CN102546407B - 报文发送方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种报文发送方法及装置，该方法包括：终端和CGN通过PPTP报文交互过程建立GRE隧道；终端接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；终端使用公网地址或者公网地址及其端口范围通过GRE隧道向CGN发送后续报文。本发明通过直接将公网地址或公网地址及其端口范围分配到终端，从而可以避免在网络设备上进行网络地址转换，提高了网络速度，也提高了网络质量。

Description

报文发送方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种报文发送方法及装置。
背景技术
目前，随着网络业务的快速发展，客户对业务的质量提出了越来越高的要求。网络地址转换(Network Address Translation，简称为NAT)业务是目前解决IPv4地址缺乏的一种基本业务。
点对点隧道协议(Point to Point Tunnel Protocol，简称为PPTP)技术，目前在windows和Linux系统上都支持。作为高级连接，PPTP技术使用户能在外地通过隧道访问公司。
NAT技术，在IPv4地址快耗尽的今天，催生了很多的RFC(Request For Comments)草案，主要集中在v4过滤到v6过程中的各种对策，如NAT44、Dual-stack lite、NAT64、NAT46。
NAT Port-range技术，通过给用户指定NAT地址的一块端口范围，使得溯源变得更加简单。地址加端口(Address plus Port，简称为A+P)技术，通过下发指定公网地址加该地址端口范围，使得用户用指定地址的端口范围进行网络地址转换。
NAT技术，无论是v4到v4转换，还是v4和v6互转，都不可避免存在有状态转换，也就是转换设备如运营商级NAT(Carrier Grade NAT，简称为CGN)必须保存转换前后的信息，保存这些信息对于网络速度有影响，同时也不可避免应用层网关(Application LayerGateway，简称为ALG)的存在，ALG报文的转换效率远低于非ALG报文的转换，这样大大降低了网络质量。
发明内容
本发明提供了一种报文发送方法及装置，以至少解决相关技术中，报文中携带有终端的私网地址，发送报文时需要进行从私网地址到公网地址的网络地址转换从而影响网络速度的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种报文发送方法，包括：终端和CGN通过PPTP报文交互过程建立通用路由封装(General Route Encapsulation，简称为GRE)隧道；终端接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；终端使用公网地址或者公网地址及其端口范围通过GRE隧道向CGN发送后续报文。
优选地，在终端接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围之后，上述方法还包括：终端将超出端口范围之外的报文通过GRE隧道进行路由。
优选地，在终端使用公网地址通过GRE隧道向CGN发送后续报文之后，上述方法还包括：CGN确定终端的实际端口；CGN使用实际端口替换后续报文中携带的终端的虚拟端口；向服务器发送替换后的后续报文。
优选地，在向服务器发送替换后的后续报文之后，上述方法还包括：CGN接收到来自服务器的与替换后的后续报文对应的响应报文；CGN确定终端的虚拟端口；CGN使用虚拟端口替换响应报文中携带的终端的实际端口；发送替换后的响应报文给终端。
优选地，CGN确定终端的实际端口包括：CGN根据预先设定的CGN端口映射表确定终端的实际端口，其中CGN端口映射表存储有终端的虚拟端口与终端的实际端口的映射关系信息。
优选地，在向服务器发送替换后的后续报文之后，上述方法还包括：CGN接收到来自服务器的与替换后的后续报文对应的响应报文；CGN根据CGN端口映射表确定终端的虚拟端口；CGN使用虚拟端口替换响应报文中携带的终端的实际端口；发送替换后的响应报文给终端。
优选地，CGN端口映射表存储的终端的虚拟端口与终端的实际端口的映射关系信息包括以下之一：Portrange、端口一一映射。
根据本发明的另一方面，提供了一种报文发送装置，应用于终端，包括：建立模块，用于和CGN通过PPTP报文交互过程建立GRE隧道；接收模块，用于接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；发送模块，用于使用公网地址或者公网地址及其端口范围通过GRE隧道向CGN发送后续报文。
优选地，上述装置还包括：路由模块，用于将超出端口范围之外的报文通过GRE隧道进行路由。
优选地，CGN包括：确定模块，用于确定终端的实际端口；替换模块，用于使用实际端口替换后续报文中携带的终端的虚拟端口；发送模块，用于向服务器发送替换后的后续报文。
