CN105577852B - 用于生成功能地址的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及“用于生成功能地址的系统和方法”。通信网络上的多个联网设备托管服务以及那些服务的实例。这些服务和服务实例被映射到给定地址空间内的目的地地址上。因此该目的地地址提供关于联网设备的位置以及网络的功能拓扑的信息。可以使用这些目的地地址将数据分组路由到期望服务实例。

Description

用于生成功能地址的系统和方法

本分案申请的母案申请日为2008年10月20日、申请号为200880113081.9、发明名称为“用于生成功能地址的系统和方法”。

技术领域

本发明总体上涉及通信网络的寻址方案，并且尤其涉及通过通信网络来路由数据分组的功能寻址方案。

背景技术

绝大多数通信协议采用基于位置的寻址方案来通过通信网络路由数据分组。例如，公用和专用计算机网络这二者都使用网际协议(IP)地址来路由数据的分组。IP地址对于将数据分组路由到特定网络设备而言是有用的，然而，它们仅包含基于网络设备在网络中的位置来标识网络设备的信息。IP地址不提供关于联网设备的功能能力的信息。

使用基于位置的地址是有帮助的，但是不会如它本该的那样高效。特别地，传统协议允许应用客户端仅处理逻辑标识符，例如统一资源定位符(URL)，并且需要网络将这些逻辑标识符转换成基于位置的标识符。然而，这需要整个网络内分发转换表，其中必须在联网设备被添加到服务或从服务中除去时用新的信息来更新转换表。这样的转换表的一个实例是在信令系统#7(SS7)中使用的全局码转换(GTT)表。另一个实例是动态名服务(DNS)。

虽然很有用，但是基于位置的寻址方案携带有定义联网设备位于网络中何处的信息。然而，它却没有携带可以指示该联网设备的功能能力的信息。

发明内容

本发明使用直接可寻址的目的地地址通过通信网络来发送数据分组。该目的地地址提供关于设备在网络中的位置以及关于由那些设备所托管(host)的服务的信息。

更特别地，所述通信网络包括一个或多个联网设备，每个联网设备都可以托管一个或多个服务以及那些服务的实例。通信网络还使用传统的寻址方案(例如网际协议(IP)或媒体接入控制(MAC)寻址方案)来路由数据分组。为了将功能信息映射到这些地址上，网络运营商基于由联网设备所托管的服务来将地址空间划分成多个地址子空间。然后网络运营商将这些服务映射到每个地址子空间内的目的地地址上。所产生的目的地地址是根据传统的寻址方案来格式化的，但是提供了关于联网设备的位置信息，以及关于网络的功能拓扑的信息。

在一个实施例中，网络上的计算设备包括生成用于由另一个联网设备所托管的服务的数据分组的应用。当生成数据分组时，计算设备生成功能指示器和实例指示器。功能指示器标识由另一个联网设备所托管的目标服务，并且实例指示器标识该服务的实例。该应用使用功能指示器和实例指示器来汇编(assemble)目的地地址，并且将目的地地址插入到数据分组中。然后，该应用通过网络将数据分组发送到目的地地址。

附图说明

图1图示了根据本发明的一个实施例而生成的直接可寻址的目的地地址。

图2图示了根据本发明的一个实施例而划分的地址空间。

图3图示了根据本发明的另一个实施例而生成的直接可寻址的目的地地址。

图4是图示通信网络会如何路由具有根据本发明的一个实施例而生成的直接可寻址的目的地地址的数据分组的框图。

图5是图示根据本发明的一个实施例的生成用于数据分组的直接可寻址的目的地地址的方法的流程图。

图6是图示适于供本发明的一个实施例使用的联网设备的一些部件的框图。

具体实施方式

本发明提供了一种通过通信网络发送数据分组的方法。该通信网络可以使用传统的寻址方案(例如IP地址)来通过网络路由数据分组。IP地址按照传统的方式来标识连接到网络的设备的位置，但是不提供关于由联网设备提供的功能或服务的任何信息。本发明提供一种将联网设备的功能映射到给定地址空间内的IP地址上的方法。如在下面详细描述的那样，各种功能或功能的实例能够被映射到IP地址的特定位或字节上。因此，能够生成IP地址来提供关于联网设备的位置信息以及关于网络的功能拓扑的信息。本发明能够在网络管理员或网络设计者能够自由地操控至少一部分地址空间的时候实行。

