CN1770735B

CN1770735B - 使用多播发送和接收数据的方法和系统

Info

Publication number: CN1770735B
Application number: CN200510108169XA
Authority: CN
Inventors: 车淳佰; 林银熙
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-09
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-10-09
Also published as: US20060106939A1; KR20060039284A; CN1770735A; US8554937B2; KR100643285B1

Abstract

本发明提供了一种用于使用多播发送和接收数据的系统和方法。该系统和方法使在不知道另一方的IP信息的服务器和客户机之间能够进行互联网协议(IP)通信。该系统包括：信息管理单元，存储关于客户机和客户机所属的组的信息；包产生单元，产生将被发送到客户机的包；包收发器，通过多播套接字将包发送到客户机或者从客户机接收包；数据发送器，使用包括在从客户机接收的包中的关于客户机的信息来将数据发送到客户机。

Description

使用多播发送和接收数据的方法和系统

技术领域

本发明涉及的设备和方法关于使用多播发送和接收数据，更具体地讲，涉及通过在不知道关于其他方的互联网协议(IP)信息的服务器和客户机之间发送和接收包括IP信息的包来使用多播执行IP通信。

背景技术

有三类IP地址：单播、广播和多播。

对于在如以太网的共享网络上的主机，每个以太网帧包括源以太网地址和目的以太网地址。每个以太网帧通常被发送到一台主机并且目的地址特定一个接口。

例如Ping、Telnet、FTP以及WWW的单播是在一台发送机和一台接收机之间的通信。

主机可将帧发送到网络上的所有的主机，这被称为广播。

根据线路利用，用于将仅一个数据发送到多台客户机的广播比单播更有效，但是却不能提供可靠的数据传送。

多播居于“单播-多播-广播”等级的中间，并且被用于将每个帧发送到网络上的选定的接收机的组。

多播是传送一对多或者多对多通信的有效途径，并且其使用多播组地址发送连续的数据流。

广播的缺点在于即使与广播帧不相关的主机也必须处理该接收的帧。

另一方面，多播的方法防止如在广播方法中发生的情况的将不必要的包传送到其它的主机，这是因为源数据被复制并且被路由到客户机。

多播用于减少不关联的主机的负担，主机是指一个或者多个多播组的成员。

图1是表示传统的单播、广播和多播模式的概念性的示图。

参照图1，在单播模式中，发送机将数据发送到在相同的或者不同的网络上的接收机。为了将相同的数据发送到多台接收机上，发送机必须将数据的拷贝复制与接收机的数量相同的数量，因此导致了网络负担的增加。

在广播模式中，通过使用单一的数据拷贝，发送机可将数据发送到在相同的网络上的多台接收机上。

在多播模式中，发送机可将数据发送到在相同的或者不同的网络上的多台接收机上。数据的复制数量根据接收机的逻辑位置而改变。

IP可以手工地或者自动地在个人计算机(PC)上设置。

为了手工地设置IP，用户向网络管理员请求基本的信息并且将该分配的信息，如IP地址、默认网关、子网掩码和域名服务器(DNS)输入到PC。在这种情况下，该通常被称作静态IP地址的IP地址被用于PC以访问网络。

为了自动地设置IP，使用动态主机配置协议(DHCP)。即，DHCP服务器自动地分配IP地址、默认网关、子网掩码和DNS。

IP地址被DHCP服务器通过搜索、建议、请求和授权来分配。

当启动PC时，从DHCP服务器请求IP的分配，并且该DHCP服务器将其自己的IP地址中的一个分配到该PC。自动地分配到PC的IP地址在每当PC启动时都可改变。这叫做动态IP地址。

通常，单播用于在PC之间的数据通信。为了使用单播发送数据包，发送PC必须知道接收PC的IP地址和端口号，所述IP地址和端口号根据传输协议的类型而改变，所述传输协议如超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)或者Telnet。

