用于分组数据转换的技术转让专利
申请号 : CN201980015773.8
文献号 : CN111788812B
文献日 : 2021-08-31
发明人 : M·阿门德 , E·波根菲尔德
申请人 : 德国电信股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于发送器的第一分组数据转换设备(810),所述分组数据转换设备(810)包括:
数据接口(811),所述数据接口(811)被配置成根据第一网络协议(814)提供第一分组数据(813),其中所述第一网络协议(814)是数据报拥塞控制协议DCCP,其中所述第一分组数据(813)的每个分组都包括第一分组报头(815);以及转换器(812),所述转换器(812)被配置成将所述第一分组数据(813)转换成第二分组数据(817),
其中所述转换基于对所述第一分组报头(815)的内容的重新布置,其中经重新布置的第一分组报头(819)指示所述第二分组数据(817)是根据第二网络协议(818)生成的,其中所述第二网络协议(818)是用户数据报协议UDP或UDP‑Lite协议,其特征在于,
所述经重新布置的第一分组报头以固定顺序示出至少以下位字段:源端口(601)、目的端口(602)、校验和覆盖字段CsCov(603)、以及校验和(604),其中所述CsCov(603)被扩展到UDP或UDP‑Lite协议的分组报头(400)中包括的长度字段(401)的大小,其中所述经重新布置的报头(600)与UDP报头(400)相匹配(610),其中所述转换进一步基于将所述第一分组报头(815,703)的协议字段(501)从指示所述第一网络协议(814)更改为指示所述第二网络协议(818)。
2.如权利要求1所述的第一分组数据转换设备(810),其特征在于,所述第一分组报头(815)包括因特网协议IP报头(703),以及其中所述协议字段(501)是所述IP报头(703)的协议字段。
3.如权利要求1或2所述的第一分组数据转换设备(810),其特征在于,所述转换器(812)被配置成将所述协议字段(501)从指示DCCP协议的值33更改为指示UDP协议的值17或更改为指示UDP‑Lite协议的值136。
4.如权利要求1所述的第一分组数据转换设备(810),其特征在于,所述转换进一步基于将所述第一分组报头(815)的类型字段(305,605)、CCVal字段(306,606)和数据偏移字段(307,607)中的至少一者重新布置到所述经重新布置的第一分组报头(819)中的另一位置。
5.如权利要求1所述的第一分组数据转换设备(810),其特征在于,所述经重新布置的第一分组报头(819)包括按以下顺序的以下数据字段:源端口(601)、目的端口(602)、校验和覆盖CsCov(603)、校验和(604)、类型(605)、CCVal(606)、数据偏移(607)和序列号(608,
609)。
6.如权利要求1所述的第一分组数据转换设备(810),其特征在于,所述第一分组数据(813)和所述第二分组数据(817)是根据OSI层4表示的经分段的数据流。
7.一种用于接收器的第二分组数据转换设备(820),所述第二分组数据转换设备(820)包括:
数据接口(821),所述数据接口(821)被配置成根据第二网络协议(818)或根据UDP‑Lite协议接收第二分组数据(817),其中所述第二网络协议(818)是用户数据报协议UDP,其中所述第二分组数据(817)的每个分组都包括第二分组报头(819);以及转换器(822),所述转换器(822)被配置成将所述第二分组数据(817)转换成第一分组数据(813);
其中所述转换基于对所述第二分组报头(819)的内容的重新布置,其中经重新布置的第二分组报头(815)指示所述第一分组数据(813)是根据第一网络协议(814)生成的,其中所述第一网络协议是数据报拥塞控制协议DCCP,其特征在于,
