CN101282328A - 互联网内网Web服务的访问方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种互联网内网Web服务的访问方法，其包括以下步骤：将互联网中的一个或多个硬件服务器设置为通道服务器、动态域名解析服务器和管理服务器；所述管理服务器通过互联网接收提供Web服务的客户端的建立通道的请求，并判断该客户端是否具有外网IP地址；如果该客户端具有外网IP地址，则启动其通道服务器，并继续接收其他客户端的请求；如果客户端为内网计算机，则所述客户端选择一个通道服务器并与其之间建立数据通道，同时所述动态域名解析服务器更新其IP地址信息。本发明的内网Web服务访问方法，可以有效地穿透Internet中的各种Middle－boxes的限制，并可突破端口封锁。

Description

互联网内网Web服务的访问方法
技术领域
本发明涉及一种互联网Web服务的访问方法，特别涉及一种互联网内网Web服务的访问方法。
背景技术
在当今的互联网应用中，Web网站成为互联网最为重要的基础应用。但到目前为止，要使得建立互联网Web网站得到普及，能被普通人所掌握和应用，还存在着一些瓶颈和障碍的问题。
首先是建立互联网Web网站对于普通用户来说，技术要求和成本要求都较高。从技术要求上来说，建立一个简单的静态Web网站，也需要使用网页创作工具，如Frontpage、Dreamweaver等，并需要管理和配置Web服务器，这些工作对于普通用户来说较为专业和复杂。
如果用户想进一步建立一个更加专业的动态Web网站，比如其中包含一些基本的电子商务和博客(Blog)之类的功能，则必须使用某种程序语言来进行专业的设计和编程，并且需要安装和使用数据库，这对于大多数非专业的用户来说，技术门槛相对较高。
除了技术障碍之外，用户要想建立自己的网站还需要进行购买服务器、租用具有固定互联网IP(Internet Protocol)的线路、申请网站域名、运行维护等一系列工作，这些工作对于普通用户来说也较为复杂，并且成本较高。
其次，在今天的Internet中，″Middle-boxes″(即中间设备，如路由器、防火墙等)已经普遍存在，这些设备具有NAT(Network AddressTranslation，网络地址转换)功能，用来解决IPv4的地址有限及网络安全上的问题。其中所述IP是目前全球因特网所采用的TCP/IP协议族中的核心协议，目前IP协议的版本号是4，简称为IPv4。
处在Middle-boxes之后的内网上的计算机可以访问互联网上的计算机，然而，由于这些Middle-boxes后的内网计算机没有外网IP，所以，内网中的计算机除非由该Middle-boxes的管理者明确地配置之外，无法被互联网上的计算机访问。这种不对称连接和访问，已经成为互联网应用中的瓶颈问题，这些问题包括无法方便地在内网中建立可被访问的Web服务等。
上述这些问题甚至可能在使用IPv6协议后继续存在，比如在NAT被当作兼容IPv4机制的地方，还有当NAT不再需要之后，防火墙将会依然存在这些问题。
目前解决上述这些问题的常见方法及其存在的不足如下：
第一，将网站的建立和维护工作承包给一个专业公司或自己聘请技术人员来解决网站的建立和维护问题，该方法存在着很多例如潜在费用、外包商诚信、个性化问题、商业数据外泄的风险等缺点；
第二，通过在互联网服务商处申请主机托管，租用空间等服务，来租用固定外网IP地址，解决服务器、线路和IP的问题，该方法存在着费用较高，网站管理工作复杂不便，安全保密较弱的缺点；
第三，在路由器上配置地址和端口映射，来解决内网计算机被访问的问题，该方法的问题在于配置地址和端口映射的方法，它要求用户必须是相关路由设备的管理者，这样才能够有权配置相关的设备，这在许多现实的网络环境下是不现实的，如小区宽带、校园网、许多写字楼内网等，再者，配置端口映射通常只能将服务端口配置指向一台内网中的计算机，而其它计算机运行的Web网站则不能够通过端口映射来提供访问，另外，路由器的配置管理对于普通的用户也较为复杂；
