CN102656942A - 用于3gpp网络中的地址转换器穿越的方法 - Google Patents

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Abstract

响应来自主机的激活分组数据协议(PDP)上下文请求消息，其包括请求向该主机分配全球IP地址和全球端口的全球可达性请求选项，服务网关向因特网网关装置传送创建PDP上下文请求消息。创建PDP上下文请求消息包括全球可达性请求选项。响应来自因特网网关的创建PDP上下文响应消息，其中，创建PDP上下文响应消息包括其中指定分配给主机的全球IP地址和全球端口的全球可达性响应选项，服务网关向主机传送激活PDP上下文接受消息，其中激活PDP上下文接受消息包括全球可达性响应选项。因此，主机无需建立至因特网网关装置的分开的连接会话来获取相同的信息。

Description

用于3GPP网络中的地址转换器穿越的方法
技术领域
本发明的实施例一般涉及网络计算的领域；并且更具体地涉及网络地址转换器穿越。
背景技术
网络运营商频繁地应用地址转换来将它们在其网络内使用的本地因特网协议(IP)地址与可从如因特网的外部网络到达这些网络的全球IP地址分开。各种目的之一是保持其本地IP地址结构与指派其全球IP地址的提供商无关，以出于安全原因对因特网的其余部分隐匿其内部网络拓扑或通过在多个本地地址之间共享单个全球IP地址来节省全球IP地址。具体来说，后一个目的是日趋重要的，其中未分配的全球IP版本4(IPv4)地址即将用尽迫使网络运营商以经济的方式使用这些地址。
为了达到上文标识的目的，地址转换器执行两个功能。首先，它们用对应全球IP地址来交换本地IP地址或反之，来重写沿途的分组中的地址。这使能提供商无关和网络拓扑隐匿。其次，地址转换器将多个本地地址复用到单个全球地址上。这使得能够节省全球地址。为了使得能够将在共享全球地址接收的分组解复用回到正确的本地地址上，地址转换器将地址映射存储为连接特定的歧义消除状态，并且它们使用所接收分组中的连接发起方的端口号作为进入这个状态的索引。为了确保这个端口号跨地址转换器处理的所有连接的唯一性，可能必须转换该端口号。然后将所得到的本地和全球端口号之间的映射作为对应的歧义消除状态的一部分来存储。
地址转换要求预期被远程对等方联系的应用中的感知。这类应用必须使得它们的对等方参考那些对等方可到达它们所在的全球地址与全球端口号的组合，因为在存在地址转换器的情况下，其本地地址和全球端口号可能是对等方不可到达的。因此，应用必须具有一种方法，通过其它们能够发现全球地址和全球端口号。这通常被称为地址转换器穿越。用于地址转换器穿越的常规系统要求应用向基础结构询问转换之后分组的源地址和全球端口号看起来像什么。
常规地址转换器穿越方法导致额外的信令，其可降低有效网络带宽；降低电池供电的主机的正常运行时间；以及增加应用启动延迟。这个信令开销能够是大的，因为：(a)它必须对于每个应用都进行，以及(b)它不仅发生在通信会话的开始期间，而且出于刷新的目的周期性地发生。现有地址转换器穿越方法通常交换多个消息对以便确定通过其它们是可到达的地址转换器的类型。即使多个应用驻留在相同主机上，各个应用通常仍执行地址转换器穿越。
发明内容
本文描述用于使用现有3GPP协议来为第三代合作伙伴计划(3GPP)网络的主机执行网络地址转换器穿越以获取全球因特网协议(IP)地址和全球端口的技术。根据本发明的一个方面，响应来自主机的激活分组数据协议(PDP)上下文请求消息，其包括请求向该主机分配全球IP地址和全球端口的全球可达性请求选项，服务网关向因特网网关装置传送创建PDP上下文请求消息。创建PDP上下文请求消息包括全球可达性请求选项。响应来自因特网网关的创建PDP上下文响应消息，其中创建PDP上下文响应消息包括其中指定分配给该主机的全球IP地址和全球端口的全球可达性响应选项，服务网关向该主机传送激活PDP上下文接受消息，其中激活PDP上下文接受消息包括全球可达性响应选项。因此，主机无需建立至因特网网关装置的分开的连接会话来获取相同的信息。
根据本发明的另一个方面，服务网关装置接收来自主机的修改分组数据协议(PDP)上下文请求消息，其中修改PDP上下文请求消息包括请求向该主机分配附加全球端口的全球可达性扩充请求选项。响应修改PDP上下文请求消息，服务网关向因特网网关装置传送更新PDP上下文请求消息，其中更新PDP上下文请求消息包括来自修改PDP上下文请求消息的全球可达性扩充请求选项。接着，服务网关接收来自因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中更新PDP上下文响应消息包括其中指定分配给主机的附加全球端口的全球可达性扩充响应选项。响应更新PDP上下文响应消息，将修改PDP上下文接受消息从服务网关装置传送到主机，其中修改PDP上下文接受消息包括来自更新PDP上下文响应消息的全球可达性扩充响应选项。因此，主机无需建立至因特网网关装置的分开的连接会话以便获取要与主机关联的附加全球端口。