本发明通过直接将公网地址或公网地址及其端口范围分配到终端，从而可以避免网络地址转换，提高网络速度，提高网络质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的报文发送方法的流程图；
图2是根据本发明优选实施例的报文发送方法的端口映射示意图；
图3是根据本发明优选实施例的报文发送方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的报文发送装置的结构框图；
图5是根据本发明优选实施例的报文发送装置的结构框图；
图6是根据本发明优选实施例的CGN的结构框图；
图7是根据本发明优选实施例的报文发送系统的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种报文发送方法，图1是根据本发明实施例的报文发送方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S106。
步骤S102，终端和CGN通过PPTP报文交互过程建立GRE隧道。
步骤S104，终端接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围。
步骤S106，终端使用公网地址或者公网地址及其端口范围通过GRE隧道向CGN发送后续报文。
相关技术中，报文中携带有终端的私网地址，发送报文时需要进行从私网地址到公网地址的网络地址转换从而影响网络速度。本发明实施例中，通过直接将公网地址或公网地址及其端口范围分配到终端，从而可以避免在网络设备上进行网络地址转换，提高网络速度，提高网络质量。
具体地，步骤S102可以通过以下步骤实现：(1)将PPTP服务器软件功能嵌入CGN设备，可以对现有PPTP服务器软件进行一定的修改，如会话个数、下发IP地址携带IP地址的端口范围等。(2)终端通过PPTP连接上线，CGN通过PPTP将公网地址下发到该终端。其中，CGN设备上PPTP模块分配的地址为NAT的公网地址，NAT可以配置一个私有网络终端，给该终端分配一个公网地址的端口块大小，PPTP模块直接使用NAT的地址池并且使用NAT配置。例如，给私有网络终端分配的公网地址是110.1.1.1 7000-7512。本优选实施例中，终端发送报文时携带接收到的公网地址，这样在网络设备上就不需要进行网络地址转换，提高了网络速度。
优选地，在步骤S104之后，上述方法还包括：终端将超出端口范围之外的报文通过GRE隧道进行路由。这样可以避免报文的丢失。
优选地，在步骤S106之后，上述方法还包括：CGN确定终端的实际端口；CGN使用实际端口替换后续报文中携带的终端的虚拟端口；向服务器发送替换后的后续报文。本优选实施例中，只需进行端口的转换(对应分配公网地址的情况)，另外，还存在端口转换也不需要的情况，如果分配的是公网地址及其端口范围，终端只在该端口范围内进行业务，则不需要进行端口转换，便可将后续报文顺利地发送到服务器。
另外，服务器向终端返回响应报文的步骤如下：CGN接收到来自服务器的与替换后的后续报文对应的响应报文；CGN确定终端的虚拟端口；CGN使用虚拟端口替换响应报文中携带的终端的实际端口；发送替换后的响应报文给终端。虚拟端口是指终端可以使用接收到的公网地址的的任意端口号(0到65535)。
进一步地，CGN确定终端的实际端口包括：CGN根据预先设定的CGN端口映射表确定终端的实际端口，其中CGN端口映射表存储有终端的虚拟端口与终端的实际端口的映射关系信息。本优选实施例中，通过端口映射表进行端口转换，可以准确地找到对应的端口，以顺利发送报文。
另外，对应上述终端向服务器发送后续报文，通过端口映射表进行端口转换的过程，服务器向终端返回响应报文也需通过端口映射表进行端口转换，具体步骤如下：CGN接收到来自服务器的与替换后的后续报文对应的响应报文；CGN根据CGN端口映射表确定终端的虚拟端口；CGN使用虚拟端口替换响应报文中携带的终端的实际端口；发送替换后的响应报文给终端。
优选地，CGN端口映射表存储的终端的虚拟端口与终端的实际端口的映射关系信息包括以下之一：Portrange、端口一一映射。
需要注意的是，终端需要将报文GRE封装后与Internet通信。报文到达CGN后，GRE解封装后，进行端口映射，找到实际端口，替换报文中的虚拟端口后发送。从Internet回来的报文，根据端口映射，找到虚拟端口，替换报文中的实际端口，进行GRE封装后通过隧道发送给终端。
更进一步，改造PC终端IP协议(可以通过上线软件来修改)，能响应分配地址的指定范围，例如分配了公网地址110.1.1.1 7000-7512，则PC终端Socket只使用110.1.1.1的端口7000-7512建链，则发送PPTP报文时的端口映射可以省略。即PC终端得到CGN上分配的port块，只在该port块中进行业务，则端口映射可以省略。
下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。
