專利名稱：用以支持行動ip運行于私有網(wǎng)路的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換的技術(shù)領域，尤指一種用以支持行動IP(Mobile IP)運行于私有網(wǎng)路的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)中，網(wǎng)路協(xié)定(Internet Protocol，IP)位址被用來代表一臺機器，而網(wǎng)路中封包的傳送也利用IP位址來代表其傳送的來源及目的。目前在網(wǎng)際網(wǎng)路中廣泛使用的是IP技術(shù)中的版本四(IPv4)，其特點為使用32位元長度的位址。然而由于網(wǎng)路上機器數(shù)量的快速成長，及受限于位址長度，所以可用的公有IP(public IP)位址有漸漸不足的趨勢。
為了解決此位址不足的問題，便有網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換(Network AddressTranslation，NAT)裝置的引入，其可減緩IP位址消耗的速率并可讓短少IP位址的區(qū)域繼續(xù)運行。然而隨著NAT裝置的引入，IP失去透明性(Transparency)的問題也隨之而來，例如，NAT裝置將導致行動IP(Mobile IP)協(xié)定無法正常運作，參照圖1所示以Mobile IP協(xié)定運作于使用NAT裝置14私有網(wǎng)路102的示意圖，當一行動節(jié)點(MN)11由其本地網(wǎng)路101移動至一外地的私有網(wǎng)路102時，該行動節(jié)點11將由該私有網(wǎng)路102的動態(tài)主機配置協(xié)定(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)伺服器13取得一暫時位址(Care of Address，CoA)(192.168.0.1)，依據(jù)Mobile IP協(xié)定，該移動至外地的行動節(jié)點11在取得暫時位址后，會向其本地網(wǎng)路101的本地代理器(HA)12注冊，如圖所示，其所發(fā)出的注冊封包15的標頭來源(source)及目的(destination)分別為該暫時位址(192.168.0.1)及該本地代理器12的位址(120.105.1.1)，而注冊封包15的內(nèi)容即包含有關此行動節(jié)點11目前所在的暫時位址(192.163.0.1)。此注冊封包15經(jīng)由該NAT裝置14的處理而將標頭的來源由該暫時位址(192.168.0.1)轉(zhuǎn)換為NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)，繼而將注冊封包15遞送至該本地代理器12。本地代理器12在收到此注冊封包15后，解開其內(nèi)容而得知該行動節(jié)點11目前處在該暫時位址(192.168.0.1)，并回復一標頭的來源(source)及目的(destination)分別為該本地代理器12的位址(120.105.1.1)及該NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)的注冊回應封包16，經(jīng)由該NAT裝置14將目的由公有IP位址(140.113.1.1)轉(zhuǎn)為該暫時位址(192.168.0.1)，而可正確地將注冊回應封包16遞送給該行動節(jié)點11，完成注冊程序。之后，本地代理器12依注冊所知該行動節(jié)點11的暫時位址(192.168.0.1)作為目的位址而傳送資料封包17給該行動節(jié)點11，然由于該目的位址(暫時位址192.168.0.1)為一私有位址，而無法由本地網(wǎng)路101正確地遞送到私有網(wǎng)路102，故而造成Mobile IP協(xié)定無法運行。
為解決上述使用NAT裝置14而導致Mobile IP協(xié)定無法正常運作的問題，一種直接的方式便是當本地代理器12在收到并解開注冊封包15后，進一步判斷其內(nèi)容所含的行動節(jié)點11所在位址(暫時位址)是否與注冊封包的來源位址相同，如果不同，表示此注冊封包15已經(jīng)過NAT轉(zhuǎn)換，因此，在注冊回應而完成注冊后，本地代理器12依原注冊封包15的來源位址作為目的位址而傳送封包給該行動節(jié)點11，而非為由注冊封包的內(nèi)容所知該行動節(jié)點11的暫時位址，如此可將資料封包17正確地遞送至該NAT裝置14，以經(jīng)過位址轉(zhuǎn)換而進一步送至該行動節(jié)點11。然而，前述解決方案的前提是NAT裝置14需將不同的行動裝置11的暫時位址轉(zhuǎn)換為不同的公有位址，如此NAT裝置14才可區(qū)別出資料封包所要送達的行動裝置11，此將造成未能節(jié)省任何公有位址的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其方法，其無需使用任何表格及接口號碼，即可使行動IP運行于私有網(wǎng)路，且能與現(xiàn)有的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換技術(shù)相容。