所述经重新布置的第二分组报头以固定顺序示出至少以下位字段:16位的源端口字段、16位的目标端口字段、8位的数据偏移字段(307)、4位的CCVal字段(306)、4位的校验和覆盖字段CsCov(301)以及16位的校验和字段,其中所述第二分组报头的具有第二协议的长度字段的16位大小的CsCov字段(603)被转换成所述经重新布置的第二分组报头的4位大小的CsCov(301)字段,其中所述经重新布置的第二分组报头与DCCP报头(300)相匹配,其中所述转换进一步基于将所述第二分组报头(815,703)的协议字段(501)从指示所述第二网络协议(814)更改为指示所述第一网络协议(818)。
8.一种传输系统(800),包括:
发送器,所述发送器被配置成通过传输信道发送第一分组数据(813),其中所述发送器包括根据权利要求1至6之一所述的第一分组数据转换设备(810),所述第一分组数据转换设备(810)被配置成在发送之前将所述第一分组数据(813)转换成第二分组数据(817);以及
接收器,所述接收器被配置成经由所述传输信道接收第二分组数据(817),其中所述接收器包括根据权利要求7所述的第二分组数据转换设备(820),所述第二分组数据转换设备(820)被配置成在接收之后将所述第二分组数据(817)转换成第一分组数据(813)。
9.如权利要求8所述的传输系统(800),其特征在于,包括:所述发送器和所述接收器之间的中间盒,其中所述中间盒被配置成传输根据所述第二网络协议(818)的数据,并阻塞根据所述第一网络协议(814)的数据。
10.如权利要求9所述的传输系统(800),其特征在于,所述第一网络协议(814)是数据报拥塞控制协议DCCP,并且所述第二网络协议(818)是用户数据报协议UDP或UDP‑Lite协议。
11.一种用于分组数据转换的方法(900),所述方法包括:根据第一网络协议提供(901)第一分组数据,其中所述第一网络协议(814)是数据报拥塞控制协议DCCP,其中所述第一分组数据的每个分组都包括第一分组报头;以及将所述第一分组数据转换(902)成第二分组数据,其中所述转换基于对所述第一分组报头的内容的重新布置,其中经重新布置的第一分组报头指示所述第二分组数据是根据第二网络协议生成的,其中所述第二网络协议是用户数据报协议UDP或UDP‑Lite协议,其特征在于,
重新布置所述第一分组报头以便以固定顺序示出至少以下位字段:源端口(601)、目的端口(602)、校验和覆盖字段CsCov(603)、以及校验和(604),其中所述CsCov(603)被扩展到UDP或UDP‑Lite协议的分组报头(400)中包括的长度字段(401)的大小,其中经转换的报头(600)与UDP报头(400)相匹配(610);
其中所述转换进一步基于将所述第一分组报头(815,703)的协议字段(501)从指示所述第一网络协议(814)更改为指示所述第二网络协议(818)。
说明书 :
用于分组数据转换的技术
技术领域
据的中间盒(middle box)上传送经转换的DCCP分组数据。本发明进一步涉及用于类UDP外
观的DCCP报头转换器设备。
背景技术
用于当今的计算机网络以确保OSI(开放系统互连)层4上的可靠数据传输。因此,它使用拥
塞控制来适配路径特性并使用流控制来实现可靠有序递送,这可能会导致队首阻塞。尤其,
从应用角度来看,队首阻塞是非期望的特征,例如,对于实时通信而言。因此,大多数此类应
用使用根据“J.Postel,“User Datagram Protocol(用户数据报协议)”RFC768,1980年8月
28日”的OSI层4用户数据报协议(UDP),该协议是无状态的并且不包括任何拥塞或流控制。
替换地,可以使用根据RFC3828的UDP‑Lite,其具有协议号136而非17的UDP。为了确保路径
适配,应用大多在顶层实施自己的拥塞控制,这既耗时又容易出错。存在解决此问题的另一
OSI层4协议:根据“E.Kohler、M.Handley、S.Floyd,“Datagram Congestion Control
Protocol(DCCP)(数据报拥塞控制协议(DCCP))”,RFC4340,2006年3月”的普通旧数据报拥
