TWI504213B - 第三代合作夥伴計劃網路中位址轉譯器穿越方法 - Google Patents

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Description

第三代合作夥伴計劃網路中位址轉譯器穿越方法
本發明之實施例大體上係關於網路計算之領域，且更特定言之，關於網路位址轉譯器穿越。
網路操作者經常應用位址轉譯以將他們在他們的網路中使用之本端網際網路協定(IP)位址與自一外部網路(諸如，網際網路)可到達該等網路之全域IP位址分開。各種目的之一係保持它們之本端IP位址結構與指派它們之全域IP位址之提供商無關，以便為了安全原因而向網際網路之其餘布局隱瞞它們之內部網路布局，或藉由在多個本端位址之間共用一單一全域IP位址而節省若干全域IP位址。尤其是，後者目的係越來越重要，其中即將發生用完未分配全域IP版本4(IPv4)位址逼迫網路操作者節約地使用此等位址。
為了完成以上所識別之目的，位址轉譯器執行兩個功能。第一，它們重新寫入位址於途徑之封包中，調換本端IP位址與相對應全域IP位址，或反之亦然。此致能與提供商無關及隱瞞網路布局。第二，位址轉譯器在一單一全域位址上多工多個本端位址。此致能全域位址之節省。為了致能在一共用全域位址處接收之封包之解多工而回至正確本端位址，位址轉譯器將位址映射儲存為特定連接歧義消除狀態，及它們使用接收封包中之連接起始器之埠號作為進入此狀態之索引。為了確保此埠號跨由一位址轉譯器處置之所有連接之唯一性，可能必須轉譯該埠號。介於所得本端及全域埠號之間之映射係接著儲存為相對應歧義消除狀態之一部分。
位址轉譯要求認知期望藉由遠端同級聯繫之應用程式。此等應用程式必須將它們之同級參考為它們藉由該等同級而可到達之全域位址及全域埠號之一組合，這是因為在一位址轉譯器存在的情況下，它們之本端位址及全域埠號不可藉由該等同級而到達。該等應用程式因此必須具有一構件，它們可透過該構件而探索一全域位址及全域埠號。此係普通稱為位址轉譯器穿越。習知用於位址轉譯器穿越之系統要求應用程式詢問基礎結構一封包之來源位址及全域埠號在轉譯之後看起來像什麼。
習知位址轉譯器穿越方法引起附加發信，附加發信可減少有效網路頻寬；減少電池供電主機之正常運行時間；及增加應用程式起動等待時間。此發信額外負擔可係大的，這是因為：(a)其必須對每個應用程式發信，及(b)發信不僅在一通信會話之開始期間發生，而且為了刷新目的而定期發信。現有位址轉譯器穿越方法通常交換多個訊息對以便判定該等訊息透過其可到達之位址轉譯器之類型。即使多個應用程式常駐於相同主機上，該位址轉譯器穿越係通常藉由單獨應用程式而執行。
本文中描述使用現有第三代合作夥伴計劃(3GPP)協定執行一第三代合作夥伴計劃(3GPP)網路之一主機之一網路位址轉譯器穿越以獲得一全域網際網路協定(IP)位址及一全域埠的技術。根據本發明之一態樣，回應於來自一主機之一啟動封包資料協定(PDP)上下文請求訊息，該訊息包含一全域可達性請求選項，該選項請求待分配至該主機之一全域IP位址及一全域埠，一伺服閘道器傳輸一建立PDP上下文請求訊息至一網際網路閘道器器件。該建立PDP上下文請求訊息包含該全域可達性請求選項。回應於來自該網際網路閘道器之一建立PDP上下文回應訊息，其中該建立PDP上下文回應訊息包含一全域可達性回應選項，該選項規定其中分配至該主機之一全域IP位址及一全域埠，該伺服閘道器傳輸一啟動PDP上下文接受訊息至該主機，其中該啟動PDP上下文接受訊息包含該全域可達性回應選項。因此，該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以獲得相同全域IP位址及全域埠。
根據本發明之另一態樣，一伺服閘道器器件自一主機接收一修飾封包資料協定(PDP)上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含一全域可達性擴展請求選項，該選項請求待分配至該主機之一額外全域埠。回應於該修飾PDP上下文請求訊息，該伺服閘道器傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，其中該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性擴展請求選項。隨後，該伺服閘道器自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含一全域可達性擴展回應選項，該選項規定其中分配至該主機之一額外全域埠。回應於該更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，其中該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性擴展回應選項。因此，該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便獲得將與該主機相關聯之一額外全域埠。
