ES2288461T3 - Metodo y disposicion para manejar paquetes de informacion via nodos de relevo seleccionables por el usuario. - Google Patents
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Abstract
Un método para comunicarse en una red Internet de comunicación (100), que comprende subredes Internet interconectadas (A-E, R, Y, Z), integradas por nodos interconectados, teniendo lugar dicha comunicación entre dos nodos (w, v) en subredes Internet (R, Y) diferentes, siendo un primer nodo un nodo originario (w) y el otro un nodo destino (v), comprendiendo el método las operaciones de: - proporcionar una red de superposición, que comprende varios servidores proxy de retransmisión (RP) dispuestos en nodos (B, D) de dichas redes (A-E, R, Y) y un servidor de ajuste de caminos (RSS) dispuesto también en un nodo (A) de dichas redes, haciéndose funcionar dicha red de superposición gracias a dicho operador, - seleccionar una trayectoria entre el nodo originario y el nodo destino, usando dicha trayectoria servidores proxy de retransmisión seleccionados de la red de superposición, y estando caracterizado por: - atribuir a dicha comunicación una dirección temporal de envío que pertenece al servidor de ajuste de caminos (RSS), - distribuir a cada servidor proxy seleccionado, y almacenar en él, una asociación entre la dirección temporal de envío y la dirección a usar como la dirección destino para el siguiente proxy de retransmisión a lo largo de dicha trayectoria, - comenzar la transmisión de paquetes desde el nodo originario, que sustituye la dirección del nodo originario con la dirección temporal, y usar como dirección destino la dirección del servidor proxy que está primero a lo largo de dicha trayectoria, - recibir dicho paquete en el primer servidor proxy y transmitirlo además a lo largo de dicha trayectoria, usando como dirección del nodo originario la dirección temporal y como dirección del nodo destino el siguiente servidor proxy a lo largo de dicha trayectoria, proporcionado este último por la asociación que está almacenada en el primer servidor proxy, - repetir la etapa anterior en cada servidor proxy a lo largo de dicha trayectoria, hasta que el paquete se reciba en el últimoservidor proxy, en el que al paquete, como dirección del nodo originario, se le provee de la dirección del nodo originario (w) y, como dirección del nodo destino, se le provee de la dirección del nodo destino (v), proporcionados el primero y este último por la asociación almacenada en dicho último servidor proxy, y - recibir dicho paquete en el nodo destino.
Description
Método y disposición para manejar paquetes de
información vía nodos de relevo seleccionables por el usuario.
La presente invención se refiere a las
comunicaciones en una red de comunicación. En particular, la
presente invención se refiere a un método y una disposición para
permitir que los usuarios influyan en el encaminamiento de sus
paquetes de información.
Una red Internet es cualquier conjunto de redes
interconectadas con encaminadores. Internet es el mayor ejemplo de
una red Internet. Una red Internet puede estar funcionando por
enlaces alámbricos, o por interfaces aire, por ejemplo, por medio
de ondas de radio de corto alcance, tales como Bluetooth, o una red
móvil.
Internet es la WAN interconectada a nivel
mundial, basándose en la serie de protocolos TCP/IP. El problema
complejo del encaminamiento en grandes redes se puede simplificar al
estructurar una red en una jerarquía de redes más pequeñas, donde
cada nivel es responsable de su propio encaminamiento. Básicamente,
Internet tiene tres niveles: las redes troncales, los niveles
intermedios y las redes aisladas. Las redes troncales saben cómo
encaminarse entre los niveles intermedios, los niveles intermedios
saben cómo encaminarse entre las redes aisladas y cada red aislada
(siendo un sistema autónomo) sabe cómo encaminarse internamente.
Cada red interconectada incluye uno o más nodos
interconectados. La comunicación entre dos nodos de Internet se
consigue transmitiendo una corriente digital, organizada en
paquetes, entre los dos nodos. La capa de red de los protocolos de
Internet es muy potente en la manipulación de los paquetes de
usuario que se desplazan entre cualquier nodo fuente y cualquier
nodo destino por Internet, usando redes Internet intermedias que
tienen tecnologías diferentes y administración independiente. Esto
se consigue confiriendo el control completo de cómo se encaminan
los paquetes a las redes que están implicadas y haciendo fácilmente
accesibles las direcciones asociadas con cada paquete. Esto implica
que el usuario no puede influir fácilmente en el encaminamiento de
sus paquetes, y que dichos paquetes están abiertos al análisis y la
manipulación por posibles interceptores. En esta descripción, el
término "usuario" hace referencia a un ordenador que envía
paquetes.
El protocolo de Internet (IP) especifica
formalmente el formato de los paquetes de Internet, denominados
datagramas, y plasma informalmente las ideas de entrega sin
conexión. Entrega sin conexión significa que, en una secuencia de
paquetes entre dos partes, se encamina y se envía independientemente
cada paquete que tiene comunicación con base conexión. Existe
primero una fase de establecimiento de conexión cuando se establece
una fase de envío. Se envían entonces paquetes a lo largo de esta
trayectoria hasta que se termina la comunicación. Se libera
entonces la conexión. Análogo a un cuadro físico, el datagrama IP
está dividido en áreas de encabezamiento y de datos, portando el
área de datos la carga útil del paquete. Entre otra información, el
encabezamiento del datagrama contiene las direcciones IP fuente y
destino, el control de la fragmentación, la precedencia y una suma
de verificación utilizada para captar errores de transmisión. Además
de campos de longitud fija, cada encabezamiento de datagrama puede
contener al menos un campo de opciones. El campo de opciones es de
longitud variable, dependiendo del número y tipo de opciones
utilizadas, así como del tamaño del área de datos atribuido a cada
opción. En un protocolo de Internet a título de ejemplo, denominado
IP, una dirección de Internet, que es exclusiva por todo Internet,
se asigna a cada nodo en Internet. Un nodo receptor de un paquete
puede identificar los nodos fuente y destino al examinar las
direcciones IP almacenadas en el encabezamiento.