数据包包括关于发送PC和接收PC的IP信息(IP地址和端口号)。当关于接收PC的IP信息改变时，发送PC改变包括在用于发送的数据包中的关于接收PC的IP信息。

图2是传统IP通信的概念性的示图。

从发送机发送到接收机的数据包中的头包括发送机的IP地址和端口号，所述IP地址和端口号根据传输协议和接收机的IP地址和端口号而改变。

发送机将数据包通过路由路径发送到接收机，然后接收机将确认(ACK)发送回发送机。

为了在客户机-服务器网络体系结构中从服务器接收数据，客户机必须知道服务器的IP信息。当服务器具有动态IP地址时，每当该地址改变时为便于传输都需要改变包括在发送的数据包中的服务器的地址。因此，需要发送和接收包括IP信息的包的设备和方法。

发明内容

本发明提供一种使用多播套接字通过在不知道关于另一方的IP信息的服务器和客户机之间发送和接收包括IP信息的包来执行IP通信的系统和方法。

本发明还提供一种用于允许将另一方的状态通知给不知道关于另一方的IP信息的服务器和客户机的方法。

本发明还提供一种使服务器能够通过组来管理客户机的方法。

根据本发明的一方面，提供了一种用于使用多播发送和接收数据的系统，该系统包括：信息管理单元，存储关于客户机和客户机所属的组的信息；包产生单元，产生将被发送到客户机的包；包收发器，通过多播套接字将包发送到客户机或者从客户机接收包；数据发送器，使用包括在从客户机接收的包中的关于客户机的信息来将数据发送到客户机。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用多播发送和接收数据的系统，该系统包括：包产生单元，产生将被发送到提供数据服务的服务器的包；包收发器，通过多播套接字发送包同时从服务器接收包；存储器，存储包括在从服务器接收的包中的关于服务器的信息；数据接收器，使用该关于服务器的信息来接收数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用多播发送和接收数据的方法，该方法包括：创建多播套接字；通过创建的多播套接字发送关于网络和关于提供到客户机或者该客户机所属的组的数据服务的类型的信息；通过多播套接字接收请求数据服务的发送的请求包；检查发送了请求包的客户机是否具有接收数据服务的权利；如果该客户机被允许接收数据服务，则使用包括在请求包中的关于客户机的信息来提供数据服务。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用多播发送和接收数据的方法，该方法包括：创建多播套接字；通过该创建的多播套接字接收数据服务的类型和用于接收该数据服务的网络信息；检查是否支持该数据服务；当支持数据服务时，通过该多播套接字发送请求该数据服务的发送的包；使用网络信息接收数据。

附图说明

通过下面参照附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它方面将变得更加清楚，其中：

图1是表示传统的单播、广播和多播模式的概念性的示图；

图2是传统IP通信的概念性的示图；

图3是根据本发明示例性实施例的用于使用多播发送和接收数据的系统的示图；

图4是根据本发明示例性实施例的提供数据服务的服务器的方框图；

图5是根据本发明示例性实施例的接收数据服务的客户机的方框图；

图6表示根据本发明示例性实施例的服务器加入具有等待通信的客户机的网络的过程；

图7表示根据本发明示例性实施例的客户机加入具有等待通信的服务器的网络的过程。

具体实施方式

通过参照对示例性实施例和附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明和实现本发明的方法。但是，本发明可以以多种不同的形式被实现并且不应被解释为限于这里所阐述的示例性实施例。另外，提供这些示例性实施例使得公开更加充分和完全，并且将完全地将本发明的概念传达给本领域技术人员，本发明只由权利要求限定。在说明书中相同的标号始终指代相同的部件。

现在，将参照附图更加完全地描述本发明，图中示出了本发明的示例性实施例。

图3是根据本发明示例性实施例的用于使用多播发送和接收数据的系统的示图。

在本发明中，服务器或者客户机使用多播将包发送到网络上的另一方。

虽然包可以在相同的网络上被发送，但是它也可以被发送到包括多播路由器的网络环境中的外部网络的服务器或者客户机上。

服务器的IP环境可以是静态的或者是动态的。

无论在静态的或者动态的IP环境中，使用单播希望从服务器接收数据的客户机必须知道服务器的IP地址。

特别是，当服务器的IP环境是动态的，客户机必须在每次IP地址改变时都重新设置服务器的IP环境。

但是，使用多播发送和接收包括另一方的IP信息的包的服务器和客户机使用包括在该包中的另一方的IP信息来建立单播网络，因此允许不知道服务器的IP地址的客户机从服务器接收数据服务。