根據本發明之另一態樣，一伺服閘道器器件自一主機接收一修飾PDP上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含一全域可達性解除分配請求選項，該選項請求與該主機相關聯之一全域埠之解除分配。回應於該修飾PDP上下文請求訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，其中該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性解除分配請求選項。隨後，該伺服閘道器自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含一全域可達性解除分配回應選項，該選項指示該全域埠之解除分配之一狀態。回應於該更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，其中該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性解除分配回應選項。因此，該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便解除分配與該主機相關聯之一全域埠。
本發明之其他特徵將從以下隨附圖式及實施方式係顯而易見的。
本發明之實施例係以舉例且非限制方式而繪示於隨附圖式之圖中，其中相同參考指示類似元件。
在以下描述中，闡述許多特定細節。然而，應瞭解，本發明之實施例可在無此等特定細節的情況下實踐。在其他例子中，未詳細展示眾所周知之電路、結構及技術以便不會混淆此描述之理解。
雖然本說明書中參考「一個(one)實施例」、「一(an)實施例」、「一實例實施例」等指示所述實施例可包含一特別特徵、結構或特性，但是每個實施例可不一定包含該特別特徵、結構或特性。再者，此等片語不一定參考相同實施例。此外，當一特別特徵、結構或特性係結合一實施例而描述時，據認為，不管是否明確描述，結合其他實施例而影響此特徵、結構或特性係在此項技術之認知內。
在以下描述及申請專利範圍中，可使用術語「耦合」及「連接」連同它們之衍生物。應瞭解，此等術語不意欲彼此為同義字。「耦合」係用於指示可或可不彼此直接物理或電氣接觸、彼此協作或互動之兩個或兩個以上元件。「連接」係用於指示彼此耦合之兩個或兩個以上元件之間之通信之建立。
根據本發明之一些實施例，提供一機構以減輕上述某些問題。如現有位址轉譯器穿越方法一樣，本發明之實施例致能應用程式探索該等應用程式自遠端同級透過其等可到達之一全域IP位址(亦簡稱為一全域位址)及一全域埠號(亦簡稱為一全域埠)。如上所述，該習知位址轉譯器穿越之發信額外負擔可係相對大的，這是因為：(a)必須對每個應用程式發信，及(b)發信不僅在一通信會話之開始期間發生，而且為了刷新目的而定期發信。本發明之實施例減少以上發信額外負擔，這是因為它揹負至一現有協定上，即PDP上下文建立及修飾協定。特定言之，本發明之實施例利用一揹負技術於封包資料協定(PDP)上下文啟動程序及/或PDP上下文修飾程序，第三代合作夥伴計劃(3GPP)網路需要該等程序以致能一主機進行基於IP之通信。因此，本發明之實施例減少專用位址轉譯器穿越之附加發信。
根據一實施例，該PDP上下文啟動程序經增強以設置具有位址轉譯器穿越功能之主機之IP連接。類似於現有位址轉譯器穿越方法，本發明之實施例在位址轉譯器存在的情況下致能應用程式建立一全域可達性。根據一實施例，該位址轉譯器穿越係執行為一主機之網路附接程程之一部分而不是在一應用程式起動期間執行。結果可隨後藉由一主機而可供一或多個所關注應用程式(例如，該主機內運行之應用程式)使用。根據一實施例，一主機可探索與它們之全域位址組合之一全域埠號範圍，而不是僅一單一全域埠號。此係必須的，這是因為位址轉譯器穿越之結果係由多個應用程式而不是一單一應用程式使用。
本發明之實施例利用一或多個新訊息選項擴展該等PDP上下文啟動及修飾程序。該等新訊息選項致能一主機指示該3GPP網路告知該主機未使用位址轉譯，或將所請求資訊放至該主機。該等新訊息選項可實施為若干新資訊元素(例如，一指定選項或若干選項)或實施為一現有選項(諸如，該3GPP規格中定義之一協定組態選項)之若干新參數。
該PDP上下文啟動程序係介於一主機與將一3GPP網路連接至網際網路之網際網路閘道器之間之一雙向交握處理。該交握係經由該主機之當前伺服閘道器而實行，該當前伺服閘道器作用為介於該主機與該網際網路閘道器之間之一中繼器。一網際網路閘道器亦稱為一閘道器通用封包無線電服務(GPRS)支援節點(GGSN)，及一伺服閘道器亦稱為伺服GPRS支援節點(SGSN)。
圖1係繪示3GPP網路之一典型PDP上下文啟動處理之一異動圖。參考圖1，當附接至一3GPP網路之一主機101需要設置IP連接時，主機101經由異動104而發送一現用PDP上下文請求訊息至與該主機101相關聯之一伺服閘道器102。該啟動PDP上下文請求訊息可包含具有由主機101所請求之若干參數之若干選項。在驗證之後，該伺服閘道器102基於來自該啟動PDP上下文請求訊息之該等參數產生一建立PDP上下文請求訊息。該建立PDP上下文請求訊息接著係經由異動105而自伺服閘道器102傳輸至與該伺服閘道器102相關聯之一網際網路閘道器103。
該網際網路閘道器103批准、修飾或減少由該主機101請求之該等參數且因此在操作106處分配資源。該網際網路閘道器103接著經由異動107發送一建立PDP上下文回應訊息至該伺服閘道器102。授與該主機101之參數可作為一選項而包含於該建立PDP上下文回應訊息中。該伺服閘道器102經由異動108以一啟動PDP上下文接受訊息之一形式中繼至主機101。
關於如圖1中所示之異動之進一步詳細資訊可在以下之3GPP規格中找到：諸如2009年6月之3GPP技術規格29.060之題為「第三代合作夥伴計劃；技術規格組核心網路及終端機；通用封包無線電服務(GPRS)；跨Gn及Gp介面之GPRS穿隧協定(GTP)(版本8)」及2009年6月之3GPP技術規格24.008之題為「第三代合作夥伴計劃；技術規格組核心網路及終端機；行動無線電介面第三層規格；核心網路協定；第3階段(版本8)」。以上識別之3GPP規格之揭示內容係以引用方式全部併入本文中。