Para información adicional respecto a Internet,
véase Information Sciences Institute, RFC 791 "Internet
Protocol", septiembre de 1991. Las direcciones IP se asignan de
una forma jerárquica; la dirección de Internet de cada nodo
contiene una porción de dirección que indica la subred del nodo, y
una porción de ordenador central, válida en el interior de la
subred, que identifica un ordenador central o encaminador particular
y discrimina entre los nodos individuales dentro de una subred
particular.
La idea de la estratificación es fundamental en
el diseño de protocolos, puesto que proporciona un marco conceptual
para el diseño de protocolos. En un modelo estratificado, cada capa
gestiona una parte del problema de comunicación y corresponde
usualmente a un protocolo. Los protocolos siguen el principio de
estratificación, que indica que la capa "n" de implementación
de software en la máquina destino recibe exactamente lo que envía la
capa "n" de implementación de software en la máquina fuente.
En la práctica, el software de protocolos usa multiplexación y
desmultiplexación para distinguir entre múltiples protocolos dentro
de una capa dada, haciendo que el software de protocolos sea más
complejo que lo que sugiere el modelo de estratificación.
El protocolo de Internet (IP) proporciona uno de
los dos protocolos principales utilizados en intercomunicación de
redes. Un usuario considera Internet como una única red virtual que
interconecta todos los ordenadores centrales, y a través de la que
es posible la comunicación; su arquitectura subyacente está oculta y
es irrelevante. Desde un punto de vista conceptual, una red
Internet de IP proporciona tres conjuntos de servicios en tres
capas dependientes. Las tres capas se describirán con más detalle a
continuación.
En la figura 12 se representan las tres capas de
una red Internet de apilamiento IP según la técnica anterior; su
disposición en la figura 2 sugiere dependencias entre ellas. En el
nivel más bajo 1, un servicio de entrega sin conexión proporciona
un fundamento sobre el que descansa todo. En el siguiente nivel 2,
un servicio de transporte proporciona una plataforma superior de la
que dependen las aplicaciones. Es decir, el software de Internet
está diseñado alrededor de tres servicios de conexión de red
conceptuales dispuestos en una jerarquía.
Una desventaja de la Internet usual es que sólo
un estilo específico de encaminamiento, por ejemplo, encaminamiento
jerárquico, es soportado fácilmente por la estructura de paquetes
actual y el protocolo de transferencia de paquetes actual. El
encaminamiento está definido por los protocolos entre encaminadores.
El encaminamiento resultante ni es controlable ni es predecible por
el remitente. Así, la Internet usual no permite fácilmente que un
nodo fuente especifique todo el camino o la manera mediante la que
se encamina un paquete. Ni es sencillo para un usuario redirigir un
paquete mediante una secuencia alternativa de nodos, por ejemplo, a
fin de obtener la calidad de servicio requerida en Internet. Es
decir, la política de encaminamientos la realizan las redes, no los
usuarios. En segundo lugar, las funciones de identificación de nodos
fuente y destino, encaminamiento y gestión de paquetes se realizan
arbitrariamente en la Internet usual. Por ejemplo, si se distingue
una calidad de servicio específica por un bajo retardo pedido en el
paquete, es difícil predecir si un nodo gestionará el paquete con
un bajo retardo o encaminará el mismo a lo largo de un camino de
bajo retardo a fin de conseguir un bajo retardo.
Básicamente, Internet es un portador de tráfico
desde un punto hasta otro y la trayectoria seguida entre estos dos
puntos es mucho más una decisión de las redes que están implicadas
que del usuario, para el que la misma está fuera de control. Sin
embargo, hay situaciones en las que es deseable tener un mejor
control del encaminamiento. Por ejemplo, es común que las compañías
construyan Intranets que comprenden varias subredes independientes
unidas mediante redes externas para formar una red de empresa. A fin
de cumplir los estándares de la empresa con relación a, por
ejemplo, la calidad de servicio, se deberían utilizar operadores de
red preferidos con los que una empresa pudiera tener acuerdos
especiales. Sería sencillo también conmutar rápidamente entre
operadores diferentes o ajustar cómo se divide el tráfico entre
operadores.
Se hace referencia a un método conocido para
controlar el encaminamiento en una red Internet como encaminamiento
en fuente, del inglés Source Routing
(INTERNET-DRAFT; The Dynamic Source Routing DSR
Protocol). El encaminamiento dinámico en fuente (DSR) es un
protocolo de encaminamiento diseñado, por ejemplo, para uso en redes
móviles ad hoc. El protocolo permite que los nodos descubran
dinámicamente un camino fuente a través de radioenlaces de redes
múltiples hasta cualquier destino en la red ad hoc. Cuando se
usa encaminamiento en fuente, cada paquete a encaminar porta en su
encabezamiento la lista completa y ordenada de nodos a través de los
que debe pasar el paquete. Una desventaja del DSR es que requiere
el conocimiento de la topología de la red. Esta información no está
generalmente disponible ni para el usuario normal, ni para cualquier
ordenador central normal en la red. Además, la topología de la red
puede cambiar en cualquier momento, invalidando caminos descubiertos
previamente. Otra desventaja del DSR es que la lista completa y
ordenada que incluye muchas direcciones conlleva un uso extensivo
del sistema. Además, el contenido de las tablas de encaminamiento no
está definido. La publicación internacional WO98/58474 enseña el
uso de un servidor de conexión de calidad para determinar una
secuencia aceptable de enlaces entre el nodo originario y el nodo
destino.
Otro modo conocido para que la fuente influya en
el encaminamiento de paquetes es aplicar el método de encapsulado
"IP en IP". Dicho método significa que un paquete IP original
se enrolla en un paquete destinado a un nodo intermedio. El nodo
intermedio elimina el enrollamiento y envía el paquete al destino
original. Dicho método se puede aplicar de modo recursivo. La
dirección IP encapsulada está situada en la carga útil, siendo esta
última como cualquier otro mensaje enviado desde una máquina a
otra.