第四，通过P2P(Peer to Peer，点对点)技术实现对内网主机的连接访问，该方法又包括以下几种技术方案：
1、实现一个新的网络协议，就是写一个类似于TCP/IP的协议，由它来代替Windows/Linux/Unix/Unix等***里的TCP/IP协议，由它直接基于网卡硬件获取数据，这是十分复杂的，在应用中的可靠性较低；
2、使用Internet上的外网服务器中转数据，但对于大数据量的中转，这种技术受到服务器和网络的负载极限的限制；
3、依靠Internet上的外网服务器做中介，将两台分别处于不同局域网的计算机之间建立连接，之后该服务器即脱离关系，这种技术需要在需要连接的双方的计算机上安装相应的P2P软件，对于现有Web网站的访问来说，技术上很复杂，而且连接成功率随网络环境的不同而差别较大。
发明内容
基于上述现有技术中种种长期以来的障碍和瓶颈，本发明提出了一种互联网内网Web服务的访问方法，其使用P2PI(Point to PointIndirect，点对点跳转)技术，可有效和经济地解决以上问题。
本发明的目的在于提供一种方法，使得处在内网中的没有外网IP地址的计算机可以方便地被寻址，从而使得互联网上的其它计算机能够方便地访问到所述内网计算机上的Web服务。
本发明的目的还在于提供一种方法，通过动态地探知变化的IP，从而可以解析IP动态变化的域名，以解决使用动态IP的内网或计算机不能拥有域名的问题。
为达到上述目的，本发明提出一种互联网内网Web服务的访问方法，其包括以下步骤：
在互联网中设置通道服务器、动态域名解析服务器和管理服务器，这些服务器由一个或多个硬件服务器实现；
所述管理服务器通过互联网接收提供Web服务的客户端的连接请求，并判断该客户端是否具有外网IP地址；
如果该客户端具有外网IP地址，则管理服务器创建或更新该客户端的参数记录，同时通知该客户端启动本地的通道服务器，并继续接收其他客户端的请求；
如果客户端为内网计算机，则管理服务器将若干通道服务器的地址信息返回给客户端，所述客户端选择一个通道服务器，并与其之间建立数据通道，同时所述动态域名解析服务器更新其IP地址信息。
所述通道服务器启动后，由所述管理服务器更新该通道服务器的状态。
所述通道服务器建立通道进程池，其中的每个通道进程都同时监听客户端的建立通道的连接请求和互联网上的访客对通道所对应的Web服务的访问请求。
当所述管理服务器接收到客户端的建立通道的请求时，所述通道服务器为该客户端生成一个单独的通道子线程，该子线程接收客户端的数据，并从通道进程池中选择一个通道进程分配给该客户端。
所述通道服务器创建故障侦测服务，该故障侦测服务通过定时的侦测信息，监测所有已连接的客户端以及网络是否正常，每收到一个客户端反馈的侦测信息时，记录该信息的时间。
所述通道服务器建立通道状态检查线程，以定时检查每一个通道的状态，并根据所述侦测信息的接收状态，判定客户端或网络是否出现故障，以相应地保持或关闭该客户端的通道，更改状态表中该条通道的状态。
所述客户端在启动时，首先读取一个记录所有所述管理服务器地址列表的本地配置文件，然后同时向每个管理服务器发送信息包，并根据各服务器的运行状态选择一个最合适的管理服务器进行连接。
所述客户端在选定合适的通道服务器地址后，向所述通道服务器发出建立通道的连接请求，所述通道服务器对该客户端进行测试；
如果测试结果是客户端处于内网中，或是有防火墙封闭了相关端口，那么该客户端启动客户端的通道进程，与通道服务器的相应通道进程建立TCP通道。
所述内网中的客户端与通道服务器建立TCP通道后，更改本地Host文件，更新远程DNS服务器内容，以及相关的服务的本地数据库，并定时向通道服务器发送侦测信息。
本发明的互联网内网Web服务访问方法与以往技术相比的有益效果在于：
本发明能够使得拥有外网IP的用户既是一个客户网站，又是一个通道服务器，在用户对外提供网站服务的同时，以其通道服务器来为其它的用户提供通道服务，这样就解决了P2PI中转技术所带来的服务器带宽瓶颈问题。
基于本发明的内网Web服务访问方法，使得提供内网Web服务的用户在建立自己的网站时，不需要编程和使用复杂的网页设计软件，很大程度上降低了用户建立互联网Web服务网站的技术门槛，有利于推动互联网Web网站的普及；
