CN101815141B

CN101815141B - 一种面向边缘关口设备的地址解析方法

Info

Publication number: CN101815141B
Application number: CN2009100782845A
Authority: CN
Inventors: 蒋林涛; 胡筑华; 张�杰; 周雨
Original assignee: BEIJING ZHONGJING CHUANGYUAN COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101815141A

Abstract

本发明公开了一种面向边缘关口设备的地址解析方法。该方法中，在边缘关口设备之中设置本地地址映射表和未知报文队列表；边缘关口设备一旦接收到目的地址是未知地址、并且该未知地址没有相应的地址映射设备查询结果的数据报文，则向地址映射设备查询该未知地址所映射的复址无连结数据网地址，并在本地地址映射表中进行本地存储、维护。此后，对于目的地址可以在本地地址映射表中查询到的数据报文，则不再启动向地址映射设备的查询过程。本地址解析方法不仅有效减轻了地址映射设备的工作压力，还能提高边缘关口设备的地址翻译效率。

Description

一种面向边缘关口设备的地址解析方法

技术领域

本发明涉及一种在IP电信网系统中实现地址解析的方法，尤其涉及一种面向IP电信网系统中的边缘关口设备(简称为ED设备)，快速、高效地实现地址解析的方法，属于通信技术领域。

背景技术

IP电信网系统是本发明人在专利号为ZL 200410037641.0的发明专利中提出的新概念，它是针对传统电信网向基于分组交换技术的下一代电信网转型而专门提出的全新技术体系。IP电信网系统采用独特的内外双层结构和双地址寻址方式，由位于内层的至少一个复址无连接数据网(简称为PTDN网)和位于外层的多个IP网组成，还包括多个ED设备。参见图1所示，IP网通过ED设备与复址无连接数据网相连接。每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备(简称为ADT设备)。ADT设备作为IP电信网系统的地址映射设备，负责维护IP地址与PTDN地址之间的地址映射关系。

在IP电信网系统中，IP包通过如下方式进行传输：首先，位于源地址端的ED设备接收来自IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到ADT设备；ADT设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的地址端ED设备的复址无连接数据网地址回送给源地址端的ED设备；源地址端的ED设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的地址端的ED设备；目的地址端的ED设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文，从而使IP分组最终到达目的地址端。

在IP电信网系统的实际运行中，IP网和PTDN网中的节点随时会发生变化，例如原有的节点随时可能退出，新的节点随时可能加入。这将导致ADT设备中存储的IP地址与PTDN地址之间的映射关系不会是一成不变的，存在过期(或称老化)的问题。ADT设备作为存储PTDN地址与IP地址之间映射关系的设备，需要动态更新这两类地址之间的映射关系。

ED设备作为IP网与PTDN网之间的边缘关口设备，需要随时根据IP网与PTDN网之间连接关系的变化来调整报文转发的地址。因此，ED设备在每次转发报文时，都要与ADT设备进行通信，查询最新的地址映射关系，根据该地址查询的结果决定报文转发的目的地址。这样，在IP电信网系统运行一段时间后可能会积累大量的地址查询结果，因此需要有效管理这些地址查询结果以保证实现快速转发。但是，现有技术中并没有有效解决这一问题的成熟技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向ED设备，能够快速、高效地实现地址解析的方法。该方法利用ED设备存储部分地址查询结果，可以有效减少向ADT设备的查询次数、提高ED设备的地址翻译效率。

一种面向ED设备的地址解析方法，用在IP电信网系统中，所述IP电信网系统包括作为内网的复址无连接数据网和作为外网的IP网，所述IP网通过ED设备与所述复址无连接数据网连接，所述复址无连接数据网中具有ADT设备，其特征在于包括如下步骤：

(1)在所述ED设备之中设置本地地址映射表和未知报文队列表；

(2)所述ED设备对于所接收的需要进入复址无连接数据网内部的IP报文，首先检查所述IP报文的目的地址，将该目的地址作为搜索键值来查询本地地址映射表；

(3)如果未查询到相应的表项，则认为该目的地址是未知地址，该IP报文是未知报文，进行步骤(4)的操作；否则执行步骤(9)的操作；

(4)所述ED设备检查未知报文队列表，判断该目的地址是否在等待查询结果；

(5)如果在未知报文队列表中有相应的表项，将所述未知报文加入到具有相同未知地址的报文队列的队尾；如果在所述本地地址映射表和未知报文队列表中都未找到相应的表项，则启动向ADT设备的地址查询工作，并将该未知报文放入对应此目的IP地址的报文队列中；