La patente
US-A-5.353.283 describe un método
para transmitir un paquete mediante una secuencia de nodos en una
red. El paquete transmitido contiene una secuencia de uno o más
identificadores en una secuencia de campos y un puntero que apunta
hacia un identificador particular en la secuencia de identificadores
en un campo de una sección de encaminamiento de un encabezamiento
en el paquete. Un nodo de la secuencia de nodos en la que se coloca
el paquete selecciona una tabla de envío a partir de un conjunto de
tablas de envío mantenidas en una memoria en ese nodo. El nodo
elimina entonces una entrada de la tabla de envío seleccionada,
indexada por el identificador en la secuencia de identificadores
hacia el que apunta el puntero. El nodo transmite entonces el
paquete al siguiente nodo de la secuencia de nodos indicado por la
entrada eliminada de la tabla de envío. El método según la patente
US-A-5.353.283 es útil, por ejemplo,
para redes virtuales privadas y para la ISP global virtual, y es
transparente para redes intermedias.
La desventaja del método según la patente
US-A-5.353.283 es que requiere un
nuevo tipo de encabezamiento y no funciona en la red Internet
actualmente disponible, es decir, el método según la patente
US-A-5.353.283 requiere un nuevo
estándar. Dicho método funciona sólo por redes que han implementado
dicho nuevo estándar. Además, el uso del sistema es grande.
Uno de los problemas que se derivan de la unión
de redes IP existentes a Internet es que los ordenadores centrales
locales deben tener direcciones exclusivas de modo global a fin de
ser identificados por los encaminadores de red troncal de Internet.
Los encaminadores de Internet no son capaces de encaminar
correctamente paquetes si las direcciones IP no son exclusivas. No
se puede llegar a usuarios finales conectados a ordenadores
centrales que no tienen direcciones apropiadas, y no se pueden
establecer sesiones de aplicación.
La traducción de direcciones de red (NAT)
resuelve el problema al reasignar direcciones IP. La misma usa un
conjunto de direcciones exclusivas disponibles de modo global que se
reutilizan repetidamente. Las direcciones de red interna se
atribuyen según consideraciones internas de la red. Hay conjuntos de
direcciones asignados para uso local. Dichas direcciones no son
válidas fuera de las redes locales y se pueden reutilizar para este
fin varias veces para direccionamiento interno en redes locales
diferentes. Las direcciones globales se deben mantener exclusivas a
fin de distinguir entre ordenadores centrales diferentes. Cuando se
encamina un paquete saliente, la NAT reemplaza la dirección
localmente válida con una dirección temporal global. Tan pronto como
se acabe la sesión de aplicación, la dirección global se puede
devolver al conjunto para que sea reasignada. Se debe señalar que
la NAT implica sólo un traductor en el lado de envío y no se
necesita ninguna comunicación con otros nodos de red, por ejemplo,
un traductor de direcciones en el lado de recepción.
NAT mejora el nivel de seguridad dentro de la
red al ocultar su estructura interna. NAT permite también que
varios usuarios compartan un número más pequeño de direcciones
globales, puesto que las mismas se requieren sólo cuando un usuario
comunica con el exterior de la subred local. Si la conectividad
externa de una subred se cambia de una red externa a otra, no hay
necesidad de reemplazar la dirección IP de todos y cada uno de los
ordenadores centrales en la red interna; la NAT lleva a cabo la
tarea.
El principal problema con el encaminamiento en
una red Internet usual es que los usuarios no pueden influir en el
encaminamiento de sus paquetes.
Otro problema con el encaminamiento en una red
Internet usual es que, como las direcciones fuente y destino están
colocadas en el encabezamiento de cada paquete, un intruso puede
rastrear fácilmente los mensajes.
Un problema adicional con el encaminamiento en
una red Internet usual es que es difícil para un nodo intermedio
redirigir un paquete mediante secuencias alternativas de nodos
basándose en las preferencias de los usuarios.
Aún un problema más con el método según la
patente US-A-5.353.283 es que sólo
puede funcionar con un nuevo estándar, y que dicho nuevo estándar
se debe implementar en cada red por la que pasan los paquetes.
Otro problema con el encaminamiento en la
Internet usual es que no es posible construir una red de
superposición controlable dinámicamente a fin de hacer que el
comportamiento sea más eficaz y se pueda controlar mejor por los
usuarios.
La solución a los problemas anteriormente
descritos es un método según la reivindicación 1 y una disposición
según la reivindicación 8 en una red de comunicación para gestionar
tráfico, tales como paquetes de información, desde nodos fuente
hasta nodos destino, mediante nodos de retransmisión que puede
seleccionar el usuario. Los nodos de retransmisión forman una red
de superposición de nodos, que hace funcionar y gestiona un operador
de la red de superposición. La comunicación entre nodos de
retransmisión se basa en usar servicios de envío de paquetes de
redes intermedias que se están haciendo funcionar y se gestionan
independientemente por otros operadores. La información sobre cada
paquete afectado por un error se devuelve a un nodo supervisor
común. Para cualquier par de fuente/destino, el operador de la red
de superposición puede seleccionar una secuencia apropiada de nodos
de retransmisión a pasar, dependiendo de la calidad de servicio
requerida y del comportamiento de redes intermedias diferentes. El
tráfico, que tiene requisitos diferentes en la calidad de servicio,
se puede encaminar, por tanto, mediante proxys de retransmisión
diferentes y, por ello, mediante redes intermedias diferentes.
Entre fuente y destino, los paquetes tienen que atravesar, a menudo,
varias redes que hacen funcionar operadores diferentes, por
ejemplo, una red de acceso local, una primera red regional, una
primera red troncal, una segunda red troncal, una segunda red
regional y la red destino de acceso local. Depende del proveedor de
la red de superposición recoger información respecto al
comportamiento de redes diferentes y configurar la implementación
del encaminamiento de superposición. El software que gestiona esto
puede ser atribuido al RSS, o a otro servidor que proporcione
direcciones al RSS.
El objetivo principal de la invención es
controlar la dispersión de tráfico entre dos puntos extremos
cualesquiera por caminos de retransmisión alternativos.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar una red de superposición que tiene un número
relativamente pequeño de nodos y en la que su configuración puede
ser relativamente estática, mientras que el número de nodos
originarios y nodos destino puede ser grande y su configuración muy
dinámica.