依據(jù)本發(fā)明的一特色，提出一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的方法，其中，一行動節(jié)點由其本地網(wǎng)路移動至一外地的私有網(wǎng)路，且該行動節(jié)點由該私有網(wǎng)路取得一暫時位址，該私有網(wǎng)路具有一NAT裝置，于該方法中，該行動節(jié)點向其本地網(wǎng)路的本地代理器發(fā)出一注冊封包，該注冊封包的標頭來源位址欄位及目的位址欄位分別為該暫時位址及該本地代理器的位址，且該注冊封包具有一交換位址選用欄位；該NAT裝置將該注冊封包的來源位址欄位的內(nèi)容與該交換位址欄位的內(nèi)容交接，再依據(jù)NAT轉(zhuǎn)換的規(guī)則，將來源位址欄位的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，以將該注冊封包傳送至該本地代理器；該本地代理器在收到該注冊封包后，回復一標頭的來源位址欄位及目的位址欄位內(nèi)容分別為該本地代理器的位址及該NAT裝置的公有位址的注冊回應封包，此注冊回應封包具有一交換位址選用欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址；該NAT裝置將該注冊回應封包的目的位址欄位的內(nèi)容與交換位址欄位的內(nèi)容交換，以將此注冊回應封包傳送至行動節(jié)點。
依據(jù)本發(fā)明的另一特色，提出一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的系統(tǒng)，其包括一本地代理器、至少一行動節(jié)點、及一NAT裝置。該本地代理器設置于一本地網(wǎng)路中。該行動節(jié)點可由該本地網(wǎng)路移動至一外地的私有網(wǎng)路，且由該私有網(wǎng)路取得一暫時位址，該行動節(jié)點向該本地代理器發(fā)出一注冊封包，該注冊封包的標頭來源位址欄位及目的位址欄位分別為該暫時位址及該本地代理器的位址，該注冊封包具有一交換位址選用欄位。該NAT裝置設置于該私有網(wǎng)路，其將該注冊封包的來源位址欄位的內(nèi)容與該交換位址欄位的內(nèi)容交換，再依據(jù)NAT轉(zhuǎn)換的規(guī)則，將來源位址欄位的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，以將該注冊封包傳送至該本地代理器；或?qū)⒁蛔曰貞獍哪康奈恢窓谖坏膬?nèi)容與交換位址欄位的內(nèi)容交換，以將該注冊回應封包傳送至該行動節(jié)點；該本地代理器于收到該注冊封包后，回復該注冊回應封包，該注冊回應封包的標頭來源位址欄位及目的位址欄位的內(nèi)容分別為該本地代理器的位址及該NAT裝置的公有位址，該注冊回應封包具有交換位址選用欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址。


圖1為公知以Mobile IP協(xié)定運作于使用NAT裝置的私有網(wǎng)路的示意圖。
圖2顯示一標準的封包標頭的內(nèi)容。
圖3為本發(fā)明用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的NAT系統(tǒng)的架構(gòu)圖，其說明注冊的過程。
圖4為本發(fā)明的用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的NAT系統(tǒng)的架構(gòu)圖，其說明傳送資料封包的過程。
具體實施例方式
為能更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉較佳具體實施例說明如下。
本發(fā)明的用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其方法是將既有IP標頭(Header)的選擇性欄位新定義一交換位址選用欄位(Swap addtess option field)，而提供一位址交換功能，據(jù)以實現(xiàn)支持MobileIP運行于私有網(wǎng)路的目的。
圖2顯示一標準的封包標頭的內(nèi)容，其中，在來源位址(Source address)欄位21及目的位址(Destinatioil address)欄位22之后可接續(xù)有選用(Option)欄位23，在RFC 791中定義了數(shù)種選用欄位23的用途，例如，類型(Type)欄位232為0×07時，選用欄位23用來記錄封包經(jīng)過的路由器，類型欄位232為0×44時，選用欄位23用來記錄時間，類型欄位232為0×83或0×89時，選用欄位23用來指定封包經(jīng)過的路由器，本發(fā)明是將一選用欄位23定義為一交換位址選用欄位，當欄位23中的類型欄位232被設定為本發(fā)明的交換位址選用欄位(例如Type＝0×2a)，則欄位23中的交換位址欄位231即記錄本發(fā)明的NAT系統(tǒng)所使用的交換位址。而此交換位址欄位231的初始位址為0.0.0.0，以供本發(fā)明的系統(tǒng)及方法所使用。