根据本发明的另一个方面，服务网关装置接收来自主机的修改PDP上下文请求消息，其中修改PDP上下文请求消息包括请求解除分配与主机关联的全球端口的全球可达性解除分配请求选项。响应修改PDP上下文请求消息，从服务网关装置向因特网网关装置传送更新PDP上下文请求消息，其中更新PDP上下文请求消息包括来自修改PDP上下文请求消息的全球可达性解除分配请求选项。接着，服务网关接收来自因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中更新PDP上下文响应消息包括指示全球端口的解除分配状态的全球可达性解除分配响应选项。响应更新PDP上下文响应消息，将修改PDP上下文接受消息从服务网关装置传送到主机，其中修改PDP上下文接受消息包括来自更新PDP上下文响应消息的全球可达性解除分配响应选项。因此，主机无需建立至因特网网关装置的分开的连接会话以便解除分配与主机关联的全球端口。
根据附图以及根据下文的详细描述，本发明的其它特征将是显然的。
附图说明
在附图的图中作为示例而不是限制来示出本发明的实施例，其中，相似的引用指示类似的单元。
图1是示出3GPP网络的典型PDP上下文激活过程的事务图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的用于在3GPP网络的PDP上下文激活过程期间发现全球IP地址和全球端口的方法的事务图。
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于经由PDP上下文激活过程来请求全球可达性信息的方法的流程图。
图4是示出3GPP网络的典型PDP上下文修改过程的事务图。
图5是示出根据一个实施例的扩充的PDP上下文修改过程的事务图。
图6是示出根据一个实施例的用于执行扩充的PDP上下文修改过程的方法的流程图。
图7是示出根据本发明的一个实施例的网络单元的框图。
具体实施方式
在下文描述中，阐述了许多特定的细节。但是，要理解，没有这些特定的细节，仍可以实施本发明的实施例。在其它情况中，未详细地示出众所周知的电路、结构和技术，以免影响对本说明书的理解。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示，所描述的实施例可以包括特殊的特征、结构或特性，但是可能不是每个实施例都一定包括该特殊的特征、结构或特性。此外，这类短语不一定指相同的实施例。另外，当结合实施例来描述特殊的特征、结构或特点时，认为结合无论是否明确地被描述的其它实施例来实现这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。
在下文描述和权利要求书中，可能使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生。应该理解的是，这些术语不打算作为彼此的同义词。“耦合”用于指示可能彼此直接物理或电接触或可能彼此未直接物理或电接触的两个或更多单元彼此协作或交互。“连接”用于指示彼此耦合的两个或更多单元之间的通信的建立。
根据本发明的一些实施例，提供一种机制来减轻上文描述的某些问题。与用于地址转换器穿越的现有方法一样，本发明的实施例使应用能够发现全球IP地址(也简称为全球地址)和全球端口号(也简称为全球端口)，通过其能够从远程对等方到达它们。如上文提到的，常规地址转换器穿越的信令开销能够是较大的，因为：(a)它必须对于每个应用都进行，以及(b)它不仅发生在通信会话的开始期间，而且出于刷新的目的周期性地发生。本发明的实施例降低上文的信令开销，因为它在现有协议(即PDP上下文建立和修改协议)上捎带。确切地来说，本发明的实施例利用对第三代合作伙伴计划(3GPP)网络使主机能够用于基于IP的通信所要求的分组数据协议(PDP)上下文激活过程和/或PDP上下文修改过程的捎带技术。因此，本发明的实施例降低专用地址转换器穿越的额外信令。
根据一个实施例，用地址转换器穿越功能性来扩增PDP上下文激活过程而为主机设立IP连通性。与用于地址转换器穿越的现有方法类似，本发明的实施例使得应用能够在存在地址转换器的情况下建立全球可达性。根据一个实施例，地址转换器穿越作为主机的网络附着过程的一部分来执行而非在应用启动期间执行。接着主机可使结果对于一个或多个感兴趣的应用(例如，主机内运行的应用)可用。根据一个实施例，主机能够发现与其全球地址组合的全球端口号范围，而非仅单个全球端口号。这是必要的，因为地址转换器穿越的结果供多个应用而非单个应用来使用。
本发明的实施例用一个或多个新消息选项扩充PDP上下文激活和修改过程。新消息选项使主机能够指示3GPP网络通知该主机不使用地址转换或将所请求的信息推送到该主机。新消息选项可被实现为新信息元素(例如，一个或多个选定的选项)或实现为现有选项(如3GPP规范中定义的协议配置选项)的新参数。
PDP上下文激活过程是主机与将3GPP网络连接到因特网的因特网网关之间的双向握手过程。经由主机的当前服务网关来实行握手，其充当主机与因特网网关之间的中继。因特网网关也称为网关通用分组无线电服务(GPRS)支持节点(GGSN)，以及服务网关也称为服务GPRS支持节点(SGSN)。
图1是示出3GPP网络的典型PDP上下文激活过程的事务图。参考图1，当附着到3GPP网络的主机101期望设立IP连通性时，主机101经由事务104向与主机101关联的服务网关102发送激活PDP上下文请求消息。激活PDP上下文请求消息可以包括具有主机101所请求参数的选项。在认证之后，服务网关102基于来自激活PDP上下文请求消息的参数来生成创建PDP上下文请求消息。然后经由事务105将创建PDP上下文请求消息从服务网关102传送到与服务网关102关联的因特网网关103。