Otro objetivo de la invención es impedir que un
interceptor, en cualquier nodo de retransmisión, relacione un
paquete con un originador original o un destino final
específico.
Un objetivo adicional de la invención es impedir
que se correlacionen paquetes de ida y vuelta, y, por tanto,
mejorar la seguridad.
Aún un objetivo más de la invención es hacer
posible que se influya en cómo se encaminan paquetes mediante redes
intermedias basándose en los requisitos de la calidad de servicio,
los acuerdos de los niveles de servicio y los costes relacionados
ofrecidos por proveedores de red diferentes y costes distintos.
Un objetivo adicional de la invención es
permitir una gestión eficiente de errores y mensajes de error, ya
que la información sobre cada paquete afectado por un error se
devuelve a un nodo supervisor común que consigue una visión por
toda la red del comportamiento.
Una ventaja de la invención es que el método es
útil para la protección contra interceptores al ocultar las
identidades de las partes de comunicación. Además, un interceptor no
puede averiguar qué paquetes están implicados en las corrientes de
ida y vuelta de los mismos.
Una ventaja de la invención es que el tráfico
entre una red de superposición de nodos se puede disponer
dinámicamente sin interferir con el comportamiento interior de las
redes intermedias que se utilizan. Esto se puede usar, por ejemplo,
para inducir a que los paquetes con diferentes tipos de servicio
tomen caminos diferentes al desplazarse por nodos de retransmisión
diferentes, y para dirigir el tráfico a caminos diferentes en
momentos distintos, a fin de mejorar el rendimiento total y a fin
de minimizar costes.
Una ventaja de la invención es que la red de
superposición de nodos puede consistir en un número relativamente
pequeño de nodos y su configuración puede ser relativamente
estática, mientras que el número de nodos originarios y nodos
destino puede ser grande y su configuración muy dinámica.
Otra ventaja de la invención es que un
interceptor en cualquier nodo de retransmisión no puede relacionar
un paquete con un originador o destino específico. Debido a la
sustitución de direcciones descrita en esta memoria, es mucho más
difícil gestionar la comunicación entre partes de comunicación, a
medida que los paquetes se mezclan de forma anónima en el flujo
total de tráfico.
Una ventaja adicional de la invención es que no
se pueden correlacionar los paquetes de ida y vuelta, y, por tanto,
se mejora la seguridad.
Aún una ventaja más de la invención es que es
posible influir en cómo se encaminan los paquetes mediante redes
intermedias basándose en los requisitos de la calidad de servicio,
los acuerdos de los niveles de servicio con proveedores de red
diferentes y costes distintos.
Otra ventaja de la invención es que permite una
gestión eficiente de errores y mensajes de error, ya que la
información sobre cada paquete afectado por un error se devuelve a
un nodo supervisor común que consigue una visión por toda la red
del comportamiento.
Los términos "comprende/que comprende",
cuando se usan en esta memoria descriptiva, se toman para
especificar la presencia de propiedades, totalidades, etapas o
componentes indicados, pero no excluye la presencia o adición de
una o más propiedades, totalidades, etapas, componentes o grupos de
los mismos, distintos.
El alcance adicional del campo de aplicación de
la presente invención resultará evidente a partir de la descripción
detallada proporcionada en lo sucesivo. Sin embargo, se debe
entender que la descripción detallada y los ejemplos específicos,
al mismo tiempo que indican realizaciones preferidas de la
invención, se proporcionan sólo a modo de ilustración, ya que
diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la
invención, como se representa en las reivindicaciones adjuntas,
resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de
esta descripción detallada.
La figura 1 es un diagrama de una red Internet
usual.
La figura 2 es un diagrama de un nodo usual.
La figura 3 es un diagrama de una estructura de
paquetes usual.
La figura 4 es un diagrama de una dirección IP
usual.
La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
el procedimiento de ajuste de retransmisión.
La figura 6 es un diagrama de una sustitución
transparente de direcciones según la invención.
La figura 7 es un diagrama de un paquete
utilizado en el procedimiento de indexación.
La figura 8 es un diagrama de un
direccionamiento temporal individual por nodo de retransmisión.
La figura 9a es un diagrama de una distribución
dividida de paquetes.
La figura 9b es un diagrama que ilustra cómo se
hacen converger los paquetes entrantes en un flujo común.
La figura 10 es un diagrama de una realización
que usa tanto la divergencia como la convergencia de dos flujos de
paquetes.
Las figuras 11a y 11b son diagramas que muestran
el formato de paquetes utilizado en la realización según la figura
10.
La figura 12 es un diagrama que ilustra las tres
capas de Internet.
La invención se describe ahora con más detalle
con referencia a sus realizaciones ilustrativas preferidas y con
referencia a los dibujos que se acompañan.
Se representa en la figura 1 una red Internet de
comunicación 100 que incluye cinco redes de tránsito o troncales A,
B, C, D y E y tres redes aisladas R, Y y Z. Una red "troncal"
es una red intermedia que transporta datos comunicados desde una
red hasta otra red. Una red "aislada" es una red terminal o de
puntos extremos desde la que sólo pueden originarse inicialmente o
ser recibidos finalmente datos comunicados. Cada red, tal como la
red aislada R, incluye una o más subredes interconectadas I, J, L y
M. Como se usa en esta memoria, el término "subred" hace
referencia a un grupo de uno o más nodos, por ejemplo, (d), (a), (b,
x, y), (q, v), (r, z), (s, u), (e, f, g), (h, i), (j, k, l), (m, n)
y (o, p), interconectados por cables o conmutadores para
comunicación internodal local. Los nodos dentro de un paréntesis
pertenecen a la misma subred. Cada subred puede ser una red de área
local o LAN. Cada subred tiene uno o más nodos interconectados, de
los cuales los nodos u, v, w, x, y, z son ordenadores anfitriones
("ordenadores centrales") y los nodos a, b, c, d, e, f, g, h,
i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s son encaminadores. Un ordenador
central es un nodo de puntos extremos en el que pueden originarse
inicialmente, o ser recibidos finalmente, datos comunicados. Un
encaminador es un nodo que sirve exclusivamente como un nodo
intermedio que envía paquetes entre dos nodos distintos. Los
encaminadores reciben datos comunicados desde un nodo, y
retransmiten los datos hasta otro nodo. Colectivamente, las redes
troncales, las redes aisladas, las subredes y los nodos se denominan
en esta memoria "sistemas Internet".