为了实现此，网络上的服务器和客户机在任何需要的时候都发布通告包。

服务器通告包被用于通知客户机在网络上的提供特定数据服务的服务器的存在。

客户机通告包被用于通知服务器在网络上的需要接收特定数据服务的客户机的存在。

服务器通告包包括包类型、IP地址、端口号、数据服务类型和服务器名称。客户机通告包包括包类型、数据服务类型、客户机所属的组的名称、客户机名称和硬件地址。

当服务器和客户机在相同的网络上时，通告包可使用广播或者多播来发布，或者当服务器和客户机位于不同的网络上时，通告包可使用多播来发布。

服务器通告包被发送到支持特定数据服务的特定客户机组或所有客户机组。特定客户机组可通过通信协议(HTTP、FTP等等)或者客户机的逻辑位置(LAN、WAN或者特定子网)来确定，或者由客户机随意选择。

因此，服务器可存储关于支持特定数据服务的客户机组的信息。当在客户机组中不存在客户机时，服务器可终止特定数据服务；或者服务器可确定是否将数据服务提供到每个客户机组。

客户机创建包括多播IP地址和端口号的多播套接字，并且等待服务通告包的接收。客户机从服务器接收通告包并且检查包括在服务器通告包中的服务的类型是否被客户机支持。

当服务类型被客户机支持时，客户机通告创建的套接字将请求包发送到服务器。

请求包包括包类型、数据服务类型、客户机所属的组的名称、客户机名称和硬件地址。

针对服务器和客户机使用多播发送和接收包而创建的套接字的端口号可根据客户机组或者数据服务的类型改变。

通过改变套接字的端口号，服务器针对每种服务类型或者客户机组执行包通信，以将数据服务提供到客户机，而客户机只通过分配给客户机的端口来接收数据服务。

从客户机接收请求包的服务器检查客户机以确定客户机是否有权接收适当的数据服务。当客户机具有接收的权利时，服务器建立和客户机的单播网络并且使用客户机的IP信息将数据发送到客户机的IP地址和端口号。

图4是根据本发明示例性实施例的提供数据服务的服务器400的方框图。

参照图4，服务器400包括信息管理单元410、包产生单元420、包收发器430、数据发送器450和控制器440。

信息管理单元410存储关于客户机500的信息，客户机500基于数据服务的类型分组。

服务器400可基于关于管理的数据服务的类型将客户机500分为几组，因此允许在一组中的所有或者一些客户机接收数据同时限制向特定客户机500提供特定数据服务。

关于客户机500的信息包括名称、IP地址、客户机500的硬件地址、客户机500所属的组的名称、可用的数据服务的类型和接收数据服务的权利。

包产生单元420产生将被发送到客户机500的包。包的例子包括通告包、询问包、响应包和终止包。

如上所述，由服务器400产生的通告包包括一字节包类型、四字节IP地址、二字节端口号、四字节数据服务类型、一字节服务器名称长度和服务器名称。

服务器通告包具有以下格式：

{0x01，0xAB00CD00，0x0300，0x00000001，15，My Media Server}

服务器400针对被服务器400传送的每个数据服务产生和发布通告包。

当IP环境为动态的时，IP地址可不时地变化。在这种情况下，包产生单元420频繁地检查服务器400的IP地址并且产生包括检查的IP地址的包。

由服务器400产生的询问包被发送以检查在网络上的客户机500的状态，该询问包被分为两类：针对客户机的所有组的询问包和针对客户机的特定组的询问包。

服务器询问包包括一字节包类型、四字节数据服务类型、一字节组名称长度以及客户机500所属的组的名称。

针对客户机的所有组的服务器询问包以及针对客户机的特定组的询问包分别具有以下格式：

{0x02，0x00000001，3，ALL}，{0x02，0x00000001，6，GROUP1}

由服务器400产生的响应包响应于服务器询问包或者服务器请求包被发送，该响应包包括包类型(一字节)、IP地址(四字节)、端口号(二字节)、数据服务类型(四字节)、接收数据服务的权利(一字节)、服务器名称长度(一字节)和服务器名称。

