CN1906902A - 在包括多个链接中间网络的网络中传递分组的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在分组交换网络上转接信息的方法、装置和系统，特别用于在多个这种网络(1’，1，1”)上转接端到端连接，使用一种与在不同网络中所用的网络技术无关的转接方法。端到端业务节点(21)选择端到端连接应遍历的网络和链路。对于每个网络，连接输入转接节点(2)和输出转接节点(3)。在它们之间转接端到端连接的支路。输出转接节点具有转接标签列表(37)，用于标识与该连接有关的分组流。从该列表中选择一个转接标签，并将其连同输出转接节点的局部地址一起用信号通知到输入转接节点。在输入转接节点，分析输入分组有无局部标识符(例如称为链路标签)。在输入转接节点，对有局部标识符的分组进行特殊处理。其有效负荷放入新分组的有效负荷中，新分组根据网络中所用的网络技术格式化，且新分组的目的地是所用输出转接节点的地址。用转接标签标记新分组。最后将新分组注入到网络中，并按该网络的路由机制在其中路由。当新分组到达输出转接节点时，其转接标签用作输入标识符。

Description

在包括多个链接中间网络的网络中传递分组的方法

技术领域

一种用于在多个中间网络上端对端转接信息的方法，其中中间网络可用不同的连网技术。本发明还涉及该转接方法所用的网络节点。

背景技术

近些年来，通信网络在性能上取得了几乎是爆炸性的增长。通信网络互连着计算节点(主机)。

现代通信网络以高度结构化方式设计。为了减少它们的设计复杂性，将连网功能组织成一系列层(层的堆积通常表示为堆栈)。层数、每层的名称、每层的内容以及每层的功能各个网络可各不相同。一个网络节点中通信堆栈的层n与另一网络节点上的层n进行会话。在此会话中所用的规则和约定统称为层n协议。实际上，没有数据从一个网络节点上的层n直接传递到另一网络节点上的层n。而是，每一层将数据和控制信息传到与其紧接的下面一层，直到到达最低层，层1。层1下面是物理介质，实际通信是通过该物理介质进行的。

层1是物理层，它关系到通信信道上的传输比特、用于物理连接的介质以及物理触点。物理层上是数据链路层，它关系到物理连接如何用于传输信息。成帧(标识各信息实体的开始和结束)也在此考虑。

可以通过允许几个网络节点共享一公共介质而形成网络。如果有许多通信单元共享该公共介质，则必须处理寻址，以便将信息引导到信息的预定接收方。通过在数据链路上引入逻辑信道，可以处理发送方和接收方之间的几个单独的数据流。为了避免在共享介质上的冲突，必须引入一种机制来控制对该介质的接入，以使每次只允许一个网络节点在特定瞬间使用该介质。所谓的介质接入协议，例如MAC协议802.11，提供了这种功能。链路层寻址所用的地址是物理地址，而且这些地址对于使用该物理介质的网络来说是局部的。如果几个这种物理网络在数据链路层上使用同一技术，则这些网络可用桥接器、交换机等互连，并且所得到的网络可扩展到很大区域上，并可包括大量网络节点。

如果使用网络协议套，简称为IP协议套，则在数据链路层上使用不同技术的几个网络可以互连。因此IP协议用于网间互通。链路层上面是网络层，这是一个逻辑层，它定义用于网间互通的网络层寻址。所用的地址是逻辑地址。

如今，端到端连接优选或是通过基于IP的连网或是通过在IP技术平台上定义的重叠网建立的。

IP协议允许对IP级下面的协议和硬件作改进，也允许在更高级别上有新的应用。IP层下面的技术改进仅有局部后果。但是，如果在IP级上和IP级以上的级上的协议和硬件改进要在几个网络上沿端到端路径生效，它们必须与所有涉及的网络兼容，这是个问题。实践中，这意味着该改进须经全球协调。举例来说，标准化的RSVP协议(带宽预留协议)允许为网络中的数据流预留带宽。如果需要带宽预留用于端到端路径，则RSVP协议必须在沿该路径的所有中间网络中实现。

关于必须与所有中间网络兼容的协议改进的问题，本发明提供了一种解决方案，即，不要求IP协议用于端到端路径，而是每个中间网络使用其自己的技术。单个运营商使用哪种技术来实现这一点都没有关系。中间网络的网络设计中的任何改进都会反映在遍历该中间网络的支路中。于是可以激励网络营商改进他们的网络和提供差异化的业务，通过引入更具竞争力的网络解决方案和业务来相互竞争。

在下文中，术语“连网”是指网络供应、其传输技术、其连接性、其传送机制、其行为、其软件和硬件，以及其操作的管理和组织等所有方面。

在基于IP的连网中，分组的路由默认是通过在网络内路由器之间的信息交换由网络内部处理的事情。有一些方法，例如源路由，其允许发送主机通过指定应通过的路由器序列来定义分组应走的路由。但这要求发送主机具有关于中间网络特性的必要知识。这是个问题，因为主机没有这种信息。

在基于IP的互连网络中，例如如果发生了差错，则没有单一组织负责端到端连接，例如沿端到端路径用RSVP协议预留的带宽是否也被满足。

网络运营商有很好的理由能够与其网络的规范竞争，以将业务量吸引到他的网络。用如今基于IP的网络互连，网络运营商对此兴趣不大，因为发送主机不能选择通向接收主机的中间网络。如果例如运营商运营他的网络比类似网络的其它运营商更有效，那么他就想能够将业务量吸引到他的网络，因为他能以比其它运营商更低的成本提供具有适当特性的连接。

因特网是使用不同基础技术的基于IP连接的网络的联合体，在因特网上，使用目的主机的IP地址将分组从源主机A路由到目的主机B。这是一个缺点，因为每个主机必须具有一个在全球唯一的IP地址。用IPv4协议，只有232个IP地址可用。随着因特网的爆炸性使用，IPv4地址开始变得稀少。所以讨论新标准IPv6，它有2128个全球唯一地址。沿端到端路径如何使IPv4网络与IPv6网络混合，尚没有一个成熟方法。所以，IPv6仅在因特网上局部实现。从IPv4完全过渡到IPv6很困难，因为所有网络不能同时实现IPv6。所以这个问题归结起来还是上面所述的同一问题；为使改进生效，此改进必须在端到端路径上的所有网络中实现。

因特网连接的质量监管是件复杂的事情，特别是在有几个独立网络的环境中，为了进行质量测量，需对这些网络进行协调。现有DOS命令“ping”和“traceroute”，用户可以用它们来检查因特网连接的某些质量方面。其它计算机系统可具有类似的命令。“ping”途径反映了在一个特别的时间瞬间所有中间网络的总时延。“traceroute”则可用来找出所发送的分组是经过哪个路由到特定目的地。实践中，“ping”和“traceroute”仅能用于偶尔主动探测特定路由。而且，对于不同网络特性的评价只能基于从(探针)发送方的探测，而不是基于对来自许多不同源的集合业务流的测量。如今，用户只得信任各个网络运营商提供了他所宣称的。

IP网络互通途径有以下缺点：(1)主机不能选择它想要接收的信息，因为一旦主机连接到因特网上，任何人都可到达该主机。其它用户可以向该主机发送不需要的信息，例如广告、垃圾邮件等，或者该主机可能会充斥大量不需要的业务量(拒绝业务攻击)。使用本发明，接收主机就可以通过使用接收端许可控制来选择它想要接收的信息，并使所有其它业务量被阻断。(2)如果许多主机共享对因特网的公共连接，则没有简单的方法按各主机所用带宽的比例来分配连接费用。使用本发明，就可以基于各个数据流和差异化业务特性来跟踪费用。(3)基于IP的网络本身不支持移动性。如果例如端到端路径的接收主机是移动的并且改变了其接入点，则目的地址就改变了。于是发送的信息就不能到达接收主机，除非该信息被重新定向。

对网间通信问题的另一解决途径是使用重叠网。重叠网将几个现有网络，以下称为中间网络，相互连接，并使用这些网络的连接性，以便建立遍历中间网络的端到端连接。具有连接性是指在网络中从一点到另一点传递信息的网络能力。

重叠网包括使用公共协议通信的许多节点/计算机。将两个或更多个这种计算机/节点连接到每个中间网络，一个在遍历中间网络的连接的到达侧，一个在离开侧。重叠网通常是由例如具有分散在一个区域或世界各地的许多办公室/工厂的组织构建、维护和驱动的。各个中间网络通常是由独立于重叠网组织的各个运营商维护和驱动的。