在操作106，因特网网关103批准、修改或拒绝主机101所请求的参数并相应地分配资源。因特网网关103然后经由事务107向服务网关102发送创建PDP上下文响应消息。可以将向主机101准许的参数作为选项包括在创建PDP上下文响应消息中。服务网关102经由事务108以激活PDP上下文接受消息的形式中继到主机101。
有关图1中所示出的事务的另外详细信息能够在3GPP规范中找到，如2009年6月的标题为“3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Core Network and Terminals；General Packet RadioService(GPRS)；GPRS Tunneling Protocol(GTP)Across the Gn and GpInterface(Release 8)”的3GPP技术规范29.060，以及2009年6月的标题为“3rd Generation Partnership Project；Technical Specification GroupCore Network and Terminals；Mobile Radio Interface layer 3 Specification；Core Network Protocols；Stage 3(Release 8)”的3GPP技术规范24.008。本文通过引用其整体来包括上文标识的3GPP规范的公开。
根据本发明的一些实施例，在上述PDP上下文激活过程期间交换的消息中定义并利用新选项。在一个实施例中，引入全球可达性信息请求选项以指示主机对全球IP地址和全球端口(例如，全球传输控制协议或TCP端口)号范围的兴趣。引入全球可达性信息响应选项以将这种信息返回到主机。根据一个实施例，可以在上述激活PDP上下文请求和创建PDP上下文请求消息中使用全球可达性信息请求选项。类似地，可以在上述创建PDP上下文响应和激活PDP上下文接受消息中使用全球可达性信息响应选项。
图2是示出根据本发明的一个实施例的用于在3GPP网络的PDP上下文激活过程期间发现全球IP地址和全球端口的方法的事务图。参考图2，当附着到3GPP网络的主机101期望设立IP连通性时，主机101经由事务201向与主机101关联的服务网关102发送激活PDP上下文请求消息。激活PDP上下文请求消息可以包括具有主机101所请求参数的选项。在一个实施例中，激活PDP上下文请求消息包括全球可达性信息请求选项，其指示主机101获得与主机101关联的全球地址和全球端口或全球端口号范围的兴趣。
在认证之后，服务网关102基于来自激活PDP上下文请求消息的参数来生成创建PDP上下文请求消息。在一个实施例中，创建PDP上下文请求消息包括从激活PDP上下文请求消息提取的全球可达性信息请求选项。然后经由事务202将创建PDP上下文请求消息从服务网关102传送到与服务网关102关联的因特网网关103。
在操作203，因特网网关103批准、修改或拒绝主机101所请求的参数，并相应地分配资源。另外，因特网网关103还为主机101分配全球IP地址和全球端口列表(例如全球端口号的范围)。因特网网关103然后经由事务204向服务网关102发送创建PDP上下文响应消息。可以将向主机101准许的参数作为选项包括在创建PDP上下文响应消息中。另外，根据一个实施例，创建PDP上下文响应消息包括全球可达性信息响应选项，其包括分配给主机101的全球地址和全球端口。如果对应的3GPP网络未使用地址转换，则根据一个实施例，在全球可达性信息响应选项中返回的全球地址等于主机101的本地地址，以及全球端口号范围包括全球端口号的完全集合。
服务网关102经由事务205以激活PDP上下文接受消息的形式中继到主机101。主机101还向由主机101托管(host)的一个或更多应用提供接口(例如，应用编程接口或API)以发现从因特网网关103获得的全球地址和全球端口号范围，并且通过其它们能够按需保留和解除分配全球端口。
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于经由PDP上下文激活过程来请求全球可达性信息的方法的流程图。注意方法300可以由处理逻辑来执行，其可以包括软件、固件、硬件或它们的组合。例如，方法300可以由服务网关(如图2的服务网关102)来执行。参考图3，在框301，服务网关从主机接收3GPP网络的激活PDP上下文请求以建立至因特网的连接。激活PDP上下文请求包括全球可达性信息请求选项，其请求与主机关联的全球IP地址和一个或更多全球端口(例如，全球端口号的范围)。
响应激活PDP上下文请求，在框302，服务网关生成包括来自激活PDP上下文请求的全球可达性信息请求的创建PDP上下文请求，并将创建PDP上下文请求发送到与该服务网关关联的因特网网关。在框303，服务网关接收来自因特网网关的创建PDP上下文响应，其包括具有由因特网网关分配的全球地址和一个或更多端口的全球可达性信息响应选项。在框304，服务网关生成激活PDP上下文接受，其包括来自创建PDP上下文响应的全球可达性信息响应选项，并将激活PDP上下文接受发送到主机。因此，主机不必发起分开的连接会话以便获得相同的信息。确切地来说，主机无需进行与服务网关和/或因特网网关的附加地址转换器穿越信令事务。