同时，可以让用户用任何一台能够上网的Windows/Linux/Unix计算机来安装Web网站，不需要专门的服务器，并且，用户的计算机在接入Internet时，无论使用什么类型的接入线路，如ADSL、Cable、无线、GSM、CDMA、小区宽带或是数字专线等等，都可以安装自己的互联网Web网站，不会受到线路类型的制约；
基于本发明的访问方法，使得中小企业和个人可以在台式机或笔记本上安装互联网Web网站，不需要承担购买服务器和主机托管的昂贵费用，可以有效地降低成本；同时，本发明可以让内网中的所有计算机都可安装互联网Web网站，并被访问，而不需要额外的外网IP支持。
可以有效地穿透Internet中的各种Middle-boxes，不受路由器、交换机和防火墙等Middle-boxes的管辖权和配置的限制，并可突破端口封锁；
本发明使得服务提供商不需要设置大量通道服务器，大大降低了服务商的运营成本；
本发明能够自动地探测并选择合适的服务器，能够自动探测服务器和网络的故障，自动选择合适的服务器来重新建立TCP通道，并在服务器间平衡数据流量，从而提供更加可靠的访问服务，并能大大减少网络恶意攻击所带来的损害；
可以做到利用所有互联网计算机分布P2PI服务器，解决服务商的线路带宽问题；
使用简单方便，不需对服务器做任何额外配置。
附图说明
图1为实现本发明的互联网内网的Web服务访问方法的网络配置图；
图2为图1中的P2PI管理服务器的工作流程图；
图3为图1中的P2PI通道服务器的工作流程图；
图4为图1中的内网P2PI客户端的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的互联网内网的Web服务访问方法的优选实施例进行详细说明。
图1为实现本发明的互联网内网的Web服务访问方法的网络配置图。
如图所示，该网络配置包括四个部分，P2PI(Point to Point Indirect)通道服务器2、P2PI客户端(包括外网P2PI客户端4和内网P2PI客户端6)、P2PI管理服务器1及动态域名解析服务器3(DDNS，DynamicDomain Name Server)。
首先，在Internet上设置一个或若干服务器，并在这些服务器上安装P2PI管理服务器软件、通道服务器软件和动态域名解析服务器软件，这些服务器软件可以安装在不同的硬件服务器上，也可以安装在同一个硬件服务器上。
同时在提供Web服务的客户端计算机上安装P2PI客户端软件，使之成为P2PI客户端4、6。所述P2PI客户端4、6为所述客户端计算机中的一个控制模块，其与P2PI管理服务器1通信，并根据P2PI管理服务器1的指令决定是否启动P2PI通道服务器2，即P2PI通道服务器2的通道连接启动是由P2PI客户端6发起的。
图2为图1中的P2PI管理服务器的工作流程图。
如图所示，首先启动P2PI管理服务器1(S21)，所述P2PI管理服务器1通过互联网接收来自所述P2PI客户端4、6的连接请求(S22)，并判断该客户端是否具有外网IP地址(S23)。
如果判断结果为该P2PI客户端具有外网IP地址，即该客户端为外网P2PI客户端4、并且可被外界直接访问，且所述外网P2PI客户端4为第一次连接P2PI管理服务器1，则所述P2PI管理服务器1创建外网P2PI客户端4的参数记录，包括域名、IP地址、是否已启动其通道服务器、最后一次通信的时间等，同时通知所述外网P2PI客户端4启动其本地的通道服务器(S24)，并继续接收其他客户端的请求，即每个具有外网IP地址的客户端，皆可以作为一个所述P2PI通道服务器2，为其它处于内网中的客户端提供通道服务。外网P2PI客户端4第一次连接P2PI管理服务器以后每次连接只需要更新记录，但如果P2PI管理服务器1判断所述外网P2PI客户端4已离线，则删除本次连接的记录，直至所述外网P2PI客户端4下次重新连接P2PI管理服务器1，则重新建立该客户端的参数记录，并重复所述更新参数记录的过程。