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un
nodo 10 de ordenador central o de encaminador. Como se muestra, el
nodo 10 incluye una CPU 11, una memoria 12 y uno o más puertos I/O
13-1, 13-2,..., 13-N
conectados a un bus 14. De modo ilustrativo, cada puerto I/O
13-1, 13-2,..., 13-N
está conectado por cables, fibras ópticas y/o conmutadores al
puerto I/O o a otro nodo. Los puertos I/O 13-1,
13-2,..., 13-N son para transmitir
datos comunicados en forma de una corriente de bits organizada en
uno o más paquetes hasta otro nodo y para recibir un paquete desde
otro nodo. Se muestra en la figura 3 un paquete ilustrativo 40 que
tiene una carga útil 41 que contiene datos comunicados y un
encabezamiento 42 que contiene información de control y/o
direccionamiento.
Un ordenador central, que genera inicialmente un
paquete para transmisión a otro nodo, se denomina el nodo fuente y
un ordenador central, que recibe finalmente el paquete, se denomina
un nodo destino. Se consigue la comunicación al transferir paquetes
mediante una secuencia de nodos, que incluye el nodo fuente, cero o
más nodos intermedios y el nodo destino, de forma de sistema
organizado de recogida. Los nodos dentro de la agregación de redes
que forma Internet intercambian información de accesibilidad entre
sí y cada nodo computariza individualmente sus siguientes
direcciones de envío de radioenlace para cada destino final. Por
ejemplo, se puede comunicar un paquete desde el nodo w hasta el
nodo x al transferirlo desde el nodo w hasta el nodo c, mediante el
nodo d hasta el nodo b, y hasta el nodo x.
Con fines comunicativos, hay tres categorías
fundamentales de funciones realizadas por cada nodo:
(1) la identificación de nodos fuente y destino
para paquetes individuales,
(2) el encaminamiento, es decir, el
procedimiento de elegir una interfaz por la que enviar paquetes,
(3) la gestión de paquetes, que incluye todas
las funciones que no caen dentro de las categorías (1) y (2), tales
como la priorización de cada paquete recibido en un nodo para
transmisión, etc.
Además de la carga útil de extremo a extremo,
cada paquete tiene también una porción de encabezamiento. El
comportamiento de las funciones mencionado anteriormente se efectúa
por la información de control escrita por un nodo de transmisión en
el encabezamiento del paquete. En particular, la ejecución de estas
funciones en una red Internet usual depende de direcciones de
Internet exclusivas, asociadas con los nodos fuente y destino y la
información de la "Calidad de servicio" escrita en el
encabezamiento. La información de las direcciones de Internet y la
Calidad de servicio, así como de sus efectos en las funciones de
identificación, encaminamiento y gestión se describen con mayor
detalle a continuación.
La figura 4 muestra la parte de direcciones 42
del encabezamiento de la figura 3. La parte de direcciones 42
comprende dos campos. Un primer campo 31 que contiene la dirección
del nodo originario, y un segundo campo 32 que contiene la
dirección del nodo destino.
Ahora, se describirá, haciendo referencia a la
figura 1, un nodo proxy de retransmisión y su funcionalidad según
el método descrito en esta memoria. Un servidor de ajuste de caminos
RSS selecciona un proxy de retransmisión, por ejemplo, el nodo f en
la figura 1. Un RSS define la relación entre las direcciones
temporalmente reemplazadas y las direcciones reales de originador y
destino. Las direcciones temporalmente reemplazadas se describirán
con más detalle a continuación. Tres proxys de retransmisión están
instalados en una red Internet según la figura 1. En este ejemplo,
los proxys de retransmisión están dispuestos en los nodos j y k. Un
nodo proxy de retransmisión es un nodo intermedio que divide el
camino entre un nodo originario y un nodo destino en dos caminos
parciales. En este caso, tres proxys de retransmisión dividen el
camino entre un nodo originario w y un nodo destino v. Entre los
nodos, se desplazan paquetes por encaminamiento normal de
Internet.
En la figura 1, una red de superposición
comprende un RSS, en el nodo f, y tres RP en los nodos i, j y k. En
la red 100 descrita en la figura 1, usando la red de superposición
que comprende proxys de retransmisión en los nodos j y k, la
comunicación desde el nodo originario w hasta el nodo destino v
puede coger cuatro trayectorias diferentes:
- Primera trayectoria: w\rightarrow(c, e, f)\rightarrow(h, i)\rightarrow(m, n, o, p, q)\rightarrowv
- Segunda trayectoria: w\rightarrow(c, e, g)\rightarrowj\rightarrow(l, o, p, q)\rightarrowv
- Tercera trayectoria: w\rightarrow(c, e, g)\rightarrowj\rightarrowk\rightarrow(p, q)\rightarrowv
- Cuarta trayectoria: w\rightarrow(c, e, g)\rightarrow(j\rightarrowk\rightarrowl)\rightarrow(o, p, q)\rightarrowv
Al introducir una red de superposición de proxys
de retransmisión, se pueden desviar paquetes, siendo controlados
por el operador de la red de superposición, sin interferir con el
encaminamiento interno dentro de las redes intermedias. Al
retransmitir mediante proxys de retransmisión diferentes, el
operador de la red de superposición puede influir en el
encaminamiento de paquetes. Sólo se puede usar un nodo de
retransmisión, pero también se pueden insertar más nodos de
retransmisión entre un nodo originario y un nodo destino. Además, se
pueden desviar separadamente el tráfico de ida y vuelta y las
diferentes clases de servicio.