图1图示了根据本发明的一个实施例可以如何将功能拓扑信息映射到传统IPv4地址10上。IP地址10的第一和第二字节包括网络前缀12，在图1中其是“192.168”。正如传统的那样，构成该网络前缀12的字节是指示网络ID和子网ID的固定值。“固定”意味着网络运营商或网络设计者不能自由操控那些值。然而，网络运营商能够自由地操控IP地址10的第三和第四字节。

在该实施例中，IP地址10的第三字节被用作功能指示器14以标识与联网设备相关联的功能或服务。例如，联网设备可以用作用于电子邮件的SMTP服务器、HTTP服务器、域名服务器等等。这些服务中的每一个都将具有不同的功能指示器14的值。图1的功能指示器14的值是“50”；然而，该值不是“固定的”。当使用IPv4寻址方案时，根据服务该功能指示器14可以是0和255之间的任何值。这允许网络设计者或运营商标识多达256个不同的功能或服务。

类似地，IP地址10的第四字节被用作实例指示器16以标识服务的特定实例。特别地，网络可以具有给定功能或服务的多个实例。所述多个服务实例可以由单个联网设备托管，或者可以由多个联网设备托管。因此，实例指示器16将标识数据分组将被路由到服务的哪个特定实例。举例来说，图1示出了一般为“YYY”的实例指示器16。类似功能指示器14，实例指示器16可以是使用IPv4格式的0和255之间的任何值。因此，网络运营商可以为由功能指示器14所标识的每个服务标识多达256个实例。

尽管图1的实施例使用一个全字节来标识功能并且使用另一个全字节来标识该功能的实例，但是本领域技术人员将会认识到功能和实例之间的其它分配是可能的。在另一个实施例中，例如，第三个字节的四个最高有效位被用来指示功能，而第三字节的最低有效位和整个第四字节被用来指示该功能的实例。该分配将考虑映射较少数目的服务，但是将准许映射给定服务的多于256个实例。在另一个实施例中，网络运营商可以使用IP地址10的所有可用字节来指示功能和实例。IP地址10中的用于指示功能和实例的字节的其它分割也是可能的。

实际上，网络管理员或网络设计者指定(assign)IP地址，使得执行共同功能的联网设备使用具有相同功能指示器14但是具有不同实例指示器16的IP地址。例如，图2图示了网络设计者可以自由操控的地址空间20。在该实施例中，网络设计者将地址空间20划分成多个地址子空间22。然后，网络设计者将每个地址子空间22与功能相关联，或者可替换地，将每个功能与地址子空间22相关联。然后，网络设计者将每个地址子空间22内的IP地址10指定给对应功能的实例。

如图2所看到的那样，每个地址子空间22可以包含多达256个不同的IP地址10。每个IP地址10标识执行联网设备上的实例的服务。每个IP地址10包括网络前缀12“192.68”以指示网络ID和子网ID。如前所述，在该实施例中IP地址10的这一部分被固定，并且携带基于位置的信息。每个地址子空间22还与由功能指示器14标识的不同功能相关联。在本文中，阴影的地址子空间22具有带有功能指示器14“50”的IP地址10。其它地址子空间22与不同的功能或服务相关联，并且因此具有不同的功能指示器14。最后，在每个地址子空间22中的IP地址10可以具有每个功能的多达256个实例，将使用在0到255之间编号的不同实例指示器16来标识每个实例。

通过以这样的方式将IP地址10分配给联网设备，网络设计者能够消除对使用逻辑标识符的需要，并且在某些情况下，消除对保持用于将逻辑标识符转换成对应的传统IP地址的转换表的需要。作为代替，联网设备上的应用能够使用IP地址10来基于要被执行的功能直接寻址在其它联网设备上执行的其它应用和服务。