塞控制协议(DCCP)是一种继承TCP类拥塞控制的协议,而不保证(有序)递送。使用它的应用
可以将拥塞控制留给层4而无需关注。
中间盒经常在DCCP到达目的地的途中阻塞DCCP,这进而成为不使用DCCP作为应用开发器的
原因。仅TCP和UDP是预期中间盒能够合理接受的协议。
发明内容
议。由于DCCP希望避免TCP行为,因此解决方案空间仅限于UDP。
如图1所示。第一解决方案是首先在发送转换器上将每个DCCP数据报都封装成UDP数据报,
并然后在接收转换器中再次将其剥离,这也可以被描述为如图2所示的基于UDP的DCCP传输
(DCCP over UDP transmission),并且相当简单。然而,除了简单性之外,该第一解决方案
还会因注入至少一个附加的UDP报头而对大小比例造成影响,并最终对OSI网络层(例如IP)
的报头的大小比例造成影响。因此,引入了至少需要传输的开销,并还可能导致除分段和/
或有效载荷减少之外的其他开销。第二解决方案,其是更为优雅的解决方案,主要基于将
DCCP报头(参见图3)转换成看起来像UDP,如图6和7示例性地示出的。此第二解决方案的一
般表示如图8所示。
号处理器、集成电路、电子光学电路和/或无源组件的电子组件来实现。
网络的静驻设备和平台之间进行信号传输和交换的交换网络,以及其中在网络接入设备与
通信终端之间进行信号传输的接入网络。通信网络可包括移动无线电网络的组件以及固定
网络的组件两者。在移动网络中,接入网络也被称为空中接口,并且包括例如带有移动天线
以建立到如上所述的通信终端(例如带有移动适配器的移动电话或移动设备或机器终端)
的通信的基站(B节点、演进型B节点、无线电蜂窝)。在固定网络中,接入网络包括例如DSLAM
(数字订户线接入复用器),以基于线缆来连接多个参与者的通信终端。经由交换网络,通信
可被传递到其他网络,例如其他网络运营商,例如外国网络。
通信的规则“句法”、“语义”和“同步”以及可能的错误检测和纠正。可以通过计算机硬件、软
件、或两者的组合来实现各网络协议。通信系统使用定义明确的格式来交换各种消息。每个
消息都具有准确的含义,旨在从针对该特定情况预定的一系列可能响应中引起响应。指定
的行为通常独立于其如何被实现。通信协议必须由相关各方协定。为了达成协定,可以将网
络协议开发为技术标准。多个协议通常描述单个通信的不同方面。设计成一起工作的一组
(网络)协议被称为(网络)协议套件;当用软件实现时,它们是(网络)协议栈。因特网通信协
议由因特网工程任务组(IETF)发布。IEEE处置有线和无线联网,而国际标准化组织(ISO)处
置其他类型。
协议的各种各样的通信系统的互操作性。该模型将通信系统划分成各抽象层。原始版本的
模型定义了七个层:物理层(层1)、数据链路层(层2)、网络层(层3)、传输层(层4)、会话层
(层5)、表示层(层6)和应用层(层7)。
塞控制协议DCCP提供第一分组数据,其中该第一分组数据的每个分组都包括第一分组报
头;以及转换器,该转换器被配置成将该第一分组数据转换成第二分组数据,其中该转换基
于对该第一分组报头的内容的重新布置,其中该经重新布置的第一分组报头指示该第二分
组数据是根据第二网络协议生成的,特别是根据用户数据报协议UDP或UDP‑Lite协议生成
的。
据是根据第二网络协议生成的,特别是根据UDP或根据UDP‑Lite生成的。具体而言,此类第
一分组数据转换设备通过网络设备提供对数据话务的高效传输,该网络设备仅支持特定网
络协议,即第二网络协议,但是阻塞根据第一网络协议的数据话务。UDP‑Lite在重新布置方
面更加容易,因为它已经包含了用于端口、CsCov和Chksum(校验和)的数据字段。
议的数据话务(例如UDP数据话务或UDP‑Lite数据话务)的情况下将传递第一分组数据。
类中间盒阻塞。
的范围。
Lite)话务但阻塞DCCP或其他话务。
一分组报头中的另一位置。
CCVal、数据偏移和序列号。
部分时,第一分组数据被标识成UDP数据话务。
数据报协议UDP或根据UDP‑Lite协议接收第二分组数据,其中该第二分组数据的每个分组
