TWI523459B - 多路徑傳輸控制協定代理 - Google Patents

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TWI523459B
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史瑞格尼許 奇尼
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Ｌｍ艾瑞克生（Ｐｕｂｌ）電話公司
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Description

多路徑傳輸控制協定代理
本發明之實施例係關於傳輸控制協定(TCP)服務之領域，且更特定而言係關於改良遞送至運行TCP之一主機或用戶端及自運行TCP之一主機或用戶端遞送之資料輸送量。
舉例而言，一主機係與另一主機或用戶終端台(諸如另一伺服器、膝上型電腦或行動電話)通信之一伺服器、膝上型電腦或行動電話。運行TCP之一主機利用與另一主機或用戶終端台之一TCP連接來發送並接收封包。一邊緣路由器藉由經由TCP連接傳輸封包至該主機及自該主機傳輸封包來輔助該主機。該邊緣路由器並不終止或起始該TCP連接，而是用以確保封包得以正確傳輸。
多路徑傳輸控制協定(MPTCP)係將具有優於TCP之各種益處之一有潛能實施方案。MPTCP將多個路徑用於一個TCP連接且因此允許較高資料通信輸送量。使用MPTCP可更容易支援較高訊務應用，諸如視訊。然而，不廣泛實施MPTCP且即使在此情形中實施了MPTCP，運行TCP之主機在該主機上之TCPIP堆疊不升級之情形下將不能夠利用MPTCP。升級每一單個IP啟用主機上之TCPIP堆疊將係一具有挑戰性且消耗時間(例如，升級數十億個此等裝置要大約幾年或幾十年)之處理程序。此外，協調該等升級可添加此處理程序之複雜性。
本發明在不需要一主機上之TCPIP堆疊升級之情形下利用一MPTCP連接。此係藉由運行耦合至該主機之邊緣路由器上之一MPTCP代理來完成。因此，該主機未察覺任一MPTCP利用且像正常一樣運行TCP。該邊緣路由器執行TCP與MPTCP之間的必要轉換以使得經由一TCP連接自該主機發送之封包解多工至一MPTCP連接，且同樣，經由一MPTCP連接發送至該主機之封包由該邊緣路由器多工至一TCP連接。
一種在一邊緣路由器中促成運行TCP之一用戶終端台與係一第二邊緣路由器及伺服器終端台中之一者之一第二電子裝置之間的通信之方法包含以下步驟。該邊緣路由器在一網域名稱伺服器註冊該用戶終端台之一網際網路協定(IP)位址以指示該用戶終端台具備MPTCP能力，其中該邊緣路由器運行一MPTCP代理以促成該用戶終端台對第二電子裝置僅顯現為具備MPTCP能力但實際上具備TCP能力而不具備MPTCP能力。該第二電子裝置運行MPTCP及MPTCP代理中之至少一者。該邊緣路由器自該用戶終端台接收目的地指向第二電子裝置的封包或自該第二電子裝置接收目的地指向該用戶終端台的封包。該邊緣路由器判定該等封包係經由一TCP連接自用戶終端台予以接收或經由一MPTCP連接自該第二電子裝置予以接收。回應於判定該等封包係經由該TCP連接自該用戶終端台予以接收，該邊緣路由器執行以下步驟。該邊緣路由器解多工該等封包以轉換該等封包以用於經由該MPTCP之傳輸，藉此將MPTCP用於該等封包而非維持TCP藉由利用與TCP相比之MPTCP之較高頻寬能力而增加輸送量且經由MPTCP連接將該等封包傳輸至第二邊緣路由器或伺服器終端台。回應於判定該等封包係經由MPTCP連接自第二電子裝置接收，該邊緣路由器執行以下步驟。該邊緣路由器多工該等封包以轉換該等封包以用於經由TCP連接來傳輸，藉此邊緣路由器自MPTCP轉換至TCP允許用戶終端台在不重新組態其自己的TCP設置之情形下自MPTCP連接接收封包並經由TCP連接將該等封包傳輸至該用戶終端台。
經組態以將一MPTCP連接用於運行TCP之一用戶終端台之一邊緣路由器包含以下模組。一註冊模組，其經組態以在一網域名稱伺服器註冊該用戶終端台之一網際網路協定(IP)位址以指示該用戶終端台具備MPTCP能力，其中該邊緣路由器運行MPTCP代理以促成該用戶終端台對運行MPTCP及MPTCP代理中之至少一者之一第二電子裝置僅顯現為具備MPTCP能力但實際上具備TCP能力而不具備MPTCP能力。一輸入模組，其經組態以經由一TCP連接自用戶終端台接收封包。一封包轉換模組，其經組態以解多工該等封包以利用MPTCP，藉此將MPTCP用於該等封包而非維持TCP藉由利用與TCP相比之MPTCP之較高頻寬能力而增加輸送量。一輸出模組，其經組態以經由一MPTCP連接將出自該邊緣路由器之該等封包傳輸至該第二電子裝置，其中該第二電子裝置運行MPTCP及MPTCP代理中之一者且係一第二邊緣路由器及一伺服器終端台中之一者。