圖3為說明本發(fā)明的用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的NAT系統(tǒng)及其方法的系統(tǒng)架構(gòu)圖，當一行動節(jié)點(MN)11由其本地網(wǎng)路101移動至一外地的私有網(wǎng)路102時，該行動節(jié)點11將由該私有網(wǎng)路20的動態(tài)主機配置協(xié)定伺服器13取得一暫時位址(CoA)(192.168.0.1)，依據(jù)Mobile IP協(xié)定，該移動至外地的行動節(jié)點11在取得暫時位址后，會向其本地網(wǎng)路10的本地代理器(HA)12注冊，如圖所示，其所發(fā)出的注冊封包15的標頭來源(source)及目的(destination)分別為該暫時位址(192.168.0.1)及該本地代理器12位欄(120.105.1.1)，而注冊封包15的內(nèi)容即包含有關此行動節(jié)點11目前所在的暫時位址(192.168.0.1)，且注冊封包15包含交換位址欄位，其交換位址值設為0.0.0.0.0。此注冊封包15經(jīng)由該NAT裝置14的處理，其中，NAT裝置14偵測此注冊封包15帶有交換位址欄位，則將來源位址欄位的內(nèi)容(暫時位址(192.163.0.1))與交換位址欄位的內(nèi)容(位址0.0.0.0)交換，使得交換位址欄位的內(nèi)容為暫時位址(192.168.0.1)，而來源位址欄位的內(nèi)容為位址0.0.0.0。該NAT裝置14再依據(jù)NAT轉(zhuǎn)換的規(guī)則，將來源位址(位址0.0.0.0)轉(zhuǎn)換為該NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)。而將此注冊封包15傳送至本地網(wǎng)路101的本地代理器12。
本地代理器12在收到此注冊封包15后，解開其資料內(nèi)容而得知該行動節(jié)點11目前處在該暫時位址(192.168.0.1)。本地代理器12回復一標頭來源(source)及目的(destination)分別為該本地代理器12的位址(120.105.1.1)及該NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)的注冊回應封包16，此注冊回應封包16亦包含交換位址欄位，并依據(jù)注冊所知行動節(jié)點11的暫時位址(192.163.0.1)，而將此暫時位址(192.168.0.1)填入注冊回應封包16的交換位址欄位，此注冊回應封包16經(jīng)由該NAT裝置14的處理，其中，NAT裝置14偵測此注冊回應封包16帶有交換位址欄位，而將目的位址欄位的內(nèi)容(NAT裝置14的公有位址140.113.1.1)與交換位址欄位的內(nèi)容(暫時位址192.168.0.1)交換，使得目的位址欄位的內(nèi)容為暫時位址(192.168.0.1)，而交換位址欄位的內(nèi)容為NAT的公有位址(140.113.1.1)。故能將此注冊回應封包16傳送至行動節(jié)點11，以完成注冊。
在注冊完成后，如移動至外地的私有網(wǎng)路102的行動節(jié)點11欲傳送資料封包給本地代理器12，如圖4所示，資料封包17的來源位址欄位為暫時位址(192.168.0.1)、目的位址欄位為本地代理器12的位址(120.105.1.1)，資料封包17并不包含交換位址欄位，而NAT裝置14依一般的NAT轉(zhuǎn)換，將資料封包17的來源位址(暫時位址(192.163.0.1))轉(zhuǎn)換為NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)，而將資料封包17遞送至該本地代理器12。
如該本地代理器12欲傳送資料封包給該移動至外地的私有網(wǎng)路102的行動節(jié)點11，如圖4所示，資料封包17的來源位址欄位為本地代理器12的位址(120.105.1.1)，目的位址欄位為NAT裝置14的公有IP位址(140.113.1.1)，資料封包將加上交換位址欄位，且依據(jù)先前注冊的資訊，得知行動節(jié)點11的暫時位址(192.163.0.1)，而將此暫時位址(192.168.0.1)填入資料封包17的交換位址欄位。
此資料封包先遞送至該NAT裝置14，NAT裝置14偵測此資料封包17帶有交換位址欄位，而將目的位址欄位的內(nèi)容(NAT的公有位址140.113.1.1)與交換位址欄位的內(nèi)容(暫時位址192.168.0.1)交換，使得目的位址欄位的內(nèi)容為暫時位址(192.168.0.1)，而交換IP位址欄位的內(nèi)容為NAT裝置14的公有位址140.113.1.1。而可將此資料封包17正確地傳送至行動節(jié)點11。
