CN101616072A - 网络地址转换装置及其封包处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种网络地址转换装置，包括封包分析模块、数据采集模块、封包重组模块及封包穿透模块。封包分析模块用于接收多个封包并分析封包是否是被分割后的封包，及分析被分割后的封包是否需要进行重组。数据采集模块用于从不需要进行重组的封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据。封包重组模块用于重组需要进行重组的封包与数据采集模块所获取的数据，以获得完整封包。封包穿透模块用于使完整封包穿透所述网络地址转换装置。本发明还提供了所述网络地址转换装置的封包处理方法。本发明实施方式所提供的网络地址转换装置及其封包处理方法通过将被分割后的不规则封包进行分析、切割、重组等处理，使得不规则封包也可顺利穿透网络地址转换装置。

Description

网络地址转换装置及其封包处理方法
技术领域
本发明涉及网络装置，尤其涉及网络地址转换装置及其封包处理方法。
背景技术
会话起始协议(Session Initiation Protocol，SIP)技术是新时代网络电话的基础技术。通常情况下，网络电话接收端与电话发送端作为两个SIP客户端，通过SIP服务器进行通信。如果两个SIP客户端都处于公共网络，则可以很正常的通信。但是当网络电话接收端与发送端处于网络地址转换器(Network Address Transporter，NAT)的不同端时，NAT需要对SIP封包中因特网协议(Internet Protocol，IP)地址与端口号做适当的转换，即使得SIP封包正常穿透NAT。
但是，某些SIP客户端与服务器搭配运作时送出的不规则SIP封包无法正常穿透NAT，造成通话质量低落，或者根本无法正常通话。举例而言，电话接收端可能将第一个封包与第二个封包的前半部作为第一个封包送出，接着再将第二个封包的后半部作为第二个封包送出，且断点无固定位置。此时，习知的NAT一般只会处理第一个封包，而忽略第二个封包，使得第二个封包不能正常穿透NAT装置。而且，第一个封包经常会覆盖掉第二个封包的前几个字节，造成通话失败。又比如，电话发送端还可能将包头与包体分为两个封包送出。此时，习知的NAT装置往往只会处理仅包含包头的封包，而忽略仅包含包体的封包，使得包体不能正常穿透NAT。所以急需提供一种网络地址转换装置，可使得所述不规则封包也能穿透NAT。
发明内容
有鉴于此，需提供一种网络地址转换装置，可有效处理不规则封包，使其能正常穿透网络地址转换装置。
此外，还需提供一种网络地址转换装置的封包处理方法，可有效处理不规则封包，使其能正常穿透网络地址转换装置。
一种网络地址转换装置，包括封包分析模块、数据采集模块、封包重组模块及封包穿透模块。封包分析模块用于接收多个封包并分析所述封包是否是被分割后的封包，以及分析被分割后的封包是否需要进行重组。数据采集模块用于从不需要进行重组的封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据。封包重组模块用于重组需要进行重组的封包与数据采集模块所获取的数据中所述需要进行重组的封包的数据，以获得完整封包。封包穿透模块用于使所述完整封包穿透网络地址转换装置。
一种网络地址转换装置的封包处理方法，包括如下步骤：接收封包；分析所接收的封包是否是被分割后的封包；若所接收的封包是被分割后的封包，则分析所述封包是否需进行重组；若所述封包不需要进行重组，则从所述封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据；若所述封包需要进行重组，则重组所述封包与所获取的数据中所述封包重组所需的数据，以获得完整封包；及使所述完整封包穿透所述网络地址转换装置。
本发明实施方式所提供的网络地址转换装置及其封包处理方法通过将被分割后的不规则封包进行分析、切割、重组等处理，使得所述不规则封包可顺利穿透网络地址转换装置。
附图说明
图1为本发明网络地址转换装置一种实施方式的实施环境与功能模块图。
图2为本发明网络地址转换装置的封包处理方法一种实施方式的流程图。
图3A与图3B为图2所示的封包处理方法的细化流程图。
具体实施方式
参阅图1，所示本发明网络地址转换(Network Address Translation，NAT)装置10一种实施方式的实施环境及功能模块图。在本实施方式中，网络地址转换装置10是指具有网络地址转换功能的网络设备，如路由器、因特网协议(Internet Protocol，IP)分享器等。
第一客户端12作为电话接收端或发送端，通过网络地址转换装置10与因特网相连。第二客户端14作为电话发送端或接收端，通过服务器16与第一客户端12进行网络电话通信。网络地址转换装置10用于处理并转发所接收的封包，包括处理并转发不规则封包。在本实施方式中，网络地址转换装置10所接收的封包包括会话起始协议(Session Initiation Protocol，SIP)封包。
