CN102404227B - 一种层次型穿越内网的路由*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种层次型穿越内网的路由***,包括根服务器、转发服务器、未注册客户端与已注册客户端;其中,根服务器用于根据当前注册客户端发送的请求报文进行第一次认证,如果认证成功,则向当前注册客户端发送响应报文;转发服务器用于根据当前注册客户端所发送的注册报文进行第二次认证,如果认证成功,则向当前注册客户端发送应答报文,完成注册;还用于转发其他已注册客户端之间以及其他已注册客户端与完成注册的当前客户端之间的数据包;未注册客户端用于向所属转发服务器注册完成后,与其他已注册客户端进行通信。本发明具有传输效率较高、通信质量较好且操作简单等特点,可广泛应用于各种网络中。
Description
技术领域
本发明涉及路由技术,特别是涉及一种层次型穿越内网的路由***。
背景技术
网络地址转换(NAT,Network Address Translation)技术属于接入广域网技术,主要用于解决IPv4地址不够用的问题,其广泛应用于因特网各类接入方式及其他各类网络中。网络地址转换技术将网络内部主机的私有地址转换为合法的公网地址,使大于公网IP地址数量的主机能够与公网通信,并且可减少外网主机对内网主机的主动连接;但是,该技术使得外网主机无法主动连接内网主机。如果外网主机需连接到内网主机时,须网络管理者参与,并采用如下两种方式:第一种方式是将一个公网IPv4地址映射到内网主机,即,内网主机完全暴露在公网中,且该方式并没有节约公网IP地址;第二种方式是将公网IP地址的某个端口映射到内网主机,仅将一些具体应用暴露在公网中,但每种应用均需手动添加具体的端口,这样无法实现端口不断变化的应用。
在网络管理者不参与的情况下,内网主机之间的通信通常采用如下两种方式:第一,利用公网中的代理服务器在应用层转发数据;第二,采用公网中的基于网络地址转换的用户数据包协议(UDP,User Datagram Protocol)简单穿越服务器(STUN,Simple Traversal of UDP over NATs),使得基于网络地址转换的客户端能够找到自身所属公网地址以及所绑定的公网端口,通过该公网地址或公网端口进行通信。
综上所述,在现有技术中,内网主机之间的通信在应用层进行,使得传输效率比较差,或者操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传输效率较高、通信质量较好且操作简单的层次型穿越内网的路由***。
为了达到上述目的,本发明提出的技术方案为:
一种层次型穿越内网的路由***,包括一个根服务器、根据网络内部的域名确定的一个以上的转发服务器、与转发服务器联接的一个以上的未注册客户端与一个以上的已注册客户端;其中,
根服务器,用于预存网络各域名与各转发服务器之间的对应关系、各未注册客户端与各转发服务器之间的映射关系、各已注册客户端与各转发服务器之间的映射关系;根据未注册客户端作为当前注册客户端发送的请求报文进行第一次认证:如果请求报文中的域名是根服务器存储的域名,则确定当前注册客户端的所属转发服务器,向当前注册客户端发送包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;如果请求报文中的域名不是根服务器存储的域名,则向当前注册客户端发送第一次认证失败提示信息。
转发服务器,用于根据当前注册客户端所发送的注册报文进行第二次认证:当注册报文中的域名与所述转发服务器的域名相同时,所述转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器查找到自身第一个空闲的虚拟IP地址后,一方面,将包含有该虚拟IP地址的应答报文发送至当前注册客户端,当前注册客户端注册完成;另一方面,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的用户名绑定后存储;当所述转发服务器不是当前注册客户端的所属转发服务器时,向当前注册客户端发送第二次认证失败提示信息;还用于转发将所述转发服务器作为所属转发服务器的其他已注册客户端之间以及其他已注册客户端与完成注册的当前客户端之间的数据包。
未注册客户端,用于作为当前注册客户端向根服务器发送包含用户名与密码的请求报文以得到包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;根据所属转发服务器发送包含有该虚拟IP地址的应答报文,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的实际IP地址绑定;还用于通过所属转发服务器与具有相同所属转发服务器的其他已注册客户端进行通信。
