CN103918246B - 用于使用网络地址转换功能对ip分段进行数据分组处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在本申请中描述了用于履行有效的网络地址转换(NAT)的系统和方法。在一些方面中，在接收到数据分组的所有IP分段之前，为数据分组创建部分NAT条目。此外，在接收到数据分组的所有IP分段之前，发送IP分段。在一些方面中，在NAT设备处为IP分段和/或数据分组生成唯一的IP‑ID。

Description

用于使用网络地址转换功能对IP分段进行数据分组处理的系 统和方法
技术领域
本申请一般涉及通信，并且更具体地说，涉及用于使用网络地址转换(NAT)功能对因特网协议(IP)分段进行有效处理的系统、方法和设备(诸如路由器)。
背景技术
广泛地部署通信系统以便在通信设备(例如，移动手持机、PAD(个人数字助理)、个人计算机、智能电话、服务器、或者能够经由网络进行通信的任何其它电子设备)之间提供各种类型的通信(例如，语音、数据、多媒体服务等)。设备可以经由互连设备网络在彼此之间发送/接收数据。例如，客户端设备可以在网络上与服务器设备交换数据。
由于IPv4地址对于设备来说可用性有限，所以客户端设备可以通过诸如运行网络地址转换(NAT)功能的设备(在这里称为“NAT”设备)的另一个设备访问网络。NAT设备可以提供到一组客户端设备(可以将其集合在局域网(LAN)中)的公共域访问。可以将单独一个公共可路由IPv4地址分配给用于该组客户端设备的NAT设备以便访问公共网络，而不是每个客户端设备具有其自己的公共可路由IPv4地址。这节约了IPv4地址的分配。此外，由于所有业务都流经NAT设备，所以使用NAT设备允许在NAT设备处建立帮助保护所有客户端设备的安全协议。
对于与服务器设备进行通信的客户端设备，从客户端设备发送到服务器设备的数据经过NAT设备路由。对于与客户端设备进行通信的服务器，服务器设备将数据发送到NAT设备，并且NAT设备将数据发送到客户端设备。
为了在客户端设备和服务器设备之间交换数据，NAT设备可以履行网络地址转换。利用NAT，NAT设备可以在将数据分组发送到服务器之前修改来自客户端设备的数据分组的因特网协议(IP)地址。相似地，NAT设备可以在将数据分组发送到客户端之前修改来自服务器的数据分组的IP地址。
例如，客户端设备可以是为每个客户端设备使用“私有”IP地址在本地网络内进行通信的本地网络的一部分。然而，这些私有IP地址可能不能使客户端设备与位于“公共”网络上的设备(例如位于因特网上的服务器设备)进行通信。然而，NAT设备可以与公共IP地址相关联，并且能够与公共网络上的设备进行通信。因此，NAT设备可以从具有私有IP地址的客户端设备接收数据分组，这些分组的目的地是公共网络上的设备。NAT设备可以修改数据分组的私有IP地址以便反映NAT设备的公共IP地址，并且将数据分组发送到公共网络上的服务器。例如，为了对来自单独一个客户端设备的多个业务流进行监控，NAT设备(例如，对称NAT设备)还可以对数据分组中诸如传输层端口信息的其它信息进行修改。随后，响应于使用公共IP地址的NAT设备，服务器可以发送数据分组。随后，NAT设备必须确定每个响应数据分组属于哪个客户端设备，并且将响应数据分组修改为具有合适的客户端设备私有IP地址。
为了能够履行NAT，NAT设备在履行NAT并且将数据分组发送到服务器之前，可能在数据分组的所有IP分段从客户端设备到达NAT之前需要等待，这可能导致延迟过错通信以及NAT设备中增大的存储器缓存需求。如在这里进一步所讨论的，在IP分段乱序到达NAT设备时，其中第一IP分段最后到达NAT设备时，这可以是格外如此。
此外，在一些实例中，与同一个NAT设备相关联的两个或者更多个客户端设备可以使用数据报或者分段的相同的IP-ID将IP数据报或者分段发送到同一个服务器。在这些实例中，在通过NAT设备履行NAT并且将数据报或分段发送到服务器之后，服务器可能不能在经由NAT设备从第一客户端设备和第二客户端设备发送的数据报或分段之间进行区分。这导致通信中的低效率和错误。因此，需要履行NAT的增强系统和方法。
发明内容
本发明的系统、方法和设备各自具有若干方面，其没有单独一个为其期望属性单独负责。现在将简要讨论一些特征，而不限制如下列权利要求所表达的本发明的范围。在考虑了该讨论之后，并且特别是在阅读了题目为“详细说明”的章节之后，将理解本发明的特征如何提供包括有效网络地址转换(NAT)在内的优点。
本公开的一个实施例提供了用于在网络中进行通信的方法。方法包括接收因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段。方法包括在接收到全部的数据分组分段序列之前发送该数据分组分段。
本公开的另一个实施例提供了用于在网络中进行通信的方法。方法包括在第一业务流上接收具有第一因特网协议标识符(IP-ID)的数据分组分段。方法包括为数据分组分段生成第二IP-ID，其中，第二IP-ID对于第一流是唯一的。方法包括发送具有第二IP-ID的数据分组分段。
本公开的另一个实施例提供了用于在网络中进行通信的装置。装置包括接收机，其配置为接收因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段。装置包括发射机，其配置为在接收到全部的数据分组分段序列之前发送该数据分组分段。
