CN1561066A - Udp数据报通讯传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号传输方法，特别是一种UDP数据报通讯传输方法。本发明方法主要解决了处于NAT设备后的IP网络设备接收其它IP网络设备传输过来的UDP数据报的问题，其优点在于：克服了现有技术中UDP数据报无法在互联网上直接点对点传输的不足之处，同时也克服了本领域技术人员的偏见，设置了一段无法到达目的的穿透数据报，却可以使UDP数据报可以在目的IP网络设备对应的目的NAT设备上记录地址映射而不干扰源IP网络设备对应的源NAT设备上的路径混乱等问题，达到了使UDP数据可以直接进行点对点传输的效果，操作简单，方便；无须建立中心服务器，因此通讯成本低廉有效。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号传输方法，特别是一种UDP数据报通讯传输方法。
背景技术
以下描述涉及以下定义及名词解释：
UDP：UDP是本领域通用的一种英文缩写词，目前未见有相应的中文缩写词。其具体定义是，一种面向数据报的运输层协议，进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报，该数据报包括IP首部、UDP首部和UDP数据，IP首部包括有一段8位的TTL(即生存时间)，该值记录了此IP数据报所能经过的最多的路由器数；
NAT设备：NAT设备是一种提供网络地址转换的设备，它能提供互联网地址的共享。局域网中的用户可以通过它与互联网实现访问通讯；
IP网络设备：指使用IP网络协议实现数据通讯的设备；
现有技术中在NAT设备后的IP网络设备(以下称：目的IP网络设备)是无法直接接收互联网中的其他IP网络设备(以下称：源IP网络设备)发送过来的UDP数据报的。这是由于目的IP网络设备的实际网址在互联网上是不被承认的，只有通过其对应的NAT设备进行地址转换，成为互联网承认的地址后，其数据才可以在互联网上进行传输，因此源IP网络设备发送的UDP数据报只能识别目的IP网络设备所对应的NAT设备的地址，而将UDP数据发送到该NAT设备上。
此时NAT设备要将数据报传送给目的IP网络设备只能通过两种途径：第一，在NAT设备上做静态设置，直接指定数据报的目的地，但这样的操作性很差，因为每台NAT设备后的网络设备数量较多，不可能每台IP网络设备在传输时都对NAT设备进行一一设置；第二，NAT设备上具有这么一条地址映射：目的IP网络设备的IP地址：Pa--源IP网络设备的IP地址：Pb--NAT设备公网IP地址：Pa--源IP网络设备的IP地址：Pb(Pa、Pb分别是目的IP网络设备和源IP网络设备指定传输UDP数据报的端口)，这样当NAT设备接收到来自源IP网络设备源端口为Pb、目的端口为Pa的UDP数据报时，该UDP数据报在NAT设备上匹配上述地址映射，最后转发给目的IP网络设备。
但是第二条路径却是基于目的IP网络设备先发送一条UDP数据报给源IP网络设备，才能在NAT设备上记录地址映射。因此源IP网络设备无法直接向目的IP网络设备传输UDP数据报，而必须由目的IP网络设备先向源IP网络设备发送UDP数据报以在NAT设备上记录地址映射，即目的IP网络设备的UDP数据报需要先穿透NAT设备。
但是如果源IP网络设备也处于其自身对应的NAT设备(称为源NAT设备)后时，目的IP网络设备为传透自身对应NAT设备而发送UDP数据报给源IP网络设备，因为本领域的技术人员习惯于将数据报中的TTL值设置得比较大，以确保数据报可以到达目的地，所以该穿透数据报必然到达源NAT设备，由于源NAT设备中没有任何信息可以指示它将数据报转发给其后的哪一台IP网络设备，因此目的IP网络设备发送的穿透数据报将直接被源NAT设备所接收，即默认为目的IP网络设备发送的UDP数据报是发送给源NAT设备自身Pb端口的数据报，同时记录一条地址映射：目的NAT的IP地址：Pa-源NAT的IP地址：Pb。此时源IP网络设备向目的IP网络设备传输UDP数据报时，其发送的数据报将不会在源NAT设备上被映射为源IP网络设备的IP地址：P-目的IP网络设备的IP地址：Pa--源NAT的IP地址：Pb-目的IP网络设备的IP地址：Pa，因为源NAT的IP地址：Pb已经被之前的映射目的NAT的IP地址：Pa-源NAT的IP地址：Pb占用了，此时源NAT设备会将映射转变为源NAT的IP地址：Px-目的IP网络设备的IP地址：Pa，Px为未知端口，这样就导致了源NAT设备的地址映射信息的混乱，源IP网络设备所发的UDP数据报无法被目的IP网络设备所接收，也将导致目的IP网络设备无法被源IP网络设备访问。