如果判断结果为该P2PI客户端为通过路由器或防火墙5连接到P2PI管理服务器1的内网P2PI客户端6，则所述P2PI管理服务器1从若干个P2PI通道服务器2中选择最合适的一个或多个P2PI通道服务器2，并将其地址信息返回给所述内网P2PI客户端6(S25)。
所述选择P2PI通道服务器2的规则如下：按照平均在线时长，把所有P2PI通道服务器2分为4个可用级别，其中平均在线时间越长，服务器级别越高，P2PI管理服务器1将优先选择级别高的服务器，如果某一级别服务器已被占用超过80％，则顺次选择下一级别的服务器。按照上述规则，选择本次与P2PI管理服务器1连接时间大于30分钟的、足够数量的P2PI通道服务器2。其中所选择的P2PI通道服务器2级别越低，返回给内网P2PI客户端6的服务器地址列表将越长。
所述内网P2PI客户端6从中选择一个P2PI通道服务器，并与其之间建立数据通道，同时所述内网P2PI客户端6向所述动态域名解析服务器3发送更新其IP地址信息的请求，随后由动态域名解析服务器3更新其地址信息。
图3为图1中的P2PI通道服务器的操作流程图。
如图所示，首先启动P2PI通道服务器2(S31)，连接到P2PI管理服务器1并在其中更新其自身的状态记录(S32)，如IP地址，连接时间等。
随后，P2PI通道服务器2建立起通道进程通信服务线程，等待接收通道程序发送的UDP包(包含通道程序的pid)，并将相关信息写入状态表(S33)。所述通道程序为P2PI通道服务器2用于建立通道的一个模块，该通道程序启动后即建立起通道进程，进程以进程号(PID，Process ID)作为唯一标识。P2PI通道服务器2与通道程序各自独立，为了在二者之间传递数据，P2PI通道服务器2需要建立一个上述通道进程通信服务线程，为与通道进程之间进行通信时服务，并以该服务线程来监听和接收通道程序传递过来的数据。通道程序将所建立的通道进程的包括进程号、通道的本地IP、内外网标识、监听端口等状态信息，以UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议，一种网络通信协议)包的形式，传送给P2PI通道服务器2，P2PI通道服务器2则将上述进程信息写入本地的状态表，以备P2PI管理服务器1使用。
由于可能会建立多个通道进程，因此P2PI通道服务器2将建立一个通道进程池，以对这些通道进程进行管理，通道进程置于该进程池，可以便于被取出使用并在使用完毕后可以放回进程池内，减少了频繁启动关闭进程的***开销。根据配置文件中的设置，P2PI通道服务器2启动通道服务端程序，创建服务端的通道进程池，修改状态表。所述配置文件为通道服务器启动时所需要的参数配置，如超时时间、缓冲大小、记录文件名称等。通道进程池建立后，每一个通道进程都在通道程序的启动和调用下，在两个端口监听，一个端口监听内网P2PI客户端6的建立通道的连接请求，另一端口监听互联网上的访客对所建立的通道对应的Web服务的访问(S34)。
P2PI通道服务器2将建立一个主服务进程，该主服务进程是一个总体的控制进程，它接收并处理客户端的连接请求，然后为客户端分配一个处理线程，由该线程负责和客户端交换数据并建立通道。同时该主服务进程开启了一个TCP服务，在指定的端口监听内网P2PI客户端6的TCP连接请求。当收到请求时，P2PI通道服务器2主服务进程为发出该请求的内网P2PI客户端6生成一个单独的通道建立请求处理子线程，该子线程接收所述内网P2PI客户端6的内外网标识和其域名等相关数据，遍历状态表，从通道进程池中分配一个通道进程给内网P2PI客户端6，并将建立通道需要的包括通信端口，心跳时间，状态表序号等相关信息返回至内网P2PI客户端6(S35)。
P2PI通道服务器2在主服务进程建立之后，将创建一个故障侦测服务线程，该故障侦测服务线程通过定时的心跳信息(Heartbeat)监测所有已连接的内网P2PI客户端6以及网络是否正常(S36)。为了监测内网P2PI客户端6是否正常运行和网络通信是否畅通，内网P2PI客户端6每隔一定时间向P2PI通道服务器2发送一个UDP格式的“心跳包”，服务端接收到此心跳包后，在本地更新对应的内网P2PI客户端6的状态，标识此客户端的状态为“仍然在线”。P2PI通道服务器2以一定的时间间隔在本地轮流查询所有内网P2PI客户端6的状态，如果某个客户端超过指定时限仍然没有发送“心跳包”，则认为该客户端“已经离线”，这样就完成了整个的监测过程。