本公开的另一个实施例提供了用于在网络中进行通信的装置。装置包括接收机，其配置为在第一业务流上接收具有第一因特网协议标识符(IP-ID)的数据分组分段。装置包括处理器，其配置为给数据分组分段生成第二IP-ID，其中，第二IP-ID对于第一流是唯一的。装置包括发射机，其配置为发送具有第二IP-ID的数据分组分段。
本公开的另一个实施例提供了用于在网络中进行通信的装置。装置包括用于接收因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段的模块。装置包括用于在接收到全部的数据分组分段序列之前发送该数据分组分段的模块。
本公开的另一个实施例提供了用于在网络中进行通信的装置。装置包括用于在第一业务流上接收具有第一因特网协议标识符(IP-ID)的数据分组分段的模块。装置包括用于为数据分组分段生成第二IP-ID的模块，其中，第二IP-ID对于第一流是唯一的。装置包括用于发送具有第二IP-ID的数据分组分段的模块。
本公开的另一个实施例提供了包含指令的计算机可读介质。当执行指令时使装置接收因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段。当执行指令时使装置在接收到全部的数据分组分段序列之前发送该数据分组分段。
本公开的另一个实施例提供了包含指令的计算机可读介质。当执行指令时使装置在第一业务流上接收具有第一因特网协议标识符(IP-ID)的数据分组分段。当执行指令时使装置为数据分组分段生成第二IP-ID，其中，第二IP-ID对于第一流是唯一的。当执行指令时使装置发送具有第二IP-ID的数据分组分段。
附图说明
图1说明了私有网络的设备与公共网络的设备经由网络地址转换(NAT)设备的示例性互操作；
图2是说明了用于使用部分NAT条目履行NAT的示例性过程的流程图；
图3是说明了用于用对与IP分段相关联的流唯一的新的IP-ID代替IP分段的IP-ID的示例性过程300的流程图；
图4是图1的示例性NAT设备的功能方框图；
图5是图1的另一个示例性NAT设备的功能方框图；
图6是图1的又一个示例性NAT设备的功能方框图。
详细说明
在这里使用单词“示例性”意味着“作为例子、实例、或者说明”。在不必将在这里描述为“示例性”的任何实施例理解成比其它实施例是优选或者有利的。呈现了下列说明，以便使本领域的任何技术人员都能够进行并且使用本发明。在下列说明书中，为了解释说明的目的，给出了许多细节。应该意识到，本领域的一个技术人员将意识到，可以不使用这些特定细节实现本发明。在其它实例中，为了不采用不必要的细节使本发明的说明难以理解，不详细描述众所周知的结构和过程。因此，本发明不是旨在受限于所示的实施例，而是要符合与在这里所公开的原理和特征的最宽范围。
在这里所描述的技术可以用于诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、局域网(LAN)、个域网(PAN)、广域网(WAN)、有线网络等的各种通信网络。通常可交换使用术语“网络”和“系统”。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接入(UTRA)、cdma2000等的无线电技术。UTRA包括宽带-CDMA(W-CDMA)和低码片速率(LCR)。cdma2000覆盖了IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)的无线电技术。OFDMA网络可以实现诸如演进UTRA(E-UTRA)、IEEE802.9、IEEE802.16、IEEE802.20、Flash-OFDM等的无线电技术。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动通信系统(UMTS)的部分。长期演进(LTE)是使用E-UTRA的UMTS的即将到来的版本。在来自名为“第三代合作计划”(3GPP)”的组织的文件中描述了UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE。在来自名为“第三代合作计划2”(3GPP2)”的组织的文件中描述了cdma2000。这些各种无线电技术和标准在本领域中是已知的。
单载波频分多址(SC-FDMA)利用单独一个载波调制和频率域均衡。SC-FDMA具有与OFDM系统相似的性能，并且在总复杂度上基本上相似。由于其固有单载波结构，SC-FDMA信号具有更低的峰均功率比(PAPR)。SC-FDMA尤其在上行链路通信中吸引了重点关注，其中，更低的PAPR在移动终端的发送功率效率方面大大有益。它当前是用于3GPP长期演进(LTE)或者演进UTRA(E-UTRA)中上行链路多址方案的工作假设。
在这里描述了通过网络地址转换(NAT)履行因特网协议(IP)分段有效处理的系统和方法。在一些方面中，可以通过SoftAP(软件接入点)设备履行NAT。在这里所讨论的NAT可以是“对称”型NAT，其包括在NAT条目中存储传输头部信息。
图1说明了私有网络的设备与公共网络的设备经由NAT设备的示例性互操作。图1说明了私有网络(例如，LAN、PAN、WAN等)，将其配置为支持许多通信设备102a-102c(例如，移动手持机、PDA(个人数字助理)、个人计算机、智能电话、服务器、或者能够经由网络进行通信的任何其它电子设备)之间的通信。设备102a-102c可以在私有网络中使用私有IP地址彼此进行通信。
