CN110999252B - 经由多个路径的quic通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通信方法，其中，通信设备位于能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi的住宅网关后面，其中i＝1、…、N，在这些路径上，所述网关可以分派从所述通信设备接收到的数据分组、并且接收旨在用于所述通信设备的数据分组。所述方法包括以下步骤：所述网关将相应的连接标识符C_ID#i与所述路径Pi中的每一个相关联；以及，当该网关从该通信设备接收到数据分组时，该网关在考虑到对应于这些路径Pi之一的连接标识符C_ID#i的同时在此路径Pi上传输此数据分组。

Description

经由多个路径的QUIC通信的方法
技术领域
本发明涉及电信领域，并且具体地涉及能够实施IP(互联网协议)协议的通信网络。更具体地，本发明涉及在“增值”IP网络(也就是说，能够根据在网络中路由的流量的性质而执行区分处理的网络)中提供服务。
背景技术
本发明适用于任何类型的用户设备，比如固定或移动终端、或“连接的TV”、或TV解码器(或“机顶盒”(或STB))、或甚至媒体服务器，所述用户设备位于住宅网关(即家庭网关或位于企业中的网关)后面。作为推论，本发明适用当第一住宅网关位于第二住宅网关后面时的情况；在这种情况下，第一住宅网关将被视为用户设备。为了简明起见，任何类型的用户设备在下文中通常将被称为“终端”。
比如智能电话和个人计算机(或PC)等终端现在能够激活和利用链接到一个或多个物理接口的多个逻辑接口。这类终端被称为“多接口”(或MIF)。当终端具有能够将其连接到不同接入网络(例如：固定、移动或WLAN)的若干接口时，其就会受益于被称为“混合”的接入，因为该接入组合了不同的接入网络技术。
然后若干IP地址可以被指派给MIF终端。当该终端同时或延迟地连接到不同类型的网络(比如固定网络、移动网络、或WLAN(“无线局域网”，其Wi-Fi网络是典型实例))时，就会使用这些地址。这些IP地址可以：
·属于同一地址族或者属于不同的地址族(IPv4、IPv6、或两者)，
·具有不同的生存期，
·具有不同的范围，例如私用IPv4地址、唯一本地范围IPv6地址(唯一本地地址(Unique Local Address)或ULA)、或者全局范围IPv6地址(全局单播地址(Global UnicastAddress)或GUA)，并且
·可以被指派给同一逻辑网络接口或者不同的逻辑网络接口。
然而，应当注意，由于使用若干接口的能力取决于到(多个)网络的连接条件、设备的位置或其他因素，因此“MIF”特征是易失性的。在建立简单通信(也就是说，沿着单个路径与给定通信方建立的通信)期间或者甚至在建立简单通信之后，设备可以变成MIF。还应当注意，设备事先不知道是否能够使用若干不同的路径来与给定通信方建立通信；更具体地，该设备仅在其尝试使用多个路径与通信方建立通信的阶段之后才获取此信息(如果需要)。
回顾一下，“多路径通信”是在两个设备之间同时使用这两个设备之间的一个或多个路径建立的通信。建立这样的通信并维持它的活动依赖于专用协议的使用，比如MPTCP(多路径TCP)，该专用协议可以可能被定义为先前定义的传输协议(比如TCP(“传输控制协议(Transmission Control Protocol)”的首字母缩写))的扩展。换句话说，多路径通信是使用同一路径或不同路径(部分或完全未连接)的一个或多个简单通信的聚合。
还应回顾，在网络领域，“链路聚合”是指将与多个(逻辑)接口相关联的若干链路分组在一起，就好像它是与单个接口相关联的单个链路一样，主要是为了将比特率提高到单个链路的极限之外、同时将相同的操作过程应用于所有适当聚合的链路(“命运共享”的概念)。具体地，与具有混合接入的终端相关的服务的提供依赖于在网络中引入使得可以聚合终端的所有网络通信(例如：WLAN和3G，或者ADSL、WLAN和4G)的功能。
链路聚合还可以确保在网络链路中断时其他接口接管(冗余原则)。链路聚合适用于沿着这些链路路由的任何类型的流量，包括IP流量。
链路聚合还可以用于在多个链路上分配流量。在这种情况下，作为聚合的主题的链路之间的流量分配取决于各种参数；因此，流量的分配可以取决于流量工程策略(例如，优先在稳健性或可用性方面的特性与特定流量的性质兼容的链路上路由所述流量)、或者取决于服务质量(或QoS)策略，该策略例如可以在流量优先化上下文中将某些链路优先化。
应当注意，链路聚合未关于远程机器的配置作出假设。因此，源机器可以使用这种功能来调用链路聚合功能而无需远程机器。
可以设想各种聚合模式，包括以下三种模式：
·备份模式：此模式在于在主要路径不可用的情况下使用辅助路径，并且这样做是为了增强网络可用性并从而增强通过不同链路建立的IP通信的稳健性和可靠性；
·绑定模式：此模式在于使用与所有或部分可用路径相关联的资源，与同一应用程序相关联的IP流能够在多个路径之间分配；利用所有路径或仅利用其中一部分路径的选择可以(例如)由流量的性质或者与每个路径相关联的可用性特性或可靠性特性来决定，这些特性在不同路径之间可能有很大的不同；针对此绑定模式所选择的所有路径被认为是主要路径；以及
·所谓的“舒适”模式：此模式类似于绑定模式，除了给定应用程序的流不是在多个路径之间分配、而是通过单个路径被发送之外。
