TWI473481B - 通訊傳輸系統和方法 - Google Patents

Description

通訊傳輸系統和方法

本發明主要係關於通訊傳輸技術，特別係有關於私網之複數電子裝置可直接進行通訊之通訊傳輸技術。

目前，隨著網路的普及，使用網際網路的用戶和設備迅速增長。而傳統電信網路、計算機網路、有線電視網路及移動通信網路借助網際網路協議(Internet Protocol,IP)技術整合成統一的網路已是多網融合的必然趨勢。在多網融合下，不同通信設備承載的以IP技術為基礎的業務都能在不同的網絡上實現互聯互通，形成物物相連的物聯網應用。

目前廣泛部署的網路地址轉換(Network Address Translation,NAT)技術是一種將私網地址轉化為合法公網位址的轉換技術。NAT設備允許處於同一NAT後的多台通信設備共享一個公網IP地址。雖然NAT設備允許私網內通信設備主動向公網內通信設備發送數據，但多數情況下卻禁止反方向的主動連接，阻礙了一些需要不同私網內通信設備互聯的應用，比如點對點、點對多點應用等。

因此在多元化網路應用中，雖然許多基於IP的協議 仍可繼續使用，但很重要的一個問題是如何解決不同私網的通信設備間穿透NAT設備進行通信連接，並提供安全的通信保障。

有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了一種通訊傳輸技術，可經由私網之複數電子裝置直接進行通訊之通訊傳輸技術。

根據本發明之一實施例提供了一種通訊傳輸系統，包括：一網際網路；一第一電子裝置，發送一第一認證請求和一第一請求訊息；一第二電子裝置，發送一第二認證請求和一第二請求訊息；一安全認證服務器，接收上述第一認證請求和上述第二認證請求，且根據上述第一認證請求和上述第二認證請求，分別發送一第一認證資訊和一第二認證資訊至上述第一電子裝置和上述第二電子裝置；以及一信號通訊服務器，當上述第一電子裝置和上述第二電子裝置完成認證後，接收上述第一請求訊息和上述第二請求訊息，且根據上述第一請求訊息和上述第二請求訊息，分別發送一第一ID資訊和一第二ID資訊至上述第一電子裝置和上述第二電子裝置，其中上述第二電子裝置經由上述信號通訊服務器發取得對應上述第一電子裝置之上述第一ID資訊，以完成和上述第一電子裝置之連線。

根據本發明之一實施例提供了一種通訊傳輸方法，適用於一網際網路之傳輸，包括：藉由一第一電子裝置發送一第一認證請求和一第一請求訊息；藉由一安全認證服務器 接收上述第一認證請求，且根據上述第一認證請求，發送一第一認證資訊至上述第一電子裝置；藉由一信號通訊服務器接收上述第一請求訊息，且根據上述第一請求訊息，發送一第一ID資訊至上述第一電子裝置；藉由一第二電子裝置發送一第二認證請求和一第二請求訊息；藉由上述安全認證服務器接收上述第二認證請求，且根據上述第二認證請求，發送一第二認證資訊至上述第二電子裝置；藉由上述信號通訊服務器接收上述第二請求訊息，且根據上述第二請求訊息，發送一第二ID資訊至上述第二電子裝置；藉由上述第二電子裝置透過上述信號通訊服務器發送一通訊請求至上述第一電子裝置；根據上述通訊請求，藉由上述第一電子裝置透過上述信號通訊服務器回覆一通訊請求回覆，以發送上述第一ID資訊至上述第二電子裝置；以及根據上述第一ID資訊和上述第二ID資訊，藉由上述第二電子裝置即可建立與上述第一電子裝置之通訊。