可以通过有线或者无线通信链路将通信设备102a-102c互连。通信链路可以包括下列类型通信链路中的一个或多个：GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动电信系统)、UMTS-TDD(UMTS-时分双工)、CDMA(码分多址)、CDMA2000、WCDMA(宽带CDMA)、TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)、1xEV-DO(演进数据优化)、Wi-Fi、Wi-Max、蓝牙、或者IEEE802.11、电话(例如，POTS)、电缆、以太网、PLC(电力线通信)、或者光纤链路、或者允许设备之间连接的任何其它链路。应该注意到，私有网络可以包括更多或更少通信设备102，并且在通信设备102之间可能存在不同的链路排列。
还可以将通信设备102配置为经由诸如上述那些通信链路的一条或多条无线和/或有线通信链路在私有网络中使用NAT设备的私有IP地址与NAT设备104进行通信。还可以经由诸如上述那些通信链路的一条或多条无线和/或有线通信链路将NAT设备104连接到诸如因特网105的公共网络。NAT设备104可以是SoftAP、接入点、或者配置为对从客户端设备102发送并且目的地为因特网105上的设备(例如，服务器或者其它设备)的数据分组履行NAT的某些其它合适的设备。例如，客户端设备102可以针对服务器106a和/或服务器106b发送路由到NAT设备104的数据分组(例如，IP数据分组)。数据分组可以包括发送了数据分组的客户端设备102的私有IP地址，以便指示数据分组的源。NAT设备104可以将数据分组用于在私有网络中通信的私有IP地址改变成用于在因特网上通信的公共IP地址。公共IP地址可以是与NAT设备104相关联的公共IP地址。NAT设备104还可以将诸如用于在私有网络上通信的私有端口的数据分组的传输层信息转换成用于在因特网105上通信的公共端口。NAT设备104还可以将数据分组从客户端设备102发送到因特网105上诸如服务器106a和/或106b的设备。服务器106a和/或106b可以对数据分组进行处理，并且将目的地为客户端设备102的响应数据分组发送到NAT设备104。NAT设备104可以将响应数据分组的公共IP地址改变成客户端设备102的合适的私有IP地址，并且将响应数据分组发送到客户端设备102。NAT设备104还可以将诸如用于在因特网105上通信的公共端口的数据分组的传输层信息转换成用于在私有网络上通信的私有端口。
NAT设备104可以从客户端设备102a将数据分组作为一系列IP分段接收。在一些方面中，NAT设备104在履行NAT并且将数据分组发送到其诸如服务器106a的目标之前等待直到数据分组的所有IP分段到达NAT设备104为止。因此，NAT设备104可以将IP分段存储在存储器中直到对其进行发送为止。这可能发生，是因为在IP分段上履行NAT所需的传输头部信息(可能需要其用于端口转换)仅包含在数据分组的第一IP分段中，而不包含在剩余的IP分段中。因此，NAT设备104等待直到接收到数据分组的所有IP分段为止，以便确定所需要的传输头部信息并且对数据分组进行NAT。NAT设备104使用传输头部信息连同其它信息一起以便创建用于数据分组的NAT条目。可以将NAT条目存储在位于NAT设备104的存储器上的NAT数据库中。随后，将数据分组发送到服务器106a。当从服务器106a接收到响应时，为了将响应发送到合适的客户端设备102，NAT设备104使用NAT条目来确定响应与哪个客户端设备102相关联。NAT设备104处的每个NAT条目可以用于特定的分组流(例如，用于具有诸如本地IP地址、本地端口、目标IP地址、目标端口、全局IP地址、全局端口、以及IP-ID的相同特性的数据分组)。因此，每个NAT条目可以对应于特定的IP/传输分组流并且对其进行识别。
在某些方面中，可以将NAT设备104配置为在数据分组的所有IP分段(例如，在一系列IP分段的第一IP分段之前)到达NAT设备104之前对数据分组进行NAT。因此，NAT设备104在IP分段(例如，来自客户端102a)到达NAT设备104时对IP分段履行NAT，并且在NAT设备104处接收到分组的所有IP分段之前将IP分段发送到目的地设备(例如，服务器106a)。如果在NAT设备104处在数据分组的一系列IP分段(例如，依次是分段1、2、3和4)中的其它IP分段(例如，2、3和4)之前接收到第一IP分段(例如，1)，则由于在第一IP分段中包括了传输头部，NAT设备104为数据分组创建完整的NAT条目。完整的NAT条目可以包括诸如本地IP地址、本地端口、目标IP地址、目标端口、全局IP地址、全局端口和IP-ID的信息。
如果在接收到分组的第一IP分段(例如，1)之前在NAT设备104处接收到数据分组的不同IP分段(例如，2、3和/或4)，则NAT设备104创建部分NAT条目，后者仅包括NAT设备104基于IP分段具有的信息而不包括来自传输头部的信息。例如，部分NAT条目可以包括诸如本地IP地址、目标IP地址、全局IP地址、全局端口和IP-ID的信息。然而，部分NAT条目可能缺失将要包括在完整NAT条目中的本地端口和目标端口。当接收到分组的第一IP分段时，NAT设备104将部分NAT条目更新成完整NAT条目。在目的地设备(例如，服务器106a)将不响应直到目的地接收到分组的所有IP分段为止的基础上，这意味着到服务器106a响应的时候，NAT设备104将具有完整NAT条目，使用部分NAT条目不应该有问题。在一些方面中，服务器106a可以在接收到分组的所有IP分段之前发送因特网控制消息协议(ICMP)错误消息。然而，NAT设备104可以对这些ICMP错误消息进行NAT，并且基于部分NAT条目将它们发送回合适的客户端设备102。
