CN101803303A - 用于管理分段数据分组传输的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种在包括终端设备和中间路由或交换设备的网络内管理分段数据报传输的方法，其中数据报的分段在上游中间设备上执行，该方法包括：在下游中间设备上接收和临时存储第一数据报分段，该分段包括允许数据报分段分类的数据；和在下游设备上接收和临时存储同一数据报的后续分段，直到：i)接收到全部数据报分段，此时根据第一分段的分类数据分类和传输全部分段；或者ii)已经经过预定时间周期和丢失至少一个分段，此时启动除了传输给下一设备之外的动作。

Description

用于管理分段数据分组传输的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于在数据网络上管理分段数据分组(fragmented datepackets)传输的方法和系统。
背景技术
用于处理数据和本发明所涉及的普通网络包括参与数据生成和显示或使用的终端设备和负责确保在终端设备之间数据通信的一系列中间设备(例如路由器)。已经创建网际协议(Internet Protocol)以支持在此类网络上的数据通信。
设计IP以允许将数据分组或数据报分割成多个更小的片段或分段，从而使这些片段或分段通过具有比原始分组/数据报大小更小的最大传输单元(MTU)的链路。这允许在许多类型的链路上使用IP协议。通常由连接到具有更小MTU的链路的路由器执行分组分段。通常由接收主机执行重新组装，即将全部分段组合在一起构成完整分组的工作。这意味着一旦将IP分组分段，则每个分段在分组网络上单独传输直到其抵达终端主机。如果丢失了一个分段，则整个原始数据报丢失并必需重新传输(如果可能的话)。
分组分类是用于由路由器或交换机分析数据报内容从而确定分组优先级、该分组属于哪个流、将哪一个包括速率限制(例如监控或修整)的服务质量(QoS)参数应用于分组等的通用术语。
通过分析分组内的某些字段执行分组分类。通常使用用于源和目标IP地址的IP首部(header)字段和协议字段。在更为先进的实施方式中，还使用在数据报内的下一分组首部、TCP(传输控制协议)或UDP(用户数据报协议)源和目标端口字段。这些字段指示分组内数据承载的数据的数据(或应用)类型，例如电子邮件、文件传输、网页、TV流等诸如此类的。
在IP分段出现的情况下，在每个分段内几乎同样地复制和重新使用IP首部。改变IP首部的某些字段，具体而言是涉及指示新分组是分段的原始分组一部分的那些字段。然而，仅在第一分段内留下下一分组首部、TCP或UDP首部。因为当开始分段时将TCP和UDP首部视为IP分组负载的一部分，这意味着第二和每个后续分段并不承载TCP或UDP首部的相关信息。
因此，当一连串的分段进入执行分组分类的路由器时，仅可以正确地对包含完整的IP首部和TCP或UDP首部的第一分段进行分类。其余分段缺少应用相关信息，路由器因此不能将正确的分组分类应用于这些分组分段。通常，在分组分段并不包含执行全面分类的足够信息的情况下，路由器采用最大努力(best effort)的分类应用于该分段。这意味着如果原始数据报是优先分组类型(例如电话呼叫)的一部分，将仅优先转发第一分段，而使用较低的优先级处理其它分段。这可能导致在提供给终端用户的服务中的干扰。
US 2003/0039249、US 2005/0286517、US 2004/0090965和US2004/0213152公开了用于管理分段数据分组传输的各种方法。所公开的全部技术均受即使在中间阶段丢失分段的情况下传输也可能继续的问题的影响。
本发明的目的是提供一种允许使用正确分类而与首部的详细内容无关地传输分段数据分组的数据处理方法。
发明内容
本发明提供一种在包括终端设备和中间路由或交换设备的网络内管理分段数据报传输的方法，其中数据报的分段在上游中间设备上执行，该方法包括：
-在下游中间设备上接收和临时存储第一数据报分段，该分段包括允许数据报分段分类的数据；和
-在下游设备上接收和临时存储同一数据报的后续分段，直到：i)接收到全部数据报分段，此时根据第一分段的分类数据分类和传输全部分段；或者ii)已经经过预定时间周期和丢失至少一个分段，此时启动除了传输给下一设备之外的动作。
通过在将分段传输给下一设备之前检查已经接收到的数据报的全部分段，避免了传输不完整数据报的问题。
在步骤ii中的动作最好包括丢弃全部的临时存储分段。
后续分段还可以包括与分类相关的数据。优选地，步骤i包括将同一分类分配给全部分段。在一种实施例中，此分类仅基于第一分段。
该方法最好还包括，在接收到第一数据报分段之后，启动在下游中间设备内的定时器以确定时间周期。
分类可以包括将服务质量概况(quality of service profile)应用于分段，并可以包括与由该设备处理的其它分组相比优先处理(prioritize)该相关分段。
在一种实施例中，服务质量概况包括将业务(traffic)的速率限制应用于数据报目标。
分类还可以包括检查整个数据报以确定应用于每个分段的服务质量概况。
具体优选地，中间设备最初检查第一输入分段以确定是否应当应用分类。
本发明还提供一种用于在包括终端设备和至少两个这样的中间设备的网络内使用的中间路由或交换设备，其中在上游中间设备上执行数据报分段，该中间设备在上游设备的下游，并配置以：
-接收和临时存储第一数据报分段，该分段包括允许数据报分段分类的数据；和
-接收和临时存储同一数据报的后续分段，直到：i)接收到全部数据报分段，此时中间设备根据第一分段的分类数据分类和传输全部分段；或者ii)已经经过预定的时间周期和丢失至少一个分段，此时中间设备启动除了传输给下一设备之外的动作。
这样一个设备可以用于实现根据本发明的方法。
附图简要说明
图1图示本发明所涉及的数据网络的示意图。
具体实施方式
现在参见图1，该网络包括源终端设备E1和目标终端设备E2。终端设备E1通过容量为L1的数据链路连接至一系列中间设备(路由器)中的第一个R1。数据链路的最大传输单元(MTU)是在其容量方面所关注的主要属性(在本发明的情况下，具有相同MTU的10M比特/秒的链路和100M比特/秒的链路将视为具有相同的容量)。中间设备R1又通过相同容量L1的链路连接至另一中间设备R2。中间设备R2通过容量为低于L1的L2的链路连接至第三中间设备R3。最后，中间路由器R3通过原始容量L1的链路连接至目标终端设备E2。将理解这仅仅是示意图示的，实际的网络通常涉及许多中间设备和链路容量可以在网络内变化多次。
因为在路由器R1和R2之间的链路与在终端设备E1和路由器R1之间的相同(即L1)，来自终端设备E1的分组仅仅直接自路由器R1传送给路由器R2。然而，因为在路由器R2和路由器R3之间的链路的容量是较低容量(L2)，必需在R2给数据分组分段。即便自路由器R3的链路是原始容量，这些分段也传送至目标终端设备E2，目标设备E2随后重新装配分段以重新建立原始分组。
在本发明中，路由器或交换机(中间设备，除了在通信中涉及的终端系统之外，例如路由器R3)具有其中可以存储数据分组的分组缓冲存储器。当中间设备接收到IP分段(根据IP首部可识别)和确定该分段具有分组分类应当出现的目标时，路由器将该分段临时存储在分组缓冲存储器内并启动时钟。路由器继续存储属于该同一系列分段的分段(同样可由IP首部识别)，直到已经接收到全部分段或者时钟达到自第一分段进入分组存储器开始的预定最大时间周期。虽然此说明书考虑IP首部，但是也可以使用诸如TCP/UDP等其它首部。这些通常也出现在第一分段内。如果MTU非常小，首部可以出现在其它分段内。
仅当已经接收到全部分段时，路由器才根据在第一分段的IP首部内的信息执行全部分段的正确分组分类。一旦已经执行分组分类，则根据该分类转发全部分段。因为将分类应用于每个分段，也可以应用优先级、QoS和修整等以为每个分段提供相同的处理。
如果已经经过自第一分段进入分组存储器开始的预定最大时间周期，则出现超时和丢弃属于该系列分段的全部分段。
因此，本发明支持使用正确的优先级和速率限制转发原始分组的全部分段。还避免了如果一个或多个分段已经丢失，在整个系统发送不完整的数据报。
本发明的进一步的优点在于因为可以获得整个原始分组，完整的分组检查支持路由器根据原始分组负载内的内容，而不仅仅根据在分组IP、TCP或UDP首部内的信息来应用服务质量概况。
在本发明的保护范围之内可以进行改变。