隨附圖式以實例方式而非限制方式對本發明進行圖解說明，在隨附圖式之圖中，相同參考編號指示類似元件。應注意，在本發明中以不同方式提及「一」或「一項」實施例未必係相同實施例，且此等提及意指至少一個。此外，在結合一實施例闡述一特定特徵、結構或特性時，據認為無論是否明確闡述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性在熟習此項技術者所能瞭解之範圍內。
在以下說明中，陳述眾多具體細節。然而，應理解，可在沒有此等具體細節之情形下實踐本發明之實施例。在其他例項中，為不模糊對本說明之理解，未詳細顯示眾所周知的電路、結構及技術。
說明書中提及之「一項實施例」、「一實施例」、「一實例性實施例」等指示所闡述之實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必係指同一個實施例。此外，在結合一實施例闡述一特定特徵、結構或特性時，據認為無論是否明確闡述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性在熟習此項技術者所能瞭解之範圍內。
在以下說明及/或申請專利範圍中，可使用術語「經耦合」及「經連接」以及其派生詞。應理解，此等術語並非意欲為彼此之同義詞。「經耦合」用於指示彼此既可進行亦可不進行直接實體接觸或電接觸、彼此合作或互動之兩個或兩個以上元件。「經連接」用於指示在彼此耦合之兩個或兩個以上元件之間建立通信。
可使用儲存並執行於一或多個電子裝置(例如，一終端台、一網路元件等等)上之碼及資料來實施該等圖式中所展示之技術。此等電子裝置使用諸如機器可讀儲存媒體(例如，磁碟；光碟；隨機存取記憶體；唯讀記憶體；快閃記憶體裝置；相變記憶體)及機器可讀通信媒體(例如，電、光、聲或其他形式之傳播信號-諸如載波、紅外信號、數位信號等等)之機器可讀媒體來儲存並通信(在內部及/或經由一網路與其他電子裝置通信)碼及資料。另外，此等電子裝置通常包括一組耦合至一或多個其他組件(諸如一或多個儲存裝置、使用者輸入/輸出裝置(例如，一鍵盤、一觸控螢幕及/或一顯示器)及網路連接)之一或多個處理器。該組處理器與其他組件之耦合通常係透過一或多個匯流排及橋接器(亦稱作匯流排控制器)。攜載網路訊務之儲存裝置及信號分別表示一或多個機器可讀儲存媒體及機器可讀通信媒體。因此，一既定電子裝置之儲存裝置通常儲存碼及/或資料以供在彼電子裝置之該組一或多個處理器上執行。當然，可使用軟體、韌體及/或硬體之不同組合來實施本發明之一實施例之一或多個部分。
如本文中所使用，一網路元件(例如，一路由器、交換器、橋接器等等)係一件以通信方式互連該網路上之其他設備(例如，其他網路元件、終端台等等)之網路連線設備，包括硬體及軟體。一些網路元件係為多重網路連線功能(例如，路由、橋接、交換、第二層聚合、工作階段邊界控制、服務品質及/或用戶管理)提供支援及/或為多重應用服務(例如，資料、語音及視訊)提供支援之「多重服務網路元件」。用戶終端台(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、網際網路語音協定(VOIP)電話、可攜式媒體播放器、GPS單元、遊戲系統、機上盒等等)存取經由網際網路所提供之內容/服務及/或藉由網際網路上所覆蓋之虛擬專用網路(VPN)提供之內容/服務。內容及/或服務通常係由屬於參與對等服務之服務或內容提供商或終端台之一或多個終端台(例如，伺服器終端台)提供，且可包括公用網頁(免費內容、店面、搜尋服務等等)、專用頁面(例如，提供電子郵件服務之使用者名稱/密碼存取網頁等等)、經由VPN之公司網路、等等。通常，用戶終端台耦合(例如，透過耦合至一存取網路(有線或無線)之客戶端設備)至邊緣網路元件，該等邊緣網路元件耦合(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耦合至其他終端台(例如，伺服器終端台)。
某些網路元件包括用於AAA(鑑認、授權及帳戶管理)協定之功能性(例如，RADIUS(遠端鑑認撥入使用者服務))、Diameter及/或TACAS+(終端存取控制器存取控制系統)。可透過一用戶端/伺服器模型來提供AAA，其中在一網路元件上實施該AAA用戶端且可在網路元件上本端或在與該網路元件耦合之一遠端終端台(例如，伺服器終端台)上實施AAA伺服器。鑑認係識別並驗證一用戶之處理程序。舉例而言，可藉由一使用者名稱與一密碼之一組合或透過一唯一密鑰來識別一用戶。授權判定一用戶在被鑑認之後可做什麼，諸如獲得對某些終端台資訊資源之存取(例如，透過使用存取控制策略)。帳戶管理正記錄使用者活動。藉助一摘要實例，可透過耦合至核心網路元件之一邊緣網路元件(支援AAA處理)而耦合(例如，透過一存取網路)用戶終端台，該核心網路元件耦合至服務/內容提供商之伺服器終端台。執行AAA處理以識別針對一用戶之用戶記錄。一用戶記錄包括在處理彼用戶之訊務期間所使用之一組屬性(例如，使用者名稱、密碼、鑑認資訊、存取控制資訊、速率限制資訊、原則資訊等等)。