综上所述,本发明所述层次型穿越内网的路由***中,根服务器、转发服务器、属于该转发服务器的已注册客户端形成了一种层次型架构,同属于一个转发服务器的已注册客户端之间可以通过该所属转发服务器进行通信;而对于分别属于不同的转发服务器的已注册客户端之间则无法进行通信。因此,本发明所述层次型穿越内网的路由方法实现了对大数据流量的分流,具有传输效率较高、通信质量较好等特点,满足了大流量、多用户使用的需求;且无需网管参与,操作简单。
附图说明
图1是本发明一种层次型穿越内网的路由***的整体组成示意图。
图2是本发明根服务器的结构示意图。
图3是本发明转发服务器的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1是本发明一种层次型穿越内网的路由***的整体组成示意图。如图1所示,本发明所述层次型穿越内网的路由***包括一个根服务器1;根据网络内部的域名确定的一个以上的转发服务器2~(n+1);与转发服务器2联接的一个以上的未注册客户端211~21m与一个以上的已注册客户端221~22p,…,与转发服务器i联接的一个以上的未注册客户端i11~i1k与一个以上的已注册客户端i21~i2q,与转发服务器(n+1)联接的一个以上的未注册客户端(n+1)11~(n+1)1t与一个以上的已注册客户端(n+1)21~(n+1)2r;其中,m、p、k、q、r、t、n均为大于或等于1的自然数,2≤i≤n+1,未注册客户端i1j为与任一转发服务器i联接的任一未注册客户端,
根服务器1,用于预存网络各域名与各转发服务器2~(n+1)之间的对应关系、各未注册客户端与各转发服务器之间的映射关系、各已注册客户端与各转发服务器之间的映射关系;根据未注册客户端i1j作为当前注册客户端发送的请求报文进行第一次认证:如果请求报文中的域名是根服务器1存储的域名,则确定当前注册客户端的所属转发服务器,向当前注册客户端发送包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;如果请求报文中的域名不是根服务器存储的域名,则向当前注册客户端发送第一次认证失败提示信息。
实际应用中,不同的转发服务器具有不同的域名。
本发明中,请求报文包含当前注册客户端的用户名,用户名格式为XXXYYY;其中,XXX表示用户名称,YYY表示域名。实际应用中,请求报文中还包括当前注册客户端的转换IP地址,该转换IP地址为经过网络地址转换后的公网地址。
转发服务器2~(n+1),用于根据当前注册客户端所发送的注册报文进行第二次认证:当注册报文中的域名与所述转发服务器2~(n+1)的域名相同时,所述转发服务器2~(n+1)作为当前注册客户端的所属转发服务器查找到自身第一个空闲的虚拟IP地址后,一方面,将包含有该虚拟IP地址的应答报文发送至当前注册客户端,当前注册客户端注册完成;另一方面,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的用户名绑定后存储;当所述转发服务器2~(n+1)不是当前注册客户端的所属转发服务器时,向当前注册客户端发送第二次认证失败提示信息;还用于转发将所述转发服务器作为所属转发服务器的其他已注册客户端之间以及其他已注册客户端与完成注册的当前客户端之间的数据包。
未注册客户端i1j,用于作为当前注册客户端向根服务器发送包含用户名与密码的请求报文以得到包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;根据所属转发服务器发送包含有该虚拟IP地址的应答报文,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的实际IP地址绑定;还用于通过所属转发服务器与具有相同所属转发服务器的其他已注册客户端进行通信。
转发服务器转发已注册客户端之间的数据流量。实际数据流量使用双IP头,外部IP头源地址为发送数据包的当前注册客户端或其他已注册客户端的地址,这里,该地址为经过网络地址转换技术处理后的公网地址;目标地址为转发服务器为接收数据包的其他已注册客户端分配的虚拟IP地址。
总之,本发明所述层次型穿越内网的路由***中,当前注册客户端向根服务器发送请求,根服务器根据当前注册客户端的用户名,通过预先存储的未注册客户端与转发服务器之间的映射关系与已注册客户端与转发服务器之间的映射关系,将当前注册客户端的所属转发服务器的实际IP地址发送至当前注册客户端;当前注册客户端向所属转发服务器注册,获取所属转发服务器为其分配的虚拟IP地址;当前客户端通过所属转发服务器与其他已注册客户端进行通信。这里,其他已注册客户端是在所属转发服务器上已成功注册的客户端。也就是说,本发明所述层次型穿越内网的路由***中,同属于一个转发服务器的已注册客户端之间可以通过该所属转发服务器进行通信;而对于分别属于不同的转发服务器的已注册客户端之间则无法进行通信;因此,本发明通过根服务器、转发服务器、属于该转发服务器的已注册客户端这种层次型架构,解决了网络中由于数据流量大而导致的传输效率低、通信质量差的问题,满足了大流量、多用户使用的需求;且无需网管参与,操作简单。