在我们的PCT申请PCT/EP01/05647和PCT/EP01/05648中对重叠网作了说明。重叠网是基于IP的，且包括多个节点，这些节点连接到也都是基于IP的中间网络。用于数据传送的所有分组都是IP分组。重叠网有一中心节点，它选择将用于端到端连接的中间网络。中心节点可监管中间网络，并监控它们各个的QoS(业务质量)。如果传递的QoS不是运营商许诺的QoS，则中心节点可选择另一中间网络。

为了能借助于重叠网在中间网络之间发送信息，重叠网的节点必须由一个且同一运营商来驱动。但单个运营商要有这么多重叠网节点以使他的重叠网能连接到全球所有中间网络是不实际的。

发明内容

本发明集中在端到端连接。端到端连接或路径从一个网络中的主机A延伸到另一(或同一)网络中的主机B。通常，端到端路径要延伸到用链路互连的几个网络上。遍历单个中间网络的端到端路径部分称为一条支路。因此端到端路径包括用链路互连的几条支路。

本发明提出一种用于链接网络的机制，以使端到端连接的建立可不受限于IP连网或传统的重叠网。本发明没有提供用于控制分组流在中间网络内会采取的内部路径的部件，而提供了用于选择和控制端到端路径应遍历哪些中间网络的部件和方法。根据本发明，端到端连接的最终目的地址不用于信息的端到端路由；而是端到端连接由转接支路序列组成，每条支路使用局部地址遍历中间网络。形成端到端连接的支路通过来自端到端业务的控制链接在一起。在下文中，该业务在端到端业务节点中执行。在备选方案中，端到端业务分布在几个端到端业务节点上。

对于发送主机必须具有关于中间网络特性的必要知识的问题，本发明提供了一种解决方案。根据本发明，主机(或支持主机的代理)向端到端业务节点发送连接请求，并在其中通过指定诸如比特率、抖动、延时、同步、管理等特性来指明用于信息传递的具体要求。对此请求作出响应，端到端业务节点选择满足这些要求的中间网络，或者其运营商至少说它们的网络能提供所需规范的网络。通过为大量主机处理转接业务，一个且同一个端到端业务节点还可监管不同网络的性能，并编辑支持为具有不同要求的业务量选择最佳路由的信息。

用本发明，没有单一组织负责端到端连接的问题得到解决，即：使端到端业务节点对端到端路径负责。为此，端到端业务节点不断监控端到端路径中所涉及的每个网络的行为。如果一个网络不具备其运营商宣称它所具有的质量，则端到端业务节点就可将业务量从不符要求的网络重新定向到另一中间网络。

对于给网络运营商激励以将业务量吸引到他的网络的问题，本发明提供了一种解决方案，而且该方案与在网络中内部所用的任何连网技术无关，无论是IP、以太网、ATM或其它。该解决方案不要求网络是基于IP的。唯一要求是网络能转发在它们的有效负荷中承载信息的分组。例如，使用本发明，一个网络运营商可在其现有网络中实现IP版本6协议(IPv6)，而另一运营商可在他的网络中使用IP版本4协议(IPv4)；使用本发明，端到端路径可遍历这两个网络，尽管它们使用的技术代不同。使用本发明，对于具有几个网络的运营商，其中一些网络使用不同的连网技术，甚至可在这些网络之间路由业务量。

对于IP地址数量受限的问题以及沿端到端路径混合IPv4和IPv6网络的问题，本发明提供了一种解决方案，即：端到端路径在遍历中间网络时使用所经过的每个网络的局部地址。这对于沿端到端路径的所有中间网络都如此。使用本发明，在遍历端到端路径的分组中没有“最终”端到端目的地址。混合的IPv4和IPv6中间网络可用在端到端路径上。而且，基于IPv4的中间网络可使用IPv4提供的所有232个地址，而且，这些地址可在中间网络内作为局部地址局部使用。

对于连续监管端到端连接特别是IP连接以验证所递送业务质量的问题，本发明提供了一个简单的解决方案。根据本发明，端到端业务节点连续监管每个中间网络所递送的业务，如果在所宣称的和所递送的之间有差异，则端到端业务节点可将业务量转移到另一中间网络。

本发明对上述重叠网问题提供了解决方案，即：独立运营商，或不运营网络的其它所关注方，可将转接节点连接到现有中间网络。不同的独立运营商或分散在世界各地的其它方，可将各自的转接节点连接到现有网络，并通过转接节点使这些现有网络互通。特别是，独立运营商不必是其转接节点所连接网络的运营商。

本发明的目的是使用在所附权利要求书中所述的方法和装置用基于IP的网间互通来消除上述缺点和问题。这是用在权利要求1、17和20中所定义的发明来实现的。

本发明包括三种类型的业务节点：端到端业务节点、转接控制节点和转接节点。端到端业务节点的主要任务是，通过建立通过中间网络的各自端到端连接的支路，提供在几个中间网络上的端到端连接。转接控制节点的主要任务是，管理在中间网络之间的链路转接业务。转接节点的主要任务是，在中间网络之间链路的一侧处理业务量。

将业务节点组织成分级结构，转接节点在最低级，转接控制节点在转接节点上面一级，端到端业务节点在最高级。本发明的特征特性是在这些业务节点类型中分配责任的方式。端到端业务节点是具有单个端到端连接知识的唯一节点类型。为了通过中间网络转接支路，它与转接控制节点和转接节点合作。转接控制节点没有单个端到端连接的知识。端到端业务节点给它用于在链路上转接支路的信息。转接节点没有单个端到端连接的知识。它记住并标记连接，并通过转接控制节点接收来自端到端业务的控制信息。通过连接到中间网络的转接节点之间的合作，在来自端到端业务节点的控制下，提供了通过网络的支路转接业务。

转接节点的运营商可以通过提供比其它运营商所能提供的更好条件，例如更便宜的业务量收费，将客户业务量吸引到他的节点和该节点所连接的网络上来，从而与其它运营商竞争。转接节点可以是多租户的(multi-tenant)，意思是它为许多转接控制节点业务。

附图说明

图1为中间网络、它与相邻中间网络的连接以及用于提供这种连接的部件和功能的示意图，

图2为根据本发明的系统总体示意图，

图3-4为用于将图1的中间网络与相邻网络连接的各种方式和部件的示意图，

图5为在中间网络中建立连接的基本信令过程以及在网间连接上传送该连接的一般过程示意图，

图6示出在图2所示系统中两个主机之间的端到端路径，

图7为分组视图，

图8为根据局部中间网络的特定要求格式化的分组视图，且其中嵌入了不同格式的分组，

图9示意示出两个多租户转接节点，每个都服务于在各自转接节点已预定连接的许多转接控制节点，

图10示意示出多租户到达转接节点，服务于许多离开转接节点，

图11示意示出多租户离开转接节点，它连接到许多中间网络并提供它们之间的连接，

图12示出各种业务类别与之相关联的转接标签列表，以及

图13示出根据本发明的两个系统，允许从一个系统到另一系统的连接转接。

具体实施方式

通用系统概述

参阅图1，说明在本发明中所用的术语。端到端路径的支路通过中间网络1在转接节点2和3之间转接。到中间网络的业务量在输入链路4上到达，并在输出链路5上离开。所以，转接节点2称为输入转接节点，而转接节点3称为输出转接节点。两个转接节点都连接到中间网络。输入链路传送一束输入连接，并连接到输入转接节点。输出链路传送另一束输出连接，并连接到输出转接节点。每个转接节点具有分别通向中间网络的向内部分6和7以及分别通向输入和输出链路的向外部分8和9。输入转接节点具有输入接口10，输出转接节点具有输出接口11。为处理输入连接，输入转接节点的向内部分6使用离开功能12，为处理输出连接，输出转接节点，即输入连接的接收方，使用位于其向内部分的到达功能13。因此，输入转接节点也可称为离开节点，而输出转接节点也可称为到达节点。从中间网络内部的角度来看此连接时，优选使用这种术语，而从中间网络外部看时，优选使用术语输入和输出转接节点。图1中，中间网络1用链路4连接到前一中间网络，用链路5连接到随后中间网络。中间网络1中的以下讨论的端到端路径的支路示于14，并延伸在输入和输出转接节点之间。

参阅图2，示出了本发明的通用视图。各层的节点安排成分层结构，并用圆环符号表示。在网络层15有多个中间网络，在转接节点层16有另外多个输入和输出转接节点，在转接控制节点层17有许多转接控制节点，最后在端到端业务节点层18有少量端到端业务节点。

在图2所示的实例中，有三个中间网络1’，1，1”、两个输出转接节点3’，3、两个输入转接节点2，2”、两个转接控制节点19，20、一个端到端业务节点21和一个数据库22。在所示具体实施例中，中间网络在转接节点层互连。特别是，输入和输出转接节点3’，2用链路23连接，且输入和输出转接节点2”，3用链路24互连。转接节点3’，2没有直接连接到转接节点3，2”。