100‧‧‧通訊傳輸系統

110‧‧‧第一電子裝置

111‧‧‧第一應用模組

112‧‧‧第一應用介面

113‧‧‧第一應用庫

114‧‧‧第一網路地址轉換路由器

120‧‧‧第二電子裝置

121‧‧‧第二應用模組

122‧‧‧第二應用介面

123‧‧‧第二應用庫

124‧‧‧第二網路地址轉換路由器

130‧‧‧安全認證服務器

140‧‧‧信號通訊服務器

141‧‧‧第三應用模組

142‧‧‧第三應用介面

143‧‧‧第三應用庫

150‧‧‧中繼器

160‧‧‧網際網路

170‧‧‧第三電子裝置

171‧‧‧第四應用模組

172‧‧‧第四應用介面

173‧‧‧第四應用庫

174‧‧‧第三網路地址轉換路由器

200‧‧‧流程圖

S1‧‧‧第一認證請求

S2‧‧‧第一認證資訊

S3‧‧‧第一請求訊息

S4‧‧‧第一ID資訊

S5‧‧‧第二認證請求

S6‧‧‧第二認證資訊

S7‧‧‧第二請求訊息

S8‧‧‧第二ID資訊

S9‧‧‧通訊請求

S10‧‧‧通訊請求回覆

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊傳輸系統100之架構圖。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊傳輸方法之流程圖200。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊傳 輸系統100之架構圖。如圖所示，根據本發明一實施例所述之通訊傳輸系統100，包括，一第一電子裝置110、一第二電子裝置120、一安全認證服務器130、一信號通訊服務器140、一中繼器150以及一網際網路160。

根據本發明一實施例，第一電子裝置110，具有一第一應用模組111，其中第一應用模組111包括一第一應用介面112和一第一應用庫113；第二電子裝置120具有一第二應用模組121，其中第二應用模組121包括一第二應用介面122和一第二應用庫123。第一電子裝置110和第二電子裝置120分別係透過第一網路地址轉換(NAT)路由器114和一第二網路地址轉換路由器124和網際網路160相連結。

根據本發明一實施例，信號通訊服務器140具有一第三應用模組141，其中第三應用模組141包括一第三應用介面142和一第三應用庫143。信號通訊服務器140會事先藉由第三應用模組141透過網際網路160和安全認證服務器130相連結來以進行認證和註冊。完成認證和註冊後，安全認證服務器130會回傳一加密和簽名資訊至信號通訊服務器140。根據本發明一實施例，中繼通訊服務器150，透過網際網路160與信號通訊服務器140相連結，且信號通訊服務器140會透過中繼通訊服務器150分配給第一電子裝置110和第二電子裝置120對應之中繼資訊，其中中繼資訊係指第一電子裝置110和第二電子裝置120分配用於中繼的IP位址和端口。

根據本發明一實施例，第一電子裝置110發送一第一認證請求S1至安全認證服務器130，以向安全認證服務器130 請求註冊及認證，其中在第一認證請求S1中包含了一組對應第一電子裝置110之帳號密碼，可供安全認證服務器130進行第一電子裝置110之註冊及認證。安全認證服務器130接收到第一認證請求S1且完成第一電子裝置110之認證後，根據第一請求訊息S1，安全認證服務器130會回傳一第一認證資訊S2給第一電子裝置110。根據本發明一實施例，第一認證資訊S2包括一加密和簽名資訊，以及對應第一電子裝置110之本地接口資訊和本地端口資訊，其中第一電子裝置110可使用加密和簽名資訊經由第一網路地址轉換路由器114和網際網路160與信號通訊服務器140進行通訊。根據本發明一實施例，本地接口資訊和本地端口資訊可包括虛擬接口IP位址(例如：虛擬專用網路(VPN)接口)及端口、有線接口IP位址及端口、無線接口IP位址及端口等。

根據本發明一實施例，第一電子裝置110完成認證後，第一電子裝置110發送一第一請求訊息S3至信號通訊服務器140。信號通訊服務器140接收第一請求訊息S3後，根據第一請求訊息S3，發送一第一ID資訊S4至第一電子裝置110。根據本發明一實施例，第一ID資訊S4包括第一電子裝置110所對應之一第一ID以及對應第一ID之位址資訊。根據本發明一實施例，對應第一ID之位址資訊可包括信號通訊服務器140反向IP位址及端口以及中繼通訊服務器150分配的IP位址和端口。根據本發明一實施例，對應第一ID之位址資訊更可整合由安全認證服務器130回傳之本地接口資訊和本地端口資訊。