为了能够传输UDP数据报，现有技术采用了如下传输方法，其包括如下步骤：1、提供一台目的IP网络设备和一台源IP网络设备，2、提供一种互联网，目的IP网络设备与一种NAT设备连接后，通过互联网与源IP网络设备通讯连接，3、提供一种中心服务器，其安装于互联网上，目的IP网络设备和源IP网络设备均与中心服务器连接；4、源IP网络设备向目的IP网络设备发送一个UDP数据报，由于目的IP网络设备和源IP网络设备都联接到中心服务器，所以由中心服务器对来自源IP网络设备的UDP报文进行分析后，转发至目的IP网络设备。
但上述方法仍然带来一系列的不足之处：由于中心服务器的传输容量有限，容易造成中心服务器的瓶径问题，从而导致数据报的传输速度也慢，通讯滞后；另外，建立一个中心服务器的费用较高，因此UDP数据报的传输成本也高。
发明构成
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种使处于NAT设备后的IP网络设备与其他IP网络设备可以简单、方便的进行UDP数据报通讯传输方法。
本发明的目的是通过以下途径来实现的：
UDP数据报通讯传输方法，其要点在于，包括有如下依序步骤：提供一台目的IP网络设备和一台源IP网络设备，该目的IP网络设备与一种NAT设备连接后通过互联网与源IP网络设备通讯连接，目的IP网络设备发送穿透数据报，该数据报的内容包括：源IP为目的IP网络设备的IP地址、源端口为目的IP网络设备的数据传输端口Pa、目的IP为源IP网络设备所能接收的IP地址、目的端口为源IP网络设备的数据传输端口Pb及生存时间字段TTL；
该生存时间字段TTL的数值大于源IP网络设备到互联网之间的NAT设备数，小于或等于源IP网络设备到互联网之前的NAT设备数加上源IP网络设备到目的IP网络设备之间互联网上的路由器数；
穿透数据报通过目的IP网络设备所对应的NAT设备时，NAT设备记录了该数据报的地址映射信息；
源IP网络设备发送源端口为Pb、目的端口为Pa的UDP数据报到达NAT设备，NAT设备匹配所记录的地址映射信息，并将该UDP数据报转发到目的IP网络设备。
TTL为生存时间字段，表示了数据报在互联网上传输时可以经过的最多的路由器数，即指定了数据报的生存时间，一旦经过一个处理数据报的路由器，它的值就减去1，当该字段的值为0时，数据报就被丢弃。在现有技术中，本领域中的技术人员已经长久固有了一种技术偏见，即认为之所以发送数据报就是为了要将数据报送达目的IP网络设备，所以对IP数据报中的TTL值都尽量设置的足够大，而在发送数据报时从不考虑TTL的作用。然而本发明的技术人员克服了这样技术偏见，即：认识了在发送穿透数据报中，设置TTL值为个位数，可使目的IP网络设备发送的穿透数据报在传输过程中丢失，而不会到达源IP网络设备，达到在目的IP网络设备对应的目的NAT设备上记录地址映射的目的，使目的IP网络设备接下来可以顺利接收源IP网络设备传输过来的UDP数据报，而又防止源IP网络设备正好处于NAT设备后，造成源IP网络设备所对应的NAT设备的地址映射信息的混乱，即保证了无论源IP网络设备是否处于NAT设备后，都可以向目的IP网络设备传输UDP数据报。该UDP数据报的方法简单、方便，可操作性强，同时无须建立中心服务器，成本低廉。
以上所述的Pa、Pb均为一种变量，是为叙述方便，其可以表示任何被指定的通讯端口。
本发明可以进一步具体为：
目的IP网络设备所发送穿透数据报的TTL值为目的IP网络设备与互联网之间的NAT设备个数加1。
这是因为目的IP网络设备发出的这段数据报目的是要在NAT设备上进行端口路径的记录，因此至少要使这段数据报可以到达目的IP网络设备之前的所有NAT设备，最后在互联网上丢弃，而不到达源IP网络设备。
目的IP网络设备每隔设置延时时间发送一次穿透数据报。