总的来看，中间网络、转接节点、转接控制节点以及端到端业务节点在它们各自的层不必互连，虽然它们也可以这样互连。

网络层的节点通常包括交换机或路由器。交换机和路由器是中间网络内的实体，并且它们都不在本发明的范围内。中间网络通常由网络运营商管理，而转接节点、转接控制节点以及端到端业务节点通常由独立于网络运营商且相互独立的运营商管理。

转接节点3’，2，3和2”通过链路或直接连接(连线)，分别共同以25和26表示，各连接到中间网络1’，1和1”中的各自节点。因此可以使用转接节点以及它们的链路或连接23-26，将中间网络1’中的主机A连接到中间网络1”中的主机B。这样，就可通过选择适当的中间网络，建立A和B之间的端到端连接。因此，该端到端连接将包括中间网络1’中的支路14’、网络1中的支路14以及网络1”中的支路14”。应理解，有比图2所示多得多的中间网络、转接节点、转接控制节点以及端到端业务节点。一般来说，对来自A的连接请求作出响应的是单端到端业务节点，它决定在A和B之间要采取的端到端路径。换句话说，是由一个端到端业务节点来选择端到端路径要遍历的中间网络，该选择是在所有示出的和未示出的中间网络中作出的。因此，每个所选中间网络要传送端到端路径的其各自支路。

转接控制节点19控制转接节点3’和2，并可在信令链路27上用信号通知它们。转接控制节点20控制转接节点3和2”，并可在信令链路28上用信号通知它们。

端到端业务节点21控制转接控制节点19和20，并可在信令链路29上用信号通知它们。转接节点、转接控制节点以及端到端业务节点之间的信令链路构成信令网络，用于控制用户数据连接的建立和终止。该信令网络可以用许多不同的方式实现，例如用专用链路或用类似于#7电话信令网络的专用信令网络来实现。信令可以承载在属于载有用户数据的同一网络的专用资源上，且专用资源的分配可由管理系统完成，或通过自配置自动完成。信令网络的实现在本发明范围之外。信令网络只是转接节点和转接控制节点之间交互的先决条件，转接节点和转接控制节点是本发明的一部分。

转接控制节点19、20相互协调，并控制由输出和输入转接节点3’和2执行的活动，以及由输出和输入转接节点3和2”执行的活动。端到端路径由端到端业务节点21控制，该节点21选择并监管端到端路径将遍历的中间网络。端到端业务节点使用数据库22，该数据库含有以下信息：中间网络、它们各个关于特性规范的性能，例如QoS、抖动、延时、同步、可用带宽、连接质量以及连接费用。端到端业务节点与转接控制节点19，20交互，以便通过中间网络1转接支路14。

本发明涉及分组交换网络。当在说明书中提到端到端路径和端到端路径的控制时，应理解，该路径包括两个通信主机间的一系列网络。在中间网络中，不可能控制分组从输入节点到输出节点所经过的路由，因为路由是由在网络中局部使用的路由方案决定的。同样，当提到连接时，应理解，连接涉及在网络中输入节点到输出节点之间的分组流。如业界众所周知的，属于一个且同一个分组流的分组可在网络中有不同的路由。

也可不用图2的链路或直接连接，而用图3所示的连接网络30，将两个中间网络连接起来。连接网络此时不由转接控制节点控制，而是用作交换机，它将该连接从网络30中的输入目的地址转发到输出目的地址。

还有另一种连接两个中间网络的可能性示于图4。在装有这两个转接节点的所谓联合节点31中，输出转接节点3’连接到输入转接节点2。通常，这两个节点用后平面上的链路互连。

中间网络可具有几个输入和输出转接节点。

转接节点连接到现有网络，并将业务提供到转接控制节点并与其通信。转接节点的主要任务是通过它们所连接的网络尽可能多的“卖”转接业务量。转接节点在它们所连接的网络中具有局部地址。转接节点提供用于标识属于各分组流的分组的部件，并处理各个分组流从它们各自的输入链路到它们适合的输出链路的转接。端到端业务节点通过转接控制节点将连接建立请求发送到转接节点。为了满足连接建立请求，转接节点应用转接标签过程，以及视实现方案而定的链路标签过程。转接标签是用于许多目的的参考，见下述。转接标签主要用于标识与各端到端路径的支路相关的各个分组流。重要的是应指出，转接标签或链路标签不标识端到端连接的最终源和最终目的地，即绝不会标识主机A和B。转接和链路标签还可用于各种安全目的、用于业务量的许可控制以及用于业务量的计费。转接标签是局部定义的，并可以是数字、字母、符号、标记或它们的组合。转接标签附在转接的分组上。转接标签与连接(分组流)相关联。每个转接节点管理多组局部有效的标签以及它们与相邻转接节点所处理的标签的关系。标签用于在通过该转接节点所连接的中间网络的转接支路上转接各分组流。转接节点与常规路由器的区别在于，它既不使用常规的路由协议也不用常规的转发表。转接节点执行的转发动作基于局部分配的分组标识符，而不是基于网络地址。转接节点不包括连接到其各自中间网络的项目的地址或可从其各自中间网络寻址的项目的地址，转接节点不能寻址这些项目。转接节点可以是多租户的，意思是它可对几个转接控制节点提供转接业务。转接节点还可具有用于协议转换的部件。

转接控制节点负责在链路上转发分组流。转接控制节点与是与网络间的链路相关联的转接节点交互作用，并预定或“购买”其中的带宽用于各分组流或分组流集合。转接控制节点的工作方式在以下说明，且它们具有可用于连接以进入和退出中间网络的各点的知识。转接控制节点具有它们控制的各链路中连接的知识，但它们没有它们不控制的链路中连接的知识。转接控制节点不承载任何业务量。

端到端业务节点具有所有可能的中间网络、转接控制节点、转接节点、链路以及中间网络间可能连接的知识。端到端业务节点具有通过任何可能的中间网络组来选择端到端路径的功能。端到端业务节点具有进入中间网络的输入转接节点以及离开同一中间网络的输出转接节点的知识，并管理所述节点，以准备转接并执行所述网络上支路的转接。端到端业务节点还具有离开一个中间网络的输出转接节点和下一中间网络的输入转接节点以及所述节点间的链路的知识，并管理所述节点，以准备和进行中间网络间链路上支路的转接。端到端业务节点具有它所管理的端到端连接的全部知识。特别是，它具有在每个单个中间网络中的每个单个支路以及端到端连接所遍历的链路的知识。

通过控制信令链路，端到端业务节点接收来自主机的端到端连接请求，并基于请求中所需求的特性，为所请求的连接选择中间网络。它根据所选中间网络来选择转接控制节点，并命令所选的转接控制节点准备通过所选中间网络的支路。端到端转接控制节点使用已收集和存储了关于中间网络所提供业务的详细信息的数据库。这些知识包括以下信息，例如：是哪些网络、运营它们的组织、它们具有的地理范围、它们具有的特征，例如它们提供的业务和执行所提供业务的保证(如果有的话)、所用的传输技术、往返行程延时、误码率、提供的QoS、业务量税款等。这些知识包含在端到端业务节点与其合作的数据库中。这种信息的获取方式不属本发明的范围。

连接建立

参阅图5。箭头34代表从主机A发送的连接请求，所述请求命令从主机A到主机B的端到端路径的建立，并规定端到端连接应满足的通信参数。网络1’中的圆点I和网络1”中的圆点E分别代表端到端业务的入口和出口点。该请求通过任何适合的部件传送到端到端业务节点，例如通过链路、图示的网络或连线、或通过单独的信令网络。该请求开始了一个包括几个过程的会话，其中一个是分析该请求，以便选择在数据库22中记录的要用于建立所请求端到端路径的可能中间网络，并分析这些是否满足在该请求中设定的要求。另一过程是与转接控制业务(转接控制节点)的可能提供商协商，以为遍历各自中间网络的支路确定各种条件，例如：连接所要求的稳定性、应分配给该连接的优先权、带宽、等待时间、QoS、奖励价格等等。接下来，选择最终的中间网络。另一过程是为端到端路径的每个支路选择转接控制节点，并命令所选的转接控制节点在每一个各自的中间网络中建立连接。转接控制节点则启动一些过程，以命令有关的转接节点准备随后的信息传递，即设定有关标签应如何对待、分组应如何适于在中间网络上转接等数据。还有另一过程是使所选的转接控制节点命令其各自的转接节点建立传送支路的连接。