根據本發明之一些實施例，新選項係在上述PDP上下文啟動程序期間交換之訊息中定義及利用。在一實施例中，引入一全域可達性資訊請求選項以指示一主機之關注之一全域IP位址及一全域埠(例如，一全域傳輸控制協定或TCP埠)號範圍。引入一全域可達性資訊回應選項以將此資訊傳回至該主機。根據一實施例，該全域可達性資訊請求選項可用於上述該等啟動PDP上下文請求及建立PDP上下文請求訊息中。類似地，該全域可達性資訊回應選項可用於上述該等建立PDP上下文回應及啟動PDP上下文接受訊息中。
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一種在3GPP網路之一PDP上下文啟動處理期間探索一全域IP位址及全域埠之方法之一異動圖。參考圖2，當附接至一3GPP網路之一主機101需要設置IP連接時，主機101經由異動201而發送一現用PDP上下文請求訊息至與該主機101相關聯之一伺服閘道器102。該啟動PDP上下文請求訊息可包含具有由主機101所請求之若干參數之若干選項。在一實施例中，該啟動PDP上下文請求訊息包含指示主機101之一關注之一全域可達性資訊請求選項以獲得與主機101相關聯之一全域位址及全域埠或一全域埠號範圍。
在驗證之後，該伺服閘道器102基於來自該啟動PDP上下文請求訊息之該等參數產生一建立PDP上下文請求訊息。在一實施例中，該建立PDP上下文請求訊息包含自該啟動PDP上下文請求訊息提取之該全域可達性資訊請求選項。該建立PDP上下文請求訊息接著係經由異動202而自伺服閘道器102傳輸至與該伺服閘道器102相關聯之一網際網路閘道器103。
該網際網路閘道器103批准、修飾或減少由該主機101請求之該等參數且因此在操作203處分配資源。再者，該網際網路閘道器103進一步為主機101分配一全域IP位址及一全域埠列表(例如，一全域埠號範圍)。該網際網路閘道器103接著經由異動204發送一建立PDP上下文回應訊息至該伺服閘道器102。授與該主機101之參數可作為一選項而包含於該建立PDP上下文回應訊息中。再者，根據一實施例，該建立PDP上下文回應訊息包含一全域可達性資訊回應選項，其包含分配至主機101之全域位址及全域埠。若相對應3GPP網路不使用位址轉譯，則根據一實施例，該全域可達性資訊回應選項中傳回之全域位址等於主機101之一本端位址，且該全域埠號範圍包含全組之全域埠號。
該伺服閘道器102經由異動205以一啟動PDP上下文接受訊息之一形式中繼至主機101。主機101進一步提供一介面(例如，應用程式程式化介面或API)至由主機101代管之一或多個應用程式以探索自該網際網路閘道器103獲得之該全域位址及全域埠號範圍，且該一或多個應用程式根據需要可透過該介面保留及解除分配若干全域埠。
圖3係繪示根據本發明之一實施例之一種經由一PDP上下文啟動程序而請求全域可達性資訊之方法之一流程圖。應指出，方法300可藉由可包含軟體、韌體、硬體或其等之一組合之處理邏輯而執行。舉例而言，方法300可藉由諸如圖2之伺服閘道器102之一伺服閘道器而執行。參考圖3，在方塊301處，一伺服閘道器自一主機接收一3GPP網路之一啟動PDP上下文請求以對網際網路建立一連接。該啟動PDP上下文請求包含一全域可達性資訊請求選項，其請求與該主機相關聯之一全域IP位址及一或多個全域埠(例如，一全域埠號範圍)。
回應於該啟動PDP上下文請求，在方塊302處，該伺服閘道器產生一建立PDP上下文請求，其包含來自該啟動PDP上下文請求之該全域可達性資訊請求，且將該建立PDP上下文請求發送至與該伺服閘道器相關聯之一網際網路閘道器。在方塊303處，該伺服閘道器自該網際網路閘道器接收一建立PDP上下文回應，該建立PDP上下文回應包含一全域可達性資訊回應選項，該全域可達性資訊回應選項具有藉由該網際網路閘道器分配之一全域位址及一或多個埠。在方塊304處，該伺服閘道器產生一啟動PDP上下文接受，其包含來自該建立PDP上下文回應之該全域可達性資訊回應選項，且將該啟動PDP上下文接受發送至該主機。因此，該主機不必起始一分開連接會話以便獲得相同資訊。特定言之，該主機不需從事與該伺服閘道器及/或網際網路閘道器之額外位址轉譯器穿越發信異動。
指派至一主機之全域埠數係由網際網路閘道器決定。因為該網際網路閘道器可至多使用試探法來估計一主機可能需要之全域埠數，所以一主機可能有時需要比在最初PDP上下文啟動程序期間藉由該網際網路閘道器所指派更多之全域埠。同樣，一主機可已被指派比實際所需更多之全域埠。根據某些實施例，由以上3GPP規格定義之一PDP上下文修飾程序經擴展以致能指派一額外全域埠至一主機及將一未使用全域埠自該主機解除分配兩者。
該PDP上下文修飾程序係用於3GPP網路中以改變在最初PDP上下文啟動程序期間協商之某些參數。如PDP上下文啟動一樣，PDP上下文修飾係介於一主機及網際網路閘道器之間之一雙向交握，致能介於該主機及該網際網路閘道器之間之若干協商之選項對之相同使用。根據一實施例，引入兩個額外選項以與該PDP上下文修飾程序一起使用。第一，一對之全域可達性擴展請求選項及全域可達性擴展回應選項經定義以分別致能一主機請求一額外全域埠，及(若可能)一網際網路閘道器傳回該額外全域埠。第二，一對之全域可達性解除分配請求選項及一全域可達性解除分配回應選項經定義以分別致能一主機傳回一未使用全域埠，及該網際網路閘道器對該主機確認該未使用埠之解除分配。