使用部分NAT条目，允许NAT设备104通过确定哪些IP分段具有与部分NAT条目匹配的信息，来对来自不同客户端设备102的不同分组的IP分段进行区分。因此，NAT设备104可以记录应该将IP分段和响应路由到何处。此外，部分NAT条目允许基于部分NAT条目中的信息将从诸如服务器106a的目的地设备接收的错误响应正确地路由到客户端设备102。
在一些方面中，NAT设备104可以从第一客户端设备102a接收具有第一IP-ID的第一IP分段，以便发送到诸如服务器106a的目的地设备，并且还可以从第二客户端设备102b接收具有第一IP-ID的第二IP分段，以便发送到同一个目标设备、服务器106a。在一些方面中，NAT设备104对第一IP分段和第二IP分段进行NAT，使得当发送到服务器106a时，它们都具有相同的源地址和目的地地址(源地址是NAT设备104地址，并且目的地地址是服务器106a地址)。随后，当服务器106a接收到第一IP分段和第二IP分段时，由于对于这两个IP分段集合的源地址、目的地地址和IP-ID是相同的，所以服务器106a不能区分它们是用于不同的分组的。这导致在服务器106a处的错误。例如，服务器106a假定两个IP分段集合来自同一个客户端设备102，并且因此是同一个分组的一部分。随后，服务器106a将试着使用两个IP分段集合以便重装成单独一个分组。这导致重装错误，并且造成在服务器106a处丢掉分组。
在一些方面中，为了解决服务器106a不能确定不同的IP分段集合是用于不同的分组的问题，NAT设备104用所生成的IP-ID来代替分组的初始IP-ID。例如，第一客户端设备102a可以将要发送到服务器106a的具有第一IP-ID的数据分组分段发送到NAT设备104。此外，第二客户端设备102b可以将要发送到服务器106a的具有第一IP-ID的数据分组分段发送到NAT设备104。因此，NAT设备104可以生成对从第一客户端102a发送到服务器106a的数据分组唯一的第一新的IP-ID和对从第二客户端102b发送到服务器106a的数据分组唯一的第二新的IP-ID。随后，NAT设备104可以用第一新的IP-ID来代替IP分段中用于第一客户端设备102a的第一IP-ID，并且用第二新的IP-ID来代替IP分段中用于第二客户端设备102b的第一IP-ID。NAT设备104可以基于任何合适的算法选择新的IP-ID，例如，以递增次序、随机、伪随机、散列函数等选择IP-ID。第一新的IP-ID和第二新的IP-ID可以各自与第一IP-ID不同。可替换地，第一新的IP-ID或者第二新的IP-ID中的一个可以与第一IP-ID是相同的，并且第一新的IP-ID或者第二新的IP-ID中的另一个可以与第一IP-ID是不同的。因此，服务器106a从第一客户端设备102a和第二客户端设备102b中的每个接收对于数据分组具有不同IP-ID的IP分段，并且可以对它们进行区分。此外，在一些方面中，由于对于来自给定客户端设备102的给定分组的所有IP分段都可以具有相同的IP-ID，所以部分NAT条目允许NAT设备104记录为哪些IP分段生成哪个IP-ID。
如上所述，使用部分NAT条目可以允许NAT设备104在NAT设备104处接收到数据分组的所有IP分段之前发送该数据分组的IP分段。因此，由于NAT设备104不需要在传输之前对IP分组进行存储/排队，所以它可以具有减少的存储器需求。此外，当利用部分NAT条目时，NAT设备104可以不需要对数据分组的IP分段履行重装/重分段。因此，可以减少将要通过NAT设备104的CPU或者处理器履行的操作的数目。更低的CPU使用还可以导致更低的功耗。另外，通过避免重装/重分段，以更少延迟发送数据分组，因此增大了在NAT设备104处的吞吐量。
图2是说明了用于使用部分NAT条目履行NAT的示例性过程200的流程图。在方框205处，NAT设备104从客户端设备102接收数据分组的IP分段。此外，在方框207处，NAT设备104确定IP分段是否对应于在NAT设备104处已经存在相应的NAT条目的数据分组。如果在方框207处，NAT设备104确定不存在相应的NAT条目，过程200就继续进行到方框209。如果在方框207处，NAT设备104确定存在相应的NAT条目，过程200就继续进行到方框215。
在方框209处，NAT设备104确定数据分组的IP分段是否是按照数据分组次序的第一IP分段。如果在方框209处，NAT设备104确定数据分组的IP分段是按照数据分组次序的第一IP分段，过程就继续进行到方框211。在方框211处，NAT设备104基于IP分段中的传输头部为IP分段创建完整NAT条目。如果在方框209处，NAT设备104确定数据分组的IP分段不是按照数据分组次序的第一IP分段，过程就继续进行到方框213。在方框213处，NAT设备104为IP分段创建部分NAT条目。随后，过程200继续进行到方框221。