La inserción de nodos de retransmisión está
controlada por el nodo de control (RSS), que pertenece al operador
de la red de superposición, por medio de la señalización hacia los
nodos de usuario y los proxys de retransmisión. Cuando un nodo de
control quiere insertar proxys de retransmisión para que pase
tráfico entre dos nodos, el nodo de control comunica primero con
los proxys de retransmisión que se han elegido, y con los nodos
destino, a fin de conseguir el ajuste necesario de asociaciones de
retransmisión. Después de ello, cuando el nodo originario comunica
con el nodo destino, los paquetes se desplazan mediante el nodo (o
nodos) de retransmisión elegido, cuando se desplazan hacia el
destino. No resultan afectados ni los protocolos de control dentro
de las redes intermedias ni el encaminamiento de paquetes a través
de estas redes.
Cuando el nodo originario w en la figura 1 está
enviando un paquete al nodo destino v, el RSS, situado en el nodo
f, está efectuando un procedimiento de sustitución de direcciones.
El procedimiento de sustitución se describirá con referencia a la
figura 6a-d. Los paquetes representados en la figura
6 comprenden un campo de direcciones de envío 31, un campo de
direcciones de recepción 32 y una carga útil 41. En primer lugar,
antes de que el paquete abandone el primer nodo w, el campo de
direcciones 31 del nodo originario w contiene la dirección del nodo
originario w y el campo de direcciones 32 del nodo destino v, véase
la figura 6a. Luego, el RSS atribuye una dirección a usar como una
sustitución temporal para la dirección originaria. La dirección del
destino se sustituye por la dirección del primer nodo proxy de
retransmisión j, véase la figura 6b. En el primer nodo proxy de
retransmisión j, el campo de direcciones originarias 31 contiene la
dirección temporal y el campo destino 32 contiene la dirección del
segundo nodo proxy de retransmisión k, véase la figura 6c. A fin de
permitir que el nodo de retransmisión ponga la siguiente dirección
destino apropiada del nodo de retransmisión dentro del campo de
direcciones de destino antes de retransmitir el paquete, la
asociación entre la actual dirección originaria temporal y la
siguiente dirección destino de etapa a usar se debe haber almacenado
previamente en la memoria del nodo de retransmisión que proporciona
la sustitución. Esto lo prepara el RSS, conectado al nodo f, que
envía la información necesitada al nodo de retransmisión. El
procedimiento de sustitución se itera en cada nodo de retransmisión
por el que debe pasar hasta que el paquete alcanza el destino final.
Cuando el paquete llega al nodo destino v, al campo de direcciones
originarias 31 se le proveerá de la dirección del nodo originario w
y al campo destino 32 se le proveerá de la dirección del nodo
destino v. Véase la figura 6d. Para conseguir esto, el último nodo
de retransmisión tiene que recuperar la dirección original. Con este
propósito, el último nodo de retransmisión debe haber almacenado de
antemano la asociación entre la dirección temporal del originador y
la dirección original. El RSS prepara la información requerida.
Después de la última sustitución, se recupera el paquete original,
haciendo que las acciones intermedias sean transparentes para el
receptor. A medida que los paquetes se desplazan entre la fuente y
el destino originales, portan una dirección temporal que pertenece
al RSS, y los mensajes sobre errores se envían al titular de la
dirección RSS temporal en vez de al remitente original. Así, el RSS
conseguirá un conocimiento total del comportamiento de la red.
Para el usuario, no tiene importancia cómo se
desplacen los paquetes entre el nodo originario w y el primer nodo
proxy de retransmisión. Un paquete se puede desplazar
w\rightarrowc\rightarrowe\rightarrowg\rightarrowj o
w\rightarrowc\rightarrowe\rightarrowf\rightarrowg\rightarrowj.
Además, entre los proxys de retransmisión, no tiene importancia
cómo se desplacen los paquetes. Un paquete se puede desplazar
(j)\rightarrow(l)\rightarrow(k) o
(j)\rightarrow(k). Además, no tiene importancia cómo
se desplacen los paquetes entre el último nodo proxy de
retransmisión k y el nodo destino v. Un paquete se puede desplazar
(k)\rightarrow(l)\rightarrow(m)\rightarrow(n)\rightarrow(o)\rightarrow(p)\rightarrow(q)\rightarrow(v)
o
(k)\rightarrow(p)\rightarrow(q)\rightarrow(v).
La figura 5 muestra un diagrama de flujo del
procedimiento de ajuste de retransmisión. El ajuste de una
trayectoria de retransmisión está controlado por el servidor de
ajuste de retransmisión en el nodo (f). Este servidor puede ser un
servidor dedicado o atribuido conjuntamente con algún otro servidor.
En el bloque 510, el ajuste de una trayectoria lo pide el nodo
originario (w), que envía su dirección originaria, la dirección
destino y cualquier tipo de información que sea relevante para el
encaminamiento de retransmisión (por ejemplo, el tipo de servicio)
al servidor de ajuste de retransmisión. Después de ello, en el
bloque 520, el servidor de ajuste de retransmisión elige los nodos
de retransmisión a usar y envía, en el bloque 530, la información
relevante a cada uno de ellos a fin de definir cómo se ha de
retransmitir el tráfico entrante. Esta información comprende la
dirección temporal, que sustituye la dirección del originador y la
dirección a usar como la dirección destino para el siguiente nodo
de retransmisión. La dirección temporal a usar es atribuida por el
servidor de ajuste de retransmisión en el nodo (f) desde un
conjunto de direcciones temporales. La dirección temporal se envía
junto con la dirección del originador original al último nodo de
retransmisión. La dirección temporal se envía junto con la
dirección destino del primer nodo de retransmisión al nodo
originario.
Cuando se han distribuido y almacenado las
direcciones, en el bloque 540, puede comenzar la transmisión de
información, en el bloque 550.
En el método descrito en esta memoria, el
principio fundamental es la sustitución de direcciones. El RSS
reserva un conjunto de direcciones para uso temporal, como se
describe en el siguiente texto y se ilustra en la figura 6.