都包括第二分组报头;以及转换器,该转换器被配置成将该第二分组数据转换成第一分组
数据;其中转换基于对第二分组报头的内容的重新布置,其中经重新布置的第二分组报头
指示第一分组数据是根据第一网络协议生成的,特别是根据数据报拥塞控制协议DCCP生成
的。
网络协议生成的,特别是根据UDP(或UDP‑Lite)生成的并因此可以通过这些中间盒。第二分
组数据转换设备的转换器将经传送的数据话务重新转换回其原始网络协议,即重新转换回
第一网络协议,特别是DCCP。此类第二分组数据转换设备(与上述第一分组数据转换设备一
起)通过网络设备提供对数据话务的高效传输,该网络设备仅支持特定网络协议,即第二网
络协议,但是阻塞根据第一网络协议的数据话务。
该第一分组数据转换设备被配置成在发送之前将该第一分组数据转换成第二分组数据;以
及接收器,该接收器被配置成经由该传输信道接收第二分组数据,其中该接收器包括根据
第二方面的第二分组数据转换设备,该第二分组数据转换设备被配置成在接收之后将第二
分组数据转换成第一分组数据。
报头看起来像是第二网络协议的分组报头。
第一网络协议814,特别是根据DCCP协议的数据。
的每个分组都包括第一分组报头;以及将该第一分组数据转换成第二分组数据,其中该转
换基于对该第一分组报头的内容的重新布置,其中该经重新布置的第一分组报头指示该第
二分组数据是根据第二网络协议生成的,特别是根据用户数据报协议UDP或根据UDP‑Lite
协议生成的。
协议生成的,特别是根据UDP(或UDP‑Lite)生成的。具体而言,此类方法通过网络设备提供
对数据话务的高效传输,该网络设备仅支持特定网络协议,即第二网络协议,但是阻塞根据
第一网络协议的数据话务。
附图说明
具体实施方式
而不脱离本发明的范围。因此,以下详细描述不应按照限制的意义来理解,因为本发明的范
围由所附权利要求限定。
行所描述的方法步骤的单元,即使在附图中未显式地描述或解说此类单元。此外,应理解,
除非另有特别说明,否则本文所描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
122(图1的右侧)用于撤消转换。在发送方侧,即图1的左侧,DCCP生成器110根据开放系统互
连(OSI)参考模型在OSI层4处生成DCCP数据流111。发送方侧上的转换器112将此DCCP数据
流111转换成看起来像UDP的经转换的数据流113(在OSI层4上)。在接收方侧,即图1的右侧,
接收方侧处的转换器122将此看起来像UDP的经转换的数据流(重新)转换成经重新转换的
DCCP数据流121(在OSI层4上),该经重新转换的DCCP数据流121然后被转发到DCCP接收器
120。
DCCP传输在发送转换器上将每个DCCP数据报都封装成UDP数据报,而第二类型的转换技术
(如图6和7所示)是基于以使得DCCP报头看起来像UDP报头的方式重新布置DCCP报头的内
容。两种技术都允许DCCP分组数据通过发送器和接收器之间的中间盒,该中间盒被设计成
支持UDP数据话务但阻塞DCCP数据话务。
在发送转换器112上将每个DCCP数据报都封装成UDP数据报,并然后在接收转换器122中再
次将其剥离。
113附加地包括经封装的IP层203和经封装的UDP层204(如图2的中偏左部分所示),或者替
换地包括IP层205和DCCP层206之间的经封装的UDP层204(如图2的中偏右部分所示)。在接
收转换器112之后,这些附加层203、204(第一备选方案)或此单个附加层204(第二备选方
案)再次被剥离,从而产生具有与原始DCCP数据流111相同结构的接收DCCP数据流121,即,
包括层1 201、层2 202、作为层3的IP层205、作为层4的DCCP层206以及作为更高层的有效载
荷207。
报头的大小比例造成影响。因此,引入了至少需要被传输的开销,并还可能导致除分段和/
或有效载荷减少之外的其他开销。
通知(ECN)、拥塞控制和特征协商。DCCP提供了一种访问拥塞控制机制的方法,而不必在比