在方框215处，NAT设备104确定相应的NAT条目是完整NAT条目还是部分NAT条目。如果NAT设备104确定相应的NAT条目是部分NAT条目，过程200就继续进行到方框217。如果NAT设备104确定相应的NAT条目是完整NAT条目，过程200就继续进行到方框221。
在方框217处，NAT设备104确定数据分组的IP分段是否是按照数据分组次序的第一IP分段。如果NAT设备104确定数据分组的IP分段是按照数据分组次序的第一IP分段，过程200就继续进行到方框219。在方框219处，NAT设备104基于IP分段中的传输头部将部分NAT条目转换成完整NAT条目。随后，过程200继续进行到方框221。如果NAT设备104确定数据分组的IP分段不是按照数据分组次序的第一IP分段，过程200就继续进行到方框221。
在方框221处，NAT设备104履行对IP分段的NAT。继续进行到方框223处，NAT设备104将IP分段发送到其目的地(例如，服务器106a)。
图3是说明了用于用对与IP分段相关联的流唯一的新的IP-ID代替IP分段的IP-ID的示例性过程300的流程图。在方框305处，NAT设备104在第一业务流上接收具有第一IP-ID的IP分段。继续进行到方框310处，NAT设备104为IP分段生成对第一业务流唯一的第二IP-ID。此外，在方框315处，NAT设备104将第一IP-ID到第二IP-ID的映射存储为诸如部分NAT条目或者完整NAT条目的一部分。接下来，在方框320处，NAT设备104使用第二IP-ID履行对IP分段的NAT。此外，在方框325处，NAT设备104将IP分段发送到其目的地(例如，服务器106a)。
本领域的普通技术人员应该意识到，可以将各个步骤添加到过程200和300或者从过程200和300省略各个步骤。此外，可以以与上述不同的次序履行过程200和300的各个步骤。
图4是图1的示例性NAT设备104的功能方框图。NAT设备104是可以配置为实现在这里所描述的各种方法的设备的例子。NAT设备104可以包括AP或者诸如作为SoftAP运行的移动电话的计算设备。
NAT设备104可以包括对NAT设备104的操作进行控制的处理器405。还可以将处理器405称为中央处理单元(CPU)。可以包括只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM)的存储器406将指令和数据提供给处理器405。存储器406的一部分还可以包括非易失随机访问存储器(NVRAM)。典型地，处理器405基于存储在存储器406内的程序指令履行逻辑和算术运算。存储器406中的指令可以是可执行的，以便实现在这里所描述的方法。
当NAT设备104实现为或者用作发送节点时，如上进一步详细讨论的，可以将处理器405配置为生成数据、对数据进行处理、并且控制NAT设备104的操作。
当NAT设备104实现为或者用作接收节点时，如上进一步详细讨论的，可以将处理器405配置为生成数据、对数据进行处理、并且控制NAT设备104的操作。
处理器405可以包括采用一个或多个处理器实现的处理系统或者其组件。可以采用通用微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、专用硬件有限状态机、或者可以履行信息计算或者其它处理的任何其它合适的实体的任何组合来实现一个或多个处理器。
处理系统还可以包括用于存储软件的机器可读媒体。无论称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它，应该将软件广泛地解释为任何类型的指令。指令可以包括代码(例如，以源代码格式、二进制代码格式、可执行代码格式、或者任何其它合适的代码格式)。当通过一个或多个处理器执行时，指令使处理系统履行在这里所描述的各种功能。
NAT设备104还可以包括外壳408，其可以包括发射机410和/或接收机414，以便允许在NAT设备104和远程位置之间发送和接收数据。可以将发射机410和/或接收机414组合成收发机415。可以将天线416附于机架408，并且电连接到收发机415。NAT设备104还可以包括多个发射机、多个接收机、多个收发机、以及/或者多个天线(未示出)。可以将发射机410配置为无线地发送数据。可以将接收机414配置为接收数据。
NAT设备104还可以包括可以试图要对收发机415所接收的信号级别进行检测和量化所使用的信号检测器418。信号检测器418可以将这些信号检测为总能量、每子载波每符号能量、功率谱密度和其它信号。NAT设备104还可以包括用于在对信号进行处理中使用的数字信号处理器(DSP)440。可以将DSP440配置为生成用于发送的分组。
在一些方面中，NAT设备104还可以包括用户接口444。用户接口444可以包括键盘、麦克风、扬声器和/或显示器。用户接口444可以包括将信息传递给NAT设备104的用户并且/或者从用户接收输入的任何元件或组件。
可以通过总线系统446将NAT设备104的各个组件连接在一起。例如，总线系统446可以包括数据总线，并且除了数据总线之外，也包括电源总线、控制信号总线、以及状态信号总线。本领域的技术人员将意识到，可以将NAT设备104的组件连接在一起，或者使用其它机械装置接收或者提供到彼此的输入。
