CN105491024A - 一种udp端口的复用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于中转服务器和客户端的UDP端口复用方法。其中，用于中转服务器的UDP端口复用方法包括：预先为UDP端口上承载的至少一条会话分别分配SID；接收第一UMC的注册请求信息，其中，第一UMC为当前会话中的接收方；向第一UMC反馈包含SID的注册响应信息，使得第一UMC获取当前会话的SID从而加入到当前会话中；接收第二UMC的携带SID和数据负荷的转发请求，其中，第二UMC为当前会话中的发送方；识别所述转发请求中的SID，将包含SID和数据负荷的转发信息发送至第一UMC。本申请在一个UDP端口内复用多条会话，客户端之间的会话数量能够突破中转服务器上UDP端口的限制，从而提高实时通信系统的容量。

Description

一种UDP端口的复用方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种基于UDP的实时通信系统中的端口复用方法。
背景技术
UDP是实时通信系统中比较常见的一种传输层协议，由于NAT(NetworkAddressTranslator)设备的部署，导致了UDP数据传输需要借助类似STUN或TURN这样的代理服务器。但是不管是STUN(RFC3489)还是TURN(RFC5766)都是建立在端口转发的基础上的，即每个会话申请单独的UDP端口。
在实际应用中中转服务器可能会有端口数量的限制。例如，中转服务器位于NAT设备或防火墙设备后面，管理员只开放了有限数量的UDP端口可供使用。由于通常一个端口只能承载一条会话，此时会话的数量会因为UDP端口数量的限制而无法达到应用要求。
因此，亟需一种在一个UDP端口上承载多条会话的端口复用方法。
发明内容
本发明的目的之一在于解决现有技术中基于UDP的实时通信系统中会话数量受UDP端口数量限制的技术缺陷。
本发明首先提供用于中转服务器的UDP端口复用方法，包括：
预先为UDP端口上承载的至少一条会话分别分配SID；
接收第一UMC的注册请求信息，其中，第一UMC为当前会话中的接收方；
向第一UMC反馈包含SID的注册响应信息，使得第一UMC获取当前会话的SID从而加入到当前会话中；
接收第二UMC的携带SID和数据负荷的转发请求，其中，第二UMC为当前会话中的发送方；
识别所述转发请求中的SID，将包含SID和数据负荷的转发信息发送至第一UMC。
在一个实施例中，所述注册请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址和注册关联CID，所述注册响应信息包括第一UMC的IP源地址、第一UMC的UDP源端口地址，以及所述注册关联CID和SID；其中，
第一UMC在注册过程中识别出与所述注册关联CID匹配的注册响应信息，以使第一UMC基于所述注册关联CID与唯一的会话SID进行绑定。
在一个实施例中，还包括：
接收第一UMC的包含SID的注销请求信息；
向第一UMC反馈注销响应信息，使得第一UMC从当前会话中退出。
在一个实施例中，所述注销请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址、注销关联CID和SID，所述注销响应信息包括第一UMC的IP源地址、第一UMC的UDP源端口地址和所述注销关联CID；其中，
第一UMC在注销过程中识别出与所述注销关联CID匹配的注销响应信息，以使得第一UMC基于所述注销关联CID与当前会话SID解除绑定。
本发明的实施例还提供一种用于接收方客户端的UDP端口复用方法，包括：
向中转服务器发送注册请求信息；
接收中转服务器的包含当前会话SID的注册响应信息，从而加入到当前会话中；
接收中转服务器转发的包含当前会话SID和数据负荷的转发信息。
在一个实施例中，所述注册请求信息包括中转服务器的IP监听地址、监听端口地址和注册关联CID，所述注册响应信息包括客户端的IP源地址、UDP源端口地址，以及所述注册关联CID和SID；其中，
所述客户端在注册过程中识别出与所述注册关联CID匹配的注册响应信息，以基于所述注册关联CID与唯一的会话SID进行绑定。
在一个实施例中，还包括：
向中转服务器发送包含当前会话SID的注销请求信息；
接收中转服务器反馈的注销响应信息，以从当前会话中退出。
在一个实施例中，所述注销请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址、注销关联CID和SID，所述注销响应信息包括第客户端的IP源地址、UDP源端口地址和所述注销关联CID；其中，
所述客户端在注销过程中识别出与所述注销关联CID匹配的注销响应信息，以基于所述注销关联CID与当前会话SID解除绑定。
本发明的实施例还提供一种用于发送方客户端的UDP端口复用方法，包括：
接收中转服务器预先分配的当前会话SID；