在本发明的一种实施方式中，网络地址转换装置10包括封包分析模块100、数据采集模块102、封包重组模块104及封包穿透模块106。
封包分析模块100用于接收多个封包并分析所述封包是否是被分割后的封包，以及分析被分割后的封包是否需要进行重组。在本实施方式中，封包分析模块100在接收到封包后，先通过所述封包包头中的片段偏移(Fragment Offset)字段分析所述封包是否为被分割后的封包，若所述封包为被分割后的封包，则进一步通过所述封包包头中的标记(Flags)字段分析所述封包是否需要进行重组。在本实施方式中，若所述封包不是被分割后的封包，则所述封包是规则封包，能正常穿透网络地址转换装置10。
封包穿透模块106用于使封包分析模块100分析出的非被分割后的封包正常穿透网络地址转换装置10并送出。在本实施方式中，封包穿透模块106通过替换所述非被分割后的封包包头的因特网协议(IP)地址与端口号，以使其穿透网络地址转换装置10。
数据采集模块102用于从封包分析模块100所分析出的不需要进行重组的封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据。其中，其它被分割的封包与所述不需要进行重组的封包属于同一个数据包，所述数据包可能因数据过大而被分割为多个封包发送。在本实施方式中，所述属于同一个数据包的被分割后的封包的包头中都包括一个相同的唯一标志符(Identification)字段，可通过所述唯一标志符来获取所述封包的其它被分割的封包。
数据采集模块102还用于判断封包分析模块100所分析出的不需要进行重组的被分割后的封包的类型，即判断所述封包包头的内容长度(Content-Length)字段是否大于其包体实际所传送的数据量，以按照封包的类型来采用不同的方法从中获取其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，不需要进行重组的被分割后的封包包括二种。一种封包包头的内容长度字段大于包体实际传输的数据量，如邀请(INVITE)封包、200同意(OK)封包。具体而言，在网络通话时，电话发送端送出INVITE封包或电话接收端送出200 OK封包时，可能会将包头与包体分为两个封包分别送出。其中，包含INVITE封包、200 OK封包的包头与包体的两个封包都是被分割后的封包，且包含包体的封包需要重组，而包含包头的封包不需要重组。另一种封包包头的内容长度字段小于包体实际传输的数据量，如180震铃(Ring)封包。具体而言，在网络通话时，电话接收端可能会将第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部作为一个封包送出，接着再将第二个180 Ring封包的后半部作为一个封包送出。其中，包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部的封包与包含第二个180Ring封包的后半部的封包都是被分割后的封包，且包含第二个180 Ring封包的后半部的封包需要重组，而包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部的封包不需要重组。
数据采集模块102还用于拷贝包头的内容长度字段大于其包体实际所传送的数据量的封包所传输的数据，其中所拷贝出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，所述封包包含INVITE封包或200 OK封包的包头。此时，因包头与包体才能组成完整封包以穿透网络地址转换装置10，则所述封包所传输的数据都是包含INVITE封包或200 OK封包的包体的封包重组所需的数据，故数据采集模块102将所述封包整个拷贝到缓存中，以备与包含INVITE封包或200 OK封包包体的封包进行重组。
数据采集模块102还用于切割包头的内容长度字段小于其包体实际所传送的数据量的封包包体中大于内容长度字段的数据，其中所切割出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，所述封包包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部。此时，因其中的第一个180 Ring封包已经是完整封包，所以第二个180 Ring封包的后半部仅需第二个180 Ring封包的前半部就能组成完整封包以穿透网络地址转换装置10，则所述封包包体中大于内容长度字段的数据是包含第二个180 Ring封包的后半部的封包重组所需的数据，故数据采集模块102将所述封包包体中大于内容长度字段的数据拷贝到缓存中，以备与包含第二个180 Ring封包的后半部的封包进行重组。
封包穿透模块106还用于使所述不需重组的被分割后的封包穿透网络地址转换装置10并送出。在本实施方式中，因不需重组的被分割后的封包能正常穿透网络地址转换装置10，故封包穿透模块106可在数据采集模块102处理后直接使其穿透。