图2是根据本发明优选实施例的报文发送方法的端口映射示意图，如图2所示，PC终端1和PC终端2与同一服务器进行通信，二者接收到的NAT地址是相同的(即图2所示的NAT地址IP1)，该NAT地址是从CGN上通过PPTP下发给PC终端的。PC终端通过分配的NAT地址IP1与Internet通信，可以使用这个地址的任意端口号(0到65535)。PC终端发送的报文到达CGN后，根据端口映射，找到实际端口，将报文中携带的虚拟端口替换为实际端口后，发送替换后的报文给服务器。同样，从Internet回来的报文，根据端口映射，找到PC终端的虚拟端口，将报文中携带的实际端口替换为虚拟端口后，发送替换后的报文给PC终端。需要注意的是，端口映射，不限于端口分配方式，比如port-range或普通的端口一一映射。
进一步地，PC终端得到CGN分配的port块，只在该port块中进行业务(即PC终端只能使用分配的port块进行业务，而不是可以使用这个地址的任意端口号)，则CGN不需要端口映射表进行端口映射。
图3是根据本发明优选实施例的报文发送方法的流程图，如图3所示，包括如下的步骤S302至步骤S314。
步骤S302，在PC终端建立PPTP连接，通过CGN中的PPTP下发NAT地址。将PPTP服务器软件功能嵌入到CGN中，则可以实现CGN中的PPTP将NAT地址下发到PC终端。PC终端发送报文携带有该NAT地址，这样，就不必在CGN处进行NAT地址转换，只需转换端口号(或者端口号也不用转换)，简化了CGN。端口号不用转换的实现过程：将NAT地址端口范围下发给PC终端；PC终端只在该地址的该端口范围内进行业务，则CGN上不需要端口转换。
步骤S304，PC终端获知自身的NAT地址，发送给服务器的报文中携带有该NAT地址。该地址不需要进行转换。对于NAT转换，在CGN上只要解封装GRE隧道；对于PAT转换，再加上端口转换即可。
步骤S306，CGN解封装隧道后，得到原始报文，进行端口转换。
步骤S308，CGN利用转换后的端口向服务器发送报文。
步骤S310，服务器返回响应报文。
步骤S312，CGN进行端口转换，封装隧道头。
步骤S314，CGN通过隧道发送响应报文给终端。
由图2和图3可知，本发明的硬件部分最简单可包括一台NAT设备、两台具有网络通信功能的终端。终端1在内网，终端2在外网，作为服务器。
软件部分的处理步骤如下：
步骤一，在CGN设备上进行NAT的相关配置
(1)配置规则，比如：
ip nat pool zte 110.40.64.2110.40.64.5 prefiex 24
ip nat inside source list 1 pool zte overload
(2)配置入接口，出接口，比如：
Interface fei_1/1
ip nat inside
ip address 192.168.1.1255.255.255.0
Interface fei_1/2
ip nat outside
ip address 110.40.64.1255.255.255.0
(3)配置PPTP服务分配的NAT地址池，配置PPTP入接口。
步骤二，配置终端1的PPTP高级连接，指向CGN PPTP入向隧道接口地址，或通过域名服务(Domain Name Server，简称为DNS)等其它途径获得这个地址。
步骤三，在终端1上点击连接。获得NAT地址，即可访问Internet业务。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种报文发送装置，应用于终端，该报文发送装置可以用于实现上述报文发送方法。图4是根据本发明实施例的报文发送装置的结构框图，如图4所示，包括建立模块42、第一接收模块44和第一发送模块46。下面对其结构进行详细描述。
建立模块42，用于和CGN通过PPTP报文交互过程建立GRE隧道；第一接收模块44，连接至建立模块42，用于通过建立模块42建立的GRE隧道接收CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；第一发送模块46，连接至第一接收模块44，用于使用第一接收模块44接收的公网地址或者公网地址及其端口范围通过GRE隧道向CGN发送后续报文。
图5是根据本发明优选实施例的报文发送装置的结构框图，如图5所示，上述装置还包括：路由模块48，连接至第一接收模块44，用于将超出第一接收模块44接收的端口范围之外的报文通过GRE隧道进行路由。
图6是根据本发明优选实施例的CGN的结构框图，如图6所示，CGN包括：第一确定模块61，用于确定终端的实际端口；第一替换模块62，连接至第一确定模块61，用于使用第一确定模块61确定的实际端口替换后续报文中携带的终端的虚拟端口；第二发送模块63，连接至第一替换模块62，用于向服务器发送第一替换模块62替换后的后续报文。