由因特网网关决定指派给主机的全球端口的数量。因为因特网网关最多能够使用启发式法来估计主机可能要求的全球端口的数量，所以主机有时可能要求的全球端口比初始PDP上下文激活过程期间因特网网关指派给它的全球端口多。同样地，主机可能被指派的全球端口比它实际需要的全球端口多。根据某些实施例，将上文3GPP规范定义的PDP上下文修改过程扩充成使得能够向主机指派附加的全球端口以及从主机解除分配未使用的全球端口二者。
在3GPP网络中使用PDP上下文修改过程来改变初始PDP上下文激活过程期间协商的某些参数。与PDP上下文激活一样，PDP上下文修改是主机与因特网网关之间的双向握手，使得能够对主机和因特网网关之间的协商同样使用选项对。根据一个实施例，引入两个附加选项以与PDP上下文修改过程一起使用。首先，定义全球可达性扩充请求选项和全球可达性扩充响应选项对，以分别使得主机能够请求附加的全球端口以及(如果可能的话)使得因特网网关能够返回附加的全球端口。其次，定义全球可达性解除分配请求选项和全球可达性解除分配响应选项对，以分别使得主机能够返回未使用的全球端口以及使得因特网网关能够向主机确认解除分配未使用的端口。
图4是示出典型PDP上下文修改过程的事务图。使用PDP上下文修改过程来修改特殊PDP上下文的某些参数。参考图4，在事务401，主机101向服务网关102发送修改PDP上下文请求消息。服务网关102依次生成更新PDP上下文请求消息并经由事务402将其发送到因特网网关103。作为响应，在事务403，因特网网关103基于更新PDP上下文请求来修改当前PDP上下文的某些参数。因特网网关130经由事务404向服务网关102返回更新PDP上下文响应消息，并且服务网关102在事务405将修改PDP上下文接受消息返回到主机。前文提到的3GPP规范中定义了上述消息。
图5是示出根据一个实施例的扩充的PDP上下文修改过程的事务图。除了用于修改特殊PDP上下文的某些参数的标准PDP上下文修改过程外，为了分配附加全球端口或解除分配全球端口的目的，还将标准PDP上下文修改过程扩充成携带附加信息。参考图5，在事务501，主机101向服务网关102发送修改PDP上下文请求消息。除了3GPP规范定义的修改PDP上下文请求的标准信息外，修改PDP上下文请求还包括全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项。全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项可以被实现为修改PDP上下文请求的特定或选定选项。作为备选，全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项可以被实现为前文提到的3GPP规范定义的协议配置选项的一部分。
服务网关102依次生成更新PDP上下文请求消息，并经由事务502将其发送到因特网网关103。更新PDP上下文请求消息包括来自修改PDP上下文请求消息的全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项。作为响应，在事务503，因特网网关103基于更新PDP上下文请求来修改当前PDP上下文的某些参数。另外，因特网网关103还基于更新PDP上下文请求的全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项来执行全球端口的分配或解除分配。因特网网关130经由事务504向服务网关102返回更新PDP上下文响应消息，其包括所分配的附加全球端口或确认解除分配全球端口的状态。服务网关102在事务505将修改PDP上下文接受消息返回到主机101，其包括来自更新PDP上下文响应消息的所分配的附加全球端口或确认解除分配全球端口的状态。
图6是示出根据一个实施例的用于执行扩充的PDP上下文修改过程的方法的流程图。注意方法600可以由处理逻辑来执行，其可以包括软件、固件、硬件或它们的组合。例如，方法600可以由服务网关(如图2的服务网关102)来执行。参考图6，在框601，服务网关从主机接收3GPP网络的修改PDP上下文请求以修改PDP上下文的一个或更多参数。修改PDP上下文请求包括用于请求向主机分配附加全球端口的全球可达性扩充请求选项或用于解除分配先前已分配给主机的特殊全球端口的全球可达性解除分配请求选项。
作为响应，在框602，服务网关生成更新PDP上下文请求，其包括来自修改PDP上下文请求的全球可达性扩充请求选项或全球可达性解除分配请求选项，以及该服务网关将更新PDP上下文请求发送到因特网网关。在框603，服务网关接收来自因特网网关的更新PDP上下文响应。更新PDP上下文响应包括全球可达性扩充响应选项或全球可达性解除分配响应选项。作为响应，在框604，服务网关生成修改PDP上下文接受，其包括来自更新PDP上下文响应的全球可达性扩充响应选项或全球可达性解除分配响应选项。服务网关然后将修改PDP上下文接受发送回主机。因此，主机不必发起分开的连接会话以便请求相同的信息。确切地来说，主机无需进行与服务网关和/或因特网网关的附加地址转换器穿越信令事务。
