TW201545509A - 通訊裝置與通訊方法以及程式產品 - Google Patents

Abstract

客戶端裝置(103)之通訊部(111)係確立與伺服器裝置(101)的連接。通訊控制部(112)係除傳送給伺服器裝置(101)的要求封包之外，另又傳送用以維持與經由通訊部(111)所確立之伺服器裝置(101)之連接的維持封包。

Description

通訊裝置與通訊方法以及程式產品

本發明係關於一種封包(packet)通訊的技術。

通常，在客戶端伺服器系統(client server system)中，複數個客戶端裝置係連接於1個伺服器裝置，而客戶端裝置係傳送要求(request)，而伺服器裝置則傳回對於要求的回應(response)。

然而，近年來，已要求一種實時對話應用程式(realtime chat application)或M2M(Machine To Machine，機器對機器)等，不僅從客戶端裝置傳送要求給伺服器裝置，而且從伺服器裝置傳送要求給客戶端裝置的系統。

因此，一直使用一種在從客戶端裝置傳送要求給伺服器裝置之後，將自伺服器裝置傳給客戶端裝置的回應在伺服器裝置保留一定時間，且藉由將要求載入於所保留的回應中而從伺服器裝置傳送要求給客戶端裝置的方法(例如專利文獻1、專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2006-134108號公報

專利文獻2：日本2009-65349號公報

在專利文獻1及專利文獻2中，揭示有關於將自伺服器裝置傳給客戶端裝置的回應保留一定時間之方法、及調整保留時間之方法的記載。

然而，當長時間保留回應時，伺服器裝置與客戶端裝置之間的連接就有可能會被伺服器裝置與客戶端裝置之間的機器強制切斷(逾時中斷)(timeout))。

伺服器裝置與客戶端裝置之間的機器係例如為NAT(Network Address Translation，網路位址轉譯)路由器(router)。

NAT路由器雖在記憶體上保持有為了中繼通訊所需的資訊，但一般而言在伺服器裝置與客戶端裝置之間沒有通訊一定時間的情形下，NAT路由器會將該資訊抹除。

因此，在伺服器裝置與客戶端裝置之間之後就無法再進行使用相同連接的通訊。

因此，必須要藉由以下的處理來防止逾時中斷，亦即不管是否有從伺服器裝置傳給客戶端裝置的要求，經過前述一定時間之前，伺服器裝置都傳回回應給客戶端裝置，且再度接收來自客戶端裝置的要求，並保留對於客戶端裝置的回應的處理。

如此，在專利文獻1及專利文獻2的技術中，為了維持伺服器裝置與客戶端裝置之間的連接，伺服器裝置必須要周期性地進行回應給客戶端裝置，而會有對於伺服器裝置造成負荷的課題。

本發明之主要目的在解決此課題，其主要目的為不對通訊對象裝置(例如伺服器裝置)造成負荷，而維持通訊裝置(例如客戶端裝置)與通訊對象裝置之間的連接。

本發明之通訊裝置之特徵在於具有：通訊部，用以確立與通訊對象裝置的連接；及維持封包傳送部，除傳送給前述通訊對象裝置的要求封包之外，另又傳送用以維持與經由前述通訊部所確立之與前述通訊對象裝置之連接的維持封包。

依據本發明，由於通訊裝置係除要求封包之外，另又傳送用以維持與通訊對象裝置之連接的維持封包，因此通訊對象裝置不需進行用以維持連接的處理，不會對通訊對象裝置造成負荷，而可維持通訊裝置與通訊對象裝置的連接。