接下来，将说明路径建立机制，该机制使中间网络的输入和输出转接节点的行为同步。该机制由转接控制节点控制，转接控制节点将适当的信息传送到各自输入和输出转接节点，使其能以协调方式对特定各个数据流采取行动。对于业务量如何通过中间网络1转接的机制，将分两个阶段说明。第一阶段是关于路径如何建立。第二阶段是关于路径已建立后如何传递分组。

路径建立

1.端到端业务节点21接收端到端连接的请求，箭头34。该连接应满足某些质量需求。

2.端到端业务节点咨询其数据库22，并选择中间网络以及使这些网络互连的链路。在所述实例中，选择中间网络1’，1，1”和链路4，5。

3.端到端业务节点找出它必须与之配合的转接控制节点，以便转发通过所选网络的支路。在此情况下，它发现它必须与转接控制节点19和20合作，以得到适当的容量。端到端业务节点给该端到端连接，即分组流，分配一个身份X，代表“购买”主机A。端到端业务节点将以下信息存储在一个表中，即表1如下：

                  表1

分组流	中间网络	链路	转接控制节点
				X	1’	4	19
X	1	5	20

4.端到端业务节点向转接控制节点20请求转接标签，箭头35，要用于通过中间网络1转接。转接标签用作局部标识符(流标识符)。

5.转接控制节点20将该请求转发到输出转接节点3，箭头36。在此情况下，输出转接节点3从它的转接标签列表37中选择转接标签3，在其列表中将所选标签标记为已占用，并将该转接标签加上在中间网络1中它自己的局部地址(＝输出转接节点的地址)返回到转接控制节点20。输出转接节点也在其列表上标记上该连接的买方身份的信息，并使用该转接标签和“买方”信息用于计费目的，也用于许可控制，这在以后说明。转接控制节点20将所选转接标签和局部地址返回到端到端业务节点21，节点21又将该信息转发到服务于输入转接节点2的转接控制节点19，该转接控制节点19又将该信息转发到输入转接节点2。从输出转接节点3到输入转接节点2的此信令链用弯箭头38示出。离开转接节点2中的离开功能分析所有输入分组有无转接标签。提供有转接标签的分组以下述特殊方式处理，而没有转接标签的分组按常规处理。这样，属于端到端连接的分组流就与其它分组流区别开来。离开功能还将特殊处理的分组流发送到中间网络1中，并用到达转接节点3的局部地址标记这些分组的目的地，到达转接节点3根据箭头38用信号通知。在中间网络1中，该分组流的分组将用网络1的局部路由机制按常规分组进行路由，直到它们抵达到达转接节点3为止。其中的到达功能分析输入分组有无转接标签，并对标有转接标签的分组进行下述特殊处理。再将标有转接标签的分组发送到下一中间网络1”。如果节点3’是链路和支路链中的第一个节点，如图5所示的实例，则该节点还必须将该分组流的身份映射到链路标签上，这在下一节说明。

6.根据类似的方案，但现在实现为在链路上转接连接转接，端到端业务节点已命令转接控制节点19将来自主机A的流在链路4上传送到输入转接节点2。作为响应，转接控制节点19从输入转接节点2请求一个链路标签；所述链路标签用于标识链路4上来自A的分组流。输入转接节点2从其链路标签表39中选择链路标签。在此实例中，链路标签7被选中，并用信号通知到输入转接节点3’，如小弯箭头40所示。转接控制节点19包括下表：

                      表2

链路ID	链路标签	转接标签	到达转接节点的地址
				4	7	3	123.456(＝节点3)
-	-	-	-

7.输入转接节点2由此在表中包括以下信息：

                   表3

链路标签	用转接标签替代	使用局部地址
			7	3	123.456(＝节点3)
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这就完成了应通过网络1转接的支路的建立阶段。对于端到端连接将通过的每个网络都可进行类似的建立步骤，且类似的表存在于各种节点。

应注意，转接控制节点和转接节点都没有关于上述端到端连接身份X的任何信息。与连接身份X相关联的分组不包含标有X的端到端连接的任何信息。该信息只在端到端业务节点上。与端到端连接相关联的分组具有转接标签和链路标签形式的局部参考。

如图5所示，转接节点可包括几个标签表37、37A和37B。在所示实例中，对于连接可能具有的每种业务类别都有一个列表。在备选方案中，节点可包括标签列表，其中每个标签与一组特性相关联，且这些特性由不同的链路标签属性代表。质量级在连接请求中给出，或由端到端业务节点给出。上述信令方案没指明如何将业务类别用信号通知到转接节点，但如果一个且同一个转接节点能提供不同的业务类别，则每个请求必须含有关于需求哪种业务类别的信息。该信息应从转接控制节点发送到转接节点。由转接节点进行为实现所需业务类别的必要转换。已考虑到将关于质量级的信息包括在信令信息中。

网络1’和1”占据着特殊的位置。主机A与到主机B的端到端连接上的端到端业务节点21协商。在选择了端到端路径、中间网络和链路后，端到端业务节点用信号通知到输出转接节点3’和输入转接节点2”。输出转接节点3’被命令标识来自主机A的分组流，并用以下方式处理它们，具有A的地址并且可能还有特定端口号的输入分组应映射到链路标签上，在此例中为链路标签7。输入转接节点2”被命令以反向方式处理分组；标有特定链路标签的输入分组，在此例中是标有在该输入转接节点2”取出的、用于在链路5上将端到端连接从转接节点3传送到转接节点2”的链路标签的输入分组，应被映射到B的地址上，并可能还有B的端口号上。

分组转接

一旦建立阶段完成，端到端业务节点就用信号通知到发送主机A，端到端路径已可用于传输。响应于此消息，发送主机可开始传输它的分组，且在每个离开和到达转接节点都会发生下述动作。

现仅说明通过中间网络1的转接。通过其它中间网络的转接以类似方式进行。

输入转接节点2：

1.检查所有输入业务量中的分组，以便确定它们是否携带有链路标签。不符合链路标签机制的分组将不通过端到端连接转发。如果有备用容量可用，则它们例如可在最佳努力的基础上转发，并且如果容量不足，则可将它们舍弃。

2.如果分组带有链路标签，则离开功能读出该链路标签，并用它作为表3的索引，来验证该分组与哪个端到端连接相关联。如果链路标签存在于标题“链路标签”下，则与其关联的端到端连接就可被验证。在此例中，从分组中读出链路标签7，并且在列“链路标签入”中也找到链路标签7。

3.离开功能用链路标签代替要在中间网络1中使用的转接标签。转接标签在表3的相应索引处、在标题“要用转接标签替代”下读出。在此例中，链路标签7用转接标签3替代。

4.为分组提供新的目的地址，在此例中为到达转接节点3的局部地址，在此例中为123.456。在输入转接节点接收的分组被嵌入到中间网络1所用的分组格式中。

5.分组到达输出节点3的向内部分。

6.这就完成了通过中间网络1的支路转接。对每个支路重复所描述的链路标签和转接标签步骤，直到到达最后网络为止，在此相应转接节点的向内部分将分组标记上主机B的局部地址。

7.当A和B结束它们的通信会话时，端到端连接被去激活(拆卸)，各种表中的相应表目被擦除，并且在转接节点中使用的转接标签被标记为空闲。

说明了在中间网络之间有直接链路的情况后，业界技术人员很容易将转接和链路标签过程应用于图2的情况，在此中间网络在网络层15上没有直接互连，而是通过转接节点层16上的转接节点互连。所得到的端到端路径在图6中以粗线条示出。

如果两个相邻中间网络在某些或所有级上使用不同的协议，则到达转接节点必须在这些级上提供协议转换。

在图7中示出了从主机A发送的分组43，包括标题44和有效负荷45。这是当分组遍历中间网络1’时所具有的通用格式。

参阅图8。当图7所示通用格式的分组43到达中间网络1中的输入转接节点2时，其有效负荷被提取，并被插入到新分组46中，纯粹为语言原因称其为转接分组，它也有标题44和有效负荷45，并且它具有由中间网络1中所用的传输技术规定的格式。输入转接节点具有用于将输出(到达)转接节点的地址(123.456)插入到转接分组标题中目的地址字段中的部件。如果标题具有字段47“供以后使用”，即不是由标准指定的字段，则转接标签或链路标签可插入其中。如果标题中没有这种字段或任何类似字段可用，则将转接标签插入到有效负荷中，如虚线字段48所示。这样，转接分组以与中间网络1中任何其它分组路由的相同方式通过中间网络路由。在源地址字段49，插入分组的发送方。在一般情况下，中间网络中的有效地址被作为发送方插入。在所述有效地址处，可以有一个实体用于将错误消息转发到另一节点，例如转接控制节点或端到端业务节点。任何转接节点都可表示为发送方。也可以给出另一网络地址，并为所述地址提供指向转接控制节点的指针。结果，在任何网络1’，1，1”中或在任何链路4或5上产生的错误消息都被报告给一个节点，该节点又可将该错误报告回端到端业务节点，在此可采取一些行动，例如为流X选择其它的链路和/或中间网络。转接分组46中分组的有效负荷包括从主机A发送的原始信息。这在下面进一步描述，附到转接分组中嵌入的分组的有效负荷上的标题不包括关于最终发送和接收主机A的B的任何地址信息。