封包重组模块104用于重组封包分析模块100所分析出的需要进行重组的封包与数据采集模块102所获取的数据中所述需要进行重组的封包的数据，以获得完整封包。此时，因封包分析模块100分析出所接收的封包需要进行重组，则缓存中包括有数据采集模块102所获取的所述封包重组所需要的数据。此时，封包穿透模块106还用于使经封包重组模块104重组后的完整封包穿透网络地址转换装置10并送出。
封包重组模块104还用于获取封包分析模块100所分析出的需要进行重组的封包重组所需要的数据，并判断所述需要进行重组的封包的类型。在本实施方式中，封包重组模块104通过分析封包包头中的唯一标志符字段来获取所述需要进行重组的封包重组所需要的数据。封包重组模块104通过判断所述需要进行重组的封包的类型来采用不同的重组方案。
具体而言，若所述需要进行重组的封包类型为180 Ring封包，则封包重组模块104还用于从封包重组模块104所获取的所述封包重组所需的数据中切割出其所缺的部分，然后重组所述封包与所切割出的所述封包所缺的部分。在本实施方式中，因第二个180 Ring封包的前半部中与第二个180 Ring封包的后半部可能会有重叠的地方，不能直接将其重组，所以封包重组模块104先将缓存中第二个180 Ring封包的前半部中第二个180 Ring封包的后半部所缺的数据切割出来，以去除重叠的部分，然后将所述切割出的数据与包含第二个180 Ring封包的后半部的封包进行重组，即获得完整的第二个180 Ring封包。此时，封包穿透模块106还用于使经封包重组模块104重组后的完整的第二个180 Ring封包穿透网络地址转换装置10并送出。
若所述需要进行重组的封包类型不为180 Ring封包，而为INVITE封包或200 OK封包，则封包重组模块104还用于重组所述封包与封包重组模块104所获取的所述封包需要进行重组的数据。在本实施方式中，封包重组模块104重组包含INVITE封包或200 OK封包包头的封包与包含INVITE封包或200 OK封包包体的封包，即获得完整的INVITE封包或200 OK封包。此时，因INVITE封包或200 OK封包的包头已被送出，所以封包穿透模块106还用于使经封包重组模块104重组后的完整的INVITE封包或200 OK封包穿透网络地址转换装置10，并读取所述穿透后的完整的INVITE封包或200 OK封包的包体后再送出。
参阅图2，所示为本发明网络地址转换装置10的封包处理方法一种实施方式的流程图。在本实施方式中，网络地址转换装置10的封包处理方法是通过图1中的功能模块来实施。
在步骤S200，封包分析模块100接收封包。在本实施方式中，所述封包包括SIP封包。
在步骤S202，封包分析模块100分析所接收的封包是否是被分割后的封包。在本实施方式中，封包分析模块100通过所述封包包头中的片段偏移(Fragment Offset)字段分析所述封包是否为被分割后的封包。
若封包分析模块100分析出所接收的封包不是被分割后的封包，则所述封包是规则封包，能正常穿透网络地址转换装置10，则在步骤S210，封包穿透模块106使所述封包穿透网络地址转换装置10。在本实施方式中，封包穿透模块106通过转换封包中IP地址与端口号来使所述封包穿透网络地址转换装置10。
若封包分析模块100分析出所接收的封包是被分割后的封包，则在步骤S204，封包分析模块100分析所述封包是否需进行重组。在本实施方式中，封包分析模块100通过所述封包包头中的标记(Flags)字段分析所述封包是否需要进行重组。
若封包分析模块100分析出所述封包不需要进行重组，则在步骤S206，数据采集模块102从所述封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据。其中，其它被分割的封包与所述不需要进行重组的封包属于同一个数据包，所述数据包可能因数据过大而被分割为多个封包发送。在本实施方式中，所述属于同一个数据包的被分割后的封包的包头中都包括一个相同的唯一标志符(Identification)字段，可通过所述唯一标志符来获取所述封包的其它被分割的封包。
若封包分析模块100分析出所述封包需要进行重组，则缓存中包括有数据采集模块102所获取的所述封包重组所需要的数据，在步骤S208，封包重组模块104重组所述封包与数据采集模块102所获取的数据中所述封包重组所需的数据，以形成完整封包。
在步骤S210，封包穿透模块106使数据采集模块102处理后或封包重组模块104重组后的完整封包穿透网络地址转换装置10。经过数据采集模块102与封包重组模块104的处理，封包分析模块100所接收的被分割后的封包都可被封包穿透模块106成功穿透网络地址转换装置10，使得网络电话可以正常通话。
请同时参阅图3A与图3B，所示为图2所示的封包处理方法的细化流程图。其中步骤S300、S302、S304、S312分别与图2中步骤S200、S202、S204、S210一致，故省略其详细说明。