图7是示出根据本发明的一个实施例的网络单元的框图。网络单元900可以被实现为图2中所示出的网络节点中的任何一个。例如，网络单元900可以被实现为图2的服务网关102的一部分。参考图7，网络单元900包括但不限于通过网格905通信上耦合到一个或更多线路卡(line card)902-903(也称为接口卡或用户面)的控制卡901(也称为控制面)，网格905可以是网格网络(mesh network)、互连、总线或其组合。线路卡也称为数据面(有时称为转发面或媒体面)。线路卡902-903中的每个分别与一个或更多接口(也称为端口)(如接口906-907)关联。每个线路卡包括路由选择功能块或逻辑(例如，块909-910)，以根据由控制卡901配置的配置(例如路由选择表)经由对应的接口来路由选择和/或转发分组，其可以由管理员经由接口911(例如，命令行接口或CLI)来配置。
根据一个实施例，控制卡901包括但不限于PDP上下文激活单元930、PDP上下文修改单元931和数据库908。PDP上下文激活单元930配置成执行扩充的PDP上下文激活过程，其包括按上文描述的来处理全球可达性信息请求。PDP上下文修改单元931配置成执行扩充的PDP上下文修改过程，其包括按上文描述的来修改全球可达性信息。
参考回图7，在网络单元900是路由器(或实现路由选择功能性)的情况中，控制面901通常确定要如何对数据(例如，分组)进行路由选择(例如，数据的下一跳和该数据的出局端口)，以及数据面(例如，线路卡902-903)负责转发该数据。例如，控制面901通常包括与其它网络单元通信以交换路由并基于一个或更多路由选择度量来选择那些路由的一个或更多路由选择协议(例如，边界网关协议(BGP)、内部网关协议(IGP)(例如，开放最短路径优先(OSPF)、路由选择信息协议(RIP)、中间系统至中间系统(ISIS)等)、标签分配协议(LDP)、资源保留协议(RSVP)等)。
路由和邻接被存储在控制面(例如，数据库908)上的一个或多个路由选择结构(例如，路由选择信息库(RIB)、标签信息库(LIB)、一个或更多邻接结构等)中。控制面901基于路由选择结构以信息(例如，邻接和路由信息)对数据面(例如，线路卡902-903)编程。例如，控制面901将邻接和路由信息编程为数据面上的一个或更多转发结构(例如，转发信息库(FIB)、标签转发信息库(LFIB)和一个或更多邻接结构)。在转发业务时，数据面使用这些转发和邻接结构。
每个路由选择协议基于某些路由度量(对于不同的路由选择协议，度量能够是不同的)将路由条目下载到主路由选择信息库(RIB)。每个路由选择协议能够在本地RIB(例如，OSPF本地RIB)中存储路由条目，其包括未下载到主RIB的路由条目。管理主RIB的RIB模块从路由选择协议(基于度量的集合)所下载的路由中选择路由，并将那些选择的路由(有时称为活动路由条目)下载到数据面。RIB模块还能够使得路由在路由选择协议之间重新分布。对于层2转发，网络单元900能够存储一个或更多桥接表，其用于基于数据中的层2信息来转发这个数据。
仅出于说明的目的，图7中仅示出一个控制卡和两个线路卡。通常，网络单元包括一个或更多线路卡的集合、一个或更多控制卡的集合以及可选地一个或更多服务卡(有时称为资源卡)的集合。这些卡通过一个或更多机制(例如，耦合线路卡的第一完全网格以及耦合所有卡的第二完全网格)而耦合在一起。线路卡的集合构成数据面，而控制卡的集合提供控制面以及通过线路卡与外部网络单元交换分组。服务卡的集合能够提供专门的处理(例如，层4到层7服务(例如，防火墙、IPsec、IDS、P2P)、VoIP会话边界控制器、移动无线网关(GGSN、演进分组系统(EPS)网关)等)。作为示例，可以使用服务卡来终止IPsec隧道并运行伴随的认证和加密算法。正如本文所使用的，网络单元(例如，路由器、交换机、桥等)是通信上互连网络上的其它设备(例如，其它网络单元、终端站等)的一件连网设备，其包括硬件和软件。一些网络单元是为多个连网功能(例如，路由选择、桥接、交换、层2汇聚、会话边界控制、服务质量和/或订户管理)提供支持和/或为多个应用服务(例如，数据、语音和视频)提供支持的“多个服务网络单元”。
订户终端站(例如，服务器、工作站、膝上型计算机、掌上机、移动电话、智能电话、多媒体电话、基于因特网协议的语音(VOIP)电话、便携媒体播放器、全球定位系统(GPS)单元、游戏系统、机顶盒等)访问因特网上提供的内容/服务和/或叠加在因特网上的虚拟专用网络(VPN)上提供的内容/服务。内容和/或服务通常由属于服务或内容提供商的一个或更多终端站(例如，服务器终端站)或参与对等服务的终端站来提供，并且可以包括公用万维网页面(免费内容、店面、搜索服务等)、私有万维网页面(例如，提供电子邮件服务的用户名/密码访问的万维网页面等)、基于VPN的企业网络等。通常，订户终端站(例如，通过(有线或无线地)耦合到接入网的客户驻地设备(customer premise equipment))耦合到边缘网络单元，其(例如，通过一个或更多核心网络单元)耦合到其它边缘网络单元，其它边缘网络单元耦合到其它终端站(例如，服务器终端站)。
注意仅出于说明的目的而描述网络单元900。可以取决于特定应用来实现更多或更少的组件。例如，虽然示出单个控制卡，但是例如出于冗余的目的，可以实现多个控制卡。类似地，还可以在每个入口和出口接口上实现多个线路卡。还注意可以用硬件、软件或这二者的组合来实现图7中所示出的一些或所有组件。
