CN103460668A - 用于在路由器处管理通信的技术 - Google Patents

Abstract

路由器可在路由器本地的网络协议栈处处理从局域网接收到的数据，同时如常处理从广域网接收到的数据。将栈处理从数据的源卸载到路由器降低了基于接收到的数据的分组和来自分组的目的地的确认两者必须行进的网络跳跃数，由此降低了通信等待时间。另外，将栈处理卸载到路由器可降低数据源处的处理负荷。此外，路由器可针对局域话务和广域话务实现不同的服务质量或其他处理协议。

Description

用于在路由器处管理通信的技术

相关申请

本申请要求于2011年4月13日提交的美国申请S/N.13/086,000的优先权权益。

背景技术

公开领域

本公开涉及计算机网络，尤其涉及计算机网络的路由设备。

相关技术描述

计算机越来越多地经由通信网络与其他计算机进行通信。网络允许计算机提供该计算机无法单独执行的各种服务。例如，计算机的集合可允许用户参与在线游戏，其中用户在计算机之间共享的公共游戏环境中竞争。然而，随着由计算机传送到通信网络的信息量增加，计算机资源可变得受到重压，从而导致信息传递中不期望的延迟。这可能导致不良用户体验。例如，用户可能经历网络滞后，其中计算机没有以足够速度处理由网络所传递的信息，使得用户能够感知信息传递中的延迟。此外，网络滞后和其它网络传递问题可能影响各种各样的应用，诸如游戏应用、语音通信应用等等。

发明内容

在一些实施例中，一种方法包括将网络协议栈处理从局域网（LAN）处理的源节点卸载到耦合至该LAN的路由器。

在一些实施例中，卸载该网络协议栈处理包括在路由器的第一输入处接收来自LAN的第一数据，该第一数据采用不适于传送到耦合至路由器的广域网的第一格式；在路由器的网络协议栈处处理该第一数据以确定采用第二格式的第二数据，该第二格式适于传送到广域网；以及将该第二数据传送到广域网。

在一些实施例中，该方法还包括在路由器的第二输入处接收来自广域网的第三数据，该第三数据采用第二格式；以及将该第三数据从路由器路由到广域网。

在一些实施例中，卸载该网络栈处理包括：响应于在路由器处接收到来自广域网的分组，在路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；以及将该确认传送到该广域网。

在一些实施例中，卸载该网络栈处理包括：响应于在路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对第一数据的接收的确认，重新传送第二数据。

在一些实施例中，确定该第二数据包括基于第一数据形成第一分组，并且进一步包括将该分组的多个副本从路由器传送到广域网。

在一些实施例中，该路由器的网络协议栈包括TCP/IP栈。

在一些实施例中，该路由器的网络协议栈包括UDP栈。

在一些实施例中，一种方法包括：在路由器处接收第一数据；响应于确定该第一数据被定标到局域网（LAN）的节点，将该第一数据的第一数量的副本发送到局域网以供路由到LAN的该节点；以及响应于确定该第一数据被定标到广域网（WAN）的节点，将该第一数据的第二数量的副本发送到广域网以供路由到WAN的该节点；

在一些实施例中，该方法还包括在路由器处接收来自LAN的第二数据，该第二数据采用不适于传送到WAN的第一格式；在路由器的网络协议栈处处理第一数据以确定采用第二格式的第三数据，该第二格式适于传送到WAN；以及将该第二数据传送到WAN。

在一些实施例中，该方法还包括在路由器处接收来自广域网的第三数据，该第三数据采用第二格式；以及将该第三数据从路由器路由到WAN。

在一些实施例中，该方法还包括：响应于在路由器处接收到来自WAN的分组，在路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；以及将该确认传送到广域网。

在一些实施例中，该方法还包括：响应于在路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对第一数据的接收的确认，重新传送第二数据。

