CN104253755A - 用于网络终端装置间建立连线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于网络终端装置间建立连线的方法，应用于包含第一网络终端装置、第一NAT路由器、第二网络终端装置及第二NAT路由器的网络通信系统。该方法包含第一网络终端装置传送注册信号至远端服务器注册，并检测第一与第二NAT路由器的类别；当第二网络终端装置有传输数据需求时，判断第一或是第二网络终端装置是否有任何一方直接连接至互联网；判断为是时，连接至互联网的装置进入监听模式，等待另一方装置建立连线；判断为否时，第一网络终端装置传送映射信号至第二NAT路由器并进行映射处理而建立数据传输通道，以供第二网络终端装置执行传输数据需求。本发明可直接穿透地址转换路由器所设有的防火墙而建立数据传输通道。

Description

用于网络终端装置间建立连线的方法

技术领域

本发明涉及一种用于网络终端装置间建立连线的方法，尤指一种两端的网络地址转换路由器都不为对称路由器时，通过穿透其防火墙而于网络终端装置间建立数据传输通道，藉以进行连线的建立连线方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，通过大众网域进行传输语音、影像、图像等数据的方式已普遍存在于人们的生活当中，使得人们的生活已与网络形影不离。多数家庭所使用的网络相关产品大多是中继器（Relay）与地址转换路由器（Network Address Translation;NAT），以地址转换路由器为例，人们一般都是通过地址转换路由器连接至互联网来进行连线。

其中，为了增加安全性，现有的地址转换路由器会设有防火墙，其主要通过一端连接外部用户端的真实互联网协议地址（Internet Protocol Address;IP Address），另一端则连接服务器主机内部虚拟互联网协议地址，内部的网络与外部的网络隔离开，进而管制网络上数据的进出，其不管是自外部进入内部网络或是内部网络传输到外界的数据，都必须经过防火墙的确认手续才能进行传输，而这些确认手续是由一些事先设定的安全规则和政策而完成。

然而，当人们在外需要由外部将数据传输至家里内部的装置（如网络摄影机）时，由于地址转换路由器本身设有防火墙，且人们在外所使用的多数公用互联网协议地址会随时间变动，因此人们在外很难像在家里一样，通过装置（如智能型手机）轻易地经由地址转换路由器传输数据，除非人们在家里已设定地址转换路由器（如互联网地址），但由于设定的程序相当复杂，进而使一般大众无法轻易自行设定，而需通过专业人员来设定，因此造成人们在使用上的不方便。

此外，现有穿透防火墙的技术中，由于需要进行繁琐的执行程序而没有较佳执行效率，且普遍都仅针对传输控制协议（Transmission Control Protocol;TCP）与使用者数据协议（User Datagram Protocol;UDP）执行穿透防火墙，因此现有穿透防火墙的技术仍有待改善。

有鉴于地址转换路由器设有防火墙，使得人们在外无法通过如智能型手机的装置轻易自外部，而经由地址转换路由器将数据传输至家里内部如网络摄影机的装置；且设定地址转换路由器的程序相当复杂，进而造成人们使用上的不方便。此外，现有穿透防火墙的技术由于执行效率不佳以及适用性较窄而仍有地方需改进。

发明内容

缘此，本发明的主要目的在于提供一种用于网络终端装置间建立连线的方法，其主要是直接穿透地址转换路由器所设有的防火墙而建立数据传输通道，进而可供人们在外进行数据传输。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段提供一种用于网络终端装置间建立连线的方法，应用于一网络通信系统，网络通信系统包含一第一网络终端装置、一第一网络地址转换（Network Address Translation;NAT）路由器、一第二网络终端装置、一第二网络地址转换路由器以及一远端服务器，该方法包含以下步骤：（a）第一网络终端装置以一封包方式传送一注册信号至远端服务器，藉以于远端服务器注册；（b）当第二网络终端装置有一传输数据需求时，判断第一网络终端装置是否直接连接至互联网；（c）在步骤（b）的判断结果为否时，判断第一网络地址转换路由器的一第一路由器类型是否为对称（symmetric）路由器。