服务器响应包具有以下格式：

{0x03，0xAB00CD00，0x0300，0x0000000 1，0x01，15，My Media Server}

由服务器400创建的终止包用于将服务器400终止通知给一些或者所有客户机。

服务器终止包包括包类型(一字节)、IP地址(四字节)、端口号(二字节)、数据服务类型(四字节)、服务器名称长度(一字节)和服务器名称。

服务器终止包具有以下格式：

{0x04，0xAB00CD00，0x0300，0x00000001，15，My Media Server}

包收发器430将由包产生单元420产生的通告包、询问包、响应包或者终止包发送到客户机500，同时从客户机500接收通告包、询问包、响应包或者终止包。

首先，服务器400使用多播与客户机500通信。

即，网络上存在的服务器400使用多播IP地址和端口号创建套接字，并且通过该套接字与客户机500通信。

服务器400通过使用多播IP地址和端口号创建的套接字将通告包、询问包、响应包或者终止包发送到客户机500。

如上所述，与服务器400类似，客户机500使用多播IP地址和端口号创建套接字，并且通过该套接字与服务器400通信。

服务器400从客户机500接收通告包和终止包以检查客户机500是否将加入网络。

由客户机500产生的询问包用于请求服务器400是否提供特殊数据服务的响应。

一旦询问包被发送到控制器440，控制器440就参照信息管理单元410并且检查服务器400是否提供适当的数据服务以及发送询问包的客户机500是否被允许接收该数据服务。

然后，控制器440产生包括该响应的响应包并且将该响应包通过包收发器430发送到客户机500。

由客户机500产生的请求包用于从服务器400请求特定数据服务。

一旦请求包被发送到控制器440，控制器440就参考信息管理单元410并且检查发送请求包的客户机500是否被允许接收该数据服务。

如果客户机500被允许接收该数据服务，则控制器440通知数据发送器450发送数据。反之，则控制器440通知数据发送器450发送表示客户机500不具有接收数据服务的权利的响应包。

在这种情况下，数据发送器450使用单播将数据发送到客户机500。

由于服务器400通过从客户机500接收的通告包和请求包能够知道关于客户机500的IP信息，所以其在发送数据之前建立与客户机500的单播网络。

图5是根据本发明示例性实施例的接收数据服务的客户机500的方框图。

参照图5，客户机500包括包收发器510、包产生单元520、存储器530、数据接收器540、缓冲器550和控制器560。

存储器530存储关于数据服务的信息。

该信息包括数据服务类型、服务器名称、IP地址、端口号和服务器400的网络连接状态。

包产生单元520产生将要被发送到服务器400的包。

包的例子包括通告包、询问包、响应包、请求包和终止包。

由客户机500产生的通告包包括一字节包类型、六字节硬件地址、四字节数据服务类型、一字节组长度、客户机500所属的组的名称、一字节客户机名称长度和客户机名称。

客户机通告包的格式如下：

{0x11，0x00EF00AB00CD，0x00000001，6，GROUP1，15，My MediaServer}

客户机500使用该通告包将其所属的租、支持的数据服务的类型和其自己的网络信息发送到服务器400。

由客户机500产生的询问包用于请求对服务器400是否提供特定数据服务的响应，并且该请求包包括一字节包类型和四字节数据服务类型。

客户机询问包具有以下格式：

{0x12，0x00000001}

由客户机500产生的响应包响应于服务器询问包而被发送，并且该响应包包括包类型(一字节)、硬件地址(六字节)、数据服务类型(四字节)、组长度(一字节)、客户机500所属的组的名称、客户机名称长度(一字节)和客户机名称。

客户机响应包具有以下格式：

{0x13，0x00EF00AB00CD，0X00000001，6，GROUP1，15，My MediaServer}

由客户机500产生的请求包用于从服务器400请求特定数据服务，并且该请求包包括包类型(一字节)、硬件地址(六字节)、数据服务类型(四字节)、组长度(一字节)、客户机500所属的组的名称、客户机名称长度(一字节)和客户机名称。