向中转服务器发送携带当前会话SID和数据负荷的转发请求。
在本申请的实施例中，中转服务器在一个UDP端口内为每条会话分配SID，当不同的客户端相互之间进行会话时，中转服务器可以在同一个UDP端口上构建出由SID标识出来的相应会话通道。在每条会话中，发送客户端仅需发送携带有SID的应用数据负荷而不必知晓接收端的所连接的UDP端口，中转服务器将携带有SID的应用数据负荷转发至接收客户端。其中，接收客户端需要预先在中转服务器上注册以获得复用服务器为其分配的SID。这样在一个UDP端口内复用多条会话，客户端之间的会话数量会突破中转服务器上UDP端口的限制，从而提高实时通信系统的容量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例一的实时通信系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一的UDP端口复用方法的步骤流程图；
图3是本发明实施例二的实时通信系统的结构示意图；
图4是本发明实施例二的UDP端口复用方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不相冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例一
图1是本实施例提供的基于UDP的实时通信系统的结构示意图。该系统主要包括中转服务器UMS、发送客户端UMC1和接收客户端UMC2。其中，接收客户端UMC2通过IP网络连接至中转服务器UMS，发送客户端UMC1先连接到NAT设备再通过IP网络连接至中转服务器UMS。其中，中转服务器UMS提供的一个UDP端口上可以承载在UMC1和UMC2之间建立的至少一条会话。因此，图1中的中转服务器称为UDP复用服务器(UDPMultiplexServer)，客户端称为UDP复用客户端(UDPMultiplexClient)。
图2是本实施例提供的在UMS的一个UDP端口上，UMC1向UMC2单向发送数据的步骤流程图。该流程主要包括UMC向UMS的注册过程、数据转发过程和UMC从UMS注销的过程。在这些过程中定义如下的消息。
(1)UMC注册请求(regReq)
当UMC希望开始接收UDP数据时，向UMS发送regReq消息，其格式如下表所示。
IP UDP Type CID
其中各个字符段的含义为：
IP：IP头，目的地址设为UMS监听地址；
UDP：UDP头，目的端口为UMS监听端口；
Type：消息类型，长度1字节，取值为0x01；
CID：由UMC分配的消息标识，长度4字节，用于关联请求和响应。
(2)UMC注册响应(regRes)
当UMS接收到upcRegReq时，向UMC发送regRes消息，其格式如下表所示。
IP UDP Type CID SID
其中各个字符段的含义为：
IP：目的地址设为UMS接收到UMC注册请求的源地址；
UDP：目的端口为UMS接收到UMC注册请求的源端口；
Type：消息类型，取值为0x02；
CID：与regReq消息中的CID相同，用于关联请求和响应；
SID：由UMS分配的会话ID，长度4字节，用于之后的UMC注销和UMC数据发送。UMS必须保证分配的SID是全局唯一用于区分UMC会话。
(3)UMC注销请求(unregReq)
当UMC希望停止接收UDP报文时，向UMS发unregReq消息。其格式如下表所示。
IP UDP Type CID SID
其中各个字符段的含义为：
IP：IP头，目的地址设为UMS监听地址；
UDP：UDP头，目的端口为UMS监听端口；
Type：消息类型，长度1字节，取值为0x03；
CID：由UMC分配的消息标识，长度4字节，用于关联请求和响应；
SID：与之前reqRes响应中的SID相同。
(4)UMC注销响应(unregRes)
当UMS接收到unregReq时，向UMC发送unregRes消息，其格式如下表所示。
IP UDP Type CID
其中各个字符段的含义为：
IP：目的地址设为UMS接收到UMC注册请求的源地址；
UDP：目的端口为UMS接收到UMC注册请求的源端口；
Type：消息类型，取值为0x04；
CID：与unregReq消息中的CID相同，用于关联请求和响应。
(5)UMC数据发送(dataReq)
当UMC1需要向其他UMC2发送应用数据时，UMC1向UMS发送dataReq消息，其格式如下表所示。
IP UDP Type SID Payload
其中各个字符段的含义为：
IP：IP头，目的地址设为UMS监听地址；
UDP：UDP头，目的端口为UMS监听端口；
Type：消息类型，取值为0x05；
SID：与之前UMC2收到的reqRes响应中的SID相同；
Payload：应用数据负荷。
(6)UMC数据转发(dataFwd)
当UMS接收到UMC1发来的dataReq时，向UMC2发送dataFwd消息，其格式如下表所示。