根據本發明一實施例，第二電子裝置120發送一第 二認證請求S5至安全認證服務器130，以向安全認證服務器130請求註冊及認證，其中在第二認證請求S5中包含了一組對應第二電子裝置120之帳號密碼，可供安全認證服務器130進行第二電子裝置120之註冊及認證。安全認證服務器130接收到第二認證請求S5且完成第二電子裝置120之認證後，根據第二認證請求S5，安全認證服務器130會回傳一第二認證資訊S6給第二電子裝置120。根據本發明一實施例，第二認證資訊S6包括一加密和簽名資訊，以及對應第二電子裝置120之本地接口資訊和本地端口資訊，其中第二電子裝置120可使用加密和簽名資訊經由第二網路地址轉換路由器124和網際網路160與信號通訊服務器140進行通訊。根據本發明一實施例，本地接口資訊和本地端口資訊可包括虛擬接口IP位址(例如：虛擬專用網路(VPN)接口)及端口、有線接口IP位址及端口、無線接口IP位址及端口等。

根據本發明一實施例，第二電子裝置120完成認證後，第二電子裝置120發送一第二請求訊息S7至信號通訊服務器140。信號通訊服務器140接收第二請求訊息S7後，根據第二請求訊息S7，發送一第二ID資訊S8至第二電子裝置120。根據本發明一實施例，第二ID資訊S8包括第二電子裝置120所對應之一第二ID以及對應第二ID之位址資訊。根據本發明一實施例，對應第二ID之位址資訊可包括信號通訊服務器140反向IP位址及端口以及中繼通訊服務器150分配的IP位址和端口。根據本發明一實施例，對應第二ID之位址資訊更可整合由安全認證服務器130回傳之本地接口資訊和本地端口資訊。

根據本發明一實施例，當第二電子裝置120要和第一電子裝置110直接進行通訊時，第二電子裝置120透過信號通訊服務器140發送一通訊請求S9至第一電子裝置110，其中通訊請求S9包括了對應第二電子裝置120之ID之位址資訊，以及向第一電子裝置110請求對應第一電子裝置110之ID之位址資訊之訊息。第一電子裝置接收到通訊請求S9後，根據通訊請求S9，取得對應第二電子裝置120之ID之位址資訊，並透過信號通訊服務器140回覆一通訊請求回覆S10至第二電子裝置120，其中通訊請求回覆S10包括對應第一電子裝置110之ID之位址資訊。第二電子裝置120接收到通訊請求回覆S10，即可獲得對應第一電子裝置110之ID之位址資訊之訊息，並建立與第一電子裝置110之通訊。根據本發明一實施例，第一電子裝置110取得對應第二電子裝置120之ID之位址資訊後，會將此位址資訊和對應第一電子裝置110之ID之位址資訊作一配對排序；第二電子裝置120取得對應第一電子裝置110之ID之位址資訊後，亦會將此位址資訊和對應第一電子裝置110之ID之位址資訊作一配對排序，第一電子裝置110和第二電子裝置120完成連結合，可根據雙方配對排序之結果，由可用之連結中找出最適當之IP位址和端口。