圖4係繪示一典型PDP上下文修飾程序之一異動圖。該PDP上下文修飾程序係用於修飾一特別PDP上下文之某些參數。參考圖4，在異動401處，主機101發送一修飾PDP上下文請求訊息至伺服閘道器102。伺服閘道器102從而產生一更新PDP上下文請求訊息且經由異動402而將該更新PDP上下文請求訊息發送至網際網路閘道器103。作為回應，在異動403處，網際網路閘道器103基於該更新PDP上下文請求而修飾當前PDP上下文之某些參數。該網際網路閘道器103經由異動404傳回一更新PDP上下文回應訊息至伺服閘道器102，及該伺服閘道器102在異動405處傳回一修飾PDP上下文接受訊息至主機101。以上訊息係定義在前述3GPP規格中。
圖5係繪示根據一實施例之一擴展PDP上下文修飾程序之一異動圖。除了標準PDP上下文修飾程序，其係用於修飾一特別PDP上下文之某些參數，為了分配額外全域埠或解除分配一全域埠之目的，該標準PDP上下文修飾程序經擴展以攜帶額外資訊。參考圖5，在異動501處，主機101發送一修飾PDP上下文請求訊息至伺服閘道器102。除了如由該3GPP規格定義之該修飾PDP上下文請求之標準資訊，該修飾PDP上下文請求進一步包含一全域可達性擴展請求選項或一全域可達性解除分配請求選項。該全域可達性擴展請求選項或一全域可達性解除分配請求選項可實施為該修飾PDP上下文請求之一特定或指定選項。或者，該全域可達性擴展請求選項或一全域可達性解除分配請求選項可實施為前述3GPP規格定義之一協定組態選項之一部分。
伺服閘道器102從而產生一更新PDP上下文請求訊息且經由異動502將該更新PDP上下文請求訊息發送至網際網路閘道器103。該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性擴展請求選項或一全域可達性解除分配請求選項。作為回應，在異動503處，網際網路閘道器103基於該更新PDP上下文請求而修飾當前PDP上下文之某些參數。再者，該網際網路閘道器103亦基於該更新PDP上下文請求之該全域可達性擴展請求選項或一全域可達性解除分配請求選項而執行一全域埠之分配或解除分配。該網際網路閘道器103經由異動504傳回一更新PDP上下文回應訊息至伺服閘道器120，該更新PDP上下文回應訊息包含分配之該額外全域埠或確認一全域埠之解除分配之一狀態。該伺服閘道器120在異動505處傳回一修飾PDP上下文接受訊息至主機101，該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之分配之該額外全域埠或確認一全域埠之解除分配之一狀態。
圖6係繪示根據一實施例之一種執行一擴展PDP上下文修飾程序之方法之一流程圖。應指出，方法600可藉由可包含軟體、韌體、硬體或其等之一組合之處理邏輯而執行。舉例而言，方法600可藉由諸如圖2之伺服閘道器102之一伺服閘道器而執行。參考圖6，在方塊601處，一伺服閘道器自一主機接收一3GPP網路之一修飾PDP上下文請求以修飾一PDP上下文之一或多個參數。該修飾PDP上下文請求包含用於請求待分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展請求選項或用於解除分配先前已分配至該主機之一特別全域埠之一全域可達性解除分配請求選項。
作為回應，在方塊602處，該伺服閘道器產生一更新PDP上下文請求，其包含來自該修飾PDP上下文請求之該全域可達性擴展請求選項或該全域可達性解除分配請求選項，且該伺服閘道器將該更新PDP上下文請求發送至一網際網路閘道器。在方塊603處，該伺服閘道器自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應。該更新PDP上下文回應包含一全域可達性擴展回應選項或一全域可達性解除分配回應選項。作為回應，在方塊604處，該伺服閘道器產生一修飾PDP上下文接受，其包含來自該更新PDP上下文回應之該全域可達性擴展回應選項或該全域可達性解除分配回應選項。該伺服閘道器接著將該修飾PDP上下文接受發送回至該主機。因此，該主機不必起始一分開連接會話以便請求相同資訊。特定言之，該主機不需從事與該伺服閘道器及/或網際網路閘道器之額外位址轉譯器穿越發信異動。
圖7係繪示根據本發明之一實施例之一網路元件之一方塊圖。網路元件900可實施為如圖2中所示之網路節點之任一者。舉例而言，網路元件900可實施為圖2之伺服閘道器102之一部分。參考圖7，網路元件900包含但不限於在一網目905上通信耦合至一或多個線路卡902至903(亦稱為介面卡或使用者平面)之一控制卡901(亦稱為一控制平面)，該網目905可係一網目網路、一互連件、一匯流排或其等之一組合。一線路卡係亦稱為一資料平面(有時稱為一轉送平面或一媒體平面)。該等線路卡902至903之各者係分別與一或多個介面(亦稱為埠)相關聯，諸如介面906至907。各線路卡包含路由功能方塊或邏輯(例如，方塊909至910)以根據由控制卡901組態之一組態(例如，路由表)經由相對應介面而路由及/或轉送封包，該控制卡901可由一管理員經由一介面911(例如，一命令線路介面或CLI)而組態。
根據一實施例，控制卡901包含但不限於一PDP上下文啟動單元930、一PDP上下文修飾單元931及一資料庫908。該PDP上下文啟動單元930經組態以執行如上所述包含處置全域可達性資訊請求之擴展PDP上下文啟動程序。該PDP上下文修飾單元931經組態以執行如上所述包含修飾全域可達性資訊之擴展PDP上下文修飾程序。