客户机请求包具有以下格式：

{0x14，0x00EF00AB00CD，0X00000001，6，GROUP1，15，My MediaServer}

由客户机500产生的终止包用于通知网络上的服务器400客户机500被终止，并且该终止包包括包类型(一字节)、硬件地址(六字节)、数据服务类型(四字节)、组长度(一字节)、客户机500所属的组的名称、客户机名称长度(一字节)和客户机名称。

客户机终止包具有以下格式：

{0x15，0x00EF00AB00CD，0X00000001，6，GROUP1，15，My MediaServer}

与服务器400类似，客户机500使用多播IP地址和端口号创建套接字，并且通过该套接字与服务器400进行包通信。

包收发器510将由包产生单元520产生的通告包、询问包、请求包、响应包或者终止包发送到客户机500，同时从服务器400接收服务器通告包、服务器询问包、服务器响应包、服务器请求包或者服务器终止包。

首先，加入存在客户机500的网络的服务器400发送关于由服务器400传送的数据服务的通告包。

接收到该服务器通告包的包收发器510将该服务器通告包发送到控制器560，然后控制器560通过包括在服务器通告包中的数据服务类型来检查客户机500是否支持该数据服务。

当客户机500支持包括在服务器通告包中的数据服务时，控制器560通知包收发器510将请求包发送到服务器400。

服务器询问包被发送以检查在网络上存在的客户机500的状态。

从包收发器510接收到服务器询问包的控制器560通知包收发器510发送响应包。

包括对客户机询问包或者请求包的响应的服务器响应包包括包类型、数据服务类型、服务器名称、IP地址、端口号和接收数据服务的权利。

控制器560在存储器530中存储服务器响应包。

服务器终止包用于通知在网络上存在的所有或者一些客户机服务器400被终止。

接收到服务器终止包的客户机500等待服务器400加入网络。

服务器通告包通知客户机500服务器400是否将加入网络。

数据接收器540使用单播从服务器400接收数据。

由于客户机500可通过从服务器400接收的通告包和响应包来知道关于服务器400的IP信息，所以客户机500在接收数据之前建立与服务器400的单播网络。

由数据接收器540接收的数据在被发送到控制器560之前经过缓冲器550。

该数据暂时存储在缓冲器550中，并且被发送到控制器560以匹配客户机500的数据处理能力。

图6表示根据本发明示例性实施例的服务器加入具有等待通信的客户机的网络的过程。

如图6所示，客户机在服务器被连接到网络之前加入该网络。

客户机使用多播IP地址和端口号创建套接字，并且通过该创建的套接字等待服务器通告包。

当服务器加入该网络时，其也使用多播IP地址和端口号建立套接字，并且通过该套接字发送通告包。

客户机接收服务器通告包并且检查其是否支持由服务器传送的数据服务。如果客户机支持该数据服务，则其将请求包发送到该服务器。

从该客户机接收到请求数据服务的发送的请求包的服务器参考信息管理单元，检查该发送了请求包的客户机是否被允许接收数据，并且当该客户机具有接收数据的权利时该服务器发送数据。

这里，由于通告包和请求包通过多播套接字被发送和接收，所以即使客户机不知道服务器的IP地址和端口号，客户机也可与服务器执行包通信，同时客户机使用从通告包和请求包中获得的关于服务器的IP信息接收数据。