图7是根据本发明优选实施例的报文发送系统的结构框图，如图7所示，该报文发送系统包括终端、CGN和服务器，其中终端包括建立模块42、第一接收模块44和第一发送模块46，CGN包括第一确定模块61、第一替换模块62、第二发送模块63、第二接收模块64、第二确定模块65、第二替换模块66、第三发送模块67。下面对其结构进行详细描述。
第二接收模块64，连接至服务器，用于接收来自服务器的与替换后的后续报文对应的响应报文；第二确定模块65，连接至第二接收模块64，用于确定终端的虚拟端口；第二替换模块66，连接至第二确定模块65，用于使用第二确定模块65确定的虚拟端口替换响应报文中携带的终端的实际端口；第三发送模块67，连接至第二替换模块66和终端，用于发送第二替换模块66替换后的响应报文给终端。
需要说明的是，装置实施例中描述的报文发送装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种报文发送方法及装置。本发明中，通过直接将公网地址或公网地址及其端口范围分配到终端，从而可以避免在网络设备上进行网络地址转换，提高网络速度，提高网络质量。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种报文发送方法，其特征在于包括：
终端和运营商级网络地址转换CGN通过点对点隧道协议PPTP报文交互过程建立通用路由封装GRE隧道；
所述终端接收所述CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；
所述终端使用所述公网地址或者所述公网地址及其端口范围通过所述GRE隧道向所述CGN发送后续报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述终端接收所述CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围之后，还包括：所述终端将超出所述端口范围之外的报文通过所述GRE隧道进行路由。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述终端使用所述公网地址通过所述GRE隧道向所述CGN发送后续报文之后，还包括：
所述CGN确定所述终端的实际端口；
所述CGN使用所述实际端口替换所述后续报文中携带的所述终端的虚拟端口；
向所述PPTP服务器发送替换后的所述后续报文。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在向所述PPTP服务器发送替换后的所述后续报文之后，还包括：
所述CGN接收到来自所述PPTP服务器的与替换后的所述后续报文对应的响应报文；
所述CGN确定所述终端的虚拟端口；
所述CGN使用所述虚拟端口替换所述响应报文中携带的所述终端的实际端口；
发送替换后的所述响应报文给所述终端。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述CGN确定所述终端的实际端口包括：所述CGN根据预先设定的CGN端口映射表确定所述终端的实际端口，其中所述CGN端口映射表存储有所述终端的虚拟端口与所述终端的实际端口的映射关系信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在向所述PPTP服务器发送替换后的所述后续报文之后，还包括：
所述CGN接收到来自所述PPTP服务器的与替换后的所述后续报文对应的响应报文；
所述CGN根据所述CGN端口映射表确定所述终端的虚拟端口；
所述CGN使用所述虚拟端口替换所述响应报文中携带的所述终端的实际端口；
发送替换后的所述响应报文给所述终端。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述CGN端口映射表存储的所述终端的虚拟端口与所述终端的实际端口的映射关系信息包括以下之一：Portrange、端口一一映射。
8.一种报文发送装置，应用于终端，其特征在于包括：
建立模块，用于和CGN通过PPTP报文交互过程建立GRE隧道；
接收模块，用于接收所述CGN上的PPTP服务器模块分配的公网地址或者公网地址及其端口范围；
发送模块，用于使用所述公网地址或者所述公网地址及其端口范围通过所述GRE隧道向所述CGN发送后续报文。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：路由模块，用于将超出所述端口范围之外的报文通过所述GRE隧道进行路由。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述CGN包括：
确定模块，用于确定所述终端的实际端口；
替换模块，用于使用所述实际端口替换所述后续报文中携带的所述终端的虚拟端口；
发送模块，用于向所述PPTP服务器发送替换后的所述后续报文。
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Address after: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706