根據本發明一實施例，更包括一第三電子裝置170，其亦可根據上述實施例所述第一電子裝置110和第二電子裝置120建立連結之做法，透過安全認證服務器130和信號通訊服務器140建立和第一電子裝置110和/或第二電子裝置120之通訊，其中第三電子裝置170亦具有一第四應用模組171、一第 四應用介面172和一第四應用庫173且第三電子裝置170亦透過一第三網路地址轉換路由器174和網際網路160相連結。特別說明地是，在本說明書中僅以第一電子裝置、第二電子裝置以及第三電子裝置作說明，僅係為了簡化說明，並非用以限制本發明，對於此領域熟知此技藝之人士，在閱讀完本說明書後，可將本發明之實施例應用於不同數量之電子裝置上，也就是說本發明之實施例可應用在點對點、點對多點、多點對多點之通訊傳輸上。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊傳輸方法之流程圖200，此通訊傳輸方法可適用於適用於一網際網路之傳輸。首先，在步驟S210，藉由一第一電子裝置發送一第一認證請求和一第一請求訊息。在步驟S220，藉由一安全認證服務器接收上述第一認證請求，且根據上述第一認證請求，發送一第一認證資訊至上述第一電子裝置。在步驟S230，藉由一信號通訊服務器接收上述第一請求訊息，且根據上述第一請求訊息，發送一第一ID資訊至上述第一電子裝置。在步驟S240，藉由一第二電子裝置發送一第二認證請求和一第二請求訊息。在步驟S250，藉由上述安全認證服務器接收上述第二認證請求，且根據上述第二認證請求，發送一第二認證資訊至上述第二電子裝置。在步驟S260，藉由上述信號通訊服務器接收上述第二請求訊息，且根據上述第二請求訊息，發送一第二ID資訊至上述第二電子裝置。在步驟S270，藉由上述第二電子裝置透過上述信號通訊服務器發送一通訊請求至上述第一電子裝置。在步驟S280，根據上述通訊請求，藉由上述第一電子裝 置透過上述信號通訊服務器回覆一通訊請求回覆，以發送上述第一ID資訊至上述第二電子裝置。最後，在步驟S290，根據上述第一ID資訊和上述第二ID資訊，藉由上述第二電子裝置即可建立與上述第一電子裝置之通訊。根據本發明一實施，上述第一電子裝置可由上述通訊請求取得上述第二ID資訊。根據本發明一實施例，上述方法可應用於點對點、點對多點、多點對多點之通訊傳輸上。

根據本發明一實施例，第一電子裝置取得第二ID資訊後，會將第二ID資訊之位址資訊和第一ID資訊之位址資訊作一配對排序；第二電子裝置取得第一ID資訊後，亦會將第一ID資訊之位址資訊和第二ID資訊之位址資訊作一配對排序，第一電子裝置和第二電子裝置完成連結合，可根據雙方配對排序之結果，由可用之連結中找出最適當之IP位址和端口。

傳統NAT設備雖然允許私網內通信設備主動向公網內通信設備發送數據，但多數情況下卻禁止反方向的主動連接，阻礙了一些需要不同私網內通信設備互聯的應用。根據本發明所提出之方法，電子裝置可位於網際網路的任何位置，無論電子裝置在相同NAT設備後的私網還是分別在不同NAT設備後的私網，都能快速建立通訊連接。此外，根據本發明所提出之方法，支持電子裝置和信號通信服務器的雙向認證，支持通信過程數據高安全加密，任一個電子裝置將分別選擇最優通訊通道與其他電子裝置建立直接的雙向通信，由於通信建立過程依賴於部署在網際網路的安全認證服務器及相應的通信服務器，所以能保證傳輸之安全性和私密性。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」所提到的特定的特徵、結構或性質，可包括在本說明書的至少一實施例中。因此，在不同地方出現的語句「在一個實施例中」，可能不是都指同一個實施例。另外，此特定的特徵、結構或性質，也可以任何適合的方式與一個或一個以上的實施例結合。

本說明書所揭露之實施例，對於任何在本領域熟悉此技藝者，將很快可以理解上述之優點。在閱讀完說明書內容後，任何在本領域熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，可以廣義之方式作適當的更動和替換。因此，本說明書所揭露之實施例，是用以保護本發明之專利要求範圍，並非用以限定本發明之範圍，此外，在不同實施例中，本發明可能會重複使用相同的索引標號和/或文字。使用這些索引標號和/或文字的目的是為了簡化和闡明本發明，但並非用以表示在不 同實施例和/或所揭露之結構必須具有相同之特徵。