应当注意，这些模式不是相互排斥的，并且不专用于特定类型的流量。因此，可以独立于将沿着根据不同模式中的一种模式或另一种模式聚合的路径路由的流量的性质来使这些模式发挥其作用。
主要由软件应用程序使用以通过互联网进行通信的传输协议是TCP(上文提到的)和UDP(“用户数据报协议(User Datagram Protocol)”的首字母缩写)。
然而，为了满足新的应用程序需求，互联网社区已经提出、标准化并实施了几种传输协议。例如，一些新的应用程序需要比TCP和UDP所提供的传输功能更多的传输功能，而另一些应用程序认为TCP或UDP提供的传输功能对于它们的需求不是(全部)必需的。
传输功能被定义为是由用于在传输层级别上对连接进行多路复用的协议提供的服务的列表。例如，此列表包含数据的有序传输、可靠传输、拥塞控制或完整性控制。名为“传输服务”(TAPS)的工作组由IETF(互联网工程任务组)创建以帮助开发人员定义接口，这些接口使得能够调用IETF指定的传输协议所提供的不同服务。
因此，SCTP(流控制传输协议)被指定为满足需要比使用TCP更多的传输功能(比如保存由应用程序生成的数据的结构、或多路径通信)的应用程序的需要。DCCP(数据报拥塞控制协议)协议是另一种传输协议，它被指定用于需要比使用UDP更多的传输功能(比如拥塞控制)的应用程序，而不必继承来自面向连接的协议(如TCP)的约束(例如，确保可靠传输的约束)。UDP-lite协议是UDP协议的简化版本，它是针对不需要由UDP提供的所有功能(例如，完整性控制)的应用程序而提出的。DTLS(数据报传输层安全性)和TLS协议被定义为满足应用程序在传输层级别上的加密需求。
尽管做出了这些努力来指定和实施其他传输协议，但是TCP的部署仍然保持霸权地位。面对TCP霸权，不利于大规模引入新的传输协议的主要原因是：
·NAT(网络地址转换)、防火墙和TCP加速功能的激增，以及
·与嵌入终端的操作系统缺乏兼容性。
此外，可以考虑不同的方法以引入新的传输功能，从而促进某些流量在互联网中的路由：
·通过TCP或UDP封装；此方法在于在现有协议上传输新传输协议的原语，免除了NAT/防火墙交叉带来的约束；
·定义新的TCP扩展；这些TCP扩展的目的是满足新的应用程序约束(例如，在IP地址改变的情况下增加弹性)、并且以新的条件(例如，增加TCP连接的比特率)和用户的新要求(例如，增强安全性或缩短建立会话之前的等待延迟)来组成IP网络。
在这样做时，服务提供商和IP网络运营商的核心任务是提供与依赖于TCP的应用程序和依赖于UDP的应用程序相当的水平的使用质量。因此，希望TCP与UDP之间具有尽可能广泛的功能对等。具体地，能够以在功能上与允许经由多个路径建立TCP连接的已知技术解决方案(比如上文提到的MPTCP协议)相当的方式经由多个路径建立UDP通信将是有用的。
因此，在R.Hamilton等人的名称为“QUIC：一种基于UDP的安全可靠的HTTP/2传输[QUIC:A UDP-Based Secure and Reliable Transport for HTTP/2]”(IETF draft-tsvwg-quic-protocol-02，2016年1月)的文章中描述的QUIC(快速UDP互联网连接)协议是目前IETF正在标准化的一种协议，该协议依赖于UDP，并且其目标是减少在建立HTTP连接时通常观察到的等待时间。QUIC协议最初是由谷歌(Google)公司提出的，谷歌公司已经将该协议包含到其“Chrome”web浏览器中。
如示意性地表示了客户端C与服务器S之间的QUIC连接的图1所示，QUIC连接使得能够在同一个连接中对不同的信道(称为“流”)进行多路复用。QUIC协议使得操作系统能够摆脱传输层强加的约束，比如旨在验证通信的完整性的循环冗余检查。
在QUIC协议中，为了增强通信的安全性和稳健性，大部分分组头部都是加密的。与TLS(“传输层安全性(Transport Layer Security)”的首字母缩写)协议不同，QUIC不仅加密交换的有效载荷数据，还加密连接控制信息。用明文发送的QUIC信息被严格限制在最小值(例如，版本号或连接标识符)。
UDP的使用使得能够适应QUIC通信所使用的路径上的中间设备(或“中间盒子”)(比如防火墙或NAT)的存在。QUIC协议的目标是将连接建立过程(握手)限制在零RTT(往返时间(Round-Trip Time))，这意味着可以立即发送有效载荷数据(也就是说，一发送QUIC连接的第一个分组就发送有效载荷数据)，QUIC客户端不必等待来自其通信方的响应。特定的“流”专用于连接建立交换(握手)的加密和QUIC选项的协商。QUIC信令包含的信息使得能够根据与TCP的操作模式相当的操作模式来控制拥塞和恢复丢失的分组。
在流控制方面，QUIC客户端具有发送称为“WINDOW_UPDATE(窗口_更新)”的帧的能力，这使得能够调整给定“流”的“偏移”限制，这使得能够提高分组传输的效率，就像TCP协议特有的窗口大小控制功能一样(“偏移”是允许QUIC接收器评估数据接收窗口的大小的参数；当在给定“流”上接收到数据时，接收器发送帧WINDOW_UPDATE，这使得能够增加偏移值，以便允许发射器通过这个“流”发送甚至更多的数据)。此外，QUIC包括连接控制模式，该模式使得能够管理QUIC客户端分配给连接的所有特性“流”的缓冲存储器(或“缓冲器”)的大小。