层4更高的层上实现它们。它允许像传输控制协议(TCP)那样基于流的语义,但不提供可靠
的有序递送。DCCP连接包含确收话务以及数据话务。
1字段(1位)、另一保留位字段(8位)、序列号(高位)(16位)和序列号(低位)(32位)。
式被重新布置。在一些实施例中,必须将CsCov 301位字段另外转换成UDP报头的相应长度
和/或值字段。校验和覆盖CsCov确定校验和字段所覆盖的分组的部分。此第二解决方案没
有如在上面参考图2描述的第一解决方案中那样注入额外信息的缺点,而是利用了DCCP报
头的已经使用的空间并重新布置报头内容。
(IP)网络上的其他主机。不需要事先进行通信就能建立通信信道或数据路径。UDP使用具有
最少协议机制的简单无连接通信模型。UDP提供用于数据完整性的校验和,以及用于在数据
报的源和目的处寻址不同功能的端口号。它没有握手对话,并因此使用户程序暴露于底层
网络的任何不可靠性。不存在对递送、顺序或重复保护的保证。
同。在一些实施例中,可能会归因于重新布置而必须重新计算校验和。如果将DCCP报头300
的CsCov字段301扩大到16位值并且CCVal 306和数据偏移307被移位到经重新布置的DCCP
报头中的某个其他位置,则该经重新布置的DCCP报头就看起来像图4中所示的UDP报头400。
此外,它表现得类似于有效的UDP分组,以防中间盒检查长度和校验和。
数据报从源主机路由到目的主机。为此,因特网协议定义分组的格式并提供寻址系统。每个
数据报都具有两个组成部分:报头和有效载荷。IP报头包括源IP地址、目的IP地址以及路由
和递送数据报所需的其他元数据。有效载荷是被传输的数据。这种将数据有效载荷嵌套在
带有报头的分组中的方法称为封装。
第二解决方案,连同报头内容的重新布置,转换器设备必须将IP报头500中的“协议”字段
501更改为17;UDP(发送转换器)或33;DCCP(接收方转换器)。在使用根据RFC 3828的UDP‑
Lite协议的替换实施例中,转换器设备必须将IP报头500中的“协议”字段501更改为136;
UDP‑Lite(发送转换器)或33;DCCP(接收方转换器)。
606、数据偏移607、序列号(高位)608和序列号(低位)609。与图3所示的DCCP报头300相比,
当CsCov 603被放大到16位值时,源端口601、目的端口602和校验和604位于相同的位置。数
据偏移307、CCVal 306和类型605被移位到某个其他位置,并且序列号(高位)608和序列号
(低位)609位于相同的位置。移除了DCCP报头300的保留位字段和X=1位字段。如图4所示,
由于经转换的报头600的CsCov位字段603类似于UDP报头400的长度位字段401,所以经转换
的报头600现在匹配610如图4所示的UDP报头400。
UDP(发送转换器)或33;DCCP(接收方转换器)。在使用根据RFC 3828的UDP‑Lite协议的替换
实施例中,转换器设备必须将如以上参考图5所述的IP报头中的“协议”字段更改为136;
UDP‑Lite(发送转换器)或33;DCCP(接收方转换器)。此外,它表现得类似于有效的UDP(或
UDP‑Lite)分组,以防中间盒检查长度和校验和。最终架构和相关OSI层更改如图7所示。
转换器112的17,UDP(或任选地136,UDP‑Lite)或针对接收转换器122的33,DCCP。
113包括经重新布置的DCCP层206,其类似于UDP层704和经修改的IP层703,其中协议字段被
更改为17,UDP(或者任选地136,UDP‑Lite)。在接收转换器112之后,这些经重新布置的层
703、704被带回其原始结构,从而产生具有与原始DCCP数据流111相同结构的接收DCCP数据
流121,即,包括层1 201、层2 202、作为层3的IP层205、作为层4的DCCP层206以及作为更高
层的有效载荷207。
侧)的第一分组数据转换设备810和在接收者侧(右侧)的第二分组数据转换设备820。分组
数据转换设备810、820两者都可以在不同网络实体(例如,发送器和接收器)上实现,或者在