由以上說明可知，本發(fā)明由利用既有封包標頭的一選用欄位指定為一交換位址選用欄位，而可提供一位址交換功能來保存移動至外地的私有網(wǎng)路的行動節(jié)點的暫時位址，其與現(xiàn)有的NAT轉(zhuǎn)換相容，且無需使用任何表格及接口號碼，即可實現(xiàn)支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的目的。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的方法，其中，一行動節(jié)點由其本地網(wǎng)路移動至一外地的私有網(wǎng)路，且該行動節(jié)點由該私有網(wǎng)路取得一暫時位址，該私有網(wǎng)路具有一NAT裝置，該方法包括一注冊封包傳送步驟，該行動節(jié)點向其本地網(wǎng)路的本地代理器發(fā)出一注冊封包，該注冊封包的標頭來源位址欄位及目的位址欄位分別為該暫時位址及該本地代理器的位址，且該注冊封包具有一交換位址欄位；一第一NAT轉(zhuǎn)換步驟，該NAT裝置將該注冊封包的來源位址欄位的內(nèi)容與該交換位址欄位的內(nèi)容交換，再依據(jù)NAT轉(zhuǎn)換的規(guī)則，將來源位址欄位的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，以將該注冊封包傳送至該本地代理器；一注冊回應封包傳送步驟，該本地代理器在收到該注冊封包后，回復一標頭來源位址欄位及目的位址欄位內(nèi)容分別為該本地代理器的位址及該NAT裝置的公有位址的注冊回應封包，此注冊回應封包具有一交換位址欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址；以及一第二NAT轉(zhuǎn)換步驟，該NAT裝置將該注冊回應封包的目的位址櫚位的內(nèi)容與交換位址欄位的內(nèi)容交換，以將此注冊回應封包傳送至行動節(jié)點。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，于該注冊封包傳送步驟中，注冊封包的內(nèi)容包含此行動節(jié)點目前所在的暫時位址，于該注冊回應封包傳送步驟中，該本地代理器解開注該冊封包的內(nèi)容而得知該行動節(jié)點目前處在該暫時位址。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，于該注冊封包傳送步驟中，該交換位址欄位的內(nèi)容設為0.0.0.0。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，于該注冊封包傳送步驟中，該注冊封包的交換位址欄位定義于其標頭的選用欄位中，于該注冊回應封包傳送步驟，該注冊回應封包的交換位址欄位定義于其標頭的選用欄位中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該注冊封包及注冊回應封包的交換位址欄位由設定其標頭的選用欄位中的一類型欄位而予以設定。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含一第一資料封包傳送步驟，由該行動節(jié)點傳送一第一資料封包給該本地代理器，該第一資料封包的來源位址欄位的內(nèi)容為該暫時位址、目的位址欄位的內(nèi)容為該本地代理器的位址；以及一第三NAT轉(zhuǎn)換步驟，該NAT裝置將該第一資料封包的來源位址欄位的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，而將該第一資料封包遞送至該本地代理器。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包含一第二資料封包傳送步驟，由該本地代理器傳送第二資料封包給該行動節(jié)點，該第二資料封包的來源位址欄位的內(nèi)容為該本地代理器的位址，目的位址欄位的內(nèi)容為該NAT裝置的公有位址，該第二資料封包具有一交換位址欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址；以及一第四NAT轉(zhuǎn)換步驟，該NAT裝置將該第二資料封包的目的位址欄位的內(nèi)容與該交換位址欄位的內(nèi)容交換，以將該第二資料封包傳送至該行動節(jié)點。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，于該第二資料封包傳送步驟中，依據(jù)先前的注冊得知該行動節(jié)點的暫時位址，以將該暫時位址填入該第二資料封包的交換位址欄位。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，于該第二資料封包傳送步驟中，該第二資料封包的交換位址欄位定義于其標頭的選用欄位中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該第二資料封包的交換位址欄位由設定其標頭的選用欄位中的一類型欄位而予以設定。