为了能够在不必关闭当前QUIC连接的情况下接受IP地址的任何改变，协议不依赖于传输地址(源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号)，而是依赖于被称为CID(连接标识符)的标识符。此标识符由QUIC客户端随机生成。
既然如此，QUIC协议目前的定义存在某些缺陷，特别是：
·QUIC无法使得能够发现远程终端使用的IP地址的列表；
·QUIC无法使得能够区分连接到新路径的迁移或一组已知路径的同时使用；
·当使用QUIC的终端位于住宅或企业本地接入网(LAN)中时，此终端不具有动态发现多个路径的可能性；
·无论如何发现了多个路径的可用性的使用QUIC的终端不具有强制由此终端传输的分组遵循由该终端选择的这些路径之一的可能性；
·即使QUIC连接标识符是唯一的，远程服务器也不能通过使用任何路径向客户端发送数据(只要客户端先前没有使用此路径与服务器通信过)；
·QUIC不允许终止点向通信方指示其兼容或其想要激活的流量分配策略；在没有此类策略的情况下，滥用某些路径(例如)在违反服务提供所允许的与链路的最大负载(配额)相关的上限的情况下可能影响通信方的体验质量；
·由QUIC终端激活的经由多个路径的流量分配策略对于运营商来说可能不是最佳的；例如，混合接入环境(也就是说，允许终端利用几个有线和无线接入网络的资源的环境)中的典型分配策略是仅当主链路(通常是固定接入)饱和时才使用无线电资源；现在，使用QUIC的终端不知道这些策略；此外，在混合接入的情况下，将流量分配策略的管理委托给终端会导致某些无线电小区的饱和，而固定网络可以用于流量流；
·如果仅分配了IPv6前缀来通过接入网络建立通信，则附接到此网络的终端不能使用与此网络相关联的资源，即使与其建立QUIC通信的远程服务器仅通过使用IPv4地址可访问；事实上，IPv4和IPv6协议在设计上是不兼容的，因此不可能在仅具有IPv6地址的终端与只能通过IPv4地址访问的服务器之间建立QUIC通信。
发明内容
因此，本发明涉及一种通信方法，其中，通信设备位于能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi的住宅网关后面，其中i＝1、…、N，通过这些路径，所述网关可以发送从所述通信设备接收到的数据分组、并且接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述方法包括以下步骤：
a)所述网关将相应的连接标识符C_ID#i与所述路径Pi中的每一个相关联，以及
b)当该网关从该通信设备接收到数据分组时，该网关通过考虑与这些路径Pi之一相关联的连接标识符C_ID#i来通过此路径Pi传输此数据分组。
凭借这些规定，QUIC通信将能够受益于与多个路径相关联的资源，即使这些多个路径从通信的端点不可见。更具体地，通过多个路径建立QUIC通信将受益于增强的稳健性和性能，这将使得能够改进网络中资源的使用，而且也提高了客户端感知的体验质量(特别是凭借聚合QUIC通信可能使用的带宽的能力、或者例如在发生故障时将流量切换到另一个路径的能力)。
此外，网络运营商将能够更好地控制某些功能(特别是针对确定性流量分配的多路径通信的管理)，这将允许他们优化对他们可用的网络资源的使用、并因此提出增值QUIC连接服务。
根据特定特征，所述方法预先包括以下步骤：
-所述通信设备发现所述多个路径Pi，以及
-该通信设备向所述网关发送为所述相应路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息。
因此，当网关从通信设备接收到包括连接标识符C_ID#i的数据分组时，网关通过与此连接标识符C_ID#i相关联的路径Pi传输此数据分组。
凭借这些规定，如果必要的话，QUIC客户端可以强制选择特定路径来路由某些分组，尽管路径选择决策由位于网络中更远并且能够通过多个路径建立QUIC通信的节点执行；因此，QUIC客户端可以影响多个路径之间的流量分配策略，即使流量分配决策由位于网络中更远的节点执行。
将注意到，此过程不需要对位于客户端与能够使用多个路径建立QUIC通信的节点之间的网络元件进行任何修改。
根据甚至更多特定特征，所述网关向所述通信设备发送包含网关已知的路径Pi的列表的消息。
凭借这些规定，QUIC客户端可以动态发现多个路径(在本地不可见)的存在。
将注意到，当将QUIC客户端附接到新网络时，使用同一个QUIC连接标识符允许QUIC连接的可追溯性。
这就是为什么(根据其他特定特征)当所述网关从所述通信设备接收到包括连接标识符C_ID#0的数据分组时，如果连接标识符C_ID#0和与所述路径Pi之一相关联的所述连接标识符C_ID#i彼此不同，网关通过利用所述连接标识符C_ID#i替换所述连接标识符C_ID#0来通过此路径Pi传输此数据分组的原因。
凭借这些规定，QUIC通信的保密性得到了提高，并且基于连接标识符的知识的数据黑客风险被最小化。此外，更改接入网络的QUIC客户端的可追溯性变得更加困难。
根据甚至更多特定特征，当从所述通信设备接收到的所述数据分组响应于其通信方发送的消息而被发送时，所述网关通过所述消息到达网关所通过的路径将此数据分组传输到通信方。
凭借这些规定，网关在这种情况下知道其传输从通信设备接收到的所述数据分组所必须通过的路径。