请参阅图3A，若在步骤S304中，封包分析模块100分析出所述封包不需要进行重组，则在步骤S306，数据采集模块102判断所述封包的类型，即判断所述封包包头的内容长度字段是否大于包体实际所传送的数据量，以依据封包类型来采用不同的方法从中获取其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，不需要进行重组的被分割后的封包包括二种。一种封包包头的内容长度字段大于包体实际传输的数据量，如INVITE封包、200 OK封包。具体而言，在网络通话时，电话发送端送出INVITE封包或电话接收端送出200 OK封包时，可能会将包头与包体分为两个封包分别送出。其中，包含INVITE封包、200 OK封包的包头与包体的两个封包都是被分割后的封包，且仅包含包体的封包需要重组，而仅包含包头的封包不需要重组。另一种封包包头的内容长度字段小于包体实际传输的数据量，如180Ring封包。具体而言，在网络通话时，电话接收端可能会将第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部作为一个封包送出，接着再将第二个180 Ring封包的后半部作为一个封包送出。其中，包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部的封包与包含第二个180 Ring封包的后半部的封包都是被分割后的封包，且包含第二个180 Ring封包的后半部的封包需要重组，而包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部的封包不需要重组。
若数据采集模块102判断出所述封包包头的内容长度字段大于包体实际所传送的数据量，则在步骤S308，数据采集模块102拷贝所述封包所传输的数据。其中，数据采集模块102所拷贝的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，所述封包包含INVITE封包或200 OK封包的包头。此时，因包头与包体才能组成完整封包以穿透网络地址转换装置10，则所述封包所传输的数据都是包含INVITE封包或200 OK封包的包体的封包重组所需的数据，故数据采集模块102将所述封包整个拷贝到缓存中，以备与包含INVITE封包或200OK封包包体的封包进行重组。
若数据采集模块102判断出所述封包包头的内容长度字段不大于包体实际所传送的数据量，则在步骤S310，数据采集模块102切割出所述封包包体中大于内容长度字段的数据，其中所切割出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。在本实施方式中，所述封包包含第一个180 Ring封包与第二个180 Ring封包的前半部。此时，因其中的第一个180 Ring封包已经是完整封包，所以第二个180 Ring封包的后半部仅需第二个180 Ring封包的前半部就能组成完整封包以穿透网络地址转换装置10，则所述封包包体中大于内容长度字段的数据是包含第二个180 Ring封包的后半部的封包重组所需的数据，故数据采集模块102将所述封包包体中大于内容长度字段的数据拷贝到缓存中，以备与包含第二个180 Ring封包的后半部的封包进行重组。
请参阅图3B，若在步骤S304中，封包分析模块100分析出所述封包需要进行重组，则缓存中包括有数据采集模块102所获取的所述封包重组所需要的数据，在步骤S313，封包重组模块104获取所述封包需要重组的数据。在本实施方式中，封包重组模块104通过分析封包包头中的唯一标志符字段来获取所述需要进行重组的封包重组所需要的数据。
在步骤S314，封包重组模块104分析所述封包的类型，以采用不同的重组方案。在本实施方式中，所述需要进行重组的封包的类型包括180 Ring封包、INVITE封包及200 OK封包。
若封包重组模块104分析所述封包的类型为INVITE封包或200 OK封包，则在步骤S316，封包重组模块104重组所述封包与封包重组模块104所获取的所述封包需要进行重组的数据。在本实施方式中，所述封包包含INVITE封包或200 OK封包包体，其所需要重组的数据即为包含INVITE封包或200 OK封包包头的封包。封包重组模块104重组所述封包与包含INVITE封包或200 OK封包包头的封包，即获得完整的INVITE封包或200 OK封包。
在步骤S318，封包穿透模块106使经封包重组模块104重组后的完整的INVITE封包或200OK封包穿透网络地址转换装置10。
此时，因INVITE封包或200 OK封包的包头已被送出，所以在步骤S320，封包穿透模块106读取所述穿透后的完整的INVITE封包或200 OK封包的包体后再送出。
若封包重组模块104分析所述封包的类型为180 Ring封包，则在步骤S321，封包重组模块104从所获取的所述封包重组所需的数据中切割出其所缺的部分。在本实施方式中，所述封包包含第二个180 Ring封包的后半部。
在步骤S322，封包重组模块104重组所述封包与所切割出的所述封包所缺的部分。在本实施方式中，因所述封包与第二个180 Ring封包的前半部可能会有重叠的数据，不能直接将其重组，所以封包重组模块104先将缓存中的第二个180 Ring封包的前半部中所述封包所缺的数据切割出来，以去除重叠的部分，然后将所述切割出的数据与所述封包进行重组，即获得完整的第二个180 Ring封包。