Applicant after: Shenzhen Meliao Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Address before: 518057 Nanshan District science and technology, Guangdong Province, South Road, No. 55, No.

Applicant before: ZTE Corp.

CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Zheng Zhisong

Inventor after: Zhang Xiaoqiang

Inventor after: Liu Yu

Inventor before: Hu Yifen

Inventor before: Meng Wei

Inventor before: Bao Juntao

Inventor before: Yang Tao

Inventor before: Jiang Linchao

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Effective date of registration: 20171205

Address after: 224000 the 8 floor of the No. 8 building, the big data Industrial Park, Xindu street, Yancheng City City, Jiangsu

Applicant after: Jiangsu Yueda dream Technology Co.,Ltd.

Address before: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Longsheng Gold Dragon Road community e-commerce incubator exhibition Tao Commercial Plaza E block 706

Applicant before: Shenzhen Meliao Technology Transfer Center Co.,Ltd.

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GR01 Patent grant
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Effective date of registration: 20210119

Address after: 224000 7-8 / F, building 8, big data Industrial Park, Xindu street, Chengnan New District, Yancheng City, Jiangsu Province (CND)

Patentee after: Jiangsu Yueda Network Technology Co.,Ltd.

Address before: 224000 8 / F, building 8, big data Industrial Park, Xindu street, Chengnan New District, Yancheng City, Jiangsu Province

Patentee before: Jiangsu Yueda dream Technology Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20210930

Address after: No.105 Wengang South Road, Xinhe street, Chengnan New District, Yancheng City, Jiangsu Province (CNx)

Patentee after: Yancheng Big Data Asset Management Co.,Ltd.

Address before: 224000 7-8 / F, building 8, big data Industrial Park, Xindu street, Chengnan New District, Yancheng City, Jiangsu Province (CND)

Patentee before: Jiangsu Yueda Network Technology Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20221216

Address after: Room 802, Building 5, Xinlong Square, No. 38, Renmin South Road, Yannan High tech Zone, Yancheng City, Jiangsu Province, 224000 (CNK)

Patentee after: Jiangsu Tingshan Cultural Tourism Technology Co.,Ltd.

Address before: No.105 Wengang South Road, Xinhe street, Chengnan New District, Yancheng City, Jiangsu Province (CNx)

Patentee before: Yancheng Big Data Asset Management Co.,Ltd.