根据又其他特定特征，所述通信设备和/或所述网关向通信设备的通信方发送包括通信设备和/或网关已知的路径的列表的消息。
凭借这些规定，所述通信方被告知他或她可以用来向通信设备发送数据的路径。这对于向通信方传送用于向通信设备发送数据的地址(而通信设备先前没有使用这些地址中的一个与此通信方通信过)来说是特别有用的。
根据又其他特定特征，所述网关实施包括不同可用网络之间的流量分配规则的流量分配策略。
凭借这些规定，无需QUIC客户端就(多个)接入网络采取激进的行为(即仅为了QUIC通信的利益而耗尽接入网络的所有资源并损害可能使用这些相同资源的其他应用程序的行为)，就可以提高客户端体验的质量。
根据又其他特定特征，所述网关向通信设备发送描述要遵守的流量分配策略的消息。
凭借这些规定，QUIC客户端可以动态地发现由位于网络中更远的节点执行的流量分配策略、遵守这些策略、并可选地通知其通信方。
相关地，本发明涉及各种设备。
因此，首先，本发明涉及一种通信设备，该通信设备位于能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi的住宅网关后面，其中i＝1、……、N，通过这些路径，所述网关可以发送从所述通信设备接收到的数据分组、并且接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述通信设备包括用于以下操作的装置：
-发现所述多个路径Pi，以及
-向所述网关发送为所述相应路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息。
将注意到，根据本发明的通信中涉及的通信设备可以是与IP协议兼容的任何设备。这种通信设备可以是任何类型，例如客户端设备(终端)或内容服务器。它可以具有指派给其每个物理接口或逻辑接口的一个或多个IP地址。它也可以只有一个接口，在这种情况下，客户端设备所连接的住宅网关是连接到一个或多个网络并且与QUIC协议兼容的中继设备。
根据特定特征，所述通信设备还包括用于从所述网关接收并考虑包含网关已知的路径Pi的列表的消息的装置。
其次，本发明还涉及一种能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并连接到多个路径Pi的住宅网关，其中i＝1、……、N，通过这些路径，所述网关可以发送从位于所述网关后面的通信设备接收到的数据分组、并接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述网关包括用于以下操作的装置：
-将相应的连接标识符C_ID#i与所述路径Pi中的每一个相关联，以及
-当该网关从该通信设备接收到数据分组时，通过考虑与这些路径Pi之一相关联的连接标识符C_ID#i来通过此路径Pi传输此数据分组。
根据特定特征，所述住宅网关还包括用于以下操作的装置：
-从所述通信设备接收为所述相应路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息，以及
-当该网关从该通信设备接收到包括连接标识符C_ID#i的数据分组时，通过与此连接标识符C_ID#i相关联的路径Pi传输此数据分组。
根据其他特定特征，所述住宅网关还包括用于以下操作的装置：
-从所述通信设备接收包括连接标识符C_ID#0的数据分组，以及
-如果连接标识符C_ID#0和与所述路径Pi之一相关联的所述连接标识符C_ID#i彼此不同，则通过利用所述连接标识符C_ID#i替换所述连接标识符C_ID#0来通过此路径Pi传输此数据分组。
这些设备提供的优点基本上与上文简要解释的通信方法提供的优点相同。
将注意到，可以在软件指令的环境中和/或电子电路的环境中产生这些通信设备。
本发明还针对一种可从通信网络下载和/或存储在可以由计算机读取的介质上和/或可以由微处理器执行的计算机程序。此计算机程序值得注意的是，它包括当它在计算机上运行时用于执行上文简要解释的通信方法之一的步骤的指令。
此计算机程序提供的优点基本上与上文简要解释的通信方法提供的优点相同。
附图说明
通过阅读以下作为非限制性实例给出的特定实施例的详细描述，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。本说明书参照附图，在附图中：
-图1(上文提到)示意性地表示了包括几个“流”(信道)的传统QUIC连接，
-图2表示了连接到多个路径并且能够将相应的连接标识符与所述路径中的每个路径相关联的网关，
-图3示意性地表示了根据本发明的第一实施例的发现多个路径的过程，
-图4表示了根据所述第一实施例的实例，终端在同一个QUIC连接内发送三个分组，
-图5表示了根据本发明的第二实施例的客户端C与服务器S之间的QUIC通信，
-图6表示了用于更新QUIC连接标识符的帧CID_UPDATE(CID_更新)的格式的实例，
-图7表示了根据所述更新过程的变型对客户端C与服务器S之间的QUIC连接的标识符的替换，
-图8表示了用于向通信方通知流量分配策略的帧MP_POLICY(MP_策略)的格式的实例，
-图9表示了根据帧MP_POLICY的第一种使用变型的客户端T1与服务器S之间的QUIC通信，
-图10表示了根据帧MP_POLICY的第二种使用变型的客户端T1与服务器S之间的QUIC通信，并且
-图11表示了由网络辅助的多路径QUIC通信。
具体实施方式