返回參考圖7，在網路元件900係一路由器(或實施路由功能)的情況下，該控制平面901通常判定如何路由(例如，該資料之下個躍程及該資料之傳出埠)資料(例如，封包)，及該資料平面(例如，線路卡902至903)係負責轉送該資料。舉例而言，該控制平面901通常包含一或多個路由協定(例如，邊界閘道器協定(BGP)、內閘道器協定(IGP)(例如，開放最短路徑優先(OSPF)、路由資訊協定(RIP)、中間系統至中間系統(IS-IS)等)、標籤分佈協定(LDP)、資源保留協定(RSVP)等)，該一或多個路由協定與其他網路元件通信以交換路由且基於一或多個路由量度而選擇該等路由。
路由及鄰接係儲存於該控制平面上之一或多個路由結構(例如，路由資訊庫(RIB)、標籤資訊庫(LIB)、一或多個鄰接結構等)中(例如，資料庫908)。該控制平面901基於該(該等)路由結構而利用資訊(例如，鄰接及路由資訊)程式化該資料平面(例如，線路卡902至903)。舉例而言，該控制平面901將該鄰接及路由資訊程式化為該資料平面上之一或多個轉送結構(例如，轉送資訊庫(FIB)、標籤轉送資訊庫(LFIB)及一或多個鄰接結構)。當轉送流量時，該資料平面使用此等轉送及鄰接結構。
該等路由協定之各者基於某些路由量度(該等量度對於不同路由協定可係不同的)而下載若干路由項目至一主路由資訊庫(RIB)。該等路由協定之各者可將該等路由項目(包含未下載至該主RIB之路由項目)儲存於一本端RIB(例如，一OSPF本端RIB)中。管理該主RIB之一RIB模組從藉由該等路由協定(基於一組量度)下載之路由選擇若干路由且將該等所選路由(有時稱為現用路由項目)下載至該資料平面。該RIB模組亦可引起路由重新分佈於若干路由協定之間。對於第二層轉送而言，該網路元件900可將用於基於第二層資訊而轉送資料之一或多個橋接表儲存於此資料中。
僅為繪示目的，圖7中僅展示一控制卡及兩個線路卡。通常，一網路元件包含一組之一或多個線路卡、一組之一或多個控制卡及視情況包含一組之一或多個服務卡(有時稱為資源卡)。此等卡係透過一或多個機構(例如，耦合該等線路卡之一第一全網目及耦合該等卡之全部之一第二全網目)而耦合在一起。該組線路卡組成該資料平面，同時該組控制卡提供該控制平面且經由該等線路卡而與外部網路元件交換封包。該組服務卡可提供專門化處理(例如，第四層至第七層服務(例如，防火牆、IPsec、IDC、P2P)、VoIP會話邊界控制器、行動無線閘道器(GGSN、演進封包系統(EPS)閘道器)等)。以舉例方式，一服務卡可係用於終止IPsec隧道且執行伴隨驗證及加密演算法。如本文中所使用，一網路元件(例如，一路由器、交換器、橋接器等)係一件包含硬體及軟體之網路化設備，其將該網路上之其他設備(例如，其他網路元件、終端站等)通信互連。一些網路元件係提供多網路化功能(例如，路由、橋接、交換、第二層聚集、會話邊界控制、服務品質及/或用戶管理)之支援及/或提供多應用程式服務(例如，資料、語音及視訊)之支援之「多服務網路元件」。
用戶終端站(例如，伺服器、工作站、膝上型電腦、掌上型電腦、行動電話、智慧型電話、多媒體電話、網際網路協定上語音(VOIP)電話、可攜式媒體播放器、全球定位系統(GPS)單元、遊戲系統、機上盒等)存取提供於網際網路上之內容/服務及/或提供於疊置在網際網路上之虛擬私人網路(VPN)上之內容/服務。該等內容及/或服務係通常藉由屬於一服務或內容提供商之一或多個終端站(例如，伺服器終端站)或參與一點對點服務之若干終端站而提供，且可包含公共網頁(免費內容、店面、搜索服務等)、私人網頁(例如，提供電子郵件服務之使用者名稱/密碼存取之網頁等)、VPN上公司網路等。通常，用戶終端站係耦合(例如，透過(有線或無線)耦合至一存取網路之用戶辦公室設備)至邊緣網路元件，該等邊緣網路元件係耦合(例如，透過一或多個核心網路元件)至其他邊緣網路元件，該等其他邊緣網路元件係耦合至其他終端站(例如，伺服器終端站)。
應指出，網路元件900係僅為了繪示目的而描述。取決於一特定應用而可實施更多或更少組件。舉例而言，雖然展示一單一控制卡，但是舉例而言，為了冗餘目的可實施多個控制卡。類似地，該等入口及出口介面之各者上亦可實施多個線路卡。亦應指出，如圖7中所示之組件之一些或全部可係以硬體、軟體或兩者之一組合而實施。
先前詳細描述之一些部分已以對一電腦記憶體內之資料位元之操作之演算法及符號代表之形式呈現。此等演算法描述及代表係藉由熟習資料處理技術之技術者用於最有效傳送他們工作之實質至其他技術者之方式。一演算法在本文中且大體上係設想為導致一所需結果之一自我一致操作序列。該等操作係物理量之該等必需物理操縱。通常而言，雖然未必一定，但是此等量採用可儲存、轉移、組合、比較及另外操縱之電信號或磁信號之形式。已證明，主要為了共同使用之目的，有時候將此等信號參考為位元、值、元素、符號、字母、項、數字或類似物係方便的。
應銘記，然而，此等及類似術語全部係與適當物理量相關聯且僅係施加於此等量之方便標籤。除非另外特別地指出，如從以上討論可知，應領會，在整個描述中，利用諸如以下申請專利範圍中該等闡述之若干術語之討論參考一電腦系統或類似電子計算器件之動作及處理，該電腦系統或類似電子計算器件操縱及將代表為該電腦系統之暫存器及記憶體內之物理(電子)量之資料轉變為類似地代表為該電腦系統記憶體或暫存器或其他此資訊儲存、傳輸或顯示器件內之物理量之其他資料。