同一网络实体(例如,提供发送器和接收器功能的收发机)上实现。
个分组都包括第一分组报头(815)。第一分组数据813可以在内部生成或从外部设备接收。
第一分组数据转换设备810包括被配置成将第一分组数据813转换成第二分组数据817的转
换器812。转换基于对第一分组报头815的内容的重新布置,其中经重新布置的第一分组报
头819指示第二分组数据817是根据第二网络协议818生成的,特别是根据用户数据报协议
UDP生成的,例如,如上文参考图3至7所描述的,称为基于分组报头内容重新布置的第二解
决方案。
的长度。此外,第二分组数据817的分组的长度可以等于第一分组数据813的对应分组的长
度,这意味着整个分组的长度不会因转换器812的转换而改变。
网协议(IP)报头,例如上文参考图7所描述的IP报头703。协议字段可以是如上文参考图5所
描述的IP报头703的协议字段501。IP报头可以是IPv4报头或IPv6报头。
如,如图3所示。CsCov 301可以被扩展到第二网络协议的分组报头400,特别是UDP协议的分
组报头,中包括的长度字段401的大小,例如如图4所示。例如,CsCov 301可以从4位扩展到
16位,如图6所示。
一位置,例如,如图3和6所示。
和序列号608、609,如图6所示。
数据接口821被配置成根据第二网络协议818,特别是根据用户数据报协议UDP来接收第二
分组数据817。第二分组数据817的每个分组都包括第二分组报头819和数据816。第二分组
数据转换设备820进一步包括转换器822(由于其执行在发送方侧转换器812的反向操作,所
以也被称为重新转换器)。转换器822被配置成将第二分组数据817转换成第一分组数据
813。转换基于对第二分组报头819的内容的重新布置,其中经重新布置的第二分组报头815
指示第一分组数据813是根据第一网络协议814生成的,特别是根据数据报拥塞控制协议
DCCP生成的。
其被配置成在发送之前将第一分组数据813转换成第二分组数据817。传输系统800可进一
步包括接收器(未示出,但是位于右手侧),该接收器被配置成经由传输信道接收第二分组
数据817。接收器包括如上所述的第二分组数据转换设备820,其被配置成在接收之后将第
二分组数据817转换成第一分组数据813。
据。在示例性实现中,发送器和接收器两者都可以在智能手机中实现,发送器和接收器两者
都可以在下载服务器中实现以实现双工传输。
被转换成根据第二网络协议的数据话务,以便通过第一网络节点和第二网络节点之间的传
输路径,该传输路径被设计成传送根据第二网络协议的数据话务但是阻塞根据第一网络协
议的数据话务。在此示例中,第一网络节点和第二网络节点也可以包括发送器和接收器两
者,以用于双工传输。
议814,特别是根据DCCP协议的数据。在此实现中,数据话务由于数据话务转换而可以通过
中间盒。
包括第一分组报头815。
置的第一分组报头819指示第二分组数据是根据第二网络协议818生成的,特别是根据用户
数据报协议UDP生成的。
瞬态计算机介质上的程序代码。计算机程序产品可以实现以上关于图6到9描述的技术。
给定的或特定的应用可以是期望的和有利的。此外,在具体实施方式或权利要求书中使用
术语“包括(include)”、“具有”、“带有”或其其他变体的范围内,此类术语旨在以类似于术
语“包括(comprise)的方式被包含。同样,术语“示例性”、“例如(for example)”和“例如
(e.g.)仅仅意指作为示例,而不是最好的或最佳的。术语“耦合”和“连接”,连同衍生物可能
已经被使用。应当理解的是,这些术语可能已经被用来指示两个元素相互合作或相互作用,
无论它们是直接物理接触还是电接触,或者它们不是彼此直接接触的。
方面。本申请旨在涵盖本文所讨论的特定方面的任何调整或变化。
实现。
经参考一个或多个特定实施例描述了本发明,但本领域技术人员认识到,在不脱离本发明
的范围的情况下,可以对其进行许多改变。因此,应当理解,在所附权利要求及其等同物的
范围内,本发明可以不是如本文特别描述的那样来实践。