在一些实施例中，该路由器的网络协议栈包括TCP/IP栈。

在一些实施例中，该路由器的网络协议栈包括UDP栈。

在一些实施例中，一种路由器包括：被配置成耦合至局域网（LAN）的输入；以及被配置成卸载来自该LAN的源节点的网络协议栈处理的处理器。

在一些实施例中，该处理器用于通过以下操作来卸载该网络协议栈处理：在路由器的第一输入处接收来自LAN的第一数据，该第一数据采用不适于传送到耦合至路由器的广域网的第一格式；在路由器的网络协议栈处处理该第一数据以确定采用第二格式的第二数据，该第二格式适于传送到广域网；以及将该第二数据传送到广域网。

在一些实施例中，该处理器用于在路由器的第二输入处接收来自广域网的第三数据，该第三数据采用第二格式；以及将该第三数据从路由器路由到广域网。

在一些实施例中，该处理器用于通过以下操作来卸载该网络协议栈处理：响应于在路由器处接收到来自广域网的分组，在路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；以及将该确认传送到广域网。

在一些实施例中，该处理器用于通过以下操作来卸载该网络协议栈处理：响应于在路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对第一数据的接收的确认，重新传送第二数据。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开并使其众多特征和优点对本领域技术人员而言变得明显。

图1是根据本公开的一个实施例的通信网络的框图。

图2是根据本公开的一个实施例的路由器的框图。

图3是根据本公开的一个实施例的通信系统的框图。

图4是根据本公开一个实施例的网络协议栈的框图。

图5是解说根据本公开的一个实施例的图1的路由器的操作的流程图。

图6是根据本公开的一个实施例的在图1的路由器处管理通信的方法的流程图。

具体描述

图1-6解说了用于通过将路由器配置成与从连接到通信网络的广域网接收到的数据不同地处理从耦合到该网络的局域网接收到的数据，来改进通信网络的通信效率的技术。具体地，路由器可在路由器本地的网络协议栈处处理从局域网接收到的数据，同时如常处理从广域网接收到的数据。将栈处理从数据的源卸载到路由器降低了基于接收到的数据的分组和来自分组的目的地的确认两者必须行进的网络跳跃数，由此降低了通信等待时间。另外，将栈处理卸载到路由器可降低数据源处的处理负荷。此外，路由器可针对局域话务和广域话务实现不同的服务质量或其他处理协议。例如，路由器可通过将数据的多个副本传送到局域网处的目的地来利用与局域网有关的相对低的等待时间的优势，由此降低或消除目的地发送确认的需要，并且因而降低等待时间。

如本文所使用的，网络协议栈是指将由一个或多个计算机应用所提供的原始数据变换成可传输数据（transportable data）的一组功能。可传输数据和可传输分组是指可经由广域网传送的数据。网络协议栈将原始数据转换成适于经由路由器和计算机网络的其他交换设备进行传输的格式。例如，原始数据可以经由数据流以基本分组化的形式由应用来提供。网络协议栈从该数据流提取原始数据，将原始数据格式化成一个或多个可传输分组，并且将任何头部或其他信息附加到这些可传输分组，并且将这些可传输分组提供给网络以供通信。

图1解说了根据本公开的一个实施例的通信网络100。通信网络100包括局域网（LAN）101、路由器102、以及广域网（WAN）120。如本文所使用的，LAN是指在诸如家庭、学校、计算机实验室或办公楼之类的有限地理区域中连接计算机和设备的计算机网络。WAN是指覆盖宽广区域并且跨大都市、地区或国家边界的计算机网络。因此，LAN101和WAN120各自包括服务器、路由器以及被配置成经由通信网络100进行通信的其他计算机设备。路由器和其他交换设备通过根据包括在每一分组中的地址信息将接收到的分组路由到其他网络节点来形成LAN101和WAN120的通信主干。网络中可从网络接收数据或向网络发送数据以供通信的每一点被称为网络节点。因此，每一网络节点可包括一个或多个路由器、服务器、计算机设备等、或其任何组合。发起用于通信的数据或作为数据的目标目的地的网络节点被称为相关于该数据的端点。