101‧‧‧伺服器裝置

102‧‧‧NAT路由器

103‧‧‧客戶端裝置

111‧‧‧通訊部

112‧‧‧通訊控制部

121‧‧‧連接管理部

122‧‧‧維持封包傳送部

123‧‧‧連接資訊保管部

124‧‧‧維持封包TTL調整部

401‧‧‧TTL值

402‧‧‧傳送來源IP位址

403‧‧‧傳送對象IP位址

404‧‧‧傳送來源埠口編號

405‧‧‧傳送對象埠口編號

901‧‧‧運算裝置

902‧‧‧外部記憶裝置

903‧‧‧主記憶裝置

904‧‧‧通訊裝置

905‧‧‧輸出入裝置

ID‧‧‧維持封包傳送執行緒

第1圖係顯示實施形態1及實施形態2之整體系統構成例的圖。

第2圖係顯示實施形態1中之通訊控制部之構成例的圖。

第3圖係顯示實施形態1中之連接管理部之處理例的流程圖。

第4圖係顯示實施形態1中之維持封包傳送部之處理例的流程圖。

第5圖係顯示實施形態1中之維持封包中所含資訊之例的 圖。

第6圖係顯示實施形態2中之通訊控制部之構成例的圖。

第7圖係顯示實施形態2中之維持封包傳送部之處理例的流程圖。

第8圖係顯示實施形態2中之維持封包TTL調整部之處理例的流程圖。

第9圖係顯示實施形態1及實施形態2中之客戶端裝置之硬體構成例的圖。

(實施形態1)

在本實施形態中，係說明不會對伺服器裝置造成負荷，而可使伺服器裝置與客戶端裝置之間的連接維持長時間的方式。

此外，在專利文獻1及專利文獻2的技術中，會有自傳回回應給客戶端裝置至接收來自客戶端裝置之要求的時間，伺服器裝置無法傳送要求給客戶端裝置的問題。

在本實施形態中，係說明解決此種問題，而將自伺服器裝置無法傳送要求至客戶端裝置的時間消除的方式。

第1圖係顯示實施形態1中之整體系統之構成例的圖。

伺服器裝置101係接收來自客戶端裝置103的要求封包，且將對於要求封包的回應封包傳送至客戶端裝置103。

本實施形態之伺服器裝置101係可為任何的伺服器裝置，不需要為了本實施形態而對於既有的伺服器裝置進行處理的追加、變更、刪除。

在伺服器裝置101中，雖可列舉出例如Apache HTTP(Hypertext Transfer Protocol，超文字傳輸通訊協定)伺服器裝置等之HTTP伺服器裝置，但亦可為HTTP伺服器裝置以外的裝置。

另外，伺服器裝置101係相當於通訊對象裝置之例。

NAT路由器102係進行IP(Internet Protocol，網際網路通訊協定)位址之轉換的路由器。

一般而言，NAT路由器係轉換在家庭內或企業內所利用之私有(private)IP位址與在網際網路中所利用之外部(global)IP位址，藉此使複數台客戶端可用1個外部IP位址而連接於網際網路。