现在将描述本发明的多个实施例。
在这些实施例中，考虑通过一个或多个路径P1、P2、P3等连接到一个或多个网络N1、N2、N3等的住宅网关，该住宅网关被表示为CPE(“客户驻地设备(Customer PremisesEquipment)”的首字母缩写)。如图2中示意性地表示的，CPE将连接标识符C_ID#1与将其链接到网络N1的路径相关联，将连接标识符C_ID#2与将其链接到网络N2的路径相关联，将连接标识符C_ID#3与将其链接到网络N3的路径相关联，等等。将注意到，这些连接标识符不一定都彼此不同；在一些情况下，在同一个QUIC通信的背景下，同一个连接标识符可以用于由CPE通过每个路径发送或传输的所有分组。
如图2所示，例如，CPE可以用作服务器S与位于CPE后面的终端T1(单个接口或多个接口)之间的QUIC通信中的中介。
根据第一实施例，考虑位于CPE后面并且能够实施多路径发现过程的终端T1。此发现过程示意性地表示在图3中。
为了发现除了本地可见的路径之外CPE已知的多个路径，终端T1可以传输称为DISCOVER_PATH()的消息；这种消息可以通过终端的所有活动网络接口或仅仅一些活动网络接口发送。
如果CPE知道多个路径，则CPE使用原语ADVERT_PATHS(Pi)发送可用路径的列表。给定的路径Pi可以通过以下方式标识：
·CPE本地的路径索引(路径标识符)，例如“1”、“2”、“155467”，
·CPE本地的接口索引(索引接口)，例如“Ifindex1”、“Ifindex2”、“Ifindex15”，
·接口名称，例如“蜂窝”、“adsl”、“光纤”，
·地址或外部IP前缀，例如“1.2.3.4”或“2001:db8::/56”，
·物理地址，例如MAC(媒体访问控制)地址，
·索引和外部IP地址的组合，或
·任何其他标识符，包括上文提到的信息元素的任何组合。
消息ADVERT_PATHS(Pi)可以在来自位于CPE后面的终端的请求之后由CPE发送，或者由CPE自发地发送，也就是说终端未明确请求CPE。作为实例，CPE可以发送消息ADVERT_PATHS(Pi)：
·在重新启动CPE时，
·周期性地通过不同终端所连接的(多个)局域网，
·当新终端经由局域网连接到CPE时，
·当CPE连接到新的接入网络时，
·当CPE是否不合适地与接入网络断开连接时，或
·当接入网络分配的IP地址/前缀改变时。
因此，当终端T1发现多个路径Pi(其中i＝1、……、N)时，其为每个相应的路径Pi确定相应的连接标识符C_ID#i。终端T1然后联系CPE以编程关于不同可用路径的分组分配策略。为此，终端T1发送一个或多个消息MAP(C_ID#i,Pi)。消息MAP()还可选地使得能够通告流量的特性(特别是，IP地址以及源端口号和目的端口号)，以便能够标识可能路由所述流量的QUIC连接。
将注意到，消息MAP()可以在与终端T1的通信方建立QUIC连接之前或之后发送。
在接收到一个或多个消息MAP(C_ID#i,Pi)之后，CPE如终端T1所指示来安装关联。如果对于此终端和同一个连接标识符已经存在关联，则CPE利用从终端T1接收到的新指令替换它。CPE使用稳定的标识符(比如MAC地址)来标识同一个终端的关联。这些关联可以具有有限的生存期。
CPE可以利用从终端T1的通信方接收到的信息来补充关联的特性信息。
CPE可以向终端T1指示(例如)在标识符C_ID#i与另一个终端已经选择的标识符之间冲突的情况下要使用的另一个连接标识符。CPE可以执行其他连接标识符选择策略。由CPE(或者由运营商安装的设备)分配连接标识符的目的是促进对QUIC连接的标识。事实上，CPE通过根据先前已知的连接标识符安装流量配置文件来预测对QUIC分组的接收。在这方面将注意到，除客户端或服务器之外的实体分配连接标识符的这种可能性在现有技术中不是已知的。
然后，CPE向终端T1发送确认消息MAP_ACK()，该消息提供已安装关联的清单。可选地，CPE还可以返回对于此终端已知的其他关联。
为了允许CPE根据终端T1已知的策略经由不同的多个路径分配流量，该终端自然必须根据先前在CPE上编程的关联来使用适当的标识符。
将注意到，CPE可以在几个可用路径之间分配从终端接收到的流量，而所述终端没有以任何方式向CPE传送流量分配指令，终端甚至也没有被通知多个路径的存在。为此，CPE根据预先配置的策略执行流量分配算法。
图4通过实例的方式展示了终端T1在同一个QUIC连接内发送三个分组；这些分组中的每一个由专用连接标识符C_ID#i标识。当CPE接收到这些分组时，CPE查询其关联表以确定用于将分组发送到其目的地的路径。在此实例中，经由网络N1传输其连接标识符为C_ID#1的分组，经由网络N2传输其连接标识符为C_ID#2的分组，并且经由网络N3传输其连接标识符为C_ID#3的分组。将注意到，所传输的分组与相同的连接标识符(在图4中表示为C_ID#a)相关联；此标识符可以由CPE生成，作为变型，也可以由终端T1或其通信方生成。
如上文提到的，在交叉的各种网络上使用同一个连接标识符C_ID允许当附接到新网络时QUIC连接的可追溯性，这威胁到交换的机密性。现在将描述本发明的实施例，其中为了解决此问题，可以由QUIC通信的一个或另一个参与者创建QUIC连接标识符的“别名”。
例如根据图5所示的本发明的第二实施例考虑位于CPE后面的客户端C。此客户端C传输包括由客户端C生成的表示为C_ID#0的QUIC连接标识符的数据分组。