100‧‧‧通訊傳輸系統

110‧‧‧第一電子裝置

111‧‧‧第一應用模組

112‧‧‧第一應用介面

113‧‧‧第一應用庫

114‧‧‧第一網路地址轉換路由器

120‧‧‧第二電子裝置

121‧‧‧第二應用模組

122‧‧‧第二應用介面

123‧‧‧第二應用庫

124‧‧‧第二網路地址轉換路由器

130‧‧‧安全認證服務器

140‧‧‧信號通訊服務器

141‧‧‧第二應用模組

142‧‧‧第二應用介面

143‧‧‧第二應用庫

150‧‧‧中繼器

160‧‧‧網際網路

170‧‧‧第三電子裝置

171‧‧‧第四應用模組

172‧‧‧第四應用介面

173‧‧‧第四應用庫

174‧‧‧第三網路地址轉換路由器

S1‧‧‧第一認證請求

S2‧‧‧第一認證資訊

S3‧‧‧第一請求訊息

S4‧‧‧第一ID資訊

S5‧‧‧第二認證請求

S6‧‧‧第二認證資訊

S7‧‧‧第二請求訊息

S8‧‧‧第二ID資訊

S9‧‧‧通訊請求

S10‧‧‧通訊請求回覆

Claims (22)

1. 一種通訊傳輸系統，包括：一網際網路；一第一電子裝置，發送一第一認證請求和一第一請求訊息；一第二電子裝置，發送一第二認證請求和一第二請求訊息；一安全認證服務器，接收上述第一認證請求和上述第二認證請求，且根據上述第一認證請求和上述第二認證請求，分別發送一第一認證資訊和一第二認證資訊至上述第一電子裝置和上述第二電子裝置；以及一信號通訊服務器，當上述第一電子裝置和上述第二電子裝置完成認證後，接收上述第一請求訊息和上述第二請求訊息，且根據上述第一請求訊息和上述第二請求訊息，分別發送一第一識別(ID)資訊和一第二ID資訊至上述第一電子裝置和上述第二電子裝置，其中上述第二電子裝置經由上述信號通訊服務器發取得對應上述第一電子裝置之上述第一ID資訊，以完成和上述第一電子裝置之連線。
2. 申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中上述第二電子裝置透過上述信號通訊服務器發送一通訊請求至上述第一電子裝置以取得對應上述第一電子裝置之第一ID資訊，且上述第一電子裝置會根據上述通訊請求，取得對應上述第二電子裝置之第二ID資訊，並透過上述信號通訊服務器回覆一通訊請求回覆至上述第二電子裝置，上述 第二電子裝置接收到上述通訊請求回覆即可取得對應上述第一電子裝置之第一ID資訊，並建立與上述第一電子裝置之通訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，更包括一中繼通訊服務器，透過上述網際網路與上述信號通訊服務器相連結，其中上述信號通訊服務器會透過上述中繼通訊服務器分配給上述第一電子裝置和上述第二電子裝置對應之中繼資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中上述第一電子裝置和上述第二電子裝置分別具有一第一應用模組和一第二應用模組，上述第一電子裝置和上述第二電子裝置方別透過上述第一應用模組和上述第二應用模組與上述安全認證服務器進行認證。
5. 如申請專利範圍第4項所述之通訊傳輸系統，上述第一應用模組包括一第一應用介面和一第一應用庫，以及上述第二應用模組包括一第二應用介面和一第二應用庫。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中上述第一電子裝置和上述第二電子裝置分別係透過一第一網路地址轉換(NAT)路由器和一第二網路地址轉換路由器和上述網際網路相連結。
7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中上述第一認證資訊和上述第二認證資訊分別包括上述第一電子裝置和上述第二電子裝置所對應之本地接口資訊和本地端口資訊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中第一ID資訊和一第二ID資訊分別包括上述第一電子裝置和上述第二電子裝置所對應之一第一ID和一第二ID，以及分別對應上述第一ID和上述第二ID之位址資訊。