在步骤S324，封包穿透模块106使经封包重组模块104重组后的完整的第二个180 Ring封包穿透网络地址转换装置10并送出。
本发明实施方式所提供的网络地址转换装置10及其封包处理方法通过将被分割后的不规则封包进行分析、切割、重组等处理，使得所述不规则封包可顺利穿透网络地址转换装置10。所以网络地址转换装置10能更弹性的处理所接收的SIP封包，使得网络电话能够较顺畅地通话。

Claims (12)

1.一种网络地址转换装置，其特征在于，包括：
封包分析模块，用于接收多个封包并分析其是否为被分割后的封包，以及分析被分割后的封包是否需要进行重组；
数据采集模块，用于从不需要进行重组的封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据；
封包重组模块，用于根据所述数据采集模块所获取的数据重组需要进行重组的封包，以获得完整封包；及
封包穿透模块，用于使所述完整封包穿透所述网络地址转换装置。
2.如权利要求1所述的网络地址转换装置，其特征在于，所述数据采集模块还用于判断不需要进行重组的被分割后的封包包头的内容长度字段是否大于其包体实际所传送的数据量，以确定封包的类型。
3.如权利要求2所述的网络地址转换装置，其特征在于，封包包头的内容长度字段大于其包体实际所传送的数据量的封包的类型为邀请封包或200同意封包，反之则为180震铃封包。
4.如权利要求2所述的网络地址转换装置，其特征在于，所述数据采集模块还用于当封包包头的内容长度字段大于其包体实际所传送的数据量时，拷贝所述封包所传输的数据，其中所拷贝出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。
5.如权利要求2所述的网络地址转换装置，其特征在于，所述数据采集模块还用于当封包包头的内容长度字段小于其包体实际所传送的数据量时，切割封包包体中大于内容长度字段的数据，其中所切割出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。
6.如权利要求1所述的网络地址转换装置，其特征在于，所述封包重组模块还用于获取需要进行重组的封包的重组所需要的数据，并判断所述需要进行重组的封包的类型。
7.如权利要求6所述的网络地址转换装置，其特征在于，若所述需要进行重组的封包类型为180震铃封包，则所述封包重组模块还用于从所获取的所述封包重组所需的数据中切割出其所缺的部分，然后重组所述封包与所切割出的所述封包所缺的部分，以获得所述完整封包。
8.如权利要求6所述的网络地址转换装置，其特征在于，若所述需要进行重组的封包类型为邀请封包或200同意封包，则所述封包重组模块还用于重组所述封包与所获取的所述封包需要进行重组的数据，以获得所述完整封包。
9.如权利要求8所述的网络地址转换装置，其特征在于，所述封包穿透模块还用于读取所述穿透后的完整封包的包体。
10.一种网络地址转换装置的封包处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收封包；
分析所接收的封包是否是被分割后的封包；
若所接收的封包是被分割后的封包，则分析所述封包是否需进行重组；
若所述封包不需要进行重组，则从所述封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据；
若所述封包需要进行重组，则重组所述封包与所获取的数据中所述封包重组所需的数据，以获得完整封包；及
使所述完整封包穿透所述网络地址转换装置。
11.如权利要求10所述的封包处理方法，其特征在于，从所述封包中获取其它被分割的封包重组所需的数据的步骤包括以下步骤：
判断所述封包包头的内容长度字段是否大于包体实际所传送的数据量；
若所述封包包头的内容长度字段大于包体实际所传送的数据量，则拷贝所述封包所传输的数据，其中所拷贝出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据；或
若所述封包包头的内容长度字段不大于包体实际所传送的数据量，则切割出所述封包包体中大于内容长度字段的数据，其中所切割出的数据即为其它被分割的封包重组所需的数据。
12.如权利要求11所述的封包处理方法，其特征在于，重组所述封包与所获取的数据中所述封包重组所需的数据的步骤包括以下步骤：
获取所述封包重组所需的数据；
分析所述封包的类型；
若所述封包的类型为180震铃封包，则从所获取的封包重组所需的数据中切割出所述封包所缺的部分，并重组所述封包与所切割出的封包所缺的部分，从而获得所述完整封包；或
若所述封包的类型为邀请封包或200同意封包，则重组所述封包与所获取的数据中所述封包重组所需的数据，从而获得所述完整封包，并在所述完整封包穿透所述网络地址转换装置后读取所述完整封包的包体。
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