尽管图1和图2使用IPv4地址图示了本发明，但是本领域技术人员应该认识到其它寻址方案也会很好地适于本发明。此外，“自由操控的字节”的数目将会根据寻址方案而改变。例如，利用上面示出的IPv4地址，网络设计者可以具有操控地址的1-3个字节的自由度，并且因此使用这些字节来携带功能指示器14和实例指示器16。然而，在其它实施例中，网络设计者可以使用IPv6地址来用于功能寻址方案。利用IPv6协议，网络设计者可以自由操控所选择的多个字节，并且使用IPv6地址来携带功能指示器14和实例指示器16。

图3图示了直接可寻址的目的地地址的另一个实施例。特别地，网络设计者可以操控媒体接入控制(MAC)地址以包括功能指示器14和实例指示器16。

如本领域所公知的那样，MAC地址是硬件地址。它们通常与联网设备中的特定网络适配器或网络接口卡(NIC)相关联，并且与适配器在网络中的物理地址无关。通常，制造商将为它们的特定设备限定MAC地址；然而，网络设计者还将具有对该地址空间的至少一些的控制。与上面的IP地址10一样，网络设计者可以使用该自由度来操控MAC地址的至少一部分以便更好地适应其特定网络的需要。

图3图示了包括六个字节的48位MAC地址30。前三个字节是“固定的”前缀32，在这种情况下它是“00:08:79”。前缀32可以限定托管服务实例的联网设备的制造商，或者它可以是由网络设计者指定的预定值。MAC地址30中的第四字节(即“50”)被用作功能指示器14来指示服务。MAC地址30中的第五和第六字节(即“2F:81”)被用作实例指示器16。如上面那样，本发明并不将功能指示器14和实例指示器16限制于字节边界，并且MAC地址30中用于指示功能和实例的位的其它分配也是可能的。例如，网络运营商可以自由地操控MAC地址30的所有可用位以限定前缀32、功能指示器14和实例指示器16。

在操作中，网络设计者可以以上面图2所述的相似方式来划分MAC地址空间的可用部分。特别地，网络运营商可以将MAC地址空间分成多个地址子空间，并且使功能与每个地址子空间相关联。然后，网络设计者可以将MAC地址30指定给地址子空间中的功能的每个实例。

利用本发明，由联网设备托管的应用能够发送数据分组来基于与数据分组相关联的服务对其它联网设备起作用。举例来说，由浏览器应用生成的分组将被发送到由HTTP服务器所托管的HTTP服务实例。同样，而由电子邮件客户端生成的分组可以被发送到由SMTP服务器托管的SMTP服务实例。如本发明所完成的寻址数据分组以用于递送到服务偏离了依赖于基于位置的寻址方案来路由其数据分组的现有技术系统。特别地，传统的方案仅提供关于它们的联网设备的位置信息。然而，本发明的寻址方案还提供了关于该网络的功能拓扑的信息。

实践中，在联网设备上执行的应用将生成数据分组的直接可寻址目的地地址。在一个实施例中，这通过确定网络前缀(例如前缀12或前缀32)并且将功能指示器14和实例指示器16附加到该前缀来完成。一旦被汇编，应用就会将目的地地址插入到每个数据分组中，并且通过网络将其发送到该目的地地址。这避免了对创建和保持转换表并且在整个网络内分发它们的需要。

应用可以以多种方式中的任何一种来生成目的地地址的各部分。例如，网络前缀是对生成数据分组的应用来说先验的已知值。它可以被硬编码到应用中，或者它可以被存储在存储器中并且使得它可供该应用所用。在一些实施例中，前缀包括标识联网设备的制造商的固定值。在其它实施例中，前缀包括由该网络设计者指定的预定值。生成目的地地址的应用仅需要用该值来填充目的地地址。