IP UDP Type SID Payload
其中各个字符段的含义为：
IP：IP头，目的地址设为UMS监听地址；
UDP：UDP头，目的端口为UMS监听端口；
Type：消息类型，取值为0x06；
SID：与之前UMC2的reqRes响应中的SID相同；
Payload：应用数据负荷。
以下结合图2对本实施例的UMC1向UMC2单向发送数据的步骤流程进行说明。为便于区分，UMC2作为当前会话的接收方，在下文中称为“第一UMC”；UMC1作为当前会话的发送方，在下文中称为“第二UMC”。
在步骤S210中，UMS预先为UDP端口上承载的至少一条会话分别分配SID。在以下的流程中以SID＝1的会话过程为例进行说明。
在步骤S220中，UMC2向UMS发送注册请求消息regReq，在本示例中该regReq包括的注册关联CID＝1。正如上文所述的，regReq消息中还包括有中转服务器的IP监听地址和UDP监听端口地址。
在步骤S230中，UMS向UMC2反馈包含SID＝1的注册响应消息regRes，使得UMC2获取当前会话的SID从而加入到当前会话中。正如上文所述的，该regRes消息中包括UMC2的IP源地址、UMC2的UDP源端口地址，以及注册关联CID和SID，即CID＝1且SID＝1。这样，UMC2在注册过程中识别到与CID＝1相匹配的regRes消息，并基于CID＝1这样的关联信息与唯一的会话SID＝1进行绑定。
在步骤S240中，UMC1向UMS发送携带SID＝1和数据负荷的转发请求dataReq。随后，在步骤S250中，UMS识别转发请求dataReq中的SID＝1，由于在前述的步骤中UMC2已经与SID＝1进行绑定，因此UMS向UMC2发送dataFwd消息，将包含SID＝1和数据负荷的转发信息发送至UMC2。
如果UMC2不再需要接收SID＝1的会话中UMC1发送的数据，则UMC2从当前会话中退出。这时，执行步骤S260，UMC2向UMS发送注销请求消息unregReq。正如上文所述的，该unregReq消息中包括的UMS的IP监听地址、UDP监听端口地址、注销关联CID＝2和SID＝1。
在步骤S270中，UMS向UMC2反馈注销响应消息unregRes，该unregRes消息中包括UMC2的IP源地址、UMC2的UDP源端口地址和注销关联CID＝2。UMC2在注销过程中识别出与注销关联CID＝2匹配的注销响应消息，以使得UMC2基于所述注销关联CID＝2与SID＝1的当前会话解除绑定。
至此为止，接收客户端UMC2完成加入会话、接收会话数据和退出会话的过程。本领域技术人员容易理解，虽然上述示例仅仅是对一个UDP端口上承载的一条会话进行说明，该UDP端口上还能够承载多条会话。中转服务器在一个UDP端口内为每条会话分配SID，当不同的客户端相互之间进行会话时，中转服务器可以在同一个UDP端口上构建出由SID标识出来的相应会话通道。
在每条会话中，发送客户端仅需发送携带有SID的应用数据负荷而不必知晓接收端的所连接的UDP端口，中转服务器将携带有SID的应用数据负荷转发至接收客户端。其中，接收客户端需要预先在中转服务器上注册以获得复用服务器为其分配的SID。这样在一个UDP端口内复用多条会话，客户端之间的会话数量会突破中转服务器上UDP端口的限制，从而提高实时通信系统的容量。
实施例二
图3是本实施例提供的基于UDP的实时通信系统的另一种结构。该系统主要包括中转服务器UMS，发送客户端UMC1b和UMC2b，接收客户端客户端UMC1a和UMC2a。在一个优选的示例中，中转服务器UMS提供的一个UDP端口上可以复用两条会话，即一个UDP端口承载在UMC1b和UMC1a之间建立的至少一条会话，还能够承载UMC2b和UMC2a之间建立的至少一条会话。本实施例中服务器与客户端之间采用的消息格式与实施例一相同，不再赘述。
图4是在UMS的一个端口上复用两条会话的步骤流程图。
在步骤S410中，UMS预先为一个UDP端口上承载两条会话分别分配SID＝1和SID＝2，以区分这两条会话。
在步骤S420中，UMC1a向UMS发送注册请求消息regReq，在本示例中该regReq包括的注册关联CID＝1。在步骤S421中，UMC1b向UMS发送注册请求消息regReq，在本示例中该regReq同样包括注册关联CID＝1。
在步骤S430中，UMS向UMC1a反馈包含SID＝1的注册响应消息regRes，使得UMC1a获取会话SID＝1，从而加入到SID＝1的当前会话中。在步骤S431中，UMS向UMC2a反馈包含SID＝2的注册响应消息regRes，使得UMC2a获取会话SID＝2，从而加入到SID＝2的当前会话中。
在步骤S440中，UMC1b向UMS发送携带SID＝1和数据负荷的转发请求dataReq。在步骤S441中，UMC2b向UMS发送携带SID＝2和数据负荷的转发请求dataReq。