(6)所述ED设备向所述ADT设备发送地址查询请求报文，在所述地址查询请求报文中携带所述目的地址，所述ADT设备收到所述地址查询请求报文之后，根据内部存储的地址映射关系数据进行查询；

(7)如果所述ADT设备查询到结果，通过地址查询结果报文发回给ED设备；如果所述ADT设备查询不到结果，所述ED设备直接丢弃该IP报文；

(8)当所述ED设备接收到所述地址查询结果报文，将需要进行地址转换的IP报文从报文队列中取出，进行地址翻译工作，同时将地址查询结果添加到本地地址映射表中；

(9)如果在步骤(3)中查询到相应的表项，根据该表项中的信息进行地址翻译工作。

其中，在所述步骤(1)中，所述本地地址映射表中存储来自本地静态配置，或者源自ADT设备查询结果的地址映射信息。

所述本地地址映射表通过哈希表来实现，其中目的地址作为查询键值来搜索对应的复址无连接数据网地址。

在本地地址映射表的每个表项中设置一个老化时间，该老化时间在表项创建后开始初始化，当本地地址映射表中的表项的老化时间到达后，该表项不可用。

当时钟到达预设的老化时间时，所述ED设备标记该表项为不可用，然后重新向ADT设备进行查询；在地址查询请求报文中携带该表项所涉及的IP地址，同时在地址查询请求报文中采用特定编码；所述ADT设备在返回的地址查询结果报文中也采用该特定编码，所述ED设备根据该特定编码直接更新本地地址映射表中的原有表项。

或者，当时钟到达预设的老化时间时，所述ED设备直接清除该表项。

所述步骤(1)中，所述未知报文队列表用来存储等待ADT设备查询结果的未知报文的数据。

所述未知报文队列表按照如下方式组织：将具有相同未知地址的报文组成一个报文队列，具有不同未知地址的报文分别组成不同的报文队列，各报文队列采用哈希数据结构来组织，并使用未知地址作为搜索键值，以未知地址的报文队列作为查询结果。

所述步骤(7)中，所述ADT设备进行的地址查询操作，无论成功还是失败都要记录在本地地址映射表中。

所述步骤(9)中，如果相应的表项中记录了以前失败的ADT设备查询记录，则所述ED设备直接丢弃所述IP报文。

本发明所提供的地址解析方法通过对IP报文的有效分类，可以有效地组织数据及等待查询的数据报文，减少向地址映射设备的查询次数，不仅有效减轻了地址映射设备的工作压力，还能提高边缘关口设备的地址翻译效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为用于实施本地址注册方法的IP电信网系统的整体结构示意图；

图2为本发明所提供的面向边缘关口设备的地址解析方法的流程示意图。

具体实施方式

IP电信网是采用双地址结构的网络系统，ED设备作为连接外部网络(如IP网、ATM网等)与PTDN网的关口设备，应与ADT设备相互配合，共同实现地址解析和翻译的功能。由于两类地址之间的映射关系仅在ADT设备中保存，因此ED设备是否能与ADT设备有效配合，快速、高效进行地址翻译将会直接影响IP电信网系统的数据传送速率。

由于网络中的数据流大部分具有连续性，为了减少向ADT设备的查询次数，可以利用ED设备对ADT设备查询结果进行暂时存储。这样能够减少不必要的重复查询，提高ED设备的地址翻译效率。

为此，本发明在ED设备之中设置了两种数据存储表。其中的一种是本地地址映射表，用来存储来自本地静态配置，或者源自ADT设备查询结果的地址映射信息；另外一种是未知报文队列表，专门用来存储等待ADT设备查询结果的未知报文的数据。

基于上述两种数据存储表，ED设备一旦接收到目的地址是未知地址、并且该未知地址没有进行相应的ADT设备查询的数据报文，则启动地址解析过程，向ADT设备查询该未知地址与PTDN地址之间的对应关系。此处的未知地址是指ED设备中没有任何关于此地址如何转换成PTDN地址的信息的地址。ED设备对于从ADT设备中查询出的该未知地址的映射关系，在本地地址映射表中进行本地存储、维护。此后，对于目的地址可以在本地地址映射表中查询到的数据报文，则不再启动向ADT设备的查询过程以减少地址查询次数，提高转发效率。