如图7所示，服务器在客户机被连接到网络之前加入该网络。

服务器使用多播IP地址和端口号创建套接字，并且通告该创建的套接字等待客户机通告包。

当客户机加入该网络时，其也使用多播IP地址和端口号建立套接字，并且通过该套接字发送通告包以通知网络上的服务器客户机将要加入该网络。

然后，客户机将询问包发送到服务器以检查服务器是否提供特定数据服务。

从客户机接收到该询问包的服务器响应于该询问包发送响应包。

该响应包包括关于服务器是否提供适当的数据服务的信息以及发送该询问包的客户机是否具有接收该数据服务的权利的信息。

当接收该响应包时，客户机在存储器中存储包括在响应包中的响应以便于将来参考或者使用。

当响应包指示服务器提供数据服务并且客户机具有接收该数据服务的权利时，客户机将请求包发送到服务器。

接收到请求包的服务器在发送数据之前建立与客户机的单播网络。

根据本发明示例性实施例的使用多播发送和接收数据的系统和方法具有几点好处。

第一，在存在服务器和客户机的网络环境中，包括关于另一方的IP信息的包被使用多播发送和接收，从而使不知道关于另一方的IP信息的服务器和客户机之间能够通信。

第二，本发明的示例性实施例使不知道关于另一方的IP信息的服务器和客户机知道另一方的状态成为可能。

第三、有可能使服务器通过组来管理客户机。

虽然参照本发明的示例性实施例详细地显示并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以做出各种形式上和细节上的修改。因此，应该理解上述示例性实施例仅提供为描述性的，并且不被解释为限制本发明的范围。

Claims

1.一种用于使用多播发送和接收数据的系统，该系统包括：

信息管理单元，存储关于客户机和客户机所属的组的信息；

包产生单元，产生将被发送到客户机的第一包，其中，将被发送到客户机的第一包包括服务器的互联网协议地址；

包收发器，通过多播套接字将第一包发送到客户机或者从客户机接收第二包；

数据发送器，通过使用包括在从客户机接收的第二包中的关于客户机的信息建立的单播网络将数据发送到客户机，

其中，关于客户机的信息包括客户机的互联网协议地址。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述组包括从支持特定数据服务和满足预定公共需要的多个客户机中选择的客户机。

3.如权利要求1所述的系统，其中，多播套接字包括被分配以与客户机通信的服务器的多播互联网协议地址和服务器提供的数据服务类型。

4.如权利要求3所述的系统，其中，多播套接字还包括为每个组分配的端口号。

5.如权利要求1所述的系统，其中，将被发送到客户机的第一包包括包类型、服务器提供的数据服务类型、服务器名称和服务器的端口号。

6.如权利要求1所述的系统，其中，关于客户机的信息包括支持的数据服务的类型和用于发送数据到客户机的客户机的端口号。

7.一种用于使用多播发送和接收数据的系统，该系统包括：

包产生单元，产生将被发送到提供数据服务的服务器的第一包，其中，将被发送到服务器的第一包包括包类型、客户机支持的数据服务类型、客户机的名称和硬件地址；

包收发器，通过多播套接字发送第一包同时从服务器接收第二包；

存储器，存储包括在从服务器接收的第二包中的关于服务器的信息，其中，关于服务器的信息包括服务器正提供的数据服务的类型、服务器的互联网协议地址和用于从服务器接收数据的服务器的端口号；

数据接收器，通过使用该关于服务器的信息建立的单播网络接收数据。

8.一种用于使用多播发送和接收数据的方法，该方法包括：

服务器创建多播套接字；

服务器通过所述多播套接字发送关于网络和提供到客户机或者客户机所属的组的数据服务的类型的信息；

服务器通过多播套接字从客户机接收请求发送数据服务的请求包；

服务器确定发送了所述请求包的客户机是否具有接收所述数据服务的权利；

如果确定该客户机被允许接收所述数据服务，则服务器通过使用包括在所述请求包中的关于客户机的信息建立的单播网络提供所述数据服务，其中，关于客户机的信息包括支持的数据服务的类型、客户机的互联网协议地址和用于向客户机发送数据的客户机的端口号。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述多播套接字包括分配以与客户机通信的服务器的多播互联网协议地址和服务器提供的数据服务类型。

10.如权利要求9所述的方法，其中，多播套接字还包括为每个组分配的端口号。

11.如权利要求8所述的方法，其中，所述组包括从支持特定数据服务和满足预定公共需要的多个客户机中选择的客户机。

12.一种用于使用多播发送和接收数据的方法，该方法包括：

客户机创建多播套接字；

客户机通过该多播套接字接收数据服务的类型和用于接收该数据服务的网络信息，其中，网络信息包括提供数据服务的服务器的互联网协议地址和用于从服务器接收数据的服务器的端口号；

客户机确定是否支持该数据服务；

当支持所述数据服务时，客户机通过该多播套接字向服务器发送请求发送该数据服务的包；

客户机通过使用所述网络信息建立的单播网络接收数据。