某些網路元件(例如，某些邊緣網路元件)在內部表示使用用戶電路之用戶終端台(或有時客戶端設備(CPE)，諸如一住家閘道(例如，一路由器、數據機))。一用戶電路在該網路元件內唯一識別一用戶工作階段且通常存在於該工作階段之使用期內。因此，一網路元件通常在該用戶連接至彼網路元件時分配一用戶電路，且在彼用戶斷開連接時相應地取消分配彼用戶電路。每一用戶工作階段表示使用一協定(諸如另一協定上點對點協定(PPPoX)(例如，其中X係乙太網路或非同步傳送模式(ATM))、乙太網路、802.1Q虛擬LAN(VLAN)、網際網路協定、ATM等等)在該網路元件與一用戶終端台(或有時諸如一住家閘道或數據機之CPE)之間通信之一可辨識封包流。可使用以下各種機制起始一用戶工作階段：手動設定一動態主機組態協定(DHCP)、DHCP/無用戶端網際網路協定服務(CLIPS)、媒體存取控制(MAC)位址追蹤等等。舉例而言，點對點協定(PPP)通常用於DSL服務且需要安裝使得用戶可鍵入一使用者名稱及一密碼之一PPP用戶端，該PPP用戶端又可用以選擇一用戶記錄。當使用DHCP(例如，針對纜線數據機服務)時，通常不提供一使用者名稱，但在此等情形中提供用戶終端台(或CPE)中之硬體之MAC位址。在網路元件上使用DHCP及CLIPS捕獲MAC位址且使用此等位址來辨識用戶並存取其用戶記錄。
某些網路元件(例如，某些邊緣網路元件)使用一電路階層。該電路階層之葉節點係用戶電路。該等用戶電路在該階層中具有通常表示多個用戶電路之聚合之父電路，且因此網路區段及網路元件用以提供彼等終端台至該網路元件的存取網路連接性。此等父電路可表示用戶電路(例如，一虛擬區域網路(VLAN)、一專用虛擬電路(PVC)(例如，用於非同步傳送模式(ATM))、一電路群組、一頻道、一偽線、該網路元件之一實體埠及一鏈接聚合群組)之實體或邏輯聚合。一電路群組係允許各組電路群聚在一起以用於組態目的(例如聚合速率控制)之一虛擬構造。一偽線係一第二層點對點面向連接服務之一模擬。一鏈接聚合群組係將多個實體埠合併以用於頻寬聚合及冗餘之目的之一虛擬構造。因此，該等父電路以實體或邏輯方式囊封該等用戶電路。
某些網路元件支援多個上下文之組態。如本文所使用，每一上下文包括一虛擬網路元件(例如，一虛擬路由器、一虛擬橋接器(其可充當一虛擬專用LAN服務(VPLS)中之一虛擬交換例項))之一或多個例項。每一上下文通常與在該網路元件上組態之其他上下文共用系統資源(例如，記憶體、處理循環等等)，但可獨立管理。舉例而言，在多個虛擬路由器之情形中，該等虛擬路由器中之每一者可共用系統資源但關於其管理域、AAA(鑑認、授權及帳戶管理)名稱空間、IP位址及(一或多個)路由資料庫而與其他虛擬路由器分離。可在一邊緣網路元件中採用多個上下文來為服務及/或內容提供商之用戶提供直接網路存取及/或不同級別之服務。
在某些網路元件內，可組態多個「介面」。如本文中所使用，每一介面係通常組態為一上下文之部分之一邏輯實體，該邏輯實體提供較高層協定及服務資訊(例如，第3層定址)且獨立於實體埠及實體電路(例如，ATM PVC(永久性虛擬電路)、802.1Q VLAN電路、QinQ電路、DLCI電路等等)。除了其他用戶組態要求之外，該AAA伺服器中之用戶記錄亦識別相應用戶在該網路元件內應屬於哪一上下文(例如，虛擬路由器中之哪一者)。如本文中所使用，一聯結形成一有形實體(例如，埠、頻道等等)或一邏輯實體(例如，電路(例如，用戶電路、邏輯電路(一組一或多個用戶電路)等等)等等)與一上下文之介面之間的一關聯性，網路協定(例如，路由協定、橋接協定)經組態以經由該上下文之介面而用於彼上下文。當某一較高層協定介面經組態並與彼有形實體相關聯時，用戶資料在該有形實體上流動。
某些網路元件為實施VPN(虛擬專用網路)(例如，第2層VPN及/或第3層VPN)提供支援。舉例而言，網路元件在一提供商之網路與一客戶之網路耦合之地方分別稱作PE(提供商邊緣)及CE(客戶邊緣)。在一第2層VPN中，通常在該VPN之任一端上於該(該等)CE上執行轉遞且跨越該網路發送訊務(例如，透過由其他網路元件耦合之一或多個PE)。第2層電路組態於CE與PE(例如，一乙太網路埠、一802.1Q永久性虛擬電路(PVC)、一隨選802.1Q PVC、一圖框中繼PVC、一非同步傳送模式(ATM)PVC等等)之間。在一第3層VPN中，通常由該等PE執行路由。藉助實例方式，可部署支援多個上下文之一邊緣網路元件作為一PE，且可用一VPN協定來組態一上下文，且因此彼上下文稱作一VPN上下文。