可以设计任何方法来实现转接分组格式，唯一的要求是，在通过中间网络转接时，离开节点和到达节点都支持它，而且它不干扰中间网络内部的路由。

在中间网络内，分组使用到达转接节点3的局部地址作为目的地址。因此，中间网络内的路由器将如任何正常分组一样路由所格式化的分组。所以，未授权的或非法实体，甚至中间网络本身，都不会知道中间网络在传送属于端到端路径的分组。同理，该端到端路径的起始源和最终目的地，对于任何未授权的或非法实体，甚至对于中间网络本身，都是未知的。从中间网络的角度来看，在中间网络中进行着从一个局部节点到另一节点的分组的正常传送。

只有端到端业务节点知道端到端连接中的真实源和真实目的地。

如图9所示，转接节点可以是多租户的，意思是网间连接业务可以由不同的运营商来运营，每个运营商拥有各自的转接控制节点。在图示的实例中，有三个运营商，每个都有各自的转接控制节点19、19A和19B。因此，每个运营商获取了网间连接的各自带宽部分。例如，链路4在三个运营商之间共享。

如图10所示，输出转接节点3可接收几个分组流，每个流属于各自的支路，每个支路由此属于各自的端到端连接14、14A和14B。如上所述，可以有几个输入转接节点连接到公共中间网络，且每个这种节点可包括应在公共离开转接节点退出中间网络的端到端业务量。图中示出了三个这样的输入转接节点2、2A和2B，且每个节点具有各自的支路14、14A和14B，它们使用同一个输出转接节点3离开中间网络1。如果输出转接节点接收来自不同源的几个支路，则输出转接节点就使用上述链路标签过程，并为每个支路分配各自的链路标签。如果输入转接节点2、2A和2B由不同的运营商拥有或运营，那么就说该输出转接节点3是多租户的。

如图11所示，转接节点也可以是多租户的，意思是它可连接到几个网络，并在几个网络中提供转接控制节点业务量。在图示的实例中，输入转接节点2的向外部分连接到可能由不同运营商运营的三个独立中间网络1，1’，1和1””。转接节点可向其转接控制节点19提供它所连接的任何网络之间的业务量，例如在1和1之间的业务量。与转接节点的向内部分连接到几个网络的方式一样，其向外部分也可连接到几个网络，如虚线所示的，并将在其向内部分上的任何网络之间的业务量传送到连接到其向外部分的任何网络。

旅行社比喻

请求端到端连接的主机就像一个客户，他拜访一个旅行社(端到端业务)，并请他们安排到指定目的地的航班(从A到B)。旅行社具有关于可能空运商(中间网络)以及他们当前报价(QoS)的知识。旅行社选择运送乘客从机场(离开转接节点)到机场(到达转接节点)一直到目的地的运输商。然后旅行社在经销机票(转接标签)的各订票服务处(转接控制节点)预定各次航班。这就是旅程的建立阶段。

实际的物理运输由各个运输商(航空公司)完成。在中间机场，旧机票被换成新机票，用于旅程的下一支路。这就是旅程的转接阶段。

几个订票服务处(转接控制节点)可服务于一个和同一个运输商。一个转接节点可将其服务提供到几个订票服务处，他们由此将对在规定目的地之间的乘客运输进行竞争。旅行社可被专业化，并可具有不同的能力。

标签高速缓存和预留

由于标签可被认为是允许对各个分组进行特定处理的许可，且由于标签不携带关于特定用户(源/目的地对)的任何信息，因此对于它们所经过的网络和链路来说，它们是匿名的。这就意味着可由转接控制节点和端到端业务节点施加高速缓存。特别是，转接控制节点和端到端业务节点可以在它们在转接节点预定的转接标签池上进行处置。它们从这些池中为它们控制的业务量分配标签。用过的标签，也就是当端到端连接被释放时所释放的标签，被放回池中，并可随后分配给其它用户。可以定标签数的大小，以允许高速缓存，并准备以后要激活的连接支路。与业务量有关的计费仅应用于激活的连接，且与其承载的业务量相关。

标签池可包括比标签用户按与转接业务提供商的协定所允许转接的连接数更多的标签。标签用户负责不分配比所同意的更多的标签，即更多的业务量。转接业务提供商监控业务量，以便验证未超过所同意的业务量。

举例来说，转接控制节点运营商与转接节点运营商协商，并预定通过中间网络的100个连接，并被允许在池中有150个转接标签供分配给连接。端到端业务预定在转接控制节点处的连接，并计划到转接节点的业务量。转接控制节点监管并控制不多于100个连接被激活。换句话说，转接控制节点检查不多于100个连接被同时使用。这样，转接控制节点有效使用了其预定的100个连接。如果多于100个连接被同时使用，则转接节点将此情况报告回端到端业务节点，并可阻塞溢出业务量。转接节点检查附到所有输入业务量分组上的标签，能看到预定它们的实体，并因此还能对特定实体正在使用的连接数进行计数。因此转接节点可监管端到端业务节点。转接标签可等同于由使用“过度预定”系统的航线间接传递的航班机票。

连接性和质量监管

在常规基于IP的网络中，端到端路径的分组标记有起始主机即主机A的地址作为源地址。还有能将连接性差错报告回起始源的部件。关于连接性差错的知识于是将终止在各个节点/网络，并因此不能为集体的利益所用。源主机必须由它自己采取必要的措施。根据本发明，输入(＝离开)转接节点插入到源地址字段49中的不是它自己的地址，而是与转接控制节点19相关联的局部地址。这就确保转接控制节点能接收到含有相应中间网络中连接性质量差错的信息的差错消息。这样，转接控制节点就可采取适当的措施，例如将此差错报告回端到端业务节点，以使端到端业务节点能更新其有关连接性和质量特性的数据库。端到端业务节点然后可采取适当的措施，例如重新定向端到端路径，并与失效网络的运营商协商等。使用此过程，端到端路径的可用性和质量能被连续监控。端到端业务的竞争力将取决于数据库22中数据的质量，以及数据用于决定端到端路由的好坏程度。

应注意，与转接控制节点19关联的局部地址在物理上可通到有责任将有关信息转发到转接控制节点的转发节点。该转发功能可驻留在转接节点中，或备选地由连接到中间网络的单独物理节点实现。这种关联的意思是，所捕获的信息将基于地址被转发到该转接控制节点。

分组丢失和分组丢失频率可以通过在离开转接节点处给分组标记上序列号来进行检测。在到达转接节点，则检查到达分组的序列号。如果序列号缺失，则发生了差错，并且可将此故障通知发送到转接控制节点，它又可报告到端到端业务节点。

通过在离开转接节点处为分组提供时间戳，就可测量通过网络的传输延时或抖动，以监管中间网络根据协定进行传递。在到达转接节点处，读出到达时间并与时间戳比较。如果通过网络的转接时间超过给定阈值，则有差错发生，于是向转接控制节点发送通知。发送通知的频率可根据应用进行配置。

端到端业务节点指示离开和到达转接节点应进行何种监管、应用什么阈值以及该阈值应用于哪个或哪些分组流。该信息通过相应的转接控制节点转发到转接节点。输出转接节点还可通知转接控制节点已遍历中间网络而无差错的分组数。时间戳、序列号以及监管所需的其它信息都以对于离开转接节点和到达转接节点都相互有效并因此不影响中间网络的方式加到转接有效负荷上。

如果在一个中间网络中极限或阈值被超过，则这并不一定意味着端到端性能超出极限。对中间网络的监管主要是关于建立有关备选可用网络性能的信息。通过在传播信息前集合和过滤通知，由此可降低来自中间网络的差错通知的频率。