9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，其中上述信號通訊服務器包括一第三應用模組，其中上述第三應用模組包括一第三應用介面和一第三應用庫。
10. 如申請專利範圍第9項所述之通訊傳輸系統，其中上述信號通訊服務器藉由上述第三應用模組透過上述網際網路和上述安全認證服務器相連結來進行認證和註冊。
11. 如申請專利範圍第1項所述之通訊傳輸系統，更包括一第三電子裝置，透過上述安全認證服務器和上述信號通訊服務器建立和上述第一電子裝置之通訊，其中上述第三電子裝置具有一第四應用模組。
12. 一種通訊傳輸方法，適用於一網際網路之傳輸，包括：藉由一第一電子裝置發送一第一認證請求和一第一請求訊息；藉由一安全認證服務器接收上述第一認證請求，且根據上述第一認證請求，發送一第一認證資訊至上述第一電子裝置；藉由一信號通訊服務器接收上述第一請求訊息，且根據上述第一請求訊息，發送一第一識別(ID)資訊至上述第一電子裝置； 藉由一第二電子裝置發送一第二認證請求和一第二請求訊息；藉由上述安全認證服務器接收上述第二認證請求，且根據上述第二認證請求，發送一第二認證資訊至上述第二電子裝置；藉由上述信號通訊服務器接收上述第二請求訊息，且根據上述第二請求訊息，發送一第二ID資訊至上述第二電子裝置；藉由上述第二電子裝置透過上述信號通訊服務器發送一通訊請求至上述第一電子裝置；根據上述通訊請求，藉由上述第一電子裝置透過上述信號通訊服務器回覆一通訊請求回覆，以發送上述第一ID資訊至上述第二電子裝置；以及根據上述第一ID資訊和上述第二ID資訊，藉由上述第二電子裝置即可建立與上述第一電子裝置之通訊。
13. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中根據上述通訊請求，上述第一電子裝置取得上述第二ID資訊。
14. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，更包括透過一中繼通訊服務器分配給上述第一電子裝置和上述第二電子裝置對應之中繼資訊，其中上述中繼通訊服務器係透過上述網際網路與上述信號通訊服務器相連結。
15. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中上述第一電子裝置和上述第二電子裝置分別具有一第一應 用模組和一第二應用模組，上述第一電子裝置和上述第二電子裝置方別透過上述第一應用模組和上述第二應用模組與上述安全認證服務器進行認證。
16. 如申請專利範圍第15項所述之通訊傳輸方法，其中上述第一應用模組包括一第一應用介面和一第一應用庫，以及上述第二應用模組包括一第二應用介面和一第二應用庫。
17. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中上述第一電子裝置和上述第二電子裝置分別係透過一第一網路地址轉換(NAT)路由器和一第二網路地址轉換路由器和上述網際網路相連結。
18. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中上述第一認證資訊和上述第二認證資訊分別包括上述第一電子裝置和上述第二電子裝置所對應之本地接口資訊和本地端口資訊。
19. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中第一ID資訊和一第二ID資訊分別包括上述第一電子裝置和上述第二電子裝置所對應之一第一ID和一第二ID，以及分別對應上述第一ID和上述第二ID之位址資訊。
20. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，其中上述信號通訊服務器包括一第三應用模組，其中上述第三應用模組包括一第三應用介面和一第三應用庫。
21. 如申請專利範圍第20項所述之通訊傳輸方法，其中上述信號通訊服務器藉由上述第三應用模組透過上述網際 網路和上述安全認證服務器相連結來進行認證和註冊。
22. 如申請專利範圍第12項所述之通訊傳輸方法，更包括藉由一第三電子裝置、上述安全認證服務器和上述信號通訊服務器建立上述第三電子裝置和上述第一電子裝置之通訊，其中上述第三電子裝置具有一第四應用模組。