當在伺服器裝置101與客戶端裝置103之間確立連接時，顯示IP位址之轉換關係的轉換關係資訊即被保存於NAT路由器102的記憶體上。

然而，在伺服器裝置101與客戶端裝置103之間若無通訊一定時間時，轉換關係資訊就會被抹除，之後即無法再進行使用相同連接的通訊。

一般而言，相對於1台伺服器裝置101，存在有複數台的NAT路由器102。

另外，NAT路由器102係相當於中繼裝置之例。

客戶端裝置103係傳送要求封包至伺服器裝置101，且自伺服器裝置101接收回應封包。

此外，客戶端裝置103除要求封包之外，另又傳送用以維持與伺服器裝置101之連接的維持封包。

一般而言，相對於1台NAT路由器102，連接有複數台的客戶端裝置103。

另外，客戶端裝置103係相當於通訊裝置之例。

接著說明客戶端裝置103之內部構成例。

通訊部111係確立與伺服器裝置101之間的連接，此外，切斷與伺服器裝置101之間的連接。

如第1圖所示，通訊部111係透過NAT路由器102而在與伺服器裝置101之間確立連接。

通訊部111亦可透過複數個NAT路由器102而確立與伺服器裝置101的連接。

此外，通訊部111係在確立了與伺服器裝置101的連接之期間，傳送要求封包給伺服器裝置101，且自伺服器裝置101接收回應封包。

例如，伺服器裝置101為HTTP伺服器裝置時，通訊部111係傳送HTTP要求封包，且自伺服器裝置101接收HTTP回應封包。

通訊控制部112係自通訊部111接受連接開始事件(event)或連接結束事件，且為了維持伺服器裝置101與客戶端裝置103之間的連接而傳送維持封包。

連接開始事件係為通知通訊部111已確立了與伺服器裝置101之間之連接的事件。

連接結束事件係為通知通訊部111已切斷了與伺服器裝置101之間之連接的事件。

在連接開始事件及連接結束事件中，係包含有傳送來源IP 位址、傳送來源埠口(port)編號、傳送對象IP位址、及傳送對象埠口編號。

第2圖係顯示第1圖所示之通訊控制部112的構成例。

連接管理部121係自通訊部111接受連接開始事件，且進行維持封包傳送部122的啟動。

此外，連接管理部121係自通訊部111接受連接結束事件，且進行維持封包傳送部122的停止。

此外，連接管理部121係在維持封包傳送部122啟動時，將用於維持封包傳送部122之啟動的連接資訊，追加於連接資訊保管部123。

再者，在維持封包傳送部122停止時，自連接資訊保管部123刪除連接資訊。

維持封包傳送部122係傳送維持封包。

維持封包係包含第5圖所示的資訊。

第5圖所示之各項目將於後陳述。

連接資訊保管部123係保持連接資訊。

連接資訊中，係記述有傳送來源IP位址、傳送來源埠口編號、傳送對象IP位址、傳送對象埠口編號與維持封包傳送執行緒(thread)ID。

所謂維持封包傳送執行緒ID係供維持封包傳送部122動作的識別符。

第3圖係顯示實施形態1中之連接管理部121之處理例的流程圖。

在處理301中，連接管理部121係自通訊部111接受連接開始事件或連接結束事件。

在連接開始事件及連接結束事件之各者中，係包含有傳送來源IP位址、傳送來源埠口編號、傳送對象IP位址、傳送對象埠口編號。

在處理302中，連接管理部121係判斷自通訊部111所接受之事件的類別。

所接受之事件為連接開始事件時，連接管理部121係前進至處理303。

所接受之事件為連接結束事件時，連接管理部121係前進至處理305。

在處理303中，連接管理部121係以另外的執行緒啟動維持封包傳送部122。

此時，連接管理部121係將連接開始事件中所含的資訊交付至維持封包傳送部122。

此外，連接管理部121係先取得屬於已啟動了維持封包傳送部122之執行緒之執行緒ID的維持封包傳送執行緒ID。

在處理304中，連接管理部121係保管連接資訊於連接資訊保管部123。

在保管於連接資訊保管部123的連接資訊中，係包含有傳送來源IP位址、傳送來源埠口編號、傳送對象IP位址、傳送對象埠口編號、及維持封包傳送執行緒ID。

在處理304結束後，返回處理301。

在處理305中，連接管理部121係自連接資訊保 管部123取得連接資訊中所含之維持封包傳送執行緒ID。

此外，連接管理部121係自連接資訊保管部123將包含維持封包傳送執行緒ID的連接資訊刪除。

在處理306中，連接管理部121係傳送執行緒停止命令至維持封包傳送部122。

藉此，維持封包傳送部122即停止動作。

另外，停止對象的執行緒，係為與在處理305中所取得之維持封包傳送執行緒ID對應的執行緒。

在處理306結束之後，返回處理301。

第4圖係顯示實施形態1之維持封包傳送部122之處理例的流程圖。

在處理311中，維持封包傳送部122係自連接管理部121接受連接開始事件中所含的資訊，且作為另外的執行緒開始處理。

在處理312中，維持封包傳送部122係待機一定時間。

待機時間係依每一客戶端裝置103而決定的固定值，且藉由自設定檔案讀取或由使用者輸入來設定。

在處理313中，維持封包傳送部122係判斷是否已自連接管理部121接收了執行緒停止命令。

已接收了執行緒停止命令時，維持封包傳送部122即結束處理。

未接收執行緒停止命令時，維持封包傳送部122則前進至處理314。

在處理314中，維持封包傳送部122係指定TTL(Time To Live，存留時間)值，且產生以伺服器裝置101為傳送對象的維持封包，並傳送維持封包。

在此，TTL值係依每一客戶端裝置103而決定的固定值，且藉由自認定檔案讀取或由使用者輸入來設定。

此時，TTL值係設為維持封包不足以到達伺服器裝置101的值(例如1至10左右)。

換言之，維持封包傳送部122係將維持封包未到達伺服器裝置101，而維持封包會在任一個NAT路由器102中被廢棄的TTL值設定於維持封包。

另外，維持封包傳送部122係當在處理314的時點已產生有維持封包時，不需重新產生維持封包，而傳送已經產生的維持封包。

在處理314結束之後，返回處理312。

第5圖係顯示實施形態1之維持封包中所含的資訊。

維持封包係TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協定)封包或UDP(User Datagram Protocol，用戶資料報協定)封包或以該等為依據的封包，且包含有第5圖所示之資訊。