（d）在步骤（c）判断结果为否时，判断第二网络地址转换路由器的一第二路由器类型是否为对称（symmetric）路由器；（e）在步骤（d）判断结果为否时，第一网络终端装置以封包方式传送一检测信号至第二网络地址转换路由器，藉以检测出所需穿透的第一网络地址转换路由器与第二网络地址转换路由器的路由器层数，据以产生一检测结果；（f）依据检测结果，第一网络终端装置以封包方式传送一映射信号至第二网络地址转换路由器，藉以开启第二网络地址转换路由器的一第二传输端口（port）。

（g）对第一网络地址转换路由器的一第一传输端口与第二网络地址转换路由器的第二传输端口进行一映射处理，藉以使第一传输端口映射于第二传输端口，据以建立一第一数据传输通道；以及（h）第二网络终端装置经由第二网络地址转换路由器与互联网通信连接至远端服务器，藉以利用第一数据传输通道执行传输数据需求。

此外，上述用于网络终端装置间建立连线的方法的附属技术手段的较佳实施例中，另外，在步骤（b）判断结果为是时，执行一步骤（b1）第一网络终端装置进入一监听（Listen）模式，藉以等待第二网络终端装置连线至第一网络终端装置，而在第二网络终端装置连线至第一网络终端装置时，建立一第二数据传输通道，藉以使第二网络终端装置利用第二数据传输通道执行传输数据需求。

此外，上述用于网络终端装置间建立连线的方法的附属技术手段的较佳实施例中，在步骤（b）判断结果为否，是执行一步骤（b2）判断该第二网络终端装置是否直接连接至互联网，藉以在判断结果为是时，执行一步骤（b3）第二网络终端装置进入一监听模式，藉以等待第一网络终端装置连线至第二网络终端装置；而在判断结果为否时执行步骤（c）。另外，在第一网络终端装置连线至第二网络终端装置时，建立一第三数据传输通道，藉以使第一网络终端装置利用第三数据传输通道执行传输数据需求。

另外，上述用于网络终端装置间建立连线的方法的附属技术手段的较佳实施例中，在步骤（a）之前还包含一步骤（a0）检测第一网络地址转换路由器的第一路由器类型与第二网络地址转换路由器的第二路由器类型。此外，在步骤（c）判断结果为是时，执行一步骤（c1）第一网络终端装置通信连接至一中继器（Relay），而远端服务器指示第二网络终端装置连线至中继器，藉以建立一第四数据传输通道，据以使第二网络终端装置利用第四数据传输通道执行传输数据需求；而在步骤（d）判断结果为是时，执行一步骤（d1）第一网络终端装置通信连接至一中继器（Relay），而远端服务器指示第二网络终端装置连线至中继器，藉以建立一第四数据传输通道，据以使第二网络终端装置利用第四数据传输通道执行传输数据需求。

另外，上述用于网络终端装置间建立连线的方法的附属技术手段的较佳实施例中，第一网络终端装置与第二网络终端装置为手机、平板电脑、笔记本电脑、网络摄影机、网络电话、网络磁碟机及网络打印机或个人数字助理（Personal Digital Assistant;PDA）。此外，检测信号包含有多个检测封包，所述多个检测封包的存活时间（Time To Live;TTL）值采取递增方式，亦即检测信号是通过不断增加封包的TTL值而重复传送检测封包。

因此，本发明的有益效果在于，通过本发明所采用的用于网络终端装置间建立连线的方法，由于将两网络终端装置所对应的网络地址转换路由器的传输端口进行映射处理，进而建立数据传输通道，据以穿透网络地址转换路由器所设有的防火墙。因此，使用者欲自外部将数据传输至家里的装置时，不必预先设定地址转换路由器的防火墙，通过直接穿透防火墙直接与家中装置进行连接传输数据。