由于向ADT设备进行地址查询需要一定的过程，ED设备在未知报文队列表存储这些等待ADT设备查询结果的未知报文。在未知报文队列表中，需要用于判断某个未知报文的目的地址是否已经处于等待查询结果的状态，因此该未知报文队列表应该以便于快速查询目的地址为基础进行组织。为此，鉴于在判断时只需要知道具有该目的地址的未知报文是否存在于未知报文队列表中即可，而且在ADT设备查询结果完成后，对这些未知报文进行地址翻译时，以所查询地址作为目的地址的未知报文可以采用相同的地址翻译动作。为了减少对本地地址映射表的缓存，可以按照如下方式组织未知报文队列表：将具有相同未知地址的报文组成一个报文队列，具有不同未知地址的报文分别组成不同的报文队列。这些报文队列采用哈希数据结构来组织，并使用未知地址作为搜索键值，以未知地址的报文队列作为查询结果。这种未知报文队列表组织方式能够提高地址查询及后续地址翻译工作的效率。

在上述本地地址映射表和未知报文队列表的基础上，ED设备对于所接收的任何一个需要进入PTDN网内部的IP报文，在ED设备内部按照如下的步骤进行地址解析和翻译工作：

(1)首先检查IP报文的目的地址，将该目的地址作为搜索键值来查询本地地址映射表。如果未查询到相应的表项，则进行步骤(2)的操作，否则执行步骤(5)的操作。

(2)在没有查询到表项的情况下，认为该目的地址是未知地址，该IP报文是未知报文。于是，ED设备检查未知报文队列表，判断该目的地址是否在等待查询结果。如果在未知报文队列表中有相应的表项，则说明ED设备已经启动了该目的地址的查询工作，正在等待ADT设备的查询应答，因此不需要启动向ADT设备查询该目的地址的过程，只需要将该未知报文加入到具有相同未知地址的报文队列的队尾即可。这样可以避免不必要的ADT设备查询过程，有效减少向ADT设备的查询次数。

(3)如果在上述本地地址映射表和未知报文队列表中都未找到相应的表项，则启动向ADT设备的地址查询工作。此时，ED设备首先组织发往ADT设备的地址查询请求报文，在该地址查询请求报文中携带相关的地址查询信息，如目的地址等，将其发送给ADT设备。ADT设备收到该地址查询请求报文之后，根据其内部存储的地址映射关系数据进行查询，在查询到相应的结果之后，通过地址查询结果报文发回给ED设备。如果查询不到相应的结果，则说明以该地址作目的地址的IP报文不知道该如何在PTDN网中传送，因此ED设备将直接丢弃该IP报文。对于这种情况，ED设备可以根据用户的要求通知网络管理设备等。

(4)当ED设备接收到来自ADT设备的地址查询结果报文后，根据其中包含的IP网地址可以快速定位相应的报文队列，从而将需要进行地址转换的IP报文从报文队列中取出，进行地址翻译工作。与此同时，将地址查询结果添加到本地地址映射表中，以便下一次处理相同目的地址的IP报文时，不必再向ADT设备进行查询。

(5)如果在步骤(1)中查询到相应的表项，该表项提供了有效的PTDN地址，则根据该PTDN地址执行地址翻译工作。如果该表项中记录了以前失败的ADT设备查询记录，则该IP报文将被认为是无法在PTDN网中传送的报文，因此ED设备将直接丢弃该IP报文。对于这种情况，ED设备可以根据用户的要求通知网络管理设备等。

在进行地址解析和翻译的过程中，IP网和PTDN网中的节点随时会发生变化，这意味着ADT设备中存储的IP地址与PTDN地址之间的映射关系不是一成不变的，存在过期(或称老化)的问题，从而造成本地地址映射表中的某项记录可能不再有效。为了有效解决这一问题，本发明在本地地址映射表中增加一种被称为老化机制的定时机制。该老化机制是指在本地地址映射表的每个表项中设置一个老化时间。该老化时间在表项创建后开始初始化，当本地地址映射表中的表项的老化时间到达后，该表项变为不可用。因此，对老化时间的设置直接决定了本地地址映射表中表项的更新频率。