虽然在图4中说明了许多独立组件，但是本领域的技术人员将意识到，可以对一个或多个组件进行组合或者共同实现。例如，可以使用处理器405不仅实现上述关于处理器405的功能，还可以实现上述关于信号检测器418和/或DSP440的功能。此外，可以使用多个分立元件实现图4中所说明的各个组件。
应该理解，图4仅仅是NAT设备104的一个例子。NAT设备104还可以包括如上所讨论的任何合适的通信设备，并且还可以包括用于存储数据和/或指令的存储器、用于执行指令并且履行在这里所述的方法的处理器、以及用于传送数据的收发机(或者接收机和发射机)、以及/或者某些其它通信接口。
图5是图1的另一个示例性NAT设备的功能方框图。设备500包括用于履行关于图2所讨论的各个行动的模块505、510、515和520。
图6是图1的又一个示例性NAT设备的功能方框图。设备600包括用于履行关于图3所讨论的各个行动的模块606、610、616和620。
应该理解，在这里使用诸如“第一”、“第二”等的名称提及要素一般不限制这些要素的数量或者次序。恰恰相反，在这里可以使用这些名称作为对两个或多个要素或者要素的多个实例之间进行区分的便捷方法。因此，提及第一和第二要素不意味着在这里仅可以使用两个要素，也不意味着在一定程度上第一要素必须在第二要素之前。同样，除非阐明，否则，一组要素可以包括一个或多个要素。另外，在说明书或者权利要求中所使用的形式术语“A、B或C中的至少一个”意味着“A或B或C或者这些要素的任何组合”。
本领域的技术人员将理解，可以使用多种不同技术和技巧中的任何一种代表信息和信号。例如，可以通过电压、电流、电磁波、磁场或者微粒、光场或者微粒、或者其任何组合代表可以贯穿上述说明书参考的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片。
本领域的技术人员还将意识到，可以将结合在这里所公开的例子描述的各种说明性逻辑块、模块、电路、方法和算法实现为电子硬件、计算机软件、或者二者的组合。为了清楚的说明这种硬件和软件的可互换性，上文一般以它们的功能的形式描述各种说明性组件、方框、模块、电路、方法和算法。将该功能实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以以对于每种特定应用不同的方式实现所描述的功能，但是不应该将这种实现判决解释为造成偏离本发明的范围。
可以采用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件、或者设计为履行在这里所描述的功能的任何组合实现或者履行在这里结合所公开的例子描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或者状态机。还可以将处理器实现为计算器件的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP通信的一个或多个微处理器、或者任何其它这种配置。
可以将结合在这里所公开的方面所描述的方法或者算法的步骤直接具体化在硬件、通过处理器执行的软件模块、或者二者的组合中。软件模块(例如，包括可执行指令和相关数据)和其它数据可以驻留在诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或者本领域中已知的任何其它形式的计算机可读存储媒体的数据存储器中。可以将样本存储媒体连接到诸如计算机/处理器的机器(为方便器件，在这里可以将其称为“处理器”)，使得处理器可以从存储媒体读取信息(例如，代码)，并且将信息写入存储媒体。可以将样本存储媒体集成到处理器。处理器和存储媒体可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户装置中。可替换地，处理器和存储媒体可以作为分立组件驻留在用户装置中。此外，在一些方面中，任何合适的计算机程序产品可以包括计算机可读媒体，计算机可读媒体包括关于本公开的一个或多个方面的代码(例如，可以通过至少一个计算机执行)。在一些方面中，计算机程序产品可以包括封装材料。
在一个或多个示例性实施例中，可以在硬件、软件、固件、或者其任何组合中实现所描述的功能。如果在软件中实现，可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或者在其上发送。计算机可读媒体包括计算机存储媒体和通信媒体，通信媒体包括有助于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何媒体。存储媒体可以是可以通过计算机访问的任何可用媒体。通过举例而不是限制的方式，该计算机可读媒体可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储器、磁盘存储器或者其它磁存储器件、或者可以用于以指令或者数据结构的形式携带或者存储期望程序代码并且可以通过计算机访问的任何其它媒体。同时，把任何连接在术语上适当地称为计算机可读媒体。例如，如果使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线(DSL)、或者诸如红外、无线电和微波的无线技术从网站、服务器、或者其它远程源发送软件，那么就把同轴电缆、光缆、双绞线、DSL、或者诸如红外、无线电和微波的无线技术包括在媒体的定义中。如在这里所使用的，磁盘和光盘包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性复制数据，而光盘采用激光光学复制数据。因此，在一些方面中，计算机可读媒体可以包括非易失计算机可读媒体(例如，实体媒体)。另外，在一些方面中，计算机可读媒体可以包括易失计算机可读媒体(例如，信号)。也应该将上述组合包括在计算机可读媒体的范围内。