此外，由于在穿透防火墙的执行步骤中，还进一步判断网络终端装置是否直接连接至互联网，因此若再判断为是时，即直接使两终端装置彼此连接而传输数据，进而可免去执行过多繁琐的步骤而提升效率，且本发明的方法并非只限制于传输控制协议（Transmission Control Protocol;TCP）与使用者数据协议（User Datagram Protocol;UDP）而适用于许多协议。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第一示意图；

图1A显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第二示意图；

图1B显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第三示意图；以及

图2与图2A显示本发明较佳实施例的用于网络终端装置间建立连线的方法的流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

1               网络通信系统

11              第一网络终端装置

12              第一网络地址转换路由器

13              第二网络终端装置

14              第二网络地址转换路由器

15              远端服务器

16              中继器

2               互联网

具体实施方式

由于本发明所提供的用于网络终端装置间建立连线的方法中，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例来加以具体说明。

请一并参阅图1至图2A，图1显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第一示意图，图1A显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第二示意图，图1B显示本发明较佳实施例的网络通信系统的第三示意图，图2与图2A显示本发明较佳实施例的用于网络终端装置间建立连线的方法的流程示意图。

如图所示，本发明较佳实施例用于网络终端装置间建立连线的方法，应用于一网络通信系统1，网络通信系统1包含一第一网络终端装置11、一第一网络地址转换（Network Address Translation;NAT）路由器12、一第二网络终端装置13、一第二网络地址转换路由器14以及一远端服务器15。

其中，第一网络终端装置11与第二网络终端装置13例如是手机、平板电脑、笔记本电脑、网络摄影机、网络电话、网络磁碟机及网络打印机与个人数字助理（Personal Digital Assistant;PDA），但在其他实施例中并不限于上述，任何具有网络通信连接功能的装置都不脱离本发明的精神。另外，在本发明较佳实施例中，第一网络终端装置11为网络摄影机，第二网络终端装置13为手机，而远端服务器15为云端伺服主机。此外，本发明共有三种经由互联网2而通信连接至远端服务器15的方式，亦即分别如图1至图1B所示，其将于下进行说明，而用于网络终端装置间建立连线的方法包含以下步骤：

步骤S101：检测第一网络地址转换路由器的第一路由器类型与第二网络地址转换路由器的第二路由器类型；

步骤S102：第一网络终端装置以封包方式传送一注册信号至远端服务器；

步骤S103：判断第一网络终端装置是否直接连接至互联网；

步骤S104：判断第二网络终端装置是否直接连接至互联网；

步骤S105：判断第一网络地址转换路由器的第一路由器类型是否为对称路由器；

步骤S106：判断第二网络地址转换路由器的第二路由器类型是否为对称路由器；

步骤S107：第一网络终端装置以封包方式传送一检测信号至第二网络地址转换路由器；

步骤S108：依据检测结果，第一网络终端装置以封包方式传送一映射信号至第二网络地址转换路由器；

步骤S109：对第一网络地址转换路由器的第一传输端口与第二网络地址转换路由器的第二传输端口进行一映射处理；

步骤S110：第二网络终端装置经由第二网络地址转换路由器与互联网通信连接至远端服务器，藉以利用第一数据传输通道执行传输数据需求；

步骤S111：第一网络终端装置进入一监听模式，藉以等待第二网络终端装置连线至第一网络终端装置；

步骤S112：第二网络终端装置进入一监听模式，藉以等待第一网络终端装置连线至第二网络终端装置；以及

步骤S113：第一网络终端装置通信连接至一中继器，而远端服务器指示第二网络终端装置连线至中继器，藉以建立一第四数据传输通道。

在步骤开始后，执行步骤S101检测第一网络地址转换路由器的第一路由器类型与第二网络地址转换路由器的第二路由器类型。具体而言，其检测第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14的一第一路由器类型与第二路由器类型，因第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14的类型可能为完全圆锥型网络地址转换路由器、受限圆锥型网络地址转换路由器、端口受限圆锥型网络地址转换路由器与可执行双向传输的对称网络地址转换路由器中之一者，而本发明较佳实施例是在检测出第一网络地址转换路由器12的第一路由器类型与第二网络地址转换路由器14的第二路由器类型后，将此检测结果存储在远端服务器15后，才执行下一步骤。