本發明之實施例亦係關於一種執行本文中之操作之裝置。此裝置可係為了所需目的而特別地構建，或它可包括一多用途電腦，該多用途電腦係藉由儲存於該電腦中之一電腦程式而選擇性啟動或重新組態。此一電腦程式可儲存於一電腦可讀媒體中。一機器可讀媒體包含以藉由一機器(例如，一電腦)可讀之一形式而儲存資訊之任何機構。舉例而言，一機器可讀(例如，電腦可讀)媒體包含一機器(例如，一電腦)可讀儲存媒體(例如，唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體器件等)等。
本文中所呈現之演算法及顯示係不固有地關於任何特別電腦或其他裝置。各種多用途系統可與根據本文中教案之若干程式一起使用，或可證明構建更多專門化裝置以執行所需方法操作係方便的。各種此等系統所需之結構將從以上描述而出現。再者，本發明之實施例不係參考任何特別程式化語言而描述。應領會，各種程式化語言可用於實施如本文中所述本發明之實施例之教案。
在前述說明書中，本發明之實施例已參考其之特定示例性實施例而描述。將顯而易見，在不偏離如以下申請專利範圍中闡述之本發明之較廣精神及範圍的情況下，可對本發明作出各種修飾。本說明書及圖式因此係視為一繪示之意而不是一限制之意。
101．．．主機
102．．．伺服閘道器
103．．．網際網路閘道器
900．．．網路元件
901．．．控制卡
902．．．線路卡
903．．．線路卡
905．．．網目
906．．．埠
907．．．埠
908．．．資料庫
909．．．路由器
910．．．路由器
911．．．命令線路介面
930．．．PDP上下文啟動單元
931．．．PDP上下文修飾單元
圖1係繪示3GPP網路之一典型PDP上下文啟動處理之一異動圖；
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一種在3GPP網路之一PDP上下文啟動處理期間探索一全域IP位址及全域埠之方法之一異動圖；
圖3係繪示根據本發明之一實施例之一種經由一PDP上下文啟動程序而請求全域可達性資訊之方法之一流程圖；
圖4係繪示一3GPP網路之一典型PDP上下文修飾程序之一異動圖；
圖5係繪示根據一實施例之一擴展PDP上下文修飾程序之一異動圖；
圖6係繪示根據一實施例之一種執行一擴展PDP上下文修飾程序之方法之一流程圖；及
圖7係繪示根據本發明之一實施例之一網路元件之一方塊圖。
101．．．主機
102．．．伺服閘道器
103．．．網際網路閘道器

Claims (20)

  1. 一種用於使用現有第三代合作夥伴計劃(3GPP)協定執行一3GPP網路之一主機之一網路位址轉譯器穿越以獲得一全域網際網路協定(IP)位址及一全域埠之機器實施方法，該方法包括以下步驟：在一伺服閘道器器件處，自一主機接收一啟動封包資料協定(PDP)上下文請求訊息，該啟動PDP上下文請求訊息係與3GPP網路協定相容，其中該啟動PDP上下文請求訊息包含請求待分配至該主機之一全域IP位址及一全域埠(global ports)之一全域可達性(golobal reachability)請求選項；回應於該啟動PDP上下文請求訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一建立PDP上下文請求訊息至一網際網路閘道器器件，該建立PDP上下文請求訊息包含來自該啟動PDP上下文請求訊息之該全域可達性請求選項，其中該建立PDP上下文請求訊息係與該等3GPP網路協定相容；在該伺服閘道器器件處，自該網際網路閘道器接收一建立PDP上下文回應訊息，該建立PDP上下文回應訊息係與該等3GPP網路協定相容，其中該建立PDP上下文回應訊息包含規定其中被分配至該主機之一全域IP位址及複數個全域埠之一全域可達性回應選項；及回應於該建立PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一啟動PDP上下文接受訊息至該主機，該啟動PDP上下文接受訊息包含該全域可達性回應選項，該全 域可達性回應選項規定該全域IP位址及該複數個全域埠，其中該複數個全域埠係由該主機的複數個應用程式所使用，各該複數個應用程式均未保留一相對該伺服閘道器器件之獨立埠(separate port)，其中該啟動PDP上下文接受訊息係與該等3GPP網路協定相容。
  2. 如請求項1之方法，其中該全域可達性請求選項係列出於該啟動PDP上下文請求訊息及該建立PDP上下文請求訊息中之一指定選項。
  3. 如請求項2之方法，其中該全域可達性回應選項係列出於該建立PDP上下文回應訊息及該啟動PDP上下文接受訊息中之一指定選項。
  4. 如請求項1之方法，其中該全域可達性請求選項係規定於該啟動PDP上下文請求訊息及該建立PDP上下文請求訊息中所定義之一協定組態選項中。
  5. 如請求項4之方法，其中該全域可達性回應選項係規定於該建立PDP上下文回應訊息及該啟動PDP上下文接受訊息中所定義之一協定組態選項中。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括以下步驟：在該伺服閘道器器件處，自一主機接收一修飾PDP上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含請求待分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展請求選項；回應於該修飾PDP上下文請求訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道 器器件，該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性擴展請求選項；在該伺服閘道器器件處，自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含規定其中待分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展回應選項；及回應於該更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性擴展回應選項，藉此該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便獲得與該主機相關聯之一額外全域埠。