某些網路元件為VPLS(虛擬專用LAN服務)提供支援。舉例而言，在一VPLS網路中，用戶終端台藉由耦合至CE而存取透過VPLS網路而提供之內容/服務，該等CE透過由其他網路元件耦合之PE而耦合。VPLS網路可用於實施三重播放網路應用(例如，資料應用(例如，高速網際網路存取)、視訊應用(例如，電視服務，諸如IPTV(網際網路協定電視)、VoD(隨選視訊)服務等等)及語音應用(例如，VoIP(網際網路語音協定)服務))、VPN服務等等。VPLS係可用於多點連接之一種類型之第2層VPN。VPLS網路亦允許在單獨地理位置與CE耦合之用戶終端台跨越一廣域網路(WAN)彼此通信，就像其在一區域網路(LAN)(稱作一模擬LAN)中直接彼此接入一樣。
在VPLS網路中，每一CE通常經由一接入電路(例如，CE與PE之間的一虛擬鏈接或連接)接入(可能透過一存取網路(有線及/或無線))至一PE之一橋接模組。該PE之該橋接模組透過一模擬LAN介面接入至一模擬LAN。每一橋接模組藉由維持一轉遞表格而充當一「虛擬交換例項」(VSI)，該轉遞表格使MAC位址映射至偽線及接入電路。PE基於包括於訊框中之MAC目的地位址欄位將彼等訊框(自CE接收)轉遞至目的地(例如，其他CE、其他PE等等)。
網路元件通常分離成一控制平面及一資料平面(有時稱作一轉遞平面或一媒體平面)。在網路元件係一路由器(或實施路由功能性)之情形下，該控制平面通常判定應如何路由(例如，用於該資料之下一跳躍及用於彼資料之傳出埠)資料(例如，封包)，且該資料平面負責轉遞彼資料。舉例而言，該控制平面通常包括一或多個路由協定(例如，邊界閘道協定(BGP)、(一或多個)內部閘道協定(IGP)(例如，開放式最短路徑優先(OSPF)、路由資訊協定(RIP)、中間系統至中間系統(IS-IS)等等)、標籤分發協定(LDP)、資源預留協定(RSVP)等等)，該一或多個路由協定與其他網路元件通信以交換路由並基於一或多個路由度量選擇彼等路由。
路由及鄰接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等)中。該控制平面基於該(該等)路由結構用資訊(例如，鄰接及路由資訊)程式化該資料平面。舉例而言，該控制平面將該鄰接及路由資訊程式化至該資料平面上之一或多個轉遞結構(例如，轉遞資訊庫(FIB)、標籤轉遞資訊庫(LFIB)及一或多個鄰接結構)中。當轉遞訊務時該資料平面使用此等轉遞及鄰接結構。
該等路由協定中之每一者基於某些路由度量(該等度量可針對不同路由協定而不同)將路由項目下傳至一主RIB。該等路由協定中之每一者可將路由項目(包括未下傳至該主RIB之路由項目)儲存於一本端RIB(例如，一OSPF本端RIB)中。管理主RIB之一RIB模組自路由協定(基於一組度量)所下傳之路由選擇路由且將彼等所選擇之路由(有時稱作作用中路由項目)下傳至該資料平面。該RIB模組亦可致使路由在路由協定之間重新分發。
對於第2層轉遞，該網路元件可儲存一或多個橋接表格，該一或多個橋接表格用以基於資料中之第2層資訊轉遞此資料。
通常，一網路元件包括一組一或多個線卡、一組一或多個控制卡、及視需要一組一或多個服務卡(有時稱作資源卡)。此等卡透過一或多種機制(例如，耦合該等線卡之一第一全網格及耦合所有該等卡之一第二全網格)耦合在一起。該組線卡構成資料平面，而該組控制卡提供控制平面且透過該等線卡與外部網路元件交換封包。該組服務卡可提供專門處理(例如，第4層至第7層服務(例如，防火牆、IPsec、IDS、P2P)、VoIP工作階段邊界控制器、行動無線閘道(GGSN，演化封包系統(EPS)閘道)，等等)。藉助實例方式，一服務卡可用於終止IPsec隧道並執行附帶鑑認及加密演算法。
圖1圖解說明根據本發明之一項實施例之一用戶端及伺服器之一實例性電腦系統。用戶端105及伺服器115經由邊緣路由器110彼此通信。邊緣路由器110經實施以便藉由經由網際網路利用一MPTCP連接來達成經改良之輸送量。
用戶端105運行TCP而伺服器115運行MPTCP。由於用戶端105中之TCPIP堆疊並非經組態以用於MPTCP，因此自用戶端105發送之封包正常地將不能夠經由網際網路利用一MPTCP連接之益處。而是，來自用戶端105之封包將簡單地經由存取網路傳輸至邊緣路由器110且然後經由該MPTCP連接之一單個路徑；將留下剩餘路徑未使用。然而，邊緣路由器110運行一MPTCP代理以便促成用戶端105與伺服器115之間的通信。現在，雖然用戶端105未察覺在邊緣路由器110中正發生之轉換，但用戶端105能夠利用由一MPTCP連接達成之較高輸送量，即使用戶端105還未自TCP升級至MPTCP。