S37步骤为建立通道状态检查线程。在创建了故障侦测服务线程后，P2PI通道服务器2建立通道状态检查线程来定时检查每一个通道的状态，该线程每隔一定时间遍历一遍状态表，如果在设定的时间间隔内，没有收到某个内网P2PI客户端6的心跳信息，则判定该客户端或网络出现故障，相应地关闭该客户端的通道，更改状态表中该通道的状态。作为目前的通道模块，如果在一定时间间隔内通道内没有数据通信，则该通道自动中断。为了避免通道中断，通道状态检查线程的另一个功能是在设定的较长时间段内，无访客访问内网P2PI客户端6提供的Web服务时，通过通道向该客户端的Web网站发送一个URL请求，该请求是一个简单的访问网站根目录的请求。通道传递该请求之后，将更新状态表中的“通道最后使用时间”，这样“通道的状态”就发生了更新，避免了因超时无访问而导致通道中断，以此来保证通道的活动性和连接速度，并更改状态表通道的状态。
图4为图1中的P2PI客户端的工作流程图。
如图所示，首先启动P2PI客户端(S41)，读取一个本地配置文件(S42)，该文件记录所有P2PI管理服务器1的地址列表，并可以通过更新程序来自动更新。然后同时向每个P2PI管理服务器1发送UDP信息包，接收返回信息，以侦测每个P2PI管理服务器1的运行状态即该管理服务器的存活与否以及P2PI客户端到该管理服务器的通信速度，并根据各管理服务器的运行状态选择一个通信速度最快而且比较稳定的P2PI管理服务器1进行连接(S43)。
P2PI客户端在选定了所需连接的P2PI管理服务器1后，向该服务器发出请求，获得若干合适的P2PI通道服务器2地址(S44)，一般情况下，P2PI客户端需要同时连接1-3个通道服务器(视通道服务器的级别而定)，所传回的通道服务器数量约为其4倍，即4-12个；然后向这些P2PI通道服务器2发出建立通道的连接请求，由P2PI通道服务器2对P2PI客户端的相关情况做出测试，以获得该客户端的相关信息，这些信息包括该客户端计算机是否处在一个内网中，是否有防火墙封闭了相关端口等。然后在S45步骤中，根据上述信息，决定是否启动建立通道，并将建立通道需要的相关信息发送回该客户端。
如果P2PI通道服务器2测试的结果是所述P2PI客户端为内网P2PI客户端6，或是有防火墙封闭了相关端口，那么在S46步骤中，内网P2PI客户端6启动自身的通道进程，与P2PI通道服务器2的相应通道进程建立TCP(Transmission Control Protocol)通道。
如果P2PI通道服务器2测试的结果是所述P2PI客户端为外网P2PI客户端4，则由P2PI管理服务器1创建或更新外网P2PI客户端4的参数记录并通知外网P2PI客户端4启动其通道服务器为其它处于内网中的用户提供通道服务，并继续接收其他P2PI客户端的请求，直接进入S47步骤，更改本地Host文件，更新所述的动态域名解析服务器3中的内容，以及该P2PI客户端所提供的Web服务的本地数据库。并在S48步骤中，定时向服务器发送测试信息，用来测试服务器和网络状态是否正常，以及向服务器表明该P2PI客户端在正常工作。
在S49步骤中进行判断，如果服务器与网络状态正常，则继续进行测试，并等待访客的访问。如果客户端发送了心跳包但是没有得到服务器给予的回应，则可能是服务器离线或者网络中断，需要重启客户端，重复以上S42-S49步骤。其中重启客户端的过程由P2PI客户端自动进行。
当Internet访客访问客户端的Web网站时，访客首先打开浏览器，并输入客户网站的域名，在进行DNS解析时，首先会请求访客所在的网络服务托管商(ISP)处的通用DNS，然后该通用DNS再按照域名解析协议标准，将请求逐步转发至所述的动态域名解析服务器3，最终完成域名的解析，如果该网站的P2PI客户端没有建立通道，则表明该客户网站可以直接访问，解析出域名的IP地址即是该客户网站的IP，可被用来与客户网站直接建立连接，访问客户网站。