在执行完步骤S101后，随即执行步骤S102第一网络终端装置以封包方式传送一注册信号至远端服务器。具体而言，第一网络终端装置11先通过互联网2将注册信号（图未示）以封包的方式传送至远端服务器15，藉以于远端服务器15注册，进而使远端服务器15得知第一网络终端装置11的互联网协议地址（Internet Protocol Address;IP Address）以及相关信息，例如是第一网络终端装置11的型号以及地理位置等数据，但不限于上述，而上述互联网协议地址在本发明较佳实施例中，由于第一网络终端装置11可能是位于区域网络（Local Area Network;LAN）内，因此互联网协议地址可能为虚拟的互联网协议地址。

在执行完步骤S102后，随即执行步骤S103判断第一网络终端装置是否直接连接至互联网。具体而言，在此步骤中，使用者在外欲使用第二网络终端装置13传输数据至第一网络终端装置11时（例如是使用者使用手机欲连线至网络摄影机，以取得网络摄影机的影像数据），第二网络终端装置13会传送此传输数据需求至远端服务器15，使得远端服务器15可得知第二网络终端装置13的互联网协议地址（其主要是通过检查第二网络终端装置13的连线封包而得知），此外，由于远端服务器15知道第一网络终端装置11的互联网协议地址，因此其可通过实际收到的封包以及注册的数据来判断第一网络终端装置11是否直接连接至互联网2，例如互联网协议地址相同的话即判定是直接连线至互联网2；反之则为否。

具体而言，在步骤S103中，其主要是判断第一网络终端装置11是否直接通信连接至互联网2，其通信连接方式例如是通过第三代移动通信技术（3rd-generation;3G）、无线相容性认证（Wireless Fidelity;Wi-Fi）或全球互通微波存取（Worldwide Interoperability for Microwave Access;WIMAX）通信连接至互联网2。

其中，在步骤S103的判断结果为否时，随即执行步骤S104判断第二网络终端装置是否直接连接至互联网，其中，在此步骤中，其判断方式与步骤S103相同，因此不再予以赘述。

在步骤S104的判断结果为否时，随即执行步骤S105判断第一网络地址转换路由器的第一路由器类型是否为对称路由器，亦即判断第一网络地址转换路由器12是否为对称网络地址转换路由器。

在步骤S105判断结果为否时，是确认了第一网络地址转换路由器12不是对称网络地址转换路由器，随即执行步骤S106判断第二网络地址转换路由器的第二路由器类型是否为对称路由器，亦即判断第二网络地址转换路由器14是否为对称网络地址转换路由器。

而在步骤S106的判断结果为否时，随即执行步骤S107第一网络终端装置以封包方式传送一检测信号至第二网络地址转换路由器。具体而言，在此步骤中，第一网络终端装置11同样以封包方式传送一检测信号（图未示）至第二网络地址转换路由器14，进而检测出所需穿透的第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14的路由器层数，据以产生一检测结果。

此外，上述检测信号包含有多个检测封包，所述多个检测封包的存活时间（Time To Live;TTL）值采取递增方式，亦即检测信号是通过不断增加封包的TTL值而重复传送检测封包，进而演算出所需穿透的路由器层数。另外，检测封包通过确认和（checksum）算法进行演算，且其有经过加密的计算，藉以增加安全性。

在执行完步骤S107后，随即执行步骤S108依据检测结果，第一网络终端装置以封包方式传送一映射信号至第二网络地址转换路由器。具体而言，在此步骤中，第一网络终端装置11同样以封包的方式将映射信号（图未示）传送至第二网络地址转换路由器14，藉以开启第二网络地址转换路由器14的一第二传输端口（port，图未示）。其中，在此需要一提的是，第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14都设有多个传输端口，而在此将其中一个被开启的传输端口定义为第二传输端口，特此叙明。