邊緣路由器110管理傳輸至用戶端105及自用戶端105傳輸之資料封包兩者。在一項實施例中，用戶端105使用一TCP連接經由存取網路將封包傳輸至邊緣路由器110。由於邊緣路由器110運行一MPTCP代理，其可處理經由一MPTCP連接自一TCP連接至多個路徑之封包。邊緣路由器110終止與用戶端105之TCP連接且起始與伺服器115之一MPTCP連接。邊緣路由器110解多工自用戶端105接收之封包以用於經由一MPTCP連接來傳輸。邊緣路由器110經由MPTCP連接(亦即，一新連接)經由網際網路發送該等封包且至伺服器115。伺服器115運行MPTCP且因此順利接收該等封包。
在一項實施例中，伺服器115將封包傳輸至用戶端105。伺服器115運行MPTCP且因此經由一MPTCP連接經由網際網路將封包發送至邊緣路由器110。邊緣路由器110運行一MPTCP代理且因此與至伺服器115的MPTCP連接相容。邊緣路由器110終止MPTCP連接且起始與用戶端105(其運行TCP而非MPTCP)之一TCP連接。邊緣路由器110多工經由MPTCP連接所接收之封包以用於經由TCP連接經由存取網路且至用戶端105之傳輸。因此，用戶端105能夠接收經由一MPTCP連接所傳輸之通信，即使用戶端105自身運行TCP而非MPTCP。
一TCP連接係由一源IP位址、一目的地IP位址、一IP-標頭協定類型(TCP)、一源埠及一目的地埠唯一識別。亦以此方式唯一識別MPTCP連接。一TCP連接內之一區段係用其序列號唯一識別。邊緣路由器110處之多工及解多工程序係由維持自TCP連接上之一區段至一MPTCP構成連接(MPTCP constituent connection)上之一區段中之一映射而構成。為維持此映射，使用針對TCP區段(如上文所闡述)之唯一識別。當一區段在該TCP連接上接收於邊緣路由器110處時，其映射至一MPTCP連接上之一區段。當應答訊息針對MPTCP連接上之彼區段而到達時，發送用於TCP連接上之相應區段之應答訊息。類似地，當一區段接收於一MPTCP構成上時，其映射至TCP連接上之一區段。當針對該TCP連接上之彼區段而接收一應答訊息時，發送用於MPTCP連接上之相應區段之應答。
圖2圖解說明根據本發明之一項實施例之兩個主機之一實例性電腦系統。在此實施例中，主機1 205與主機2 220通信。彼等主機運行TCP，但可經由網際網路利用一MPTCP連接，從而造成較高資料輸送量。運行MPTCP代理之邊緣路由器1 110及2 215支援此能力。
封包經由一存取網路中之一TCP連接而在主機1 205與邊緣路由器1 110之間傳輸。封包亦經由一存取網路中之一TCP連接而在主機2 220與邊緣路由器2 215之間傳輸。邊緣路由器1 110及2 215運行MPTCP代理以使得封包可經由網際網路經由一MPTCP連接而傳輸。
當主機1 205起始與邊緣路由器1 110之一TCP連接並將封包傳輸至邊緣路由器1 110時，邊緣路由器1 110終止彼TCP連接並解多工該等封包以用於MPTCP。邊緣路由器1 110經由網際網路經由一MPTCP連接而將經轉換之封包發送至邊緣路由器2 215，邊緣路由器2 215亦運行一MPTCP代理且因此與MPTCP相容。邊緣路由器2 215終止MPTCP連接且經由存取網路起始與主機2 220之一新TCP連接。邊緣路由器2 215多工來自MPTCP連接之封包以用於經由TCP連接來傳輸並將該等封包發送至主機2 220。主機2 220運行TCP且未察覺在邊緣路由器1 110及2 215正發生之轉換。同樣，當主機2 220起始一TCP連接以將封包發送至主機1 205時發生相反情況。
圖3係根據本發明之一項實施例之一實例性邊緣路由器。邊緣路由器110包括用以接收、處理及傳輸資料封包之各種模組，包括一註冊模組305、一輸入模組310、一封包轉換模組315及一輸出模組320。邊緣路由器110在利用多個MPTCP路徑時允許封包經由TCP及MPTCP連接兩者而傳輸。
邊緣路由器110耦合至還未升級至MPTCP之一用戶終端台(例如，一用戶端、一主機等等)且啟用與該用戶終端台之通信以充分利用MPTCP。註冊模組305在一網域名稱伺服器註冊該用戶終端台之一IP位址。此註冊使得該用戶終端台對其他邊緣路由器、伺服器等等顯現為具備MPTCP能力，即使實際上該用戶終端台僅具備TCP能力而不具備MPTCP能力。因此，運行MPTCP或MPTCP代理之該等其他邊緣路由器、伺服器等等將在把資料封包傳輸至邊緣路由器110時利用一MPTCP連接。
輸入模組310經由一TCP連接自該用戶終端台接收封包。此時，該TCP連接終止於邊緣路由器110處以用於封包轉換。封包轉換模組315轉換由輸入模組310接收之封包且解多工該等封包以利用與TCP相比之MPTCP之較高頻寬路 徑能力。輸出模組320然後經由一MPTCP連接將出自邊緣路由器110之經轉換之封包傳輸至另一電子裝置，諸如運行MPTCP或MPTCP代理之另一邊緣路由器或伺服器終端台。