  7. 如請求項6之方法，其中該全域可達性擴展請求選項係於該修飾PDP上下文請求訊息及該更新PDP上下文請求訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  8. 如請求項7之方法，其中該全域可達性回應選項係於該更新PDP上下文回應訊息及該修飾PDP上下文接受訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包括以下步驟：在該伺服閘道器器件處，自一主機接收一第二修飾PDP上下文請求訊息，其中該第二修飾PDP上下文請求訊息包含請求解除分配與該主機相關聯之一全域埠之一全域可達性解除分配請求選項；回應於該第二修飾PDP上下文請求訊息，自該伺服閘 道器器件傳輸一第二更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，該第二更新PDP上下文請求訊息包含來自該第二修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性解除分配請求選項；在該伺服閘道器器件處，自該網際網路閘道器接收一第二更新PDP上下文回應訊息，其中該第二更新PDP上下文回應訊息包含指示解除分配該全域埠之一狀態之一全域可達性解除分配回應選項；及回應於該第二更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一第二修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該第二修飾PDP上下文接受訊息包含來自該第二更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性解除分配回應選項，藉此該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便解除分配與該主機相關聯之一全域埠。
  10. 如請求項9之方法，其中該全域可達性解除分配請求選項係於該第二修飾PDP上下文請求訊息及該第二更新PDP上下文請求訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  11. 如請求項10之方法，其中該全域可達性解除分配回應選項係於該第二更新PDP上下文回應訊息及該第二修飾PDP上下文接受訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  12. 一種作為一伺服閘道器器件而操作以使用現有第三代合 作夥伴計劃(3GPP)協定致能一3GPP網路之一主機之一網路位址轉譯器穿越以獲得一全域網際網路協定(IP)位址及一全域埠之網路元件，該網路元件包括：一封包資料協定(PDP)上下文啟動單元，該PDP上下文啟動單元包含：一第一接收器，其經調適以自一主機接收一啟動PDP上下文請求訊息，該啟動PDP上下文請求訊息係與3GPP網路協定相容，其中該啟動PDP上下文請求訊息包含請求待分配至該主機之一全域IP位址及一全域埠之一全域可達性請求選項，及一第一傳輸器，回應於該啟動PDP上下文請求訊息，該第一傳輸器經調適以傳輸一建立PDP上下文請求訊息至一網際網路閘道器器件，該建立PDP上下文請求訊息包含來自該啟動PDP上下文請求訊息之該全域可達性請求選項，其中該建立PDP上下文請求訊息係與該等3GPP網路協定相容，其中該第一接收器經調適以自該網際網路閘道器接收一建立PDP上下文回應訊息，該建立PDP上下文回應訊息係與該等3GPP網路協定相容，其中該建立PDP上下文回應訊息包含規定其中分配至該主機之一全域IP位址及複數個全域埠之一全域可達性回應選項，及其中回應於該建立PDP上下文回應訊息，該第一傳輸器經調適以傳輸一啟動PDP上下文接受訊息至該主機，該啟動PDP上下文接受訊息包含該全域可達性回應 選項，該全域可達性回應選項規定該全域IP位址及該複數個全域埠，其中該複數個全域埠係由該主機的複數個應用程式所使用，各該複數個應用程式均未保留一相對該伺服閘道器器件之獨立埠，其中該啟動PDP上下文接受訊息係與該等3GPP網路協定相容。
  13. 如請求項12之網路元件，其進一步包括一PDP上下文修飾單元，該PDP上下文修飾單元包括；一第二接收器，其經調適以自一主機接收一修飾PDP上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含請求待分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展請求選項，及一第二傳輸器，回應於該修飾PDP上下文請求訊息，該第二傳輸器經調適以傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性擴展請求選項，其中該第二接收器經調適以自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含規定其中分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展回應選項，其中回應於該更新PDP上下文回應訊息，該第二傳輸器經調適以傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性擴展回應選項，及 藉此該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便獲得與該主機相關聯之一額外全域埠。