Claims (12)

1.一种在包括终端设备和中间路由或交换设备的网络内管理分段数据报传输的方法，其中数据报的分段在上游中间设备上执行，该方法包括：
-在下游中间设备上接收和临时存储数据报分段；
-检查所接收的分段的编号；和
(i)仅当已经接收和存储包括允许数据报分段分类的数据的第一数据分段和该数据报的全部后续分段时，分类该数据分段和将它们传送给下一下游设备；或者
(ii)已经经过预定时间周期和丢失至少一个分段，此时启动除了传输给下一设备之外的动作。
2.如权利要求1要求保护的方法，其中在步骤ii中的动作包括丢弃全部的临时存储分段。
3.如权利要求1或2要求保护的方法，其中后续分段的至少一个也包括允许分段分类的数据。
4.如权利要求1、2或3要求保护的方法，其中在步骤i中分类仅基于在第一分段内的数据。
5.如前述任一权利要求要求保护的方法，其中步骤i包括将相同的分类分配给全部分段。
6.如前述任一权利要求要求保护的方法，包括在接收到第一数据报分段之后，启动在下游中间设备内的定时器以确定时间周期。
7.如前述任一权利要求要求保护的方法，其中分类包括将服务质量概况应用于分段。
8.如权利要求7要求保护的方法，其中服务质量概况包括与由该设备处理的其它分组相比使该相关分段优先。
9.如权利要求7要求保护的方法，其中服务质量概况包括将业务速率限制应用于数据报目标。
10.如前述任一权利要求中要求保护的方法，其中分类包括检查整个数据报以确定应用于每个分段的服务质量概况。
11.一种用于在包括终端设备和至少两个这样的中间设备的网络内使用的中间路由或交换设备，其中在上游中间设备上执行数据报分段，该中间设备在上游设备的下游，并配置以：
-接收和存储数据报分段；
-检查所接收的分段的编号；和
(i)仅当已经接收和存储包括允许数据报分段分类的数据的第一数据分段和该数据报的全部后续分段时，分类该数据分段和将它们传送给下一下游设备；或者
(ii)如果已经经过预定时间周期和丢失至少一个分段，启动除了传输之外的动作。
12.如权利要求11要求保护的设备，当配置时根据权利要求1-10任一要求保护的方法操作。
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