路由器102是被配置成从LAN101和WAN120两者接收数据并且将数据传送到其他网络节点（包括LAN101中的节点和WAN120中的网络节点）的路由器设备。出于讨论目的，从LAN101的网络节点接收到的数据被称为LAN侧话务，而从WAN的网络节点接收到的数据被称为WAN侧话务。路由器102在地理上位于靠近LAN101的节点。例如，路由器102可与LAN101的网络节点位于相同建筑物中，诸如住宅楼或办公楼中。因此，路由器102的LAN侧话务通常具有比WAN侧话务更小的等待时间。即，LAN侧话务通常比WAN侧话务花费更少的时间到达路由器102。

路由器102可通过与WAN侧话务不同地处理LAN侧话务来利用LAN侧话务的相对小的等待时间的优势。例如，LAN侧话务可用不适于经由WAN120进行路由的基本分组化的数据流来提供。路由器120可在本地执行的网络协议栈处处理LAN侧话务以便将LAN侧话务置于适于经由WAN120传送的格式，并且如常路由经处理的话务。另外，路由器102可以如常路由被定标到WAN120的节点的WAN侧话务。对于被定标到LAN101的节点的WAN侧话务，路由器102可经由本地执行的网络协议栈来处理该话务，以便形成不适于经由WAN120传送的数据流，并且将该数据流提供给目标网络节点。由此，路由器102可为LAN101的节点执行常规上在个体节点处执行的网络协议栈功能。通过将网络协议栈功能卸载到路由器102，简化了LAN101的每一节点处的处理。

此外，将栈处理功能卸载到路由器102使得针对基于从LAN101接收到的信息的分组的网络跳跃数降低了至少一跳，由此降低了网络等待时间。具体而言，对于一些网络协议，网络协议栈通过为分组的目的地发送该分组已被接收的确认而等待指定的时间量来改进通信可靠性。如果在指定的（或是预定的或是可编程的）时间段内未接收到确认，则网络协议栈重传接收到的分组。类似地，网络协议栈可负责响应于接收到分组来向分组源发送确认。在所解说的图1的实施例中，路由器102的网络协议栈管理对确认的发送以及对接收自LAN101的数据的分组的重传两者。由于就网络跳跃而言路由器102更靠近目的地，因此路由器处的网络协议栈可比LAN101的节点更快地接收和发送确认，通信等待时间可被降低。

另外，在一些实施例中，可通过将分组的多个副本发送到LAN101中的目的地来改进通信可靠性，而不是通过等待分组在其目标目的地处被接收的确认。对于被定标到WAN120中的目的地的分组，从路由器102发送多个分组由于相对等待时间和带宽问题可能是不可行或不期望的。然而，从路由器102传送被定标到LAN101中的目的地的信息比在WAN120上传送信息更快。因此，响应于在路由器102处的网络协议栈处确定分组被定标到LAN101的节点，路由器102可将每一分组的多个副本发送到目的地节点。这可降低或消除对等待来自目的地节点的确认的需要，由此降低通信等待时间。路由器102处的网络栈可遵循一个或多个通信协议，诸如TCP/IP、UDP等。

在另一实施例中，路由器102可为LAN侧话务提供与WAN侧话务不同的服务质量或其他处理功能。例如，可通过将数据的多个副本发送到目标目的地来改进通信的稳健性。然而，对于诸如WAN侧话务之类的高等待时间的话务而言，制作多个副本可能不可行。因此，与经由WAN侧话务所提供的数据的副本相比，路由器102可发送更多个经由LAN侧话务所提供的数据的副本。例如，对于与LAN侧话务相关联的每一分组（无论该分组是由LAN101的节点所提供的还是由路由器102的本地执行的网络协议栈所形成的），路由器102可向目标网络节点发送该分组的N个副本，其中N为整数。作为对比，对于与WAN侧话务相关联的分组，路由器102可向目标网络节点发送该分组的M个副本，其中M为整数。在一个实施例中，M小于N。