在接收到客户端C与服务器S之间的新通信特有的第一数据分组之后，CPE例如通过在数据库中配置关联表来在连接标识符C_ID#i(别名)与相应路径Pi之间建立关联。
将注意到，别名可以由CPE生成，作为变型，也可以由客户端C或服务器S生成。例如，如果CPE通过路径Pi从服务器S接收到所述第一分组、并且此路径包括连接标识符C_ID#i，则CPE优选地将此别名C_ID#i与此路径Pi相关联。
还将注意到，对于相对于“原始”连接标识符C_ID#0的值指派给别名的值，各种方案是可能的，例如：
·无论i＝1、……、N，C_ID#i与C_ID#0相同，或者
·对于单个值i，C_ID#i与C_ID#0相同，或者甚至
·无论i＝1、……、N，C_ID#i与C_ID#0不同。
此外，任何两个别名C_ID#i和C_ID#j(i不同于j)可以具有彼此相同或不同的值。
然后，CPE将所述第一分组传输到其接收方(服务器S或客户端C)。
因此，对于CPE每次从客户端C接收到此通信特有的分组，CPE在查询其关联表并在此分组中修改(如果必要的话)QUIC连接标识符的值(也就是说，利用与路径Pi之一相关联的别名C_ID#i替换C_ID#0(如果C_ID#i与C_ID#0不同))之后通过该路径Pi将此分组传输到服务器S。
CPE可以特别地实施重写原始QUIC连接标识符C_ID#0的此过程以有助于保护在客户端C与服务器S之间交换的数据的机密性。在通信期间，如果CPE连接到新的网络，或者如果数据经由CPE和/或服务器S已知的多个路径分配，则CPE可以决定更新连接标识符。然后，优选地，仅CPE和服务器S知道这些别名。
为了使客户端或服务器能够通知其通信方QUIC连接标识符(C_ID)的迁移，提出了一种用于C_ID的迁移(例如，在活动连接期间或在到网络的附接改变时)的过程，其中：
·C_ID的迁移可以由CPE、客户端或服务器发起；
·C_ID的迁移可以在QUIC连接期间的任何时候发生；因此，C_ID的迁移可以紧接在连接迁移到新路径(或新的网络附接)之前发生，或者紧接在连接迁移到新路径(或新的网络附接)之后发生；以及
·相同的安全密钥用于验证C_ID的迁移。
为此，客户端或服务器发送“CID_UPDATE”类型的帧。此帧CID_UPDATE的格式的实例如图6所示。此帧在其标识符是参与者之间已经建立的QUIC连接的标识符的QUIC消息中发送。此帧可以与其他数据一起发送，或者可以在专用QUIC消息中发送。当通信方接收到包含帧CID_UPDATE的QUIC消息时，该通信方继续进行传统的QUIC验证以确保消息来自合法终端。一旦消息通过验证，通信方提取包含在帧CID_UPDATE中的信息。
如果“事件”字段设置为“0”(迁移)，则立即更新连接标识符，如图7所示，其中此图中表示为“OLD_CID(旧_CID)”的连接标识符被表示为“NEW_CID(新_CID)”的新连接标识符替换。然后，在此连接下的任何QUIC交换必须使用新的标识符。
如果“事件”字段设置为“1”(别名)，则为每个路径定义连接标识符C_ID#0的别名。可以在同一个帧中指示若干别名。
无论实施例如何，运营商可能想要应用流量分配策略。这里将假设流量分配策略可以在CPE上配置，以便允许它在不同的可用网络之间分配流量；这些策略可以由服务提供商或用户配置；策略的实例在于仅在固定接入网络不可用的情况下或者当主接入网络(通常是有线网络)的可用资源(最大值)不再允许处置给定应用程序特有的流量时使用无线电资源；流量分配策略至关重要，因为不恰当地使用可用资源会导致给定接入链路上可用配额的快速消耗，甚至会导致用户支付的账单金额显著增加；对运营商来说，流量分配策略的控制也是至关重要的，因为它使得能够显著地最小化某些链路拥塞的风险(例如，多接口CPE过度使用蜂窝连接会导致小区拥塞，从而损害单接口移动终端)。有利的是，CPE可以根据观察到的网络条件调整其流量分配策略。
CPE可以通过原语MAP(C_ID#i,Pi,POLICY)向终端/客户端传送要遵守的流量分配策略。策略对象可以包括(例如)：
·每个路径要发送的最大数据量，
·流量分配比率(例如，P1 10％，P2 80％，P3 10％)，
·调用与每个路径相关联的资源的优先级顺序(例如，在拥塞的情况下，首先使用P1，然后使用P2)，
·将仅用于对主路径进行备份的路径(例如，P2被指定为P1的备份路径)，
·一种指示，根据这种指示，必须使用显示最佳RTT的路径，
·一种指示，根据这种指示，必须使用显示相似RTT的路径，
·一种指示，根据这种指示，必须经由给定路径路由具有高优先级的“流”。
终端/客户端必须遵守CPE所指示的流量分配策略。假设流量分配策略不仅涉及传出流量而且涉及传入流量，则使用称为MP_POLICY的新帧来通知终端/客户端的通信方。
能够经由多个路径交换数据的终端/客户端可以在发送给其通信方的QUIC消息中包括帧MP_POLICY。此帧使得能够向通信方通告终端/客户端已知的路径(特别是，用于向终端/客户端发送数据的地址，而终端/客户端先前没有使用这些地址中的一个与此通信方通信过)的列表以及(可选地)传入流量分配策略(从通信方到终端/客户端)。
此帧MP_POLICY的可能格式如图8所示。在此图中：
·“类型”字段指示其为“MP_POLICY”帧，
·“子类型”字段可以指示例如以下值：