如果P2PI客户端与P2PI通道服务器2建立了通道，则解析出域名的IP地址即是P2PI通道服务器2的IP地址，访客的访问会指向该通道服务器(要访问的客户网站即是与此P2PI通道服务器2建立了通道连接)，并且该通道服务器会根据访客要访问的客户Web网站的域名，将访问转向相应的通道，通过通道将访问请求发送至客户端的Web网站，并将请求返回的网页数据发送回访客端，完成一个访问过程。
本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，包括以下步骤：
在互联网中设置通道服务器、动态域名解析服务器和管理服务器，这些服务器由一个或多个硬件服务器实现；
所述管理服务器通过互联网接收提供Web服务的客户端的连接请求，并判断该客户端是否具有外网IP地址；
如果判断为该客户端具有外网IP地址，则所述管理服务器创建或更新该客户端的参数记录，同时通知该客户端启动本地的通道服务器，并继续接收其他客户端的请求；
如果该客户端为内网计算机，则所述管理服务器将若干通道服务器的地址信息返回给该客户端，所述客户端从中选择一个通道服务器，并与其之间建立数据通道，同时由所述动态域名解析服务器更新所述客户端的IP地址信息。
2. 如权利要求1所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述通道服务器启动后，由所述管理服务器更新该通道服务器的状态信息。
3. 如权利要求1所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述通道服务器建立通道进程池，其中的每个通道进程都同时监听所述客户端发出的建立通道请求和互联网上的访客对通道所对应的提供Web服务的客户端的访问请求。
4. 如权利要求1所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
当所述管理服务器接收到客户端的建立通道的请求时，所述通道服务器为该客户端生成一个单独的通道子线程，该子线程接收客户端的数据，并从通道进程池中选择一个通道进程分配给该客户端。
5. 如权利要求1所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述通道服务器创建故障侦测服务，该故障侦测服务通过定时的侦测信息，监测所有已连接的客户端以及网络是否正常。
6. 如权利要求5所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述通道服务器建立通道状态检查线程，以定时检查每一个通道的状态，并根据所述侦测信息的接收状态，判定客户端或网络是否出现故障，以相应地保持或关闭该客户端的通道，更改状态表中该条通道的状态。
7. 如权利要求1所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述客户端在启动时，首先读取一个记录所有所述管理服务器地址列表的本地配置文件，然后同时向每个管理服务器发送信息包，并根据各服务器的运行状态从中选择一个进行连接。
8. 如权利要求7所述的互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述客户端在选定合适的通道服务器地址后，向所述通道服务器发出建立通道的连接请求，所述通道服务器对该客户端进行测试；
如果测试结果是客户端处于内网中，或是有防火墙封闭了相关端口，那么通道服务器通知该客户端启动客户端的通道进程，与通道服务器的相应通道进程建立数据通道。
9. 如权利要求8所述互联网内网Web服务的访问方法，其特征在于，
所述内网中的客户端与通道服务器建立通道连接后，更改本地Host文件，更新所述动态域名解析服务器上的信息，以及客户端所提供Web服务的本地数据库，并定时向通道服务器发送侦测信息。
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