参考图2，解说了根据本公开一个实施例的路由器102的框图。路由器102包括用于便于对可传输分组和原始数据两者的接收和路由的多个模块。具体而言，在图1所解说的示例中，路由器102包括处理器204、分组缓冲器206、交换结构210、和数据连接215-217。数据连接包括局域数据连接215以及广域网数据连接216和217。广域网连接216和217中的每一个连接是至网络的允许从广域网120的节点接收分组以及将分组传送到广域网120的节点两者的输入/输出连接。具体而言，广域网数据连接216和217中的每一个连接被连接到包括在广域网120中不同的节点子集。相应地，通过在一条网络连接处接收分组并且经由另一条网络连接传送该分组，路由器102将该分组从一个节点子集传达至另一节点子集。局域数据连接215被连接到局域网101，并且可传送或接收不适于经由广域网120传输的原始数据。例如，原始数据可能不包括用于经由网络传输的合适的头部信息。此外，原始数据可能不是以允许经由网络进行通信的格式来组织的。

交换结构210是在路由器102的各模块之间路由可传输分组的通信主干。交换结构接收指示路由器102的哪个模块要接收所提供的可传输分组的控制信令。相应地，交换结构210便于由路由器102对可传输分组进行接收、存储和提供。

分组缓冲器206是存储接收到的可传输分组的存储器结构，诸如随机存取存储器（RAM）、非易失性存储器、或其它存储器。分组缓冲器206可在能够个体地寻址的位置中存储可传输分组，由此分组缓冲器206基于接收到的控制信令在这些可寻址的位置处存储或取回可传输分组。该控制信令指示对分组缓冲器206的访问请求是读访问还是写访问，并且指示与该访问相关联的位置的地址。作为响应，分组缓冲器206在写访问的情形中在所指示的位置处存储接收到的可传输分组，或者在读访问的情形中取回存储在所指示的位置处的分组。

处理器204是用于控制路由器102的操作的模块。相应地，处理器204可以是通用或专用处理器、用于实现状态机的一个或多个逻辑模块等、或其任何组合。为了控制路由器102的操作，处理器204监视在路由器102处接收到的分组，并且基于与每个分组相关联的地址信息来提供控制信令以便于对接收到的分组的存储和路由。处理器204还可执行网络协议栈，以在可传输分组与原始数据之间进行转换。

为了解说目的，在操作期间，在广域网数据连接216和217中的一个连接处接收可传输分组。响应于接收到该分组，处理器204向交换结构210提供控制信令以使该分组被提供给分组缓冲器206。处理器204还向分组缓冲器206提供控制信令，以使得接收到的分组被存储在由处理器204指示的地址处。处理器204还可提供控制信令以从分组缓冲器206取回分组、分析包括在该分组中的目的地地址信息、以及控制交换结构210以使得该分组被提供给广域网数据连接216和217中由目的地地址指示的那个连接。具体地，处理器204可访问一个或多个路由表（未示出），该一个或多个路由表指示与连接至路由器202的每个网络节点子集相关联的目的地地址范围。基于由该地址指示的节点子集，路由器控制模块可控制交换结构210以将分组提供给广域网数据连接216和217中与所指示的节点子集相关联的那个连接。

另外，处理器104可从局域网数据连接215接收原始数据，并且执行网络协议栈以将原始数据转换成可传输分组。处理器204随后将可传输分组存储在分组缓冲器206中以供通信。另外，处理器204可确定存储在分组缓冲器206处的可传输分组被定标到LAN101的网络节点，并且作为响应，采用网络协议栈将可传输数据分组转换成原始数据。处理器204将原始数据提供给局域网数据连接215以供传输到LAN101的目标网络节点。