En una realización preferida adicional, se usa
un método para indexar direcciones temporales. En vez de usar un
conjunto de direcciones reservadas para que el servidor de ajuste de
retransmisión (RSS) las atribuya como direcciones temporales, se
puede usar un método de indexación. El servidor de ajuste de
retransmisión usa entonces una dirección propia como la dirección
temporal, pero también atribuye un índice. Dicho índice se inserta
entonces en el paquete IP como un sustituto de direcciones
temporales individuales. Cada paquete está provisto así de un campo
adicional que porta ese índice. El campo adicional está colocado
como una adición temporal a la carga útil y no afecta al
encaminamiento de paquetes a través de redes intermedias. La
combinación de dirección temporal e índice es atribuida
exclusivamente por el RSS. De este modo, se introduce un nuevo
formato de paquetes, pero no se ve afectado el encaminamiento de
paquetes a través de las redes intermedias. Sólo los nodos de
retransmisión tienen que darse cuenta de este formato de paquetes
modificado y pueden identificar cuándo se usa este último al
reconocer la dirección del servidor de ajuste de retransmisión en el
campo de direcciones del originador. En la figura 7a, se muestra un
paquete para uso por el método de indexación. El RSS provee a cada
nuevo paquete de un índice exclusivo. El índice se almacena en la
retransmisión de carga útil como un campo adicional. El campo de
índices y el campo de carga útil original forman un campo de carga
útil aumentado, como se muestra en la figura 7b. Los nodos
intermedios no se dan cuenta de la indexación y no saben que un
campo de carga útil aumentado contiene un índice que indica la
verdadera dirección original. El método que usa índices es así
transparente para el usuario y protege el sistema, de manera que un
observador externo no puede ver la dirección original.
La figura 8 ilustra una realización adicional
que usa direccionamiento temporal individual por nodo de
retransmisión. En vez de usar la misma dirección temporal o índice
para cada nodo de retransmisión, el servidor de ajuste de
retransmisión puede atribuir una nueva dirección para cada nuevo
nodo de retransmisión. Esto afecta a la información que los proxys
de retransmisión tienen que almacenar y a las sustituciones que
tienen que proporcionar cuando envían un paquete desde un nodo de
retransmisión al siguiente. Además de la sustitución del siguiente
destino de etapa, se debe sustituir también el siguiente índice de
etapa. Un paquete llega a RP_{i} provisto de un índice entrante
(i). El RSS, situado en el nodo f en la figura 1, lee el índice
entrante y recupera información sobre la siguiente etapa de
encaminamiento. La siguiente etapa de encaminamiento está definida
por la dirección destino para el siguiente proxy de retransmisión a
usar (destino saliente RP_{i+1}) y el índice saliente (i+1). El
índice saliente está asociado con el proxy de retransmisión
RP_{i+1} y la información que RP_{i+1} almacena para la
siguiente etapa de encaminamiento de la trayectoria de
superposición. En RP_{i+1}, el índice saliente (i+1) desde
RP_{i} se gestiona como un índice entrante (i+1). RP_{i+1}
repite las acciones análogas a las acciones realizadas por RP_{i}
y envía los paquetes a los RP posteriores. Se itera dicho
procedimiento hasta que se alcanza el destino final.
La figura 9a ilustra la separación de una
corriente de paquetes. Los paquetes se desvían en dos direcciones
diferentes. Un experto en la técnica comprende que los paquetes se
pueden desviar en más de dos direcciones. El formato de paquetes
utilizado en la realización según la figura 9 se ilustra en la
figura 7. La figura 7a muestra que, en el punto de cruce x en la
figura 9a, los índices, el índice n y el índice v, indican qué
trayectoria han de coger los dos flujos diferentes de paquetes. En
esta realización, el flujo de paquetes con el índice n ha de coger
la trayectoria izquierda, y el flujo de paquetes con el índice v ha
de coger la trayectoria derecha. El indicador de índice se almacena
junto con la carga útil en el campo "carga útil aumentada",
como se muestra en la figura 7b.
La figura 9b ilustra la agregación de tres
corrientes de paquetes.
Se hacen converger paquetes desde trayectorias
entrantes diferentes en un flujo común cuando se envían. Cada uno
de los tres flujos de paquetes está provisto de un índice
individual, el índice 91, el índice 92 y el índice 93. Después del
punto de convergencia, estos índices se ocultan en la carga útil
aumentada, como se muestra en la figura 7b. Los flujos que se han
hecho converger usan el mismo índice, el índice 9, cuando abandonan
el punto de convergencia. A fin de permitir la reconstrucción de la
información de fuente/destino original de los paquetes diferentes
en su destino final, deben estar provistos de identificadores
individuales, además del identificador compartido, que se describe
en relación con la figura 10.
La figura 10 ilustra una realización que usa
tanto la convergencia como la divergencia de trayectorias de
paquetes en la red 100 mostrada en la figura 1. Una trayectoria 1111
con un índice individual 1 y una trayectoria 1122 con un índice
individual 2 se unen en un nodo g a un flujo común 1113 con un
índice agregado 3. Los paquetes con índices 1 y 2 tienen el mismo
destino en la etapa siguiente, un nodo j. Desde el nodo g hasta el
nodo j, los paquetes portan tanto un índice agregado, el índice 3,
como índices individuales, el índice 1 y el índice 2,
respectivamente, y siguen la misma trayectoria, denominada
trayectoria 1123 y trayectoria 1113. En el nodo j, los paquetes se
separan en dos trayectorias, una trayectoria 1125 y una trayectoria
1115, basándose en sus índices individuales. La trayectoria
agregada puede pasar por varios nodos de retransmisión intermedios.
En estos nodos, el encaminamiento de retransmisión sólo se basa en
el índice agregado.
La figura 11a ilustra un paquete que tiene un
encabezamiento A1, un índice agregado A2, un índice individual A3 y
una carga útil A4. La figura 11b ilustra cómo se ocultan el índice
agregado y el índice individual en la carga útil aumentada. En el
nodo j, se descarta el índice agregado y se separa el tráfico en dos
trayectorias diferentes, una trayectoria 1125 con el índice 2 y una
trayectoria 1115 con el índice 1. El formato de paquetes de los dos
flujos 1125 y 1115 se ilustra en las figuras 7a y 7b.