提供了所公开例子的前述说明，以便使本领域的任何技术人员都能够制造或者使用本发明。对于本领域的技术人员，对这些例子的各种修改将是显而易见的，并且可以将在这里所定义的一般原理应用于其它例子，而不脱离本发明的精神或者范围。因此，本发明不是旨在限于在这里所示的例子，而是要符合与在这里所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (24)

1.一种用于在网络中进行通信的方法，所述方法包括：
从私有网络上的第一设备接收形成因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段；
在网络地址转换(NAT)表中创建条目，其中，所述条目被配置为要利用允许将来自公共网络上的第二设备的响应数据分组路由至所述私有网络上的所述第一设备的路由信息进行填充；
如果所述数据分组分段是在所述数据分组分段序列中的第一顺序数据分组分段之前接收的，则利用来自所述数据分组分段的信息来对所述条目进行部分填充；
基于所述NAT表中的所部分地填充的条目来对所述数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的数据分组分段；以及
在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的数据分组分段。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一顺序数据分组分段之前接收所述IP数据分组的额外数据分组分段；
基于所述NAT表中的所部分填充的条目，来执行对所述额外数据分组分段的地址转换，以生成转换后的额外数据分组分段；以及
在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的额外数据分组分段。
3.如权利要求1所述的方法，其中，通过软件接入点(SoftAP)履行所述接收和发送。
4.如权利要求2所述的方法，还包括：
接收所述第一顺序数据分组分段；以及
基于来自所述第一顺序数据分组分段的信息，来将所述NAT表中的所部分填充的条目转换为所述NAT表中的完整填充的条目。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
接收所述IP数据分组的剩余数据分组分段；
基于所述NAT表中的所述完整填充的条目来对所述剩余数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的剩余数据分组分段；以及
在接收到全部的数据分组分段序列之前发送所述转换后的剩余数据分组分段。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述NAT表中的所部分填充的条目不包括位于所述第一顺序数据分组分段中的传输头部信息中的至少一部分。
7.一种用于在网络中进行通信的装置，所述装置包括：
接收机，其配置为从私有网络上的第一设备接收形成因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段；
处理器，其配置为：
在网络地址转换(NAT)表中创建条目，其中，所述条目被配置为要利用允许将来自公共网络上的第二设备的响应数据分组路由至所述私有网络上的所述第一设备的路由信息进行填充；
如果所述数据分组分段是在所述数据分组分段序列中的第一顺序数据分组分段之前接收的，则利用来自所述数据分组分段的信息来对所述条目进行部分填充；以及
基于所述NAT表中的所部分填充的条目来对所述数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的数据分组分段；以及
发射机，其配置为在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的数据分组分段。
8.如权利要求7所述的装置，其中：
所述接收机还配置为：在所述第一顺序数据分组分段之前接收所述IP数据分组的额外数据分组分段；
所述处理器还配置为：基于所述NAT表中的所部分填充的条目，来执行对所述额外数据分组分段的地址转换，以生成转换后的额外数据分组分段；以及
所述发射机还配置为：在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的额外数据分组分段。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述装置包括软件接入点(SoftAP)。
10.如权利要求8所述的装置，其中：
所述接收机配置为：接收所述第一顺序数据分组分段；以及
所述处理器配置为：基于来自所述第一顺序数据分组分段的信息，来将所述NAT表中的所部分填充的条目转换为所述NAT表中的完整填充的条目。
11.如权利要求10所述的装置，其中：
所述接收机配置为：接收所述IP数据分组的剩余数据分组分段；