在执行完步骤S108后，随即执行步骤S109对第一网络地址转换路由器的第一传输端口与第二网络地址转换路由器的第二传输端口进行一映射处理。具体而言，在此步骤中，在开启第二传输端口后，随即将第一网络地址转换路由器12的第一传输端口（图未示）与第二网络地址转换路由器14的第二传输端口进行映射处理，藉以使第一传输端口映射于第二传输端口，据以建立一第一数据传输通道（图未示），进而穿透第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14的防火墙。

在执行完步骤S109后，随即执行步骤S110第二网络终端装置经由第二网络地址转换路由器与互联网通信连接至远端服务器，藉以利用第一数据传输通道执行传输数据需求。具体而言，由于已穿透防火墙而建立了第一数据传输通道，因此使用者可通过第二网络终端装置13经由第二网络地址转换路由器14与互联网2通信连接至远端服务器15，藉以利用第一数据传输通道执行传输数据需求，进而达到传输数据的目的，其连线的路径如图1所示。

此外，在建立了上述的第一数据传输通道后，在执行传输数据需求时，不论传输控制协议（Transmission Control Protocol;TCP）还是使用者数据协议（User Datagram Protocol;UDP）全部经由此第一数据传输通道传送，且其余协议亦可通过此第一数据传输通道进行数据传送，因此并不受限于传输控制协议或使用者数据协议而有相当多的适用范围。

在此需补述的是，当步骤S103的判断结果为是时，随即执行步骤S111第一网络终端装置进入一监听模式，藉以等待第二网络终端装置连线至第一网络终端装置具体而言，在判定结果为是时，亦即不需使用穿透防火墙的方式进行传输数据，因此第一网络终端装置11进入监听模式（Listen），藉以等待第二网络终端装置13通信连接而连线至第一网络终端装置11，进而提升连线的效率。其中，在第二网络终端装置13连线至第一网络终端装置11时，建立一第二数据传输通道（图未示），藉以使第二网络终端装置13利用第二数据传输通道执行传输数据需求而传输数据，其连线的路径如图1A所示。

另外，在步骤S104判断结果为是时，执行步骤S112第二网络终端装置进入一监听模式，藉以等待第一网络终端装置连线至第二网络终端装置。其中，在此步骤中，由于第二网络终端装置13在监听模式下的话，可直接连接而不需穿透防火墙进行数据传输，因此可采用效率较高的直接连接的模式，而在第一网络终端装置11连线至第二网络终端装置13时，建立第三数据传输通道，藉以使第一网络终端装置11利用第三数据传输通道执行传输数据需求而传输数据，其连线的路径同样如图1A所示。

另外，在步骤S105或步骤S106的判断结果为是时，表示第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14中之一者为对称网络地址转换路由器，因此势必需要通过中继器进行连线，进而执行步骤S113第一网络终端装置通信连接至一中继器，而远端服务器指示第二网络终端装置连线至中继器，藉以建立一第四数据传输通道。具体而言，在此步骤中，主要使第一网络终端装置11通信连接至中继器16，并且使远端服务器15指示第二网络终端装置13也通信连接连线至中继器16，进而建立第四数据传输通道（图未示），据以使第二网络终端装置13利用第四数据传输通道执行传输数据需求，进而达到传输数据的目的，其连线的路径如图1B所示。另外，在其他实施例中，第一网络地址转换路由器12与第二网络地址转换路由器14都为对称网络地址转换路由器的状况下，也会执行步骤S112。

综合以上所述，由于本发明将两网络终端装置所对应的地址转换路由器的传输端口进行映射处理，进而建立数据传输通道，据以穿透地址转换路由器所设有的防火墙。因此，使用者欲自外部将数据传输至家里的装置时，不必预先设定地址转换路由器的防火墙，通过直接穿透防火墙直接与家中装置进行连接传输数据。