到达转接节点可记住通过的比特数和分组数，进行相对于阈值的运行测试，并仅在阈值被违反时采取措施。

业务差异和计费

如图5所示，到达转接节点3具有几种类别的转接标签，以用于区分具有不同特性的转接业务。对这种概念将作进一步引伸，参阅图12。假定转接业务费用在中间网络中有区别。根据本发明，每个业务量类别被赋予各自的收费属性。图12示出转接标签列表37、37A和37B，每个都与各自的业务类别相关联。在每个标签列表的列50中示出转接标签，在列51中示出各自业务类别的收费属性。例如，收费属性A是指最便宜的业务类别，收费属性C是指最贵的，而收费属性B是指费用在A和B之间的业务类别。接下来，假定图12的标签列表代替图5中相应表示的标签列表。还假定输出转接节点3已接收到来自端到端业务节点的连接建立请求和业务类别请求。为对此命令作出响应，并根据本发明，输出转接节点3选择转接标签和收费属性。所选标签和收费属性从输出转接节点3沿箭头38用信号通知到端到端业务节点21。在建立阶段已完成且标有所选转接标签的分组开始到达转接节点3后，转接节点对这样标记的分组不断进行计数，并将已计数的分组数通过各自的转接控制节点报告给端到端业务节点。端到端业务节点现在将具有关于该连接的身份、中间网络1的身份、用于该连接的收费属性以及所转接的分组数量等信息。使用此信息，端到端业务节点就能够为主机A产生关于通过中间网络1的连接的计费数据。将该计费数据存储起来。对在该端到端连接中涉及的每个中间网络使用同样的步骤，端到端业务节点为主机A积累计费数据。在以后的某一时刻，端到端业务对所存储的累计计费数据应用收费费率，以便为转接业务向主机A收费。

输出转接节点3具有关于在链路5上不同类型业务量的费用的知识。输入转接节点2具有通过中间网络1的不同类型业务量的费用的知识。该信息分别存储在表37、37A和37B以及相应的表39中。转接节点3和2不必在每次转接新分组流时都发送该信息到端到端业务节点，而是它们将此信息转发到数据库，例如数据库22，信息在此存储。这样，端到端业务节点就具有分别在链路上和通过中间网络转接连接的费用的最新信息，并可在选择端到端路径时使用此信息。

代替对一个转接标签序列赋予一个和同一个收费属性，如图12所示，可将在一组收费属性中所选的收费属性赋予单个转接标签。

代替或补充收费属性，可对转接标签赋予其它属性。例如，可以使用许可和高速缓存属性。通过将其部分容量放置一旁，相对于普通约定，输入转接节点2在局部业务量负荷很高时可使用动态定价，并通过对所选业务量类别应用改动的费用属性，可对该连接收取更多的费用。节点2将相应改动的收费属性以及有关使用该闲置业务量容量的分组流所用的转接标签的信息一起，用信号通知到端到端业务节点。动态定价也可由转接节点应用于超出所同意极限的业务量，例如在上面提到的过度预定的情况下，当端到端业务节点开始多于预定的100个连接时。

分组的端到端匿名保护

为了防止恶意方接入端到端路径的起始源和最终目的地，即分别为主机A和B的地址，并窜改端到端连接，设计了以下步骤：

当起始源主机A从端到端业务节点得到端到端路径时，主机A可开始沿该路径发送分组。由于沿该路径的转发是使用局部地址和局部转接标签完成的，因此不需要在分组标题中发送起始源的地址，即主机A的局部地址，也不必在分组标题中发送主机B的最终目的地址。根据本发明，端到端业务节点将分组标题的这些部分发送到端到端路径的末端，即，发送到端到端连接的最后网络中的输入转接节点。在图5所示的实例中，该节点是转接节点2”。在图5中，源与目的地之间的距离很短，但应记住，在网络1’和1”之间可以有多得多的中间网络。在接收到这些项以后，输入转接节点2”将分组恢复到用于网络1”的正确格式，最终目的地址(主机B的地址)在标题的接收方地址字段，而主机A的地址在标题的起始地址字段。

应注意，A和B连接的网络不需要使用相同的传输技术或寻址方案。例如，A的网络可以是基于IP的网络，而B的网络可以基于以太网技术，此时B按其以太网地址被寻址。

分割端到端连接

分割端到端连接是指一种将端到端连接分割成段并使用接合点将各段连接在一起的机制或过程。

属于遍历中间网络的端到端路径的分组是使用网络的局部地址通过网络转发的。中间网络的输入转接节点的局部地址用作所转发分组的发送方，而输出转接节点的局部地址用作目的地。

如上所述，在标题“连接性和质量监管”下，也可以使发送方地址与差错报告发送到的节点相关联。

参阅图13，示出了两个端到端业务节点52和53、许多转接控制节点(其中部分示于54和55)、许多转接节点56、57、65、66以及多个网络58-61。

转接节点65在链路67上与转接节点66互连。

主机A通过向端到端业务节点52发送端到端连接请求，来请求到主机B的端到端路径。端到端业务节点52检查该请求，并从附图中未示出的表中看到主机B由端到端业务节点53服务。有两个可能的接合点，转接节点65或是转接节点66。端到端业务节点进行协商并同意使用转接节点66作为接合点。因此，端到端路径被分为两段，第一段示于箭头63，第二段示于箭头64。

在上述建立方案之后，现在应发生三个活动。(1)端到端业务应协作，以便将该连接从转接节点65传递到转接节点66。(2)端到端业务节点53，它负责中间网络60、61上的连接转接，必须通过网络60转接该连接，特别是该连接应从转接节点66转接到转接节点57。(3)端到端业务节点52必须安排成使该连接从转接节点65在链路67上传递到转接节点66。这些活动用以下方式协调：

端到端业务节点53命令建立从转接节点65到转接节点57的连接，且对此作出响应，转接控制节点55在转接节点57取出一转接标签。将此转接标签用信号通知到转接节点66，如点线箭头68所示。转接控制节点54服务于链路67，并接收来自端到端业务52的命令，以在链路67上转接该连接。该连接应标记有指定的链路标签。作出响应，转接控制节点54在转接节点66取出一链路标签，并将其用信号通知到转接节点65，在此输入分组被标记上链路标签，如结合图5所述。这由虚线箭头69表示。取出的链路标签将是指定的链路标签。端到端业务节点52通过转接控制节点54命令转接节点66检查输入分组，并在标记有指定链路标签的分组中用转接标签代替链路标签。

如果将转接节点65选作接合点，则相同的信令原理仍适用，但信令路径会有所不同。在此情况下，端到端业务节点53可控制转接控制节点54，且信令会走相反的方向。

发送主机的真实局部地址仅在主机网络58中可见，且接收主机的真实局部地址仅在主机网络61中可见。由中间网络转接的业务量不能与主机相关联，仅与在服务的转接节点相关联。

因此，每个端到端业务节点将负责自己那段的分割连接，并且它们以自然方式合作，以便将连接分段结合在一起。

基于端的路由

基于端的路由是指使用分割端到端连接机制的实现以便使用户A和B控制各自那段分割连接的机制或过程。

传统上，从源发送信息到目的地是通过源发送寻址到目的地的分组来实现的。互连的网络在网络控制下将分组从源路由到目的地。这样作有些缺点，因为当分组到达目的地端时，目的地只能拒绝业务量。这样网络就不能标识不被目的地接受而反向注入的业务量。众所周知的问题是垃圾邮件、拒绝业务攻击等。而且，目的地不能够控制分组路由端到端路径最后一段的途径。通过根据本发明的基于端的路由，端到端连接以如下方式分割：使源实体控制从那离开的分组应采取的路由，并使目的实体控制应该用于递送分组的那段连接。为此，源和目的地同意接合转接节点以及在该节点的局部标签要用于将端到端连接的各段接合在一起。该协商在用户数据的连接被建立之前在单独的控制信令阶段进行。源和目的地双方则控制它们各自那段连接的建立。若不使用仅一个接合点，也可通过引入附加接合点来建立从多于两部分或分段的端到端连接。起始和目的主机可以控制一些分段以分离接合点，并且在这两个接合点之间的连接段则可单独由起始主机、目的主机或由主机之一发起的业务来控制。该过程可递归地迭代，以建立由几个分段形成的连接。接合点可用于连接或断开到/来自通信主机之间连接的不同类型的资源。资源的实例为存储装置、转换器、记录器或其它设备。

参阅图13，图中示出了上述情况。主机A和B同意他们将通信。如何实现这一点不属于本发明范围。主机A和B决定转接节点66应接合该分割端到端路径的第一和第二段。为了接收来自A的连接，主机B(1)决定一个接合点，(2)命令其端到端业务节点53建立从该接合点到B的连接，以及(3)将该接合点通知主机A。根据上述分割端到端机制，从A到B的连接最终建立起来。

基于端的路由机制背后的主要思想是这样的：B未给予接合点的任何一方都不能发送信息到B。发到B的未授权业务量会被拒绝。这意味着，不会使主机B附近的网络负担未授权的业务量。