图2是本发明根服务器的结构示意图。如图2所示,根服务器1包括第一存储单元11、第一接收单元12、第一认证单元13、第一处理单元14;其中,
第一存储单元11,用于预先存储网络各域名与各转发服务器2~(n+1)之间的对应关系、各未注册客户端与各转发服务器之间的映射关系、各已注册客户端与各转发服务器之间的映射关系。
第一接收单元12,用于将当前注册客户端发送的请求报文转发至第一认证单元13。
第一认证单元13,用于判断请求报文中所包含的域名是否为根服务器1存储的域名:如果是,则将请求报文发送至第一处理单元;如果不是,则向当前注册客户端返回第一次认证失败提示信息。
实际应用中,第一认证单元13还用于对请求报文包含的用户名的有效性进行认证。
第一处理单元14,用于根据请求报文中的域名,在第一存储单元11中预先存储的网络各域名与各转发服务器2~(n+1)之间的对应关系中,查找域名与请求报文中的域名相同的转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器,并向当前注册客户端发送包含所属转发服务器实际IP地址的响应报文。
实际应用中,第一处理单元11还用于对当前注册客户端发送的请求报文进行IP地址限制筛选、重放攻击筛选、时间限制筛选。
图3是本发明转发服务器的组成结构示意图。如图3所示,任一转发服务器i包括第二存储单元i1、第二接收单元i2、第二认证单元i3、第二处理单元i4;其中,
第二存储单元i1,用于存储所述转发服务器i的所有虚拟IP地址;存储第二处理单元i4发送的绑定信息。
第二接收单元i2,用于将当前注册客户端发送的注册报文转发至第二认证单元i3。
第二认证单元i3,用于判断注册报文中所包含的域名是否与转发服务器i的域名相同:如果相同,则将注册报文发送至第二处理单元i4;如果不相同,则向当前注册客户端返回第二次认证失败提示信息。
实际应用中,第二认证单元i3还用于对注册报文包含的用户名进行认证。注册报文包含的用户名格式与请求报文包含的用户名格式相同。
第二处理单元i4,用于根据第二认证单元发送的注册报文中的域名,从第二存储单元i1中存储的转发服务器i的所有虚拟IP地址中,查找到第一个空闲的虚拟IP地址后,一方面,将包含有该虚拟IP地址的分发报文发送至当前注册客户端;另一方面,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的用户名绑定,并将得到的绑定信息发送至第二存储单元i1。
实际应用中,已注册客户端还可以向所属转发服务器发送查询报文,由所属转发服务器中的第二处理单元查找所属转发服务器存储的为其他已注册客户端分配的虚拟IP地址后,向该已注册客户端发送响应报文。
实际应用中,当前注册客户端还用于向所属转发服务器发送查询报文,并根据所属转发服务器向当前客户端发送的响应报文,获取域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册客户端的虚拟IP地址后,更新本地路由表。
这里,更新本地路由表为在本地路由表中添加域名相同的其他已注册客户端获得的虚拟IP地址。
实际应用中,所属转发服务器向域名相同的其他已注册客户端发送包含所属转发服务器为当前注册客户端分配的虚拟IP地址的更新报文
实际应用中,第二处理单元i4还用于对注册报文进行IP地址限制筛选、重放攻击筛选、时间限制筛选。
实际应用中,转发服务器i中还包括转发单元;其中,
第二存储单元i1,还用于存储所属转发服务器分配给域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册客户端的虚拟IP地址。
转发单元,还用于根据所属转发服务器为域名与所属转发服务器域名相同的当前注册客户端与其他已注册客户端分配的虚拟IP地址,在当前注册客户端与其他已注册客户端之间、其他已注册客户端之间转发数据包。
实际应用中,转发服务器i还包括定时单元,用于设定定时时间。定时时间可根据实际情况进行设定,默认定、时时间为180秒。
第二处理单元i2,还用于在定时结束时刻,向所述当前注册客户端与其他已注册客户端发送保活报文。
保活报文用于刷新NAT中的记录,防止已注册客户端由于NAT记录的刷新时间而失效。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述路由***包括一个根服务器、根据网络内部的域名确定的一个以上的转发服务器、与转发服务器联接的一个以上的未注册客户端与一个以上的已注册客户端;其中,