已经在关于计算机存储器内的数据比特的操作的算法和符号表示方面呈现前文详细描述中的一些部分。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员将他们的工作实质最有效地传达给该领域的其它技术人员所使用的方式。这里以及一般地认为算法是导致期望结果的自洽的操作序列。操作是要求物理操控物理量的那些操作。虽然不一定，但是通常，这些量采用能够被存储、传递、组合、比较以及另外操控的电信号或磁信号的形式。主要出于通用的原因，将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字或诸如此类时常被证明是方便的。
但是，应该明白，所有这些和类似术语均与适当的物理量关联，并且它们只是应用于这些量的方便标签。除非另外明确声明，如根据上文论述显然的，要领会的是，在整篇说明书中，利用如下文权利要求书中阐述的那些术语的术语的论述涉及计算系统或类似电子计算装置操控表示为计算机系统的寄存器和/或存储器内的物理(电子)量的数据并将其变换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它这种信息存储、传送或显示装置内的物理量的其它数据的动作和/或过程。
本发明的实施例还涉及用于执行本文操作的设备。这个设备可以是针对所要求的目的而专门构造的，或它可以包括由计算机中存储的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可以存储在计算机可读介质中。机器可读介质包括用于存储以机器(例如，计算机)可读形式的信息的任何机制。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储媒体、光存储媒体、闪速存储器装置等)等。
本文呈现的算法和显示并非固有地与任何特殊计算机或其它设备相关。可以将各种通用系统与根据本文教导的程序一起使用，或构造用于执行所要求的方法操作的更专门的设备可证明是方便的。根据上文描述，用于各种各样的这些系统的所要求结构将出现。另外，未参考任何特殊编程语言来描述本发明的实施例。将领会的是，可以使用各种各样的编程语言来实现本文描述的本发明的实施例的教导。
在前文的说明书中，已经参考其特定示范实施例来描述本发明的实施例。将是明显的是，在不背离下文权利要求书中阐述的本发明的广泛精神和范围的前提下可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图被视为是说明性意义的而非限制性意义的。

Claims (20)

1.一种用于使用现有3GPP协议来为第三代合作伙伴计划(3GPP)网络的主机执行网络地址转换器穿越以获取全球因特网协议(IP)地址和全球端口的机器实现的方法，所述方法包括以下步骤：
在服务网关装置，接收来自主机的激活分组数据协议(PDP)上下文请求消息，所述激活PDP上下文请求消息与3GPP网络协议兼容，其中所述激活PDP上下文请求消息包括请求向所述主机分配全球IP地址和全球端口的全球可达性请求选项；
响应所述激活PDP上下文请求消息，从所述服务网关装置向因特网网关装置传送创建PDP上下文请求消息，所述创建PDP上下文请求消息包括来自所述激活PDP上下文请求消息的全球可达性请求选项，其中所述创建PDP上下文请求消息与3GPP网络协议兼容；
在所述服务网关装置，接收来自所述因特网网关的创建PDP上下文响应消息，所述创建PDP上下文响应消息与3GPP网络协议兼容，其中，所述创建PDP上下文响应消息包括其中指定分配给所述主机的全球IP地址和全球端口的全球可达性响应选项；以及
响应所述创建PDP上下文响应消息，将激活PDP上下文接受消息从所述服务网关装置传送到所述主机，所述激活PDP上下文接受消息包括来自所述创建PDP上下文响应消息的全球可达性响应选项，其中所述激活PDP上下文接受消息与3GPP网络协议兼容，
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便获取与所述主机关联的全球IP地址和全球端口。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述全球可达性请求选项是所述激活PDP上下文请求消息和所述创建PDP上下文请求消息中列出的选定选项。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述全球可达性响应选项是所述创建PDP上下文响应消息和所述激活PDP上下文接受消息中列出的选定选项。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述全球可达性请求选项是在所述激活PDP上下文请求消息和所述创建PDP上下文请求消息中定义的协议配置选项中指定的。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述全球可达性响应选项是在所述创建PDP上下文响应消息和所述激活PDP上下文接受消息中定义的协议配置选项中指定的。
6.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述服务网关装置，接收来自主机的修改PDP上下文请求消息，其中所述修改PDP上下文请求消息包括请求向所述主机分配附加全球端口的全球可达性扩充请求选项；
响应所述修改PDP上下文请求消息，将更新PDP上下文请求消息从所述服务网关装置传送到所述因特网网关装置，所述更新PDP上下文请求消息包括来自所述修改PDP上下文请求消息的全球可达性扩充请求选项；