各方之间相互连接的处理

在因特网上，源地址，指出分组的发送方，由接收方用于找出对起始主机作出响应而应发送到的地址。用本发明，从一个源到一个目的地的信息以及在相反方向返回的关联信息由分别建立的连接承载。一个方向的各方之间的端到端路径，与相反方向的端到端路径相比，可具有完全不同的特性，且每个方向的端到端路径都可通过不同的接合转接节点分割成一个或多个部分。而且，一个方向上的通信在相反方向上可以产生具有不同特性的几个独立的信息流。要使用的端到端路径由主机A和B之间通过控制信令功能协商而同意，且该端到端路径不是基于所涉及的主机地址，而是基于要使用的接合点。

匿名

各方通过因特网交互作用的正常途径是，起始方A将信息以分组方式发送到目的方B，该分组上标有起始方地址和目的方地址。因此每个分组将含有使其能将从A到B的分组流与从B到A的分组流关联起来的信息。因特网上的恶意入侵者可使用此事实来截取信息并窜改它。根据本发明以及上述处理返回连接的途径，各个信息流之间的关系只有相互协商如何建立连接的各方才知道。只有转接控制节点才具有两个支路间关联性的知识，只有端到端转接控制业务节点才知道一方和接合点之间的关联性。对通信主机用分开的接合点，提供接合点间连接的业务将只知道接合点，而不知道所涉及的是哪些主机。

上述方法将起始主机A的局部地址以及最终接收主机B的局部地址加上关联的转接标签，发送到沿该端到端连接的最后网络的离开转接节点。在此节点，该信息用于将有效负荷重新打包成在目的网络中有效的分组格式。由于分组在其从B到A的途中携带有标签，这些标签与从A到B所用的标签无关，因此从B到A的响应分组就不能与从A到B的有关分组相关联。只可能在A和B各自的接入网中建立从A到B和从B到A的分组之间的关系。

相邻网络间的保护

连接到中间网络的转接节点负责防止敌对方将非法业务量注入到端到端连接中。到达转接节点将仅接受源自同一中间网络中已知离开转接节点的分组，并替换其上的标签。这可以如下方式实现：让到达节点，即分配转接标签的实体，存储关于信息应来自其中的离开节点的信息。通过“窃取”已属于合法分组流的转接标签，入侵者就可在当前网络之外创建业务量，假定入侵者也知道离开转接节点所用的局部地址，并已将其插入作为分组的源。注入到现有连接的非法分组就会沿该连接到达端目的地，但入侵者不会知道分组递送到何处，他也不能接入到任何响应。但窃取的标签可以反复使用，因此可能注入大量不利的业务量。为了避免这种情况，端到端业务提供了令牌，在中间网络的离开节点处该令牌附到分组流的分组上，然后由到达节点检查其有效性。为每个分组流分配一个唯一令牌，例如一对随机数，如下所示。没有有效令牌的分组被丢弃，并且不被传播到其它网络。该方法可用以下方式实现。当端到端业务节点建立通过中间网络的连接时，它产生随机数，并使该随机数与该连接相关联。用于各个流的随机数被分配到离开节点以及到达节点。

说明上述情况的详细方案如下：

1.在准备通过网络的转接路径时，将随机初始序列号和随机转换号存储在离开节点和到达节点。此对编号对于每个连接(与每个单个标签有关)分别产生，并通过端到端转接控制分配到转接节点。

2.在离开转接节点，使用转换号来转换初始序列号。转换的序列号和第一转接的分组一起发送。(对于随后的分组，序列号先递增，然后转换和发送每个附加分组。)

3.在到达节点，执行相反的转换，以便再现由离开节点所加的序列号。再现的序列号与存储在到达节点的序列号进行比较。对于随后的分组，存储在到达节点的参考序列号先递增，然后检查每个另外到达的分组。

4.只要检查得出有效结果，分组即沿该路径转发。如果检查得出无效结果，分组就被丢弃，并可启动报警动作。

该转换可以基于任何可逆操作，例如只在两端使用“异或”运算。该方法避免了一个且同一个窃取的标签可被重复使用。对于持续时间很长的连接，可在不同的时间间隔产生新的随机对。为了便于有效随机数对的平滑交换，到达节点可检查以前的数对和新的数对，直到从离开节点接收到具有新数对的第一个分组为止。

源连接管理

与连接的源部分控制有关的应用可建立和管理备选的或多个相关的数据流。例如，通过将一个特定的输入标签映射到转接节点处的几个输出标签上，就可建立多播。通过相反动作，即将一个或多个输入标签映射到同一个输出标签上，源部分控制就可在不同的源之间切换，信息可从这些不同的源馈入连接。连接可以这样准备：在启动任何信息传递之前设定相应的标签，禁止已准备的输入连接，并启动另一连接，就可进行在不同源之间的切换。为了支持使用标签来建立连接以备潜在的未来之需，在转接节点处可用的标签数应大于可被处理的有效连接数。

目的连接管理

与连接的目的部分控制有关的应用可建立和管理备选的或多个相关的数据流。例如，通过将一个特定的输入标签映射到转接节点处的几个输出标签上，就可建立多播，即，在接收方的控制下，使同一信息流在几个装置/位置上可用。通过相反的动作，即，将一个或多个输入标签映射到同一输出标签上，目的连接部分控制就可在不同的源之间切换，信息可从这些不同的源馈入同一连接。和源连接管理相同，连接可以这样准备：在启动任何信息传递之前设定相应的标签。为了支持使用标签来建立连接以备潜在的未来之需，在转接节点处可用的标签数应大于可被处理的有效连接数。

中继连接

在到达多路分解点前要同等处理的流的多路复用可以这样实现：在多路复用点，对一个且同一个集合的成员的所有流使用公共的唯一集合标签。然后使用一个可达多路分解点的公共路径(使用同一标签序列)转接属于同一集合的所有各个流。为了能够在多路分解点分离各个流，为每个单个流分配单独的集合成员标签。这些标签由多路分解节点创建，然后由端到端业务分配到多路复用节点，类似于转接标签是如何被处理的。在到达节点，它们被用于将输入分组映射到不同的向前方向(标签)上。

多路复用的路径可跨越几个转接支路，并且集合的成员可单独或成组运行。(成组的意思是使用集合分组，它们包含一个集合转接部分和几个具有各自集合成员标签的成员部分)。

备用连接

通过利用为尚未使用的连接分配转接标签的可能性，就可准备备用连接，用于要求高度可用性的连接。然后需要时就可启动备用连接。

移动性支持

当移动主机在进行通信期间要改变其地址时发生的因特网问题可以这样避免：让端到端连接的每一端控制它那部分连接，并使用局部定义的标签，不是地址，来建立连接。用上述基于端的路由过程，通过使用现有转接节点和标签，并通过准备到该节点的备选离开或到达路径，每个主机可将一个新的离开或到达路径接合到现有接合转接节点。利用这个解决方案，每一方在不同的网络和不同的地址间移动时负责以不影响其它方的方式调节他自己那部分连接。通过事先创建到/来自现有接合转接节点的备选路径，每一方可准备切换到备选的离开或到达路径。该解决方案也可应用于以下情况：当源将信息多播到在同一接合转接节点接合的几个独立的移动主机时，或当在接合转接节点提供的信息在通信的不同时期从不同位置馈入时。

移动网络

如果多个主机连接到公共网络且该网络是移动的，则到其它网络的共享链路就需不时地加以改变。使用移动网络中的局部接合点，一个单独业务可准备移交到通到其它网络的新链路和与新链路关联的其它网络中的接合点。其它网络中的新接合点应为现有连接准备到现有接合点的连接。至于准备移交，不同类别的业务可分别进行处理。一些应用可能要求平滑移交，而其它应用可接受释放该连接，然后在新链路建立时创建新的连接。还有其它应用可接受释放该连接，然后通过不同的网络建立通信。

业务差别和差异化转接业务收费

业务差别和对转接业务的差异化收费可以这样实现：使业务承诺，即业务水平协定以及同意的业务量，与转接标签相关联。(注意：转接业务收费旨在用于业务提供商之间的结算，它们不一定自动转换成最终用户收费。转接业务收费最可能以成批式发生，且转接业务的提供商不需要知道使用该业务的最终用户，只需知道中间传递此业务的转接控制业务)。一个到达转接节点可将转接业务提供到许多不同的转接控制节点，而转接控制节点又可服务于几个端到端(或端到接合处)控制节点。转接标签根据它们各自同意的业务协定被分配到转接控制节点。对于不同的转接节点分配单独的标签组，且每个标签对于相关联的业务类别有效。计费是基于根据标签属性监管与各个标签或单独标签组相关联的业务量。

Claims (29)