类似地，应用可以根据预定义的恒定值来创建功能指示器14。例如，如果值“50”用于标识以HTTP服务器为目的地的数据分组，则创建那些分组的应用(例如浏览器)将简单地将“50”附加到每个数据分组的网络前缀上。在其它实施例中，应用可能监控通过其来发送数据分组的端口或套接字(socket)，并且将该ID用作功能指示器14。例如，如果所有HTTP分组都通过套接字“80”而发送，则应用可以将值“80”用作功能指示器14。在使用MAC地址30的情况下，应用可能将套接字ID转换成十六进制数(即“50”)，并且将该十六进制同等值用作功能指示器14。在一些实施例中，应用可以保持不同功能的表(每个功能都由不同的预定值来标识)，并且基于其生成的数据分组的类型来从该表选择功能指示器14的值。

还存在应用可以创建实例指示器16的多种不同方式。在一个实施例中，应用使用其自己的主机ID。在使用MAC寻址的情况下，应用可以首先将主机ID值转换成十六进制值并且将那些附加到目的地地址。在其它实施例中，应用对其主机ID、或者部分数据字段或全部数据字段(例如字符串、消息内容)、或者IP地址(例如源或目的地IP地址)进行哈希(hash)。在一些实施例中，一旦功能指示器14已经被确定，应用就可以对包含在数据分组的第2层－第4层字段中的任何信息进行哈希。与所使用的方法无关，通常被限制在某一值范围内的所产生的哈希值然后被附加为实例指示器16。在某些情况下，应用可以采用算法来随机生成值或从某一值范围中选择值。假定随机分布，则以这种方式来生成数据分组的目的地地址可以帮助平衡网络负载。

另外，应用可以动态地选择通过其来生成实例指示器16的方法。选择可以基于例如当前或者预期的负载状况，或者基于由网络运营商输入的参数。在某些情况下，网络运营商可以规定用于生成实例指示器16的一个或多个参数，或者引入生成实例指示器16的新的或经修改的方法。存在任意数目的用来实现该功能的方式，但是在一个实施例中，在扩展标记语言(XML)文件中描述了参数和/或生成方法。网络运营商将该文件置于网络上以使得生成实例指示器的应用能够访问该文件。

图4图示了网络可以使用根据本发明而形成的MAC地址来路由数据分组的一种方式。图4描绘了具有网络基础结构50的局域网(LAN)40，所述网络基础结构50互连多个联网设备60。LAN40可以例如是以太网。如本领域所已知的那样，以太网被广泛使用并且以各种不同的速度来传输数据。一些以太网可以以100兆比特/秒来传送数据分组，而其它以太网可以以1吉比特/秒或更高的速度来传送数据。然而，特定的网络类型和网络的速度对于本发明都不是要紧的。本领域技术人员应该认识到本发明对于任何类型的通信网络都起作用并且将LAN40表征为以太网仅用于说明性的目的。

网络基础结构50包括发送往来于每个联网设备60的数据的分组所必需的硬件和软件部件。在该实施例中，网络基础结构50包括第2层交换机52，不过其它类型的交换机也适于供本发明使用。交换机52操作于数据链路层的媒体接入控制(MAC)子层，并且包括专用集成电路(ASIC)54以及绑定表56。每个联网设备60都经由各自的物理端口70、72、74、76连接到交换机52。

如上所述，每个联网设备60托管服务64的一个或多个实例。例如，服务64可以包括功能(例如HTTP服务、SMTP服务等等)的一个或多个实例。每个服务的每个实例都使用直接可寻址的目的地地址来标识，在该实施例中，该直接可寻址的目的地地址包括先前描述的MAC地址30。每个服务的地址具有前缀32、功能指示器14以及实例指示器16。

另外，每个联网设备60包括应用62。该应用可以是例如web(网络)浏览器、邮件客户端等等，其将与由联网设备60所托管的各种服务64传送数据分组。根据本发明，应用62生成每个数据分组的功能目的地地址并且将分组发送到交换机50。在收到时，该交换机50接收数据分组并且基于它们的目的地地址将分组发送到对应的物理端口。