在所述服务网关装置，接收来自所述因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中，所述更新PDP上下文响应消息包括其中指定分配给所述主机的附加全球端口的全球可达性扩充响应选项；以及
响应所述更新PDP上下文响应消息，将修改PDP上下文接受消息从所述服务网关装置传送到所述主机，所述修改PDP上下文接受消息包括来自所述更新PDP上下文响应消息的全球可达性扩充响应选项，
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便获取与所述主机关联的附加全球端口。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述全球可达性扩充请求选项是所述修改PDP上下文请求消息和所述更新PDP上下文请求消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述全球可达性响应选项是所述更新PDP上下文响应消息和所述修改PDP上下文接受消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
9.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述服务网关装置，接收来自主机的第二修改PDP上下文请求消息，其中所述第二修改PDP上下文请求消息包括请求解除分配与所述主机关联的全球端口的全球可达性解除分配请求选项；
响应所述第二修改PDP上下文请求消息，将第二更新PDP上下文请求消息从所述服务网关装置传送到所述因特网网关装置，所述第二更新PDP上下文请求消息包括来自所述第二修改PDP上下文请求消息的全球可达性解除分配请求选项；
在所述服务网关装置，接收来自所述因特网网关的第二更新PDP上下文响应消息，其中所述第二更新PDP上下文响应消息包括指示所述全球端口的解除分配状态的全球可达性解除分配响应选项；以及
响应所述第二更新PDP上下文响应消息，将第二修改PDP上下文接受消息从所述服务网关装置传送到所述主机，所述第二修改PDP上下文接受消息包括来自所述第二更新PDP上下文响应消息的全球可达性解除分配响应选项，
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便解除分配与所述主机关联的全球端口。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述全球可达性解除分配请求选项是所述第二修改PDP上下文请求消息和所述第二更新PDP上下文请求消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述全球可达性解除分配响应选项是所述第二更新PDP上下文响应消息和所述第二修改PDP上下文接受消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
12.一种用于作为服务网关装置来操作而使用现有3GPP协议来为第三代合作伙伴计划(3GPP)网络的主机使能网络地址转换器穿越以获取全球因特网协议(IP)地址和全球端口的网络单元，所述网络单元包括：
分组数据协议(PDP)上下文激活单元，所述PDP上下文激活单元包括：
第一接收机，适于接收来自主机的激活PDP上下文请求消息，所述激活PDP上下文请求消息与3GPP网络协议兼容，其中所述激活PDP上下文请求消息包括请求向所述主机分配全球IP地址和全球端口的全球可达性请求选项，以及
第一传送机，响应所述激活PDP上下文请求消息，所述第一传送机适于向因特网网关装置传送创建PDP上下文请求消息，所述创建PDP上下文请求消息包括来自所述激活PDP上下文请求消息的全球可达性请求选项，其中所述创建PDP上下文请求消息与3GPP网络协议兼容，
其中所述第一接收机适于接收来自所述因特网网关的创建PDP上下文响应消息，所述创建PDP上下文响应消息与3GPP网络协议兼容，其中，所述创建PDP上下文响应消息包括其中指定分配给所述主机的全球IP地址和全球端口的全球可达性响应选项，以及
其中响应所述创建PDP上下文响应消息，所述第一传送机适于将激活PDP上下文接受消息传送到所述主机，所述激活PDP上下文接受消息包括来自所述创建PDP上下文响应消息的全球可达性响应选项，其中所述激活PDP上下文接受消息与3GPP网络协议兼容，以及
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便获取与所述主机关联的全球IP地址和全球端口。
13.如权利要求12所述的网络单元，还包括PDP上下文修改单元，所述PDP上下文修改单元包括：
第二接收机，适于接收来自主机的修改PDP上下文请求消息，其中所述修改PDP上下文请求消息包括请求向所述主机分配附加全球端口的全球可达性扩充请求选项，以及
第二传送机，响应所述修改PDP上下文请求消息，所述第二传送机适于向所述因特网网关装置传送更新PDP上下文请求消息，所述更新PDP上下文请求消息包括来自所述修改PDP上下文请求消息的全球可达性扩充请求选项，
其中所述第二接收机适于接收来自所述因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中，所述更新PDP上下文响应消息包括其中指定分配给所述主机的附加全球端口的全球可达性扩充响应选项，