除了将原始数据转换成可传输分组以外，在处理器204处执行的网络协议栈可以针对从经由局域网连接115接收到的数据所形成的可传输分组执行其他功能，包括流控制以及与网络协议栈相关联的其他功能。例如，在处理器104处执行的网络协议栈可管理通信可靠性功能，诸如生成对于接收自WAN120并且被定标到LAN101的分组的确认，等待来自分组目的地的确认以确定是重发该分组还是将另一分组发送到目的地等。此外，代替采用对于被定标到LAN101处的节点的分组的确认，处理器104处的网络协议栈可发送每一分组的多个副本，由此降低通信等待时间。相应地，处理器104作为连接至局域网连接115的计算机设备的网络协议栈代理来执行。

图3解说了根据本公开的一个实施例的纳入了图1的路由器102的通信系统300。通信系统300还包括WAN220和LAN101。LAN101包括各自连接至路由器102的计算机设备330和331。计算机设备330和331中的每一者均执行应用。例如，计算机设备330执行应用340。

在所解说的实施例中，假定各计算机设备230各自连接至路由器102的LAN115，而WAN120连接至WAN连接116和117。计算机设备330执行路由器接口协议栈341，该路由器接口协议栈341从应用340接收原始数据，将接收到的原始数据处理成可经由连接传送到路由器102的格式，并且将经转换的原始数据传送到路由器102。路由器接口协议栈341不将接收到的数据转换成可传输分组。相应地，路由器102处的处理器204执行网络协议栈350，该网络协议栈350将由路由器接口协议栈所提供的原始数据转换成可传输数据分组。另外，网络协议栈350将定标到计算机设备330的可传输分组转换成原始数据，并且将该原始数据提供给路由器接口协议栈341。作为响应，路由器接口协议栈341将接收到的数据转换成可由应用340来处理的格式。在一个实施例中，路由器接口协议栈由网络接口设备来执行，诸如计算机设备330的网络接口卡（NIC）。

另外，网络协议栈350代表计算机设备330执行流控制和其他网络协议栈功能。这降低了计算机设备330处的处理负荷，由此降低了网络滞后和其他通信问题。

图4解说了根据本公开的一个实施例的网络协议栈400。网络协议栈400包括传输层422、互联网层424、链路层426，这些层中的每一者为网络协议栈400执行相关联的功能。具体而言，网络协议栈400与在应用层420处执行的各应用传递信息。在所解说的实施例中，应用层420在端点（诸如图3的计算机设备330）处被执行。传输层422、互联网层424以及链路层426各自在路由器102的处理器204处被执行，由此卸载来自该端点的这些功能。

图5解说了示出根据本公开的一个实施例的解说了路由器102的操作的流程图。在框430，在数据连接215-217处接收信息。如果该信息是在WAN连接216和217中的一个连接处被接收的，则该信息是可传输分组，并且在框434路由器102将这些可传输分组路由到目标网络节点。如果该信息是在LAN连接215处被接收的，则在框532路由器102将接收到的原始数据提供给网络协议栈。在框534，网络协议栈532将接收到的原始数据转换成可传输分组，并且将这些可传输分组路由到目标网络节点。

图6解说了根据本公开一个实施例的在路由器102处管理通信的方法的流程图。在框602，路由器从数据连接215-217中的一个连接接收要传送的数据。在框604，路由器102确定接收到的数据被定标到LAN101的节点还是WAN120的节点。这一确定可例如基于经由其接收数据的特定数据连接来作出。如果数据被定标到LAN101的节点，则路由器102在本地执行的网络协议栈处处理数据以形成分组，并且在框606制作每一分组的N个副本以供通信，其中N为整数。在框608，路由器102将每一分组的N个副本发送给WAN120或LAN101的目标网络节点。在框604，如果路由器102确定接收到的数据被定标到WAN120的节点，则该方法流前进至框610，并且路由器102制作每一接收到的分组的M个副本，其中M是不同于N的整数。在框612，路由器102将M个副本路由到目标网络节点。在一个实施例中，M等于一，并且路由器102不制作接收到的分组的副本，而是将每一分组路由到目标节点而不制作副本。