о“0”：发射器已知的多个路径的列表；“数据”字段则必须包括帧的发射器已知的路径的列表；作为实例，“数据”字段可以包括用于在同一多路径连接下向同一终端发送分组的IP地址(或端口)的列表；
о“1”：不同多个路径之间的流量分配策略；可以同时使用可用路径；
о“2”：每个路径要发送的最大数据量；“数据”字段指定相关的量和路径；
о“3”：指示每个路径的使用比率；“数据”字段指定例如P1 10％、P2 80％、并且P310％这个策略；
о“4”：指示必须使用最佳RTT算法。
帧MP_POLICY可以由参与者中的一个参与者发送、或者由QUIC连接的所有参与者发送。帧MP_POLICY可以在QUIC连接的任何时候发送。帧MP_POLICY可以与其他控制数据或有效载荷数据一起发送。一个或多个帧MP_POLICY可以包含在同一个QUIC消息中。帧MP_POLICY可以用来以信号告知路径不再可用。
接收帧MP_POLICY的QUIC通信方将该帧的内容的副本保存在其QUIC连接表中。通常，此表包含连接标识符(C_ID)。如果该帧提到其他IP地址(或端口)，则通信方可以使用此信息经由多个路径进行通信，也就是说发送具有帧MP_POLICY中指示的地址之一作为目的地址(目的端口)的分组。因此，帧MP_POLICY中指示的流量分配策略通知通信方将同一个QUIC连接的数据发送到不同的可用路径要遵循的方法。
图9表示根据第一变型的终端T1与服务器S之间的QUIC通信，其中终端T1使用帧MP_POLICY向服务器S通告可用路径的列表。帧经由穿过网络N1的路径发送。服务器可以经由其他路径将此相同连接的数据发送到终端T1(N2或N3)，而终端T1没有使用这些路径与S通信过。
图10表示根据第二变型的终端T1与服务器S之间的QUIC通信，其中帧MP_POLICY由CPE插入。
根据第三变型(未示出)，帧MP_POLICY的内容可以由CPE控制并可能修改。此变型使得能够向多个路径的列表中进行添加并指示与运营商的流量分配策略一致的流量分配策略，特别是在CPE由运营商操作的情况下。因此，如果QUIC消息的加密部分中包括另一个连接标识符，则CPE可以从公共(即未加密的)报头中移除连接标识符。
无论实施例如何，在终端使用的QUIC连接标识符被加密的情况下，运营商可以使用称为“提供商连接标识符”并且表示为PC_ID的新标识符来控制可从CPE接入以建立QUIC连接的不同接入网络的使用。此外，如图11所示，被称为“QUIC提供商代理”(在图11中表示为P)的设备被引入到运营商的网络中，以控制数据沿着不同的多个路径的路由、而且在将数据路由到其最终目的地之前移除所述标识符PC_ID。
“提供商连接标识符”信息：
·由CPE或“QUIC提供商代理”注入，
·在继续将分组路由到终端之前由CPE移除，以及
·在继续将分组路由到目的地S之前由QUIC提供商代理设备移除。
根据需要，CPE和“QUIC提供商代理”设备两者可以使用上文定义的帧MP_POLICY来通告针对上行链路和下行链路两者要应用的不同路径和流量分配策略。
图11示出了“QUIC提供商代理”设备(P)如何使得能够使用不同多个路径的资源而不影响由位于此CPE后面的终端T1选择的QUIC连接标识符。T1发送的QUIC分组由CPE截取，CPE在各种可用路径上注入唯一标识符PC_ID#a和帧MP_POLICY。当“QUIC提供商代理”设备接收到这些分组时，此设备将帧MP_POLICY中包含的信息保存在本地连接表中、然后在将分组发送到其最终目的地之前从分组中移除对象PC_ID#a和MP_POLICY。
本发明可以通过软件部件和/或硬件部件在通信网络节点(例如，终端、路由器或住宅网关)内实施。
软件部件将能够被结合到传统网络节点管理计算机程序中。这就是为什么如上所述本发明还涉及一种计算机系统的原因。此计算机系统传统上包括通过信号控制存储器的中央处理单元、以及输入单元和输出单元。此外，此计算机系统可以用于运行包括用于实施根据本发明的通信方法中的任何通信方法的指令的计算机程序。
事实上，本发明还针对一种如上简要描述的计算机程序。此计算机程序可以存储在可以由计算机读取的介质上并且可以由微处理器执行。此程序可以使用任何编程语言并且可以采取源代码、目标代码、或在源代码与目标代码之间的中间代码的形式，比如部分编译的形式或任何其他令人期望的形式。
本发明还针对一种不可移除的或者部分或完全可移除的信息介质，该信息介质包括如上简要描述的计算机程序的指令。
此信息介质可以是任何能够存储程序的实体或设备。例如，该信息介质可以包括存储装置，比如ROM(例如，CD-ROM或微电子电路ROM)、或者磁存储装置(比如硬盘或甚至USB密匙(“USB闪存盘”))。
此外，该信息介质可以是可以经由电缆或光缆通过无线电或其他方式路由的可传输介质(比如电信号或光信号)。根据本发明的计算机程序可以具体地通过互联网类型的网络进行下载。
作为变体，该信息介质可以是其中结合了程序的集成电路，该电路适于执行根据本发明的通信方法中的任何通信方法或者在执行根据本发明的通信方法中的任何通信方法时使用。

Claims (15)

1.一种通信方法，其中，通信设备位于能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi的住宅网关后面，其中i＝1、…、N，通过这些路径，所述网关可以发送从所述通信设备接收到的数据分组、并且接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述方法包括以下步骤：