其中响应所述更新PDP上下文响应消息，所述第二传送机适于将修改PDP上下文接受消息传送到所述主机，所述修改PDP上下文接受消息包括来自所述更新PDP上下文响应消息的全球可达性扩充响应选项，以及
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便获取与所述主机关联的附加全球端口。
14.如权利要求13所述的网络单元，其中所述PDP上下文修改单元还包括：
第三接收机，用于接收来自主机的第二修改PDP上下文请求消息，其中所述第二修改PDP上下文请求消息包括请求解除分配与所述主机关联的全球端口的全球可达性解除分配请求选项，以及
第三传送机，响应所述第二修改PDP上下文请求消息，所述第三传送机适于向所述因特网网关装置传送第二更新PDP上下文请求消息，所述第二更新PDP上下文请求消息包括来自所述第二修改PDP上下文请求消息的全球可达性解除分配请求选项，
其中所述第三接收机适于接收来自所述因特网网关的第二更新PDP上下文响应消息，其中所述第二更新PDP上下文响应消息包括指示所述全球端口的解除分配状态的全球可达性解除分配响应选项，以及
其中响应所述第二更新PDP上下文响应消息，所述第三传送机适于将第二修改PDP上下文接受消息传送到所述主机，所述第二修改PDP上下文接受消息包括来自所述第二更新PDP上下文响应消息的全球可达性解除分配响应选项，以及
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便解除分配与所述主机关联的全球端口。
15.一种用于使用现有3GPP协议来为第三代合作伙伴计划(3GPP)网络的主机执行网络地址转换器穿越以获取全球因特网协议(IP)地址和全球端口的机器实现的方法，所述方法包括以下步骤：
在服务网关装置，接收来自主机的修改分组数据协议(PDP)上下文请求消息，其中所述修改PDP上下文请求消息包括请求向所述主机分配附加全球端口的全球可达性扩充请求选项；
响应所述修改PDP上下文请求消息，将更新PDP上下文请求消息从所述服务网关装置传送到因特网网关装置，所述更新PDP上下文请求消息包括来自所述修改PDP上下文请求消息的全球可达性扩充请求选项；
在所述服务网关装置，接收来自所述因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中，所述更新PDP上下文响应消息包括其中指定分配给所述主机的附加全球端口的全球可达性扩充响应选项；以及
响应所述更新PDP上下文响应消息，将修改PDP上下文接受消息从所述服务网关装置传送到所述主机，所述修改PDP上下文接受消息包括来自所述更新PDP上下文响应消息的全球可达性扩充响应选项，
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便获取与所述主机关联的附加全球端口。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述全球可达性扩充请求选项是所述修改PDP上下文请求消息和所述更新PDP上下文请求消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述全球可达性响应选项是所述更新PDP上下文响应消息和所述修改PDP上下文接受消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
18.一种用于使用现有3GPP协议来为第三代合作伙伴计划(3GPP)网络的主机执行网络地址转换器穿越以获取全球因特网协议(IP)地址和全球端口的机器实现的方法，所述方法包括以下步骤：
在服务网关装置，接收来自主机的修改PDP上下文请求消息，其中所述修改PDP上下文请求消息包括请求解除分配与所述主机关联的全球端口的全球可达性解除分配请求选项；
响应所述修改PDP上下文请求消息，将更新PDP上下文请求消息从所述服务网关装置传送到因特网网关装置，所述更新PDP上下文请求消息包括来自所述修改PDP上下文请求消息的全球可达性解除分配请求选项；
在所述服务网关装置，接收来自所述因特网网关的更新PDP上下文响应消息，其中所述更新PDP上下文响应消息包括指示所述全球端口的解除分配状态的全球可达性解除分配响应选项；以及
响应所述更新PDP上下文响应消息，将修改PDP上下文接受消息从所述服务网关装置传送到所述主机，所述修改PDP上下文接受消息包括来自所述更新PDP上下文响应消息的全球可达性解除分配响应选项，
由此，所述主机无需建立至所述因特网网关装置的分开的连接会话以便解除分配与所述主机关联的全球端口。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述全球可达性解除分配请求选项是所述修改PDP上下文请求消息和所述更新PDP上下文请求消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述全球可达性解除分配响应选项是所述更新PDP上下文响应消息和所述修改PDP上下文接受消息中定义的协议配置选项和选定选项之一。
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