由于目的IP网络设备是在等待源IP网络设备发送UDP数据报，若超过一定时间，穿透数据报在NAT设备上的地址映射就会取消，因此需要维持目的IP网络设备对应NAT设备上的地址映射。这个延时时间一般小于180秒。
综上所述，本发明方法主要解决了处于NAT设备后的IP网络设备接收其它IP网络设备传输过来的UDP数据报的问题，其优点在于：克服了现有技术中UDP数据报无法在互联网上直接点对点传输的不足之处，同时也克服了本领域技术人员的偏见，设置了一段无法到达目的的穿透数据报，却可以使UDP数据报可以在目的IP网络设备对应的目的NAT设备上记录地址映射而不干扰源IP网络设备对应的源NAT设备上的路径混乱等问题，达到了使UDP数据可以直接进行点对点传输的效果，操作简单，方便；无须建立中心服务器，因此通讯成本低廉有效。
具体实施例
最佳实施例：
UDP数据报通讯传输方法，包括如下依序步骤：
1、提供一台目的IP网络设备和一台源IP网络设备，该IP网络设备为一种UCD产品，为描述方便，称目的IP网络设备为UCD-a，其私网IP地址为192.168.0.2，称源IP网络设备为UCD-b，其私网IP地址为192.168.0.1；
2、提供两台NAT设备，UCD-a和UCD-b分别与一台NAT设备连接后与互联网连接，从而实现UCD-a和UCD-b之间的通讯连接。UCD-a连接的NAT设备为目的NAT设备，简称NA，其公网地址为202.101.34.66；而UCD-b连接的NAT设备为源NAT设备，简称NB，其公网地址为210.33.45.6；
3、UCD-a设置一段到达UCD-b的UDP数据报，即穿透数据报，该数据报的内容为：源IP地址为UCD-a的IP地址192.168.0.2，源端口为UCD-a指定传输UDP数据报的端口：5060，目的IP地址为UCD-b对应NB的IP地址：210.33.45.6，目的端口为UCD-b指定传输UDP数据报的端口：5070；TTL值为2，并发送该段穿透数据报；
4、此穿透数据报在通过NA的同时，NA将记录如下地址映射：UCD-a的IP地址：5060-NA：5060--NA：5060-NB：5070。穿透数据报在到达互联网后经过一个路由器就被丢弃掉；
5、UCD-a的穿透数据报每隔30秒发送一次，以维持在NA设备上的地址映射；
6、UCD-b发送源IP地址为192.168.0.1、源端口为5070、目的IP地址为202.101.34.66、目的端口为5060的UDP数据报给NA，则此数据报会被NA接收；然后NA匹配映射后发送源端口为5060、目的端口为5060的该UDP数据报给UCD-a；即最后被UCD-a接收，实现了处于NAT设备后的UCD-a可以接收到来自互联网的UCD-b发送过来的UDP数据报。
本发明未述部分与现有技术相同。
Claims (4)
1、UDP数据报通讯传输方法，其特征在于，包括有如下依序步骤：
提供一台目的IP网络设备和一台源IP网络设备，该目的IP网络设备与一种NAT设备连接后通过互联网与源IP网络设备通讯连接，目的IP网络设备发送穿透数据报，该数据报的内容包括：源IP为目的IP网络设备的IP地址、源端口为目的IP网络设备的数据传输端口Pa、目的IP为源IP网络设备所能接收的IP地址、目的端口为源IP网络设备的数据传输端口Pb及生存时间字段TTL；
该生存时间字段TTL的数值大于源IP网络设备到互联网之间的NAT设备数，小于源IP网络设备到互联网之前的NAT设备数加上源IP网络设备到目的IP网络设备之间互联网上的路由器数；
穿透数据报通过目的IP网络设备所对应的NAT设备时，NAT设备记录了该数据报的地址映射信息；
源IP网络设备发送源端口为Pb、目的端口为Pa的UDP数据报到达NAT设备，
NAT设备匹配所记录的地址映射信息，并将该UDP数据报转发到目的IP网络设备。
2、根据权利要求1所述的UDP数据报通讯传输方法，其特征在于，目的IP网络设备所发送穿透数据报的TTL值为目的IP网络设备与互联网之间的NAT设备个数加1。
3、根据权利要求1所述的UDP数据报通讯传输方法，其特征在于，目的IP网络设备每隔设置延时时间发送一次穿透数据报。
4、根据权利要求3所述的UDP数据报通讯传输方法，其特征在于，延时时间为小于180秒。
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