以上公开的主题内容将被认为是解说性而非限制性的，且所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真实精神和范围内的所有此类修改、增强和其他实施例。因此，就法律允许的最大程度而言，本发明的范围将由所附权利要求及其等效技术方案的最宽许可解读来确定，而不应被前述详细描述所约束或限制。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

将网络协议栈处理从局域网（LAN）处理的源节点卸载到耦合至所述LAN的路由器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，卸载所述网络协议栈处理包括：

在所述路由器的第一输入处接收来自所述LAN的第一数据，所述第一数据采用不适于传送到耦合至所述路由器的广域网的第一格式；

在所述路由器的网络协议栈处处理所述第一数据以确定采用第二格式的第二数据，所述第二格式适于传送到所述广域网；

将所述第二数据传送到所述广域网。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述路由器的第二输入处接收来自所述广域网的第三数据，所述第三数据采用所述第二格式；以及

将所述第三数据从所述路由器路由到所述广域网。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，卸载所述网络栈处理包括：

响应于在所述路由器处接收到来自所述广域网的分组，在所述路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；

将所述确认传送到所述广域网。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，卸载所述网络栈处理包括：

响应于在所述路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对所述第一数据的接收的确认，重新传送所述第二数据。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述第二数据包括基于所述第一数据形成第一分组，并且进一步包括将所述分组的多个副本从所述路由器传送到所述广域网。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由器的网络协议栈包括TCP/IP栈。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由器的网络协议栈包括UDP栈。

9.一种方法，包括：

在路由器处接收第一数据；

响应于确定所述第一数据被定标到局域网（LAN）的节点，将所述第一数据的第一数量的副本发送到所述局域网以供路由到所述LAN的所述节点；

响应于确定所述第一数据被定标到广域网（WAN）的节点，将所述第一数据的第二数量的副本发送到所述广域网以供路由到所述WAN的所述节点。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述路由器处接收来自所述LAN的第二数据，所述第二数据采用不适于传送到所述WAN的第一格式；

在所述路由器的网络协议栈处处理所述第一数据以确定采用第二格式的第三数据，所述第二格式适于传送到所述WAN；

将所述第二数据传送到所述WAN。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述路由器处接收来自所述广域网的第三数据，所述第三数据采用所述第二格式；以及

将所述第三数据从所述路由器路由到所述WAN。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

响应于在所述路由器处接收到来自所述WAN的分组，在所述路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；

将所述确认传送到所述广域网。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

响应于在所述路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对所述第一数据的接收的确认，重新传送所述第二数据。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述路由器的网络协议栈包括TCP/IP栈。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述路由器的网络协议栈包括UDP栈。

16.一种路由器，包括：

被配置成耦合至局域网（LAN）的输入；

被配置成卸载来自所述LAN的源节点的网络协议栈处理的处理器。

17.如权利要求16所述的路由器，其特征在于，所述处理器通过以下操作来卸载所述网络协议栈处理：

在所述路由器的第一输入处接收来自所述LAN的第一数据，所述第一数据采用不适于传送到耦合至所述路由器的广域网的第一格式；

在所述路由器的网络协议栈处处理所述第一数据以确定采用第二格式的第二数据，所述第二格式适于传送到所述广域网；

将所述第二数据传送到所述广域网。

18.如权利要求17所述的路由器，其特征在于，所述处理器用于：

在所述路由器的第二输入处接收来自所述广域网的第三数据，所述第三数据采用所述第二格式；以及

将所述第三数据从所述路由器路由到所述广域网。

19.如权利要求17所述的路由器，其特征在于，所述处理器通过以下操作来卸载所述网络协议栈处理：

响应于在所述路由器处接收到来自所述广域网的分组，在所述路由器处所执行的网络协议栈处生成确认；

将所述确认传送到所述广域网。

20.如权利要求17所述的路由器，其特征在于，所述处理器通过以下操作来卸载所述网络协议栈处理：

响应于在所述路由器处所执行的网络协议栈处确定在第一时间量里未接收到对所述第一数据的接收的确认，重新传送所述第二数据。

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