關於封包轉換，當在該TCP連接上接收一區段時，本端儲存該TCP標頭之一複本且在MPTCP-構成連接中之一者上發送彼區段。在該邊緣路由器處維持傳入區段之TCP標頭與傳出區段之MPTCP標頭之間的關聯性。當在該邊緣路由器處之一MPTCP構成上接收一應答時，發送用於TCP連接上之相應區段之應答。
邊緣路由器110亦促成沿相反方向(亦即，自具備MPTCP能力之電子裝置至具備TCP能力之用戶終端台)之通信。在此實施例中，輸入模組310經由一MPTCP連接自邊緣路由器或伺服器終端台接收封包。彼邊緣路由器或伺服器終端台認為具備TCP能力之用戶終端台支援MPTCP，此乃因註冊模組305在註冊期間已如此指示。在此刻，MPTCP連接終止於邊緣路由器110處。封包轉換模組315多工該等封包以適應TCP且輸出模組320然後經由一新起始之TCP連接傳輸出自邊緣路由器110之該等封包且至用戶終端台上。
此外，在一項實施例中，封包轉換模組315儲存來自由輸入模組310接收之封包之標頭資訊。此標頭資訊用以處置確證已接收了資料封包之應答傳輸。對於自一具備TCP能力之用戶終端台至一具備MPTCP能力之邊緣路由器或伺服器終端台之封包傳輸方向而言，邊緣路由器110自具備 MPTCP能力之邊緣路由器或伺服器終端台接收一應答以確證已成功傳輸了該等封包。此應答係經由一MPTCP連接而接收。邊緣路由器110將經由一TCP連接路由該應答且因此查看先前由封包轉換模組315儲存之標頭資訊以輔助該路由。
應答亦可係由邊緣路由器110沿相反方向而接收。在此情形中，自一具備MPTCP能力之邊緣路由器或伺服器終端台將封包傳輸至一具備TCP能力之用戶終端台且該標頭資訊係由封包轉換模組315捕獲。因此，自具備TCP能力之用戶終端台經由一TCP連接將一應答傳輸至邊緣路由器110以確證已成功接收了該等封包。邊緣路由器110不可將該應答簡單傳遞至具備MPTCP能力之邊緣路由器或伺服器終端台，此乃因存在多個路徑且需要進一步處理以轉換該應答以用於傳輸。此處，封包轉換模組315查看先前所儲存之標頭資訊以剖析該應答且經由MPTCP連接之適當路徑將其傳輸且至具備MPTCP能力之邊緣路由器或伺服器終端台上。
圖4A繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性方法。將參照其他圖之實例性實施例來闡述此流程圖及其他流程圖之操作。然而應理解，該等流程圖之操作可係由本發明之實施例而非參照此等其他圖所論述之彼等實施例執行，且參照此等其他圖所論述之本發明之實施例可執行不同於參照該等流程圖所論述之彼等操作之操作。
在操作405處，邊緣路由器110在一網域名稱伺服器(DNS)註冊主機或用戶端之一IP位址以指示該主機或用戶端顯現為具備MPTCP能力，即使該主機或用戶端實際上僅具備TCP能力。然後在操作410處，邊緣路由器110接收封包並儲存來自該等封包之標頭資訊。該標頭資訊係用於路由一接收應答。由邊緣路由器110接收之封包將係經由一TCP連接自具備TCP能力之主機或用戶端或經由一MPTCP連接自運行MPTCP或MPTCP代理之另一裝置(例如，另一邊緣路由器、伺服器等等)接收(操作415)。對於邊緣路由器110經由一TCP連接接收之封包，邊緣路由器110解多工該等封包以用於經由一MPTCP連接來傳輸(操作420)。經解多工之封包然後可經由MPTCP連接由邊緣路由器110傳輸(操作425)。對於邊緣路由器110經由一MPTCP連接接收之封包，邊緣路由器110多工該等封包以適應TCP(操作430)。邊緣路由器110然後經由TCP連接將該等經多工之封包傳輸至具備TCP能力之主機或用戶端(操作435)。
圖4B繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性應答方法。該應答確證封包已接收。然而，該應答可不一定經由一不同連接簡單傳遞，此乃因MPTCP具有不對應於TCP之多個路徑。因此，轉換可由邊緣路由器110來完成。
在操作440處，邊緣路由器110接收該等封包之應答。若該應答係經由一MPTCP連接而接收，則其需要轉換以適應一TCP連接。若該應答係經由一TCP連接而接收，則其需要剖析以對應於MPTCP之適當路徑。該應答之轉換係基於先前在操作410中所獲取之標頭資訊而完成。然後經由適當路徑來傳輸該經轉換之應答(操作445)。此轉換涉及使用TCP連接上之一區段至MPTCP連接上之一區段的映射。此映射在該區段自TCP連接傳輸至MPTCP連接時形成。從彼時起，維持自一個連接至另一連接之區段編號映射。當接收該應答時，使用該區段編號映射以產生至TCP連接的一應答。