a)所述网关将相应的连接标识符C_ID#i与所述路径Pi中的每一个相关联，以及
b)当该网关从该通信设备接收到数据分组时，该网关通过考虑与这些路径Pi之一相关联的连接标识符C_ID#i来通过此路径Pi传输此数据分组。
2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，该通信方法预先包括以下步骤：
-所述通信设备发现所述多个路径Pi，以及
-该通信设备向所述网关发送为所述多个路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息(MAP(C_ID#i,Pi))，
并且其特征在于，当该网关从该通信设备接收到包括连接标识符C_ID#i的数据分组时，该网关通过与此连接标识符C_ID#i相关联的路径Pi传输此数据分组。
3.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述网关向所述通信设备发送包含该网关已知的路径Pi的列表的消息(ADVERT_PATHS(Pi))。
4.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，当所述网关从所述通信设备接收到包括连接标识符C_ID#0的数据分组时，如果连接标识符C_ID#0和与所述路径Pi之一相关联的所述连接标识符C_ID#i彼此不同，则该网关通过利用所述连接标识符C_ID#i替换所述连接标识符C_ID#0来通过此路径Pi传输此数据分组。
5.如权利要求4所述的通信方法，其特征在于，当从所述通信设备接收到的所述数据分组响应于其通信方传输的消息而被传输时，所述网关在所述消息到达该网关的路径上将此数据分组传输到该通信方。
6.如权利要求1至5中任一项所述的通信方法，其特征在于，所述通信设备和/或所述网关向该通信设备的该通信方发送包括该通信设备和/或该网关已知的路径的列表的消息(MP_POLICY)。
7.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述网关实施包括这些不同可用网络之间的流量分配规则的流量分配策略。
8.如权利要求7所述的通信方法，其特征在于，所述网关向该通信设备发送描述要遵守的流量分配策略的消息(MAP(C_ID#i,Pi,POLICY))。
9.一种通信设备，所述通信设备位于能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi的住宅网关后面，其中i＝1、…、N，通过这些路径，所述网关可以发送从所述通信设备接收到的数据分组、并且接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述通信设备包括用于以下操作的装置：
-发现所述多个路径Pi，以及
-向所述网关发送为所述多个路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息(MAP(C_ID#i,Pi))。
10.如权利要求9所述的通信设备，其特征在于，该通信设备还包括用于从所述网关接收并考虑包含该网关已知的路径Pi的列表的消息(ADVERT_PATHS(Pi))的装置。
11.一种住宅网关，所述住宅网关能够实施QUIC(快速UDP互联网连接)协议并且连接到多个路径Pi，其中i＝1、…、N，通过这些路径，所述网关可以发送从位于所述网关后面的通信设备接收到的数据分组、并接收旨在用于所述通信设备的数据分组，所述网关包括用于以下操作的装置：
-将相应的连接标识符C_ID#i与所述路径Pi中的每一个相关联，以及
-当该网关从该通信设备接收到数据分组时，通过考虑与这些路径Pi之一相关联的连接标识符C_ID#i来通过此路径Pi传输此数据分组。
12.如权利要求11所述的住宅网关，其特征在于，该住宅网关还包括用于以下操作的装置：
-从所述通信设备接收为所述多个路径Pi中的每一个指定相应的连接标识符C_ID#i的一个或多个消息(MAP(C_ID#i,Pi))，以及
-当该网关从该通信设备接收到包括连接标识符C_ID#i的数据分组时，通过与此连接标识符C_ID#i相关联的路径Pi传输此数据分组。
13.如权利要求11所述的住宅网关，其特征在于，该住宅网关还包括用于以下操作的装置：
-从所述通信设备接收包括连接标识符C_ID#0的数据分组，以及
-如果连接标识符C_ID#0和与所述路径Pi之一相关联的所述连接标识符C_ID#i彼此不同，则通过利用所述连接标识符C_ID#i替换所述连接标识符C_ID#0来通过此路径Pi传输此数据分组。
14.一种不可移除的或者部分或完全可移除的数据存储装置，该数据存储装置包括用于执行如权利要求1至8中任一项所述的通信方法的步骤的计算机程序代码指令。
15.一种计算机程序，所述计算机程序可从通信网络下载和/或被存储在可以由计算机读取的介质上、和/或可以由微处理器执行，其特征在于，所述计算机程序包括指令，当该计算机程序在计算机上运行时，这些指令用于执行如权利要求1至8中任一项所述的通信方法的步骤。
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