特别地，当数据分组从应用64到达时，ASIC54检查数据分组以确定MAC地址30。例如，ASIC54可以检查传入的数据分组的首部来确定相关联的MAC地址30。然后，ASIC54将所接收到的MAC地址30与存储在绑定表56中的信息相比较来确定将数据分组路由到哪里。在该实施例中，绑定表56将MAC地址30映射到对应的物理端口号70、72、74、76。如果发现匹配，则ASIC54确定对应的物理端口，并且将该数据分组发送到该端口。如果没有发现匹配，则可以丢掉该数据分组，或者交换机52可以将该数据分组发送到缺省端口。

图5是图示应用62通过其来生成功能地址的方法80的流程图。为了清楚的目的，图5将方法80图示为生成MAC地址30；然而，应该理解方法80还可以被用于生成其它类型的地址。

当应用62确定MAC地址30的网络前缀时方法80开始(框82)。然后应用62基于与数据分组相关联的服务来生成功能指示器14(框84)，以及实例指示器16(框86)。在该实施例中，基于主机源ID来生成实例指示器16；然而，如前所述，本发明不仅限于该方法。本领域技术人员将容易地认识到存在通过其来生成实例指示器16的其它方式。一旦应用56已经生成了功能指示器14和实例指示器14，它就汇编数据分组的MAC地址30(框88)。然后应用62将该MAC地址30插入到该数据分组中(框90)，并且经由基础结构50将数据分组发送到该地址(框92)。交换机52接收数据分组、检查首部、以及将数据分组发送到由MAC地址30标识的特定服务实例。

如在之前的实施例中那样使用MAC地址30和第2层交换机是有益的。例如，从与联网设备60有关的任何位置信息分离MAC地址。此外，第2层交换机通常包括每当联网设备被添加到网络或者从网络除去时发现新的或改变的MAC地址的能力。特别地，ASIC54可以周期地询问联网设备60来确定它们的所指定的MAC地址30。因此，每当联网设备被带入到服务中或者从服务带出时，ASIC54都能够迅速地发现或者“得知”MAC地址30以及服务及其上的实例，并且更新绑定表56来相应地反映这些改变。这些更新是自发的，并且不存在对在整个网络内分发改变的需要。

然而，本发明不需要使用如在之前的实施例中的MAC地址30来进行操作。例如，其它实施例可以在主机设备处生成全地址。

图6图示了示例性联网设备60的一些部件。联网设备60可以是计算设备，例如能够执行应用62和服务64以及经由基础结构50将数据传送到其它联网设备的服务器。为了实现这一点，联网设备60通常包括控制器100、存储器102、用户接口104以及通信接口106。控制器100根据存储在存储器102中的程序和数据来控制联网设备60的功能。这包括但不限于应用62以及服务64的多个实例。用户接口(UI)104尤其包括显示器(未示出)以及键盘(未示出)以允许用户输入命令并且以其它方式与设备60交互。通信接口106可以是例如将联网设备通信地连接到交换机52上的物理端口70、72、74或76之一的以太网接口。通信接口106允许设备60与其它联网设备传送数据分组。

在不偏离本发明实质特性的情况下，本发明当然可以以不同于本文所特别阐述的其它方式实行。因此，本实施例被认为是从各个方面都是说明性的而非限制性的，并且落入所附权利要求的意义以及等同范围内的所有改变都意在被包括在其中。

Claims (21)

1.一种在第一联网设备中实现的通过通信网络发送数据分组的方法，所述方法包括：

生成功能指示器以标识在联网设备上执行的服务，

生成实例指示器以标识所述服务的实例，

在第一联网设备中生成包括第一片段、第二片段和第三片段的直接可寻址的目的地地址，第一片段包括网络前缀，所述网络前缀包括表示网络ID和子网ID的一个或多个字节，第二片段包括所述功能指示器来标识在第二联网设备上执行的所述服务，第三片段包括所述实例指示器来标识所述服务的所述实例；

在第一联网设备处将目的地地址插入到数据分组的报头中；以及

从第一联网设备发送所述数据分组到第二联网的设备的所生成的目的地地址，

其中，发送所述数据分组到所述目的地地址包括将所述数据分组转发到托管所标识的服务的所标识的实例的联网设备，

其中，所述目的地地址是网际协议IP地址或媒体接入控制MAC地址。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定与数据分组相关联的服务；以及