圖5繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性方法。此實施例陳述涉及邊緣路由器110之連接起始點及連接終止點。邊緣路由器110終止一連接並起始一新連接，而非在相同連接上傳遞一封包。
在操作505處，邊緣路由器110經由一連接接收封包。此連接係一TCP連接或一MPTCP連接。接收到該等封包時，邊緣路由器110終止該連接(操作510)。邊緣路由器110然後轉換該等封包以用於經由一新連接來傳輸(操作515)。當經由一TCP連接接收該等封包時其將經由一新MPTCP連接而傳輸，且當經由一MPTCP連接接收該等封包時其將經由一新TCP連接而傳輸。邊緣路由器110起始彼新連接以發送該等經轉換之封包(操作520)。
舉例而言，儘管該等圖中之流程圖展示由本發明之某些實施例執行之操作之一特定次序，但應理解，此次序係實例性的(例如，替代性實施例可按一不同次序來執行該等操作，組合某些操作，重迭某些操作，等等)。
儘管已依據數項實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者將認識到本發明不限於所述之實施例，而是可以隨附申請專利範圍之精神及範疇內之修改及更改來實施。該說明因此被視為圖解說明性的而非限制性的。
105．．．用戶端
110．．．邊緣路由器
115．．．伺服器
205．．．主機
215．．．邊緣路由器
220．．．主機
305．．．註冊模組
310．．．輸入模組
315．．．封包轉換模組
320．．．輸出模組
圖1圖解說明根據本發明之一項實施例之一用戶端及伺服器之一實例性電腦系統；
圖2圖解說明根據本發明之一項實施例之兩個主機之一實例性電腦系統；
圖3係根據本發明之一項實施例之一實例性邊緣路由器；
圖4A繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性方法；
圖4B繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性應答方法；及
圖5繪示根據本發明之一項實施例之一邊緣路由器之一實例性方法。
105．．．用戶端
110．．．邊緣路由器
115．．．伺服器

Claims (15)

  1. 一種在一邊緣路由器中促成運行傳輸控制協定(TCP)之一用戶終端台與係一第二邊緣路由器及伺服器終端台中之一者之一第二電子裝置之間之通信的方法，該方法包含以下步驟：在一網域名稱伺服器註冊該用戶終端台之一網際網路協定(IP)位址以指示該用戶終端台具備多路徑傳輸控制協定(MPTCP)能力，其中該邊緣路由器運行一MPTCP代理以促成該用戶終端台對該第二電子裝置僅顯現為具備MPTCP能力但實際上具備TCP能力而不具備MPTCP能力，其中該第二電子裝置正運行MPTCP及MPTCP代理中之至少一者；自該用戶終端台接收目的地指向該第二電子裝置的封包或自該第二電子裝置接收目的地指向該用戶終端台的封包；判定該等封包係經由一TCP連接自該用戶終端台予以接收或經由一MPTCP連接自該第二電子裝置予以接收；回應於判定該等封包係經由該TCP連接自該用戶終端台予以接收而執行以下步驟：解多工該等封包以轉換該等封包以用於經由該MPTCP連接來傳輸，藉此藉由利用與TCP相比之MPTCP之較高頻寬能力，將MPTCP用於該等封包而非維持TCP以增加輸送量；及經由該MPTCP連接將該等封包傳輸至該第二邊緣路 由器或伺服器終端台；及回應於判定該等封包係經由該MPTCP連接自該第二電子裝置予以接收而執行以下步驟：多工該等封包以轉換該等封包以用於經由該TCP連接來傳輸，藉此該邊緣路由器自MPTCP轉換至TCP可允許該用戶終端台在不重新組態其自己的TCP設置之情形下自該MPTCP連接接收封包；及經由該TCP連接將該等封包傳輸至該用戶終端台。
  2. 如請求項1之方法，其中在經由該TCP連接自該用戶終端台接收到該等封包時，進一步執行以下步驟：在該邊緣路由器處終止該TCP連接；及在該邊緣路由器處起始該MPTCP連接以將該等經解多工之封包傳輸至該第二電子裝置。
  3. 如請求項1之方法，其中在經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收到該等封包時，進一步執行以下步驟：在該邊緣路由器處終止該MPTCP連接；及在該邊緣路由器處起始該TCP連接以將該等經多工之封包傳輸至該用戶終端台。
  4. 如請求項1之方法，回應於判定該等封包係經由該MPTCP連接自該第二電子裝置予以接收而進一步執行以下步驟：儲存來自經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收之該等封包之標頭資訊；經由該TCP連接自該用戶終端台接收一應答，其中該 應答對應於自該第二電子裝置接收之該等封包；針對MPTCP而基於該標頭資訊剖析該應答；及經由該MPTCP連接將該經剖析之應答傳輸至該第二電子裝置。