El método de agregación se puede aplicar de modo
recursivo, por lo que los flujos de paquetes agregados se agregan,
de nuevo, en niveles superiores de agregación. Cada flujo tributario
se gestiona entonces como flujo individual con relación al nuevo
flujo de agregados de nivel.
Al ser descrita así la invención, es evidente
que se puede variar la misma de muchos modos. Tales variaciones no
se han de considerar como que se salen del alcance de la invención,
y todas las modificaciones citadas, en la medida que serían
evidentes para un experto en la técnica, se pretende que estén
incluidas dentro del alcance de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (9)
1. Un método para comunicarse en una red
Internet de comunicación (100), que comprende subredes Internet
interconectadas (A-E, R, Y, Z), integradas por
nodos interconectados, teniendo lugar dicha comunicación entre dos
nodos (w, v) en subredes Internet (R, Y) diferentes, siendo un
primer nodo un nodo originario (w) y el otro un nodo destino (v),
comprendiendo el método las operaciones de:
- proporcionar una red de superposición, que
comprende varios servidores proxy de retransmisión (RP) dispuestos
en nodos (B, D) de dichas redes (A-E, R, Y) y un
servidor de ajuste de caminos (RSS) dispuesto también en un nodo
(A) de dichas redes, haciéndose funcionar dicha red de superposición
gracias a dicho operador,
- seleccionar una trayectoria entre el nodo
originario y el nodo destino, usando dicha trayectoria servidores
proxy de retransmisión seleccionados de la red de superposición, y
estando caracterizado por:
- atribuir a dicha comunicación una dirección
temporal de envío que pertenece al servidor de ajuste de caminos
(RSS),
- distribuir a cada servidor proxy seleccionado,
y almacenar en él, una asociación entre la dirección temporal de
envío y la dirección a usar como la dirección destino para el
siguiente proxy de retransmisión a lo largo de dicha
trayectoria,
- comenzar la transmisión de paquetes desde el
nodo originario, que sustituye la dirección del nodo originario con
la dirección temporal, y usar como dirección destino la dirección
del servidor proxy que está primero a lo largo de dicha
trayectoria,
- recibir dicho paquete en el primer servidor
proxy y transmitirlo además a lo largo de dicha trayectoria, usando
como dirección del nodo originario la dirección temporal y como
dirección del nodo destino el siguiente servidor proxy a lo largo
de dicha trayectoria, proporcionado este último por la asociación
que está almacenada en el primer servidor proxy,
- repetir la etapa anterior en cada servidor
proxy a lo largo de dicha trayectoria, hasta que el paquete se
reciba en el último servidor proxy, en el que al paquete, como
dirección del nodo originario, se le provee de la dirección del
nodo originario (w) y, como dirección del nodo destino, se le provee
de la dirección del nodo destino (v), proporcionados el primero y
este último por la asociación almacenada en dicho último servidor
proxy, y
- recibir dicho paquete en el nodo destino.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque se selecciona dicha trayectoria
basándose en la calidad de servicio y/o el tipo de servicio.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque se desvía separadamente tráfico de ida
y vuelta en dicha comunicación.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque se selecciona la dirección temporal de
envío a partir de un conjunto de direcciones temporales.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque se provee a la dirección temporal de
envío de un índice que está insertado en la carga útil del
paquete.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque el proxy de retransmisión, cuando se
lee la dirección temporal usada como dirección de envío en el
paquete entrante,
- lee el índice en la carga útil del paquete
entrante,
- recupera de dicha asociación almacenada el
índice a usar como dirección destino para el siguiente proxy de
retransmisión a lo largo de dicha trayectoria, e
- inserta en la carga útil el índice a usar como
dirección destino para el siguiente proxy de retransmisión.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado porque los paquetes que llegan a un primer
proxy de retransmisión desde proxys de retransmisión diferentes y
que se han de desplazar hasta un segundo proxy común de
retransmisión a lo largo de una trayectoria común se incrustan en
una carga útil aumentada de un paquete (figuras
11a-b), cada uno con un índice (A3) respectivo, y
porque se provee al encabezamiento de dicho paquete con la carga
útil aumentada de un índice a usar como dirección destino para el
siguiente proxy de retransmisión.
8. Una disposición para comunicarse en una red
Internet de comunicación (100), que comprende subredes Internet
interconectadas (A-E, R, Y, Z), integradas por nodos
interconectados, teniendo lugar dicha comunicación entre dos nodos
(w, v) en subredes Internet (R, Y) diferentes, que pertenecen al
mismo operador, siendo un primer nodo un nodo originario (w) y el
otro un nodo destino (v), consistiendo la disposición en:
- una red de superposición, que comprende varios
servidores proxy de retransmisión (RP) dispuestos en nodos (B, D)
de dichas redes (A-E, R, Y) y un servidor de ajuste
de caminos (RSS) dispuesto también en un nodo (A) de dichas redes,
haciéndose funcionar dicha red de superposición gracias a dicho
operador,
- medios en dicho servidor de ajuste de caminos
(RSS) a fin de seleccionar una trayectoria para dicha comunicación
en la red de superposición, basándose en el conocimiento de la
topología de dicha red Internet de comunicación y también en dónde
están situados los servidores proxy en la red Internet de
comunicación, estando caracterizada porque
- dicho servidor de ajuste de caminos administra
direcciones temporales a usar como direcciones originarias para
paquetes que se usan para dicha comunicación desde el nodo
originario hasta el nodo destino,
- medios en dicho servidor de ajuste de caminos
(RSS) para comunicarse a dicha trayectoria seleccionada de proxys
de retransmisión a lo largo de la que debería tener lugar dicha
comunicación, como una asociación entre la dirección temporal de
envío y la dirección a usar como la dirección destino para el
siguiente proxy de retransmisión a lo largo de dicha
trayectoria,
- medios previstos en cada proxy de
retransmisión para almacenar una asociación entre la dirección
temporal de envío y la dirección a usar como la dirección destino
para el siguiente proxy de retransmisión a lo largo de dicha
trayectoria.
9. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizada por un conjunto de
direcciones temporales que pertenecen al servidor de ajuste de
caminos.
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|---|---|---|---|
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