11.一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的系統(tǒng)，包括一本地代理器，設置于一本地網(wǎng)路；至少一行動節(jié)點，其可由該本地網(wǎng)路移動至一外地的私有網(wǎng)路，且由該私有網(wǎng)路取得一暫時位址，該行動節(jié)點向該本地代理器發(fā)出一注冊封包，該注冊封包的標頭的來源位址欄位及目的位址欄位分別為該暫時位址及該本地代理器的位址，該注冊封包具有一交換位址欄位；以及一NAT裝置，設置于該私有網(wǎng)路，其將該注冊封包的來源位址欄位的內(nèi)容與該交換位址欄位的內(nèi)容交換，再依據(jù)NAT轉(zhuǎn)換的規(guī)則，將來源位址欄位的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，以將該注冊封包傳送至該本地代理器；或?qū)⒁蛔曰貞獍哪康奈恢窓谖坏膬?nèi)容與交換位址欄位的內(nèi)容交換，以將該注冊回應封包傳送至該行動節(jié)點；其中，該本地代理器于收到該注冊封包后，回復該注冊回應封包，該注冊回應封包的標頭的來源位址欄位及目的位址欄位的內(nèi)容分別為該本地代理器的位址及該NAT裝置的公有位址，該注冊回應封包具有交換位址欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該行動節(jié)點所發(fā)出的注冊封包的內(nèi)容包含此行動節(jié)點目前所在的暫時位址，該本地代理器由解開該注該冊封包的內(nèi)容而得知該行動節(jié)點目前處在該暫時位址。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該行動節(jié)點所發(fā)出的注冊封包的該交換位址欄位的內(nèi)容設為0.0.0.0。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該注冊封包及注冊回應封包的交換位址欄位定義于其標頭的選用欄位中。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該注冊封包及注冊回應封包的交換位址欄位由設定其標頭的選用欄位中的一類型欄位而予以定義。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，于注冊完成后，該行動節(jié)點傳送一第一資料封包給該本地代理器，該第一資料封包的來源位址欄位內(nèi)容為該暫時位址、目的位址欄位內(nèi)容為該本地代理器的位址；該NAT裝置將該第一資料封包的來源位址欄位內(nèi)容轉(zhuǎn)換為該NAT裝置的公有位址，而將該第一資料封包遞送至該本地代理器。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，于注冊完成后，該本地代理器傳送一第二資料封包給該行動節(jié)點，該第二資料封包的來源位址欄位內(nèi)容為該本地代理器的位址，目的位址欄位內(nèi)容為該NAT裝置的公有位址，該第二資料封包具有一交換位址欄位，其內(nèi)容包含該暫時位址；該NAT裝置將該第二資料封包的目的位址欄位內(nèi)容與該交換位址欄位內(nèi)容交換，以將該第二資料封包傳送至該行動節(jié)點。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，該本地代理器依據(jù)先前注冊得知該行動節(jié)點的暫時位址，以將該暫時位址填入該第二資料封包的交換位址欄位。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二資料封包的交換位址欄位是定義于其標頭選用欄位中。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二資料封包的交換位址欄位由設定其標頭選用欄位中的一類型欄位而予以定義。
全文摘要
本發(fā)明是一種用以支持行動IP運行于私有網(wǎng)路的網(wǎng)路位址轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其方法，其中，一行動節(jié)點由其本地網(wǎng)路移動至一外地的私有網(wǎng)路，且由該私有網(wǎng)路取得一暫時位址，行動節(jié)點向其本地網(wǎng)路的本地代理器發(fā)出一注冊封包，且注冊封包具有一交換位址欄位；私有網(wǎng)路的NAT裝置將注冊封包的來源位址與交換位址交換，再將來源位址轉(zhuǎn)換為NAT裝置的公有位址，以將注冊封包傳送至本地代理器；本地代理器在收到注冊封包后，回復一注冊回應封包，此注冊回應封包具有一交換位址欄位，其內(nèi)容包含暫時位址；NAT裝置將注冊回應封包的目的位址與交換位址交換，以將此注冊回應封包傳送至行動節(jié)點。
文檔編號H04L12/56GK1691638SQ200410035080
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者范榮軒, 曾建超, 王俊杰 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院