基于所述服务来生成功能指示器。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定与数据分组相关联的源地址；以及

基于所述源地址的至少所选择的部分来生成实例指示器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中生成实例指示器包括：通过对数据分组中的至少部分数据执行哈希来生成实例指示器。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括动态选择通过其来生成实例指示器的方法。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述数据分组到所述目的地地址包括将所述数据分组转发到托管所标识的服务的所标识的实例的第二联网设备。

7.根据权利要求1所述的方法，其中生成直接可寻址的目的地地址包括：将功能指示器和实例指示器连结到前缀。

8.一种用于通过通信网络发送数据分组的设备，所述设备包括：

应用模块；以及

控制器，其被配置成执行所述应用模块以：

在第一联网设备中生成包括第一片段、第二片段和第三片段的直接可寻址的目的地地址，第一片段包括网络前缀，所述网络前缀包括表示网络ID和子网ID的一个或多个字节，第二片段包括功能指示器来标识在第二联网设备上执行的服务，第三片段包括实例指示器来标识所述服务的实例；

将目的地地址插入到数据分组的报头中；以及

发送所述数据分组到目的地地址，

其中，发送所述数据分组到所述目的地地址包括将所述数据分组转发到托管所标识的服务的所标识的实例的联网设备，

其中，所述目的地地址是网际协议IP地址或媒体接入控制MAC地址。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被进一步配置成确定与数据分组相关联的服务，以及基于所述服务来生成功能指示器。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被进一步配置成确定与数据分组相关联的源地址，以及基于所述源地址的至少所选择的部分来生成实例指示器。

11.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被进一步配置成对数据分组中的至少部分数据执行哈希来生成实例指示器。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被进一步配置成动态选择通过其来生成实例指示器的方法，以及使用所选择的方法来生成实例指示器。

13.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被进一步配置成将所述数据分组转发到托管所标识的服务的所标识的实例的联网设备。

14.根据权利要求8所述的设备，其中所述直接可寻址的目的地地址包括媒体接入控制（MAC）地址的一部分、功能指示器以及实例指示器。

15.一种在第一联网设备中实现的通过通信网络将数据分组发送到第二联网设备的方法，所述方法包括：

在第一联网设备处将地址空间划分成多个地址子空间；

在第一联网设备处将每个地址子空间与服务相关联；

在第一联网设备处在每个地址子空间内指定直接可寻址的目的地地址，每个目的地地址包括包括第一片段、第二片段和第三片段，第一片段包括网络前缀，所述网络前缀包括表示网络ID和子网ID的一个或多个字节，第二片段包括功能指示器来标识在第二联网设备上执行的所述服务，第三片段包括实例指示器来标识所述服务的实例；

在第一联网设备的应用中生成数据分组用于传递到第二联网设备的给定服务的所分配的直接可寻址的目的地地址；以及

发送所述数据分组到第二联网设备的给定服务的所分配的直接可寻址的目的地地址，

其中，发送所述数据分组到所述目的地地址包括将所述数据分组转发到托管所标识的服务的所标识的实例的联网设备，

其中，所述目的地地址是网际协议IP地址或媒体接入控制MAC地址。

16.根据权利要求15所述的方法，其中将每个地址子空间与服务相关联包括：将每个地址子空间指定给服务。

17.根据权利要求15所述的方法，其中将每个地址子空间与服务相关联包括：将服务指定给每个地址子空间。

18.根据权利要求15所述的方法，其中将地址空间划分成多个地址子空间包括：基于对于通信网络可用的一个或多个服务来分割部分网际协议（IP）地址空间。

19.根据权利要求15所述的方法，其中将地址空间划分成多个地址子空间包括：基于对于通信网络可用的一个或多个服务来分割部分媒体接入控制（MAC）地址空间。

20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括基于服务来生成功能指示器。

21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括基于与通信网络上的一个或多个联网设备相关联的源地址的至少所选择的部分来生成实例指示器。

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