1.一种网络系统，包括多个链接的中间网络(1’，1，1”)，用于在系统入口节点(I)和系统出口节点(E)之间提供端到端连接，其特征在于：每个中间网络连接到输入转接节点(2)和输出转接节点(3)，在这两个节点之间传送所述端到端连接的支路(14)；单个中间网络(1)的输入和输出转接节点连接到相邻中间网络(1’-1和1-1”)之间的链路(4，5)；端到端业务节点(21)适于选择所述端到端连接应通过的中间网络和链路，并建立通过所选中间网络和链路的连接支路；以及转接控制节点(19，20)适于建立、控制和管理在中间网络之间所述所选链路上的所述端到端连接；并且其中所述入口和出口节点包括转接节点。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述输入和输出转接节点包括向内和向外部分(分别为6，8和7，9)，所述向内部分(6，7)包括用于根据在中间网络中局部使用的连网技术处理分组的功能，且所述向外部分包括用于处理链接技术的功能。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述输入转接节点具有用于将在其向外部分(8)处的分组格式转换成在所述向内部分(6，7)处的局部分组格式的部件。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于：在每个中间网络中，所述输入转接节点具有链路标签表(39)，且所述输出转接节点具有转接标签表(37)，由此，到输入转接节点的链路上的端到端连接部分与局部定义的链路标签相关联，且通过中间网络的端到端连接的支路与局部定义的转接标签相关联，并且其中，对于单个端到端连接，在所述输入转接节点的分组的链路标签用转接标签替换，所述转接标签用于转接通过所述单个中间网络的所述端到端连接。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述转接标签已由所述端到端业务节点(21)从所述输出转接节点(3)请求，并被传递到所述输入转接节点，以存储在表中。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：中间网络之间的链路由转接控制节点(19，20)建立。

7.如权利要求4所述的系统，其中源主机(A)具有至少一个接入网(1’)，用于接入到所述入口节点(I)，且目的节点(B)具有至少一个接入网，用于接入到所述出口节点(E)，其特征在于：所述端到端节点(21)给每个单个端到端连接分配一个唯一身份。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述输入转接节点用在所述中间网络中有效的地址替换输入分组的发送方地址，或者如果所述节点是具有链路标签的所述入口节点(I)，则用所述中间网络中的所述输出转接节点的局部地址替换所述分组的接收方地址，或者如果所述节点是所述出口节点(E)，则用所述目的主机(B)在其接入网中所具有的地址来替换，所述替换对于与端到端连接相关联的每个单个分组流是单独进行的。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述发送方地址的替换是在所述入口转接节点(I)进行的。

10.一种准备转接和执行通过分组交换网络的分组转接的方法，所述分组交换网络包括多个链接的中间网络(1’，1，1”)，所述分组从入口转接节点(I)转接到出口转接节点(E)，这两个节点都连接到各自的中间网络，其特征在于：

-所述输出转接节点给每个单独的分组流分配一个唯一转接标签，并对于每个分组流，将所述转接标签以及它自己的局部地址用信号通知到所述输入转接节点，由此完成转接准备，

-所述输入转接节点执行以下步骤：

-接收输入分组，并标识它所属的分组流，

-将属于所标识分组流的每个输入分组的有效负荷移到根据所述网络中内部使用的技术格式化的新分组的有效负荷中，

-将相应的转接标签加到每个这样标识的分组上，

-用所述输出转接节点的所述局部地址标记所述新分组，作为其目的地址，

-使用所述中间网络自己的内部网络技术进行路由，将所述新分组转发到所述输出转接节点，以及

所述输出转接节点使用加到每个到达分组上的所述转接标签来确定所述到达分组属于哪个分组流，由此完成通过所述网络的分组转接。

11.一种准备转接和执行在多个分组交换网络上沿端到端连接延伸的分组转接的方法，在每个所述网络中使用如权利要求10所述的方法，其特征在于：准备阶段包括以下步骤：

-基于连接性信息，为每个端到端连接选择各自端到端连接应通过的中间网络，

-向每个所选网络中的所述输出转接节点发信号，请求准备单个端到端连接的转接，无需标识各自的端到端连接，

-每个所选网络中的所述输出转接节点响应于每个请求的端到端连接，执行所述准备阶段中的所述步骤，且每个所选网络中的所述输入和输出转接节点完成通过各自网络的分组转接。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：在所述准备阶段：

-选择所述端到端连接在所选中间网络之间应遍历的链路，由此也选择在将所述端到端连接从一个所选网络传递到另一网络中应涉及的转接节点，

-位于进入所选网络的链路端的转接节点，也就是所述输入转接节点，给所述各自链路上的每个单独分组流分配一个唯一链路标签，并对于每个分组流，将所述链路标签用信号通知到同一各自链路的所述输出转接节点，由此完成转接准备，

-对于每个分组流和每个所选链路，对应的输出转接节点执行以下步骤：

-接收输入分组，并标识它所属的分组流，

-将相应的链路标签加到每个这样标识的分组上，以及

-将具有所加链路标签的所述分组转发到所述链路输出端的所述输入转接节点，并且

所述输入转接节点使用加到每个到达分组的所述链路标签来确定所述到达分组属于哪个分组流，由此完成通过所述各自链路的分组转接。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于：端到端业务节点(i)选择所述端到端连接应遍历的网络，以及由此要涉及的转接节点，(ii)选择在所选网络之间要使用的链路，(iii)控制要在所选中间网络和链路中使用的转接标签的分配和分布，以及(iv)协调在端到端连接中所用的链路标签和转接标签之间的映射。

14.如权利要求10和11所述的方法，其特征在于：中间网络之间的链路由转接控制节点管理和建立，所述转接控制节点控制要在一个中间网络中的所述输入转接节点和前一网络中的所述输出转接节点之间使用的链路标签的分配和分布。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：在不同的转接节点使用单独局部定义的转接标签组。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于：转接标签与业务类别相关联。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于：转接标签与收费属性相关联。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于：转接标签与许可属性相关联。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于：转接标签被高速缓存，并随后重新用于不同的数据流。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于：端到端连接通过网络转接的质量由转接节点监管，所述监管通过如下方式提供：在各自网络的所述输入转接节点加上时间戳、序列号等，并在所述网络的所述输出转接节点验证它们对极限值。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于：将分配用于故障报告的地址插入到所述分组的源地址字段中，所述地址指向转接节点、转接控制节点、端到端业务节点或向其报告故障的其它节点。

22.如权利要求12所述的方法，其特征在于：

-将源主机的身份和目的主机的身份用信号通知到在连接建立时在所述端到端连接方向所看的最后网络的所述输入转接节点，以及

-将起始源和目的地址从转接的分组中去除，由此提供所述端到端连接的端到端保护。

23.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述输出转接节点存储有关每个分组流的分组应来自的所述输入转接节点的信息，由此提供相邻网络之间的保护。

24.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述端到端业务节点和/或所述输出转接节点产生一个令牌，所述令牌被分布到所述输入和输出转接节点，所述输入转接节点加扰所述令牌，并将其插入所述分组中，所述输出转接节点接收所述分组，解扰所述令牌，并将其与原始令牌相比较，并且如果它们一致，则所述分组被允许，并且如果它们不一致，则所述分组被拒绝，从而允许相邻网络之间的保护。

25.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述端到端连接被分成从源主机延伸到公共接合转接节点的离开路径以及从所述目的主机延伸到所述接合转接节点的到达路径，其中所述源和目的主机已商定好应使用哪个转接节点作为接合转接节点，以及用于接合所述离开和到达部分的转接标签，从而允许所述目的主机控制其输入业务量应走的路由，以及所述源节点控制其输出业务量应走的路由。

26.如上述权利要求所述的方法，其特征在于：所述目的主机和源主机中任一个请求建立到所述接合转接节点的备选路径，且商定好的所述转接标签用于建立所述备选路径，从而向主机提供移动性。

27.一种转接节点，用于转接在多个分组交换网络上延伸的端到端连接，遍历所述网络之一的端到端连接部分称为支路，所述转接节点包括向内和向外部分(分别为6和8；分别为7和9)，其功能为将分组从其向外部分(8)传递到其向内部分(6)，或从其向内部分(7)传递到其向外部分(9)，取决于所述转接节点是否将分组注入到它所连接的网络中，在这种情况下，所述转接节点称为输入转接节点，即从它所连接的网络接收分组，在这种情况下，所述转接节点称为输出转接节点，其特征在于：所述输出转接节点包括转接标签列表，用于转接通过它所连接的网络的支路。

28.如权利要求13所述的转接节点，其特征在于：所述输入转接节点包括输入标识符列表，用于转接从一个网络到下一网络的支路，并且其功能用于将包含在分组中的输入标识符变为与通过所述下一网络的支路相关联的转接标签。

29.如权利要求13所述的转接节点，其特征在于：它既不包括任何路由协议，也不转发由路由协议产生的表。

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