  14. 如請求項13之網路元件，其中該PDP上下文修飾單元進一步包括：一第三接收器，其用於自一主機接收一第二修飾PDP上下文請求訊息，其中該第二修飾PDP上下文請求訊息包含請求解除分配與該主機相關聯之一全域埠之一全域可達性解除分配請求選項，及一第三傳輸器，回應於該第二修飾PDP上下文請求訊息，該第三傳輸器經調適以傳輸一第二更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，該第二更新PDP上下文請求訊息包含來自該第二修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性解除分配請求選項，其中該第三接收器經調適以自該網際網路閘道器接收一第二更新PDP上下文回應訊息，其中該第二更新PDP上下文回應訊息包含指示解除分配該全域埠之一狀態之一全域可達性解除分配回應選項，及其中回應於該第二更新PDP上下文回應訊息，該第三傳輸器經調適以傳輸一第二修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該第二修飾PDP上下文接受訊息包含來自該第二更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性解除分配回應選項，及藉此該主機不需對該網際網路閘道器器件建立一分開連接會話以便解除分配與該主機相關聯之一全域埠。
  15. 一種用於使用現有第三代合作夥伴計劃(3GPP)協定執行一3GPP網路之一主機之一網路位址轉譯器穿越以獲得一全域網際網路協定(IP)位址及一全域埠之機器實施方法，該方法包括以下步驟：在一伺服閘道器器件處，自一主機接收一修飾封包資料協定(PDP)上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含請求待分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展請求選項；回應於該修飾PDP上下文請求訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性擴展請求選項；在該伺服閘道器器件處，自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含規定其中分配至該主機之一額外全域埠之一全域可達性擴展回應選項，其中該額外全域埠係由該主機之一應用程式所使用，該應用程式未保留一相對該伺服閘道器器件之埠；及回應於該更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性擴展回應選項。
  16. 如請求項15之方法，其中該全域可達性擴展請求選項係於該修飾PDP上下文請求訊息及該更新PDP上下文請求 訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  17. 如請求項16之方法，其中該全域可達性回應選項係於該更新PDP上下文回應訊息及該修飾PDP上下文接受訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  18. 一種用於使用現有第三代合作夥伴計劃(3GPP)協定執行一3GPP網路之一主機之一網路位址轉譯器穿越以獲得一全域網際網路協定(IP)位址及一全域埠之機器實施方法，該方法包括以下步驟：在該伺服閘道器器件處，自一主機接收一修飾PDP上下文請求訊息，其中該修飾PDP上下文請求訊息包含請求解除分配與該主機相關聯之一全域埠之一全域可達性解除分配請求選項，其中該全域埠係由該主機之一應用程式所使用，該應用程式未保留一相對該伺服閘道器器件之埠；回應於該修飾PDP上下文請求訊息，自該伺服閘道器器件傳輸一更新PDP上下文請求訊息至該網際網路閘道器器件，該更新PDP上下文請求訊息包含來自該修飾PDP上下文請求訊息之該全域可達性解除分配請求選項；在該伺服閘道器器件處，自該網際網路閘道器接收一更新PDP上下文回應訊息，其中該更新PDP上下文回應訊息包含指示解除分配該全域埠之之一狀態之一全域可達性解除分配回應選項；及回應於該更新PDP上下文回應訊息，自該伺服閘道器 器件傳輸一修飾PDP上下文接受訊息至該主機，該修飾PDP上下文接受訊息包含來自該更新PDP上下文回應訊息之該全域可達性解除分配回應選項。
  19. 如請求項18之方法，其中該全域可達性解除分配請求選項係於該修飾PDP上下文請求訊息及該更新PDP上下文請求訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
  20. 如請求項19之方法，其中該全域可達性解除分配回應選項係於該更新PDP上下文回應訊息及該修飾PDP上下文接受訊息中所定義之一指定選項及一協定組態選項之一者。
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