TTL值401係表示IPv4封包之標頭(header)中所含之封包之生存時間的值，且在0至255的範圍內指定。

TTL值係每逢封包被路由器轉送就各減少1。

TTL值成為0的封包被廢棄。

在IPv6封包的標頭中，係有具有相同意義及功能的Hop Limit(跳躍限制)。

在通訊部111中，為了使要求封包確實地到達伺服器裝置101，係將TTL值設定為128等充分大的值。

另一方面，維持封包傳送部122為了使維持封包不會到達伺服器裝置101，係將TTL值設定為不足以使維持封包到達伺服器裝置101的值。

傳送來源IP位址402係客戶端裝置103的IP位址。

傳送來源IP位址402係為與通訊部111所傳送之要求封包、及維持封包傳送部122所傳送之維持封包均皆相同的值。

傳送對象IP位址403係通訊對象之伺服器裝置101的IP位址。

傳送對象IP位址403係為與通訊部111所傳送之要求封包、及維持封包傳送部122所傳送之維持封包均皆相同的值。

傳送來源埠口編號404係客戶端裝置103使用於封包傳送的埠口編號。

傳送來源埠口編號404係為與通訊部111所傳送之要求封包、及維持封包傳送部122所傳送之維持封包均皆相同的值。

傳送對象埠口編號405係伺服器裝置101使用於封包接收的埠口編號。

傳送對象埠口編號405係為與通訊部111所傳送之要求封包、及維持封包傳送部122所傳送之維持封包均皆相同的值。

具有第5圖之內容的維持封包，係從客戶端裝置103傳送至與客戶端裝置103直接連結的NAT路由器102，之 後，雖朝向伺服器裝置101而轉送於NAT路由器102間，但在到達伺服器裝置101之前，TTL值成為0，而在任一個NAT路由器102被廢棄。

在各NAT路由器102中，由於定期地接收維持封包，因此用以中繼伺服器裝置101與客戶端裝置103之間之封包的轉換關係資訊不會被抹除，因此，伺服器裝置101與客戶端裝置103之間的連接會被維持。

如此，在本實施形態中，伺服器裝置101不需要以維持連接為目的而定期地將回應封包傳送至客戶端裝置103。

因此，依據本實施形態，可獲得在沒有自伺服器裝置101傳送給客戶端裝置103的要求時，伺服器裝置101可保留回應封包的傳送，而減輕伺服器裝置101之負荷的效果。

此外，由於伺服器裝置101不需要以維持連接為目的而定期地將回應封包傳送至客戶端裝置103，因此可在傳送給客戶端裝置103的要求產生時傳送回應封包。

因此，依據本實施形態，可獲得無法自伺服器裝置101傳送要求給客戶端裝置103的時間成為0的效果。

此外，在本實施形態中，係調整維持封包的TTL值，藉此使維持封包不到達伺服器裝置101，因此可獲得伺服器裝置101不需處理維持封包，而不會對於伺服器裝置101造成負荷的效果。

(實施形態2)

茲使用第1圖、第5圖、第6圖至第8圖來說明實施形態2。

在本實施形態中，系統構成亦如第1圖所示。

此外，維持封包中所含的資訊，亦如第5圖所示。

以下說明與實施形態1的不同點。

第6圖係顯示實施形態2中之通訊控制部112的構成例。

在第6圖中，相較於第2圖所示之構成，係追加了維持封包TTL調整部124。

維持封包TTL調整部124係執行第8圖所示之處理，且特別指定設定於維持封包的TTL值。

維持封包TTL調整部124係相當於TTL值特別指定部之例。

此外，在本實施形態中，維持封包傳送部122係自連接管理部121接受連接資訊，且自維持封包TTL調整部124接受TTL值，並將第5圖所示之包含資訊的維持封包對伺服器裝置101進行傳送。