当时钟到达预设的老化时间时，ED设备可以有两种处理方式：

1)直接标记该表项为不可用，然后为该表项重新向ADT设备进行查询。在地址查询请求报文中携带该表项所涉及的IP地址，同时在地址查询请求报文中采用特定编码，以便让ADT设备明确该地址查询请求是由于老化机制所引起的。于是ADT设备在返回的地址查询结果报文中也采用该特定编码，ED设备根据该特定编码直接更新本地地址映射表中原有的表项。

2)直接清除该表项。待ED设备又接收到包含该表项所涉及的目的地址的IP报文后，重新启动向ADT设备的地址查询操作。

需要强调的是，对于由ED设备向ADT设备进行的地址查询操作，其结果无论是成功还是失败都需要进行记录。该记录存储在本地地址映射表中。为了提供高效的查询，以便快速判定某个地址是否是未知地址，本地地址映射表可以使用哈希(hash)表来实现，其中目的地址作为查询键值来搜索其对应的PTDN地址，以提高本地地址映射表的查询速度。另外，失败的ADT设备地址查询记录也要记录在本地地址映射表中，以表示有关的报文将无法在PTDN网中传送。

另外，本地地址映射表中的内容不一定全部都是通过向ADT设备进行地址查询操作所获得的，还允许通过本地管理或者配置文件等方式直接更新表中的有关数据。两种方式所获得的本地地址映射表的内容具有相同的地位和效力。

以上对本发明所述的面向边缘关口设备的地址解析方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种面向边缘关口设备的地址解析方法，用在IP电信网系统中，所述IP电信网系统包括作为内网的复址无连接数据网和作为外网的IP网，所述IP网通过边缘关口设备与所述复址无连接数据网连接，所述复址无连接数据网中具有地址映射设备，其特征在于包括如下步骤：

(1)在所述边缘关口设备之中设置本地地址映射表和未知报文队列表；

(2)所述边缘关口设备对于所接收的需要进入复址无连接数据网内部的IP报文，首先检查所述IP报文的目的地址，将该目的地址作为搜索键值来查询本地地址映射表；

(4)所述边缘关口设备检查未知报文队列表，判断该目的地址是否在等待查询结果；

(5)如果在未知报文队列表中有相应的表项，将所述未知报文加入到具有相同未知地址的报文队列的队尾；如果在所述本地地址映射表和未知报文队列表中都未找到相应的表项，则启动向地址映射设备的地址查询工作；

(6)所述边缘关口设备向所述地址映射设备发送地址查询请求报文，在所述地址查询请求报文中携带所述目的地址，所述地址映射设备收到所述地址查询请求报文之后，根据内部存储的地址映射关系数据进行查询；

(7)如果所述地址映射设备查询到结果，通过地址查询结果报文发回给边缘关口设备；如果所述地址映射设备查询不到结果，所述边缘关口设备直接丢弃该IP报文；

(8)当所述边缘关口设备接收到所述地址查询结果报文，将需要进行地址转换的IP报文从报文队列中取出，进行地址翻译工作，同时将地址查询结果添加到本地地址映射表中；

2.如权利要求1所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，所述本地地址映射表中存储来自本地静态配置，或者源自地址映射设备查询结果的地址映射信息。

3.如权利要求2所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

4.如权利要求1所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

当时钟到达预设的老化时间时，所述边缘关口设备标记该表项为不可用，然后重新向地址映射设备进行查询；在地址查询请求报文中携带该表项所涉及的IP地址，同时在地址查询请求报文中采用特定编码；所述地址映射设备在返回的地址查询结果报文中也采用该特定编码，所述边缘关口设备根据该特定编码直接更新本地地址映射表中的原有表项。

6.如权利要求4所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

当时钟到达预设的老化时间时，所述边缘关口设备直接清除该表项。

7.如权利要求1所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，所述未知报文队列表用来存储等待地址映射设备查询结果的未知报文的数据。

8.如权利要求7所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

9.如权利要求1所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

所述步骤(7)中，所述地址映射设备进行的地址查询操作，无论成功还是失败都要记录在本地地址映射表中。

10.如权利要求1所述的面向边缘关口设备的地址解析方法，其特征在于：

所述步骤(9)中，如果相应的表项中记录了以前失败的地址映射设备查询记录，则所述边缘关口设备直接丢弃所述IP报文。