在于，所述位置ID是所述网络消息的报头。
19.如权利要求18所述的网络消息，其特征在于，所述消息是SIP消息。
20.如权利要求19所述的网络消息，其特征在于，所述位置ID被加密。
21.如权利要求20所述的网络消息，其特征在于，所述位置ID是使用散列函数来加密的。
22.一种向第二客户机提供第一客户机位置的方法，包括：
(a)从所述第一客户机获取来自边缘设备的IP地址；
(b)由所述边缘设备使用所述第一客户机的层1或层2信息标识所述第一客户机的所述位置，并将所述IP地址和所述位置记录到位置数据库；
(c)所述第一客户机从位置服务器请求位置ID；
(d)所述位置服务器向所述位置数据库查询所述第一客户机的IP地址和位置，并为所述第一客户机生成唯一位置ID；
(e)所述位置服务器向所述第一客户机返回所述位置ID；
(f)所述第一客户机将所述位置ID添加到给所述第二客户机的消息；
(g)所述第二客户机在接收到所述消息时向所述位置服务器提供所述位置ID和所述IP地址；以及
(h)所述位置服务器使用所述位置ID查询所述位置数据库，并在从所述位置数据库接收到位置信息时，向所述第二客户机发送所述位置信息。
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