此外，由于还进一步判断网络终端装置是否直接连接至互联网，进而可判定较高的连线效率而可免去执行过多繁琐的步骤，且本发明的方法并非只限制于传输控制协议（Transmission Control Protocol;TCP）与使用者数据协议（User Datagram Protocol;UDP）而适用于许多协议，进而增加本发明的适用范围。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具等同性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (10)

1.一种用于网络终端装置间建立连线的方法，应用于一网络通信系统，该网络通信系统包含一第一网络终端装置、一第一网络地址转换路由器、一第二网络终端装置、一第二网络地址转换路由器以及一远端服务器，该方法包含以下步骤：

（a）该第一网络终端装置以封包方式传送一注册信号至该远端服务器，藉以于该远端服务器注册；

（b）当该第二网络终端装置有一传输数据需求时，判断该第一网络终端装置是否直接连接至该互联网；

（c）在该步骤（b）的判断结果为否时，判断该第一网络地址转换路由器的一第一路由器类型是否为对称路由器；

（d）在该步骤（c）判断结果为否时，判断该第二网络地址转换路由器的一第二路由器类型是否为对称路由器；

（e）在该步骤（d）判断结果为否时，该第一网络终端装置以封包方式传送一检测信号至该第二网络地址转换路由器，藉以检测出所需穿透的该第一网络地址转换路由器与该第二网络地址转换路由器的路由器层数，据以产生一检测结果；

（f）依据该检测结果，该第一网络终端装置以封包方式传送一映射信号至该第二网络地址转换路由器，藉以开启该第二网络地址转换路由器的一第二传输端口；

（g）对该第一网络地址转换路由器的一第一传输端口与该第二网络地址转换路由器的该第二传输端口进行一映射处理，藉以使该第一传输端口映射于该第二传输端口，据以建立一第一数据传输通道；以及

（h）该第二网络终端装置经由该第二网络地址转换路由器与该互联网通信连接至该远端服务器，藉以利用该第一数据传输通道执行该传输数据需求。

2.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该步骤（a）之前还包含一步骤（a0）检测该第一网络地址转换路由器的该第一路由器类型与该第二网络地址转换路由器的该第二路由器类型。

3.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该步骤（b）判断结果为是时，执行一步骤（b1）该第一网络终端装置进入一监听模式，藉以等待该第二网络终端装置连线至该第一网络终端装置。

4.如权利要求3所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该第二网络终端装置连线至该第一网络终端装置时，建立一第二数据传输通道，藉以使该第二网络终端装置利用该第二数据传输通道执行该传输数据需求。

5.如权利要求3所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该步骤（b）判断结果为否，执行一步骤（b2）判断该第二网络终端装置是否直接连接至互联网，藉以在判断结果为是时，执行一步骤（b3）该第二网络终端装置进入一监听模式，藉以等待该第一网络终端装置连线至该第二网络终端装置，而在判断结果为否时，执行该步骤（c）。

6.如权利要求5所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该第一网络终端装置连线至该第二网络终端装置时，建立一第三数据传输通道，藉以使该第一网络终端装置利用该第三数据传输通道执行该传输数据需求。

7.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该步骤（c）判断结果为是时，执行一步骤（c1）该第一网络终端装置通信连接至一中继器，而该远端服务器指示该第二网络终端装置连线至该中继器，藉以建立一第四数据传输通道，据以使该第二网络终端装置利用该第四数据传输通道执行该传输数据需求。

8.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，在该步骤（d）判断结果为是时，执行一步骤（d1）该第一网络终端装置通信连接至一中继器，而该远端服务器指示该第二网络终端装置连线至该中继器，藉以建立一第四数据传输通道，据以使该第二网络终端装置利用该第四数据传输通道执行该传输数据需求。

9.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，该第一网络终端装置与该第二网络终端装置为手机、平板电脑、笔记本电脑、网络摄影机、网络电话、网络磁碟机及网络打印机与个人数字助理中之一者。

10.如权利要求1所述的用于网络终端装置间建立连线的方法，其中，该检测信号包含有多个检测封包，所述多个检测封包的存活时间值为递增。