連接管理部121、連接資訊保管部123係與在實施形態1中所說明者相同，故說明從略。

第7圖係顯示實施形態2中之維持封包傳送部122之處理例的流程圖。

在處理321中，維持封包傳送部122係自連接管理部121接受連接開始事件，且作為另外的執行緒而開始動作。

在處理322中，維持封包傳送部122係自維持封包TTL調整部124取得TTL值。

在處理323中，維持封包傳送部122係待機一定 時間。

待機時間係依每一客戶端裝置103而決定的固定值，且藉由自設定檔案讀取或由使用者的輸入來設定。

在處理324中，維持封包傳送部122係判斷是否已自連接管理部121接收了執行緒停止命令。

已接收了執行緒停止命令時，維持封包傳送部122即結束處理。

未接收執行緒停止命令時，維持封包傳送部122則前進至處理325。

在處理325中，維持封包傳送部122係特別指定TTL值，且產生以伺服器裝置101為傳送對象的維持封包，並傳送維持封包。

在此，TTL值係在處理322中所取得的TTL值。

另外，維持封包傳送部122係當在處理325的時點已產生了維持封包時，不需重新產生維持封包，而傳送已經產生的維持封包。

處理325結束之後，返回處理323。

第8圖係顯示實施形態2中之維持封包TTL調整部124之處理例的流程圖。

在處理701中，維持封包TTL調整部124係藉由維持封包TTL調整部124中所含的TTL值取得功能而試行取得從客戶端裝置103至伺服器裝置101的TTL值。

以TTL值取得功能而言，可考慮例如Linux(註冊商標)之traceroute指令或Windows(註冊商標)的tracert指令或其 他同等的功能。

在traceroute指令中，由於在協定中使用UDP或ICMP(Internet Control Message Protocol，網際網路控制訊息協定)，因此會有與通訊部111所使用之協定不同的情形。