在步骤S450中，UMS识别出转发请求dataReq中的SID＝1，由于在前述步骤中UMC1a加入到SID＝1的会话中，UMS向UMC1a发送dataFwd消息，将包含SID＝1和数据负荷的转发信息发送至UMC1a。
类似的，在步骤S451中，UMS识别出转发请求dataReq中的SID＝2，由于在前述步骤中UMC2a加入到SID＝2的会话中，UMS向UMC2a发送dataFwd消息，将包含SID＝2和数据负荷的转发信息发送至UMC2a。
如果UMC1a不再需要接收SID＝1的会话中UMC1b发送的数据，则UMC1a从当前会话中退出。这时执行步骤S460，UMC1a向UMS发送注销请求消息unregReq。该unregReq消息中包括注销关联CID＝2和SID＝1。在步骤S470中，UMS向UMC1b反馈注销响应消息unregRes，该消息包含了注销关联CID＝2。从而UMC1a与SID＝1的当前会话解除绑定。
类似的，在步骤S461中，UMC2a向UMS发送注销请求消息unregReq。该unregReq消息中包括注销关联CID＝3和SID＝2。在步骤S470中，UMS向UMC2a反馈注销响应消息unregRes，该消息包含了注销关联CID＝3。从而UMC2a与SID＝2的当前会话解除绑定。
从图4中可以看出，UMS为会话1和会话2分配的SID是不同的，但是UMC1b和UMC2b发送给UMS使用的是同一个目的UDP端口，但是数据转发消息dataFwd中的SID可以区分两个会话，实现在一个UDP端口上复用多条会话。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种用于中转服务器的UDP端口复用方法，其特征在于，包括：
预先为UDP端口上承载的至少一条会话分别分配SID；
接收第一UMC的注册请求信息，其中，第一UMC为当前会话中的接收方；
向第一UMC反馈包含SID的注册响应信息，使得第一UMC获取当前会话的SID从而加入到当前会话中；
接收第二UMC的携带SID和数据负荷的转发请求，其中，第二UMC为当前会话中的发送方；
识别所述转发请求中的SID，将包含SID和数据负荷的转发信息发送至第一UMC。
2.如权利要求1所述的UDP端口复用方法，其特征在于，所述注册请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址和注册关联CID，所述注册响应信息包括第一UMC的IP源地址、第一UMC的UDP源端口地址，以及所述注册关联CID和SID；其中，
第一UMC在注册过程中识别出与所述注册关联CID匹配的注册响应信息，以使第一UMC基于所述注册关联CID与唯一的会话SID进行绑定。
3.如权利要求1所述的UDP端口复用方法，其特征在于，还包括：
接收第一UMC的包含SID的注销请求信息；
向第一UMC反馈注销响应信息，使得第一UMC从当前会话中退出。
4.如权利要求3所述的UDP端口复用方法，其特征在于，所述注销请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址、注销关联CID和SID，所述注销响应信息包括第一UMC的IP源地址、第一UMC的UDP源端口地址和所述注销关联CID；其中，
第一UMC在注销过程中识别出与所述注销关联CID匹配的注销响应信息，以使得第一UMC基于所述注销关联CID与当前会话SID解除绑定。
5.一种用于接收方客户端的UDP端口复用方法，其特征在于，包括：
向中转服务器发送注册请求信息；
接收中转服务器的包含当前会话SID的注册响应信息，从而加入到当前会话中；
接收中转服务器转发的包含当前会话SID和数据负荷的转发信息。
6.如权利要求5所述的UDP端口复用方法，其特征在于，所述注册请求信息包括中转服务器的IP监听地址、监听端口地址和注册关联CID，所述注册响应信息包括客户端的IP源地址、UDP源端口地址，以及所述注册关联CID和SID；其中，
所述客户端在注册过程中识别出与所述注册关联CID匹配的注册响应信息，以基于所述注册关联CID与唯一的会话SID进行绑定。
7.如权利要求5所述的UDP端口复用方法，其特征在于，还包括：
向中转服务器发送包含当前会话SID的注销请求信息；
接收中转服务器反馈的注销响应信息，以从当前会话中退出。
8.如权利要求7所述的UDP端口复用方法，其特征在于，
所述注销请求信息包括中转服务器的IP监听地址、UDP监听端口地址、注销关联CID和SID，所述注销响应信息包括第客户端的IP源地址、UDP源端口地址和所述注销关联CID；其中，
所述客户端在注销过程中识别出与所述注销关联CID匹配的注销响应信息，以基于所述注销关联CID与当前会话SID解除绑定。
9.一种用于发送方客户端的UDP端口复用方法，其特征在于，包括：
接收中转服务器预先分配的当前会话SID；
向中转服务器发送携带当前会话SID和数据负荷的转发请求。
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