所述处理器配置为：基于所述NAT表中的所述完整填充的条目来对所述剩余数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的剩余数据分组分段；以及
所述发射机配置为：在接收到全部的数据分组分段序列之前发送所述转换后的剩余数据分组分段。
12.如权利要求7所述的装置，其中，所述NAT表中的所部分填充的条目不包括位于所述第一顺序数据分组分段中的传输头部信息中的至少一部分。
13.一种用于在网络中进行通信的装置，所述装置包括：
用于从私有网络上的第一设备接收形成因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段的模块；
用于在网络地址转换(NAT)表中创建条目的模块，其中，所述条目被配置为要利用允许将来自公共网络上的第二设备的响应数据分组路由至所述私有网络上的所述第一设备的路由信息进行填充；
用于如果所述数据分组分段是在所述数据分组分段序列中的第一顺序数据分组分段之前接收的，则利用来自所述数据分组分段的信息来对所述条目进行部分填充的模块；
用于基于所述NAT表中的所部分填充的条目来对所述数据分组分段执行地址转换以生成转换后的数据分组分段的模块；以及
用于在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的数据分组分段的模块。
14.如权利要求13所述的装置，还包括：
用于在所述第一顺序数据分组分段之前接收所述IP数据分组的额外数据分组分段的模块；
用于基于所述NAT表中的所部分填充的条目，来执行对所述额外数据分组分段的地址转换，以生成转换后的额外数据分组分段的模块；
用于在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的额外数据分组分段的模块。
15.如权利要求13所述的装置，其中，所述装置包括软件接入点(SoftAP)。
16.如权利要求14所述的装置，还包括：
用于接收所述第一顺序数据分组分段的模块；以及
用于基于来自所述第一顺序数据分组分段的信息，来将所述NAT表中的所部分填充的条目转换为所述NAT表中的完整填充的条目的模块。
17.如权利要求16所述的装置，还包括：
用于接收所述IP数据分组的剩余数据分组分段的模块；
用于基于所述NAT表中的所述完整填充的条目来对所述剩余数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的剩余数据分组分段的模块；以及
用于在接收到全部的数据分组分段序列之前发送所述转换后的剩余数据分组分段的模块。
18.如权利要求13所述的装置，其中，所述NAT表中的所部分填充的条目不包括位于所述第一顺序数据分组分段中的传输头部信息中的至少一部分。
19.一种计算机可读存储介质，包括用于在网络中进行通信的指令，当执行所述指令时使装置进行以下操作：
从私有网络上的第一设备接收形成因特网协议(IP)数据分组的数据分组分段序列中的一数据分组分段；
在网络地址转换(NAT)表中创建条目，其中，所述条目被配置为要利用允许将来自公共网络上的第二设备的响应数据分组路由至所述私有网络上的所述第一设备的路由信息进行填充；
如果所述数据分组分段是在所述数据分组分段序列中的第一顺序数据分组分段之前接收的，则利用来自所述数据分组分段的信息来对所述条目进行部分填充；
基于所述NAT表中的所部分地填充的条目来对所述数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的数据分组分段；以及
在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的数据分组分段。
20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，所述操作还包括：
在所述第一顺序数据分组分段之前接收所述IP数据分组的额外数据分组分段；
基于所述NAT表中的所部分填充的条目，来执行对所述额外数据分组分段的地址转换，以生成转换后的额外数据分组分段；以及
在利用来自所述数据分组分段序列中的所述第一顺序数据分组分段的信息来对所述条目进行完整填充之前，向所述公共网络上的所述第二设备发送所述转换后的额外数据分组分段。
21.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，通过软件接入点(SoftAP)履行所述接收和发送。
22.如权利要求20所述的计算机可读存储介质，所述操作还包括：
接收所述第一顺序数据分组分段；以及
基于来自所述第一顺序数据分组分段的信息，来将所述NAT表中的所部分填充的条目转换为所述NAT表中的完整填充的条目。
23.如权利要求22所述的计算机可读存储介质，所述操作还包括：
接收所述IP数据分组的剩余数据分组分段；
基于所述NAT表中的所述完整填充的条目来对所述剩余数据分组分段执行地址转换，以生成转换后的剩余数据分组分段；以及
在接收到全部的数据分组分段序列之前发送所述转换后的剩余数据分组分段。
24.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，所述NAT表中的所部分填充的条目不包括位于所述第一顺序数据分组分段中的传输头部信息中的至少一部分。
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