因此，會有traceroute指令失敗而無法取得TTL值的情形。

在處理702中，維持封包TTL調整部124係判斷是否已可藉由處理701取得了TTL值。

已可取得了TTL值時，維持封包TTL調整部124即前進至處理707。

無法取得TTL值時，維持封包TTL調整部124則前進至處理703。

從處理703至處理706，係TTL值取得功能在處理701中無法取得TTL值時用以取得TTL值的處理。

在處理703中，維持封包TTL調整部124係設定1作為在處理704中所傳送之維持封包的初期TTL值。

在處理704中，維持封包TTL調整部124係將已指定了在處理703或處理706中所設定之TTL值的維持封包傳送給伺服器裝置101。

在此，在要傳送的維持封包中，係使用與通訊部111所使用的協定相同的協定。

在判斷705中，維持封包TTL調整部124係判斷是否已從伺服器裝置101接收了對於維持封包的回應封包。

在接收了回應封包時，維持封包TTL調整部124即前進至處理707。

在未接收到回應封包時，維持封包TTL調整部124則前進至處理706。

在處理706中，維持封包TTL調整部124係將在處理704中所傳送之封包的TTL值增加1。

在處理707中，係使在處理702或從處理703至處理706中所取得的TTL值減少1。

此係由於將TTL值設為維持封包會到達直到伺服器裝置101為止之路徑上的NAT路由器102但不會到達伺服器裝置101的值之故。

換言之，維持封包TTL調整部124係藉由進行處理701至處理707，特別指定可使維持封包到達伺服器裝置101之前一個NAT路由器102為止的TTL值。

如此，藉由將TTL值設為維持封包不會到達伺服器裝置101的值，不會對伺服器裝置101造成負荷，而可防止伺服器裝置101與客戶端裝置103之間的連接逾時中斷。

以上雖已說明了本發明之實施形態，但該等實施形態亦可組合實施。

或者，該等實施形態中，亦可局部實施1個。

或者，該等實施形態亦可局部組合實施。

另外，本發明並不限定於該等實施形態，亦可視需要作各種變更。

最後，參照第9圖來說明實施形態1及實施形態2所示之客戶端裝置103之硬體構成例。

客戶端裝置103係電腦，可藉由程式來實現客戶端裝置 103的各要素。

以客戶端裝置103的硬體構成而言，係在匯流排(bus)連接有運算裝置901、外部記憶裝置902、主記憶裝置903、通訊裝置904、及輸出入裝置905。

運算裝置901係執行程式的CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。

外部記憶裝置902係例如為ROM(Reada Only Memory，唯讀記憶體)或快閃記憶體(Flash Memory)、硬碟(Harddisk)裝置。

主記憶裝置903係RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)。

通訊裝置904係與通訊部111的實體層對應。

輸出入裝置905係例如為滑鼠(mouse)、鍵盤(keyboard)、顯示器(display)裝置等。

程式通常記憶於外部記憶裝置902，且在載入於主記憶裝置903的狀態下，依序被讀入於運算裝置901且予以執行。

程式係實現第1圖、第2圖及第6圖所示之說明作為「~部」之功能的程式。

再者，在外部記憶裝置902中亦記憶有操作系統(Operating System，OS)，而OS的至少一部分係被載入於主記憶裝置903，運算裝置901係一面執行OS，一面執行第1圖、第2圖及第6圖所示之「~部」之功能的程式。

此外，在實施形態1及實施形態2之說明中，顯示說明作 為「~判斷」、「~之判定」、「~之特別指定」、「~之設定」、「~之指定」、「~之選擇」、「~之產生」、「~之接收」等之處理結果的資訊或資料或訊號值或變數值係被作為檔案而記憶於主記憶裝置903。

另外，第9圖之構成僅為顯示客戶端裝置103之硬體構成之一例者，客戶端裝置103之硬體構成並不限定於第9圖所示之構成，亦可為其他構成。

此外，實施形態1及實施形態2所示之伺服器裝置101，亦可為第9圖之硬體構成，亦可為其他硬體構成。

此外，藉由實施形態1及實施形態2所示之程序，可實現本發明之通訊方法。

101‧‧‧伺服器裝置

102‧‧‧NAT路由器

103‧‧‧客戶端裝置

111‧‧‧通訊部

112‧‧‧通訊控制部

Claims (9)

1. 一種通訊裝置，其特徵在於具有：通訊部，用以確立與通訊對象裝置的連接；及維持封包傳送部，除傳送給前述通訊對象裝置的要求封包之外，另又傳送用以維持與經由前述通訊部所確立之與前述通訊對象裝置之連接的維持封包。
2. 根據申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中前述通訊部係透過1個以上的中繼裝置而確立與前述通訊對象裝置的連接；前述維持封包傳送部係傳送雖以前述通訊對象裝置作為傳送對象，但會在任一個中繼裝置中被廢棄的維持封包。
3. 根據申請專利範圍第2項之通訊裝置，其中前述維持封包傳送部係傳送在前述通訊對象裝置之前一個中繼裝置被廢棄的維持封包。
4. 根據申請專利範圍第3項之通訊裝置，其中前述維持封包傳送部係傳送維持封包，該維持封包為設定有直到前述通訊對象裝置之前一個中繼裝置為止的TTL(Time To Live，存留時間)值。
5. 根據申請專利範圍第4項之通訊裝置，其中前述通訊裝置進一步具有用以特別指定直到前述通訊對象裝置之前一個中繼裝置為止的TTL值的TTL值特別指定部；前述維持封包傳送部係傳送維持封包，該維持封包為設定有經由前述TTL值特別指定部所特別指定的TTL值。
6. 根據申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中前述維持封包傳送部係依一定的時間間隔傳送維持封包。
7. 根據申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中前述通訊部係透過1個以上的NAT(Network Address Translation)路由器而確立與前述通訊對象裝置的連接；前述維持封包傳送部係傳送雖以前述通訊對象裝置作為傳送對象，但會在任一個NAT路由器中被廢棄的維持封包。
8. 一種通訊方法，由電腦確立與通訊對象裝置的連接；前述電腦除傳送給前述通訊對象裝置的要求封包之外，另又傳送用以維持與前述通訊對象裝置之連接的維持封包。
9. 一種程式產品，令電腦執行以下的處理：通訊處理，用以確立與通訊對象裝置的連接；及維持封包傳送處理，除傳送給前述通訊對象裝置的要求封包之外，另又傳送用以維持與經由前述通訊處理所確立之與前述通訊對象裝置之連接的維持封包。