  5. 如請求項1之方法，回應於判定該等封包係經由該TCP連接自該用戶終端台予以接收而進一步執行以下步驟：儲存來自經由該TCP連接自該用戶終端台接收之該等封包之標頭資訊；經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收一應答，其中該應答對應於自該用戶終端台接收之該等封包；針對TCP而基於該標頭資訊轉換該應答；及經由該TCP連接將該經轉換之應答傳輸至該用戶終端台。
  6. 如請求項1之方法，其中該用戶終端台係運行TCP且未察覺一MPTCP轉換之一主機，且其中該第二電子裝置係運行MPTCP代理之一第二邊緣路由器以用於運行TCP之一第二主機，藉此運行TCP之兩個主機利用包括較高頻寬之MPTCP優點。
  7. 如請求項1之方法，其中該用戶終端台係運行TCP且未察覺一MPTCP轉換之一主機，且其中該第二電子裝置係運行MPTCP之一伺服器。
  8. 一種邊緣路由器，其經組態以將一多路徑傳輸控制協定(MPTCP)連接用於運行傳輸控制協定(TCP)之一用戶終端台，該邊緣路由器包含： 一註冊模組，其經組態以在一網域名稱伺服器註冊該用戶終端台之一網際網路協定(IP)位址以指示該用戶終端台具備MPTCP能力，其中該邊緣路由器運行MPTCP代理以促成該用戶終端台對運行MPTCP及MPTCP代理中之至少一者之一第二電子裝置僅顯現為具備MPTCP能力但實際上具備TCP能力而不具備MPTCP能力；一輸入模組，其經組態以經由一TCP連接自該用戶終端台接收封包；一封包轉換模組，其經組態以解多工該等封包以利用MPTCP，藉此藉由利用與TCP相比之MPTCP之較高頻寬能力，將MPTCP用於該等封包而非維持TCP以增加輸送量；及一輸出模組，其經組態以經由該MPTCP連接將出自該邊緣路由器之該等封包傳輸至該第二電子裝置，其中該第二電子裝置運行MPTCP及MPTCP代理中之一者且係一第二邊緣路由器及一伺服器終端台中之一者。
  9. 如請求項8之邊緣路由器，其中該輸入模組亦經組態以經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收另一組封包，該封包轉換模組亦經組態以多工該另一組封包以適應TCP，藉此藉由實施該另一組封包之MPTCP至TCP轉換，該邊緣路由器允許該用戶終端台在不重新組態其自己的TCP設置之情形下自該MPTCP連接接收封包，且該輸出模組亦經組態以經由該TCP連接將出自該邊緣路由器之該另一組封包傳輸至該用戶終端台。
  10. 如請求項9之邊緣路由器，其中該封包轉換模組亦經組態以終止該第二電子裝置與該邊緣路由器之間的該MPTCP連接且起始該邊緣路由器與該用戶終端台之間的該TCP連接。
  11. 如請求項9之邊緣路由器，其中該封包轉換模組亦經組態以儲存來自經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收之該等封包之標頭資訊，該輸入模組亦經組態以經由該TCP連接自該用戶終端台接收一應答，其中該應答對應於自該第二電子裝置接收之該等封包，其中該封包轉換模組亦經組態以針對MPTCP而基於該標頭資訊剖析該應答，且該輸出模組經由該MPTCP連接將該經剖析之應答傳輸至該第二電子裝置。
  12. 如請求項8之邊緣路由器，其中該封包轉換模組亦經組態以終止該用戶終端台與該邊緣路由器之間的該TCP連接且起始該邊緣路由器與該第二電子裝置之間的該MPTCP連接。
  13. 如請求項8之邊緣路由器，其中該封包轉換模組亦經組態以儲存來自經由該TCP連接自該用戶終端台接收之該等封包之標頭資訊，該輸入模組亦經組態以經由該MPTCP連接自該第二電子裝置接收一應答，其中該應答對應於自該用戶終端台接收之該等封包，該封包轉換模組亦經組態以針對TCP而基於該標頭資訊轉換該應答，且該輸出模組亦經組態以經由該TCP連接將該經轉換之應答傳輸至該用戶終端台。
  14. 如請求項8之邊緣路由器，其中該運行TCP之用戶終端台未察覺一MPTCP轉換，且其中該第二電子裝置係用於運行TCP之一第二用戶終端台之經組態以運行MPTCP代理之一第二邊緣路由器，藉此運行TCP之兩個用戶終端台利用包括較高頻寬之MPTCP優點。
  15. 如請求項8之邊緣路由器，其中該運行TCP之用戶終端台未察覺一MPTCP轉換，且其中該第二電子裝置係經組態以運行MPTCP之一伺服器終端台。
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