根服务器,用于预存网络各域名与各转发服务器之间的对应关系、各未注册客户端与各转发服务器之间的映射关系、各已注册客户端与各转发服务器之间的映射关系;根据未注册客户端作为当前注册客户端发送的请求报文进行第一次认证:如果请求报文中的域名是根服务器存储的域名,则确定当前注册客户端的所属转发服务器,向当前注册客户端发送包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;如果请求报文中的域名不是根服务器存储的域名,则向当前注册客户端发送第一次认证失败提示信息;
转发服务器,用于根据当前注册客户端所发送的注册报文进行第二次认证:当注册报文中的域名与所述转发服务器的域名相同时,所述转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器查找到自身第一个空闲的虚拟IP地址后,一方面,将包含有该虚拟IP地址的应答报文发送至当前注册客户端,当前注册客户端注册完成;另一方面,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的用户名绑定后存储;当注册报文中的域名与所述转发服务器的域名不同时,向当前注册客户端发送第二次认证失败提示信息;还用于转发将所述转发服务器作为所属转发服务器的其他已注册客户端之间以及其他已注册客户端与完成注册的当前客户端之间的数据包;
未注册客户端,用于作为当前注册客户端向根服务器发送包含用户名与密码的请求报文以得到包含所属转发服务器的实际IP地址的响应报文;根据所属转发服务器发送包含有该虚拟IP地址的应答报文,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的实际IP地址绑定;还用于通过所属转发服务器与具有相同所属转发服务器的其他已注册客户端进行通信。
2.根据权利要求1所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述根服务器包括第一存储单元、第一接收单元、第一认证单元、第一处理单元;
其中,
第一存储单元,用于预先存储网络各域名与各转发服务器之间的对应关系、各未注册客户端与各转发服务器之间的映射关系、各已注册客户端与各转发服务器之间的映射关系;
第一接收单元,用于将当前注册客户端发送的请求报文转发至第一认证单元;
第一认证单元,用于判断请求报文中所包含的域名是否为所述根服务器存储的域名:如果是,则将请求报文发送至第一处理单元;如果不是,则向当前注册客户端返回第一次认证失败提示信息;
第一处理单元,用于根据请求报文中的域名,在第一存储单元中预先存储的网络各域名与各转发服务器之间的对应关系中,查找域名与请求报文中的域名相同的转发服务器作为当前注册客户端的所属转发服务器,并向当前注册客户端发送包含所属转发服务器实际IP地址的响应报文。
3.根据权利要求2所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述第一处理单元还用于对当前注册客户端发送的请求报文进行IP地址限制筛选、重放攻击筛选、时间限制筛选。
4.根据权利要求1所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述转发服务器包括第二存储单元、第二接收单元、第二认证单元、第二处理单元;其中,
第二存储单元,用于存储所述转发服务器的所有虚拟IP地址;存储第二处理单元发送的绑定信息;
第二接收单元,用于将当前注册客户端发送的注册报文转发至第二认证单元;
第二认证单元,用于判断注册报文中所包含的域名是否与所述转发服务器的域名相同:如果相同,则将注册报文发送至第二处理单元;如果不相同,则向当前注册客户端返回第二次认证失败提示信息;
第二处理单元,用于根据第二认证单元发送的注册报文中的域名,从第二存储单元中存储的所述转发服务器的所有虚拟IP地址中,查找到第一个空闲的虚拟IP地址后,一方面,将包含有该虚拟IP地址的分发报文发送至当前注册客户端;另一方面,将该虚拟IP地址与当前注册客户端的用户名绑定,并将绑定信息发送至第二存储单元。
5.根据权利要求4所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述第二处理单元还用于对注册报文进行IP地址限制筛选、重放攻击筛选、时间限制筛选。
6.根据权利要求4所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述当前注册客户端,还用于向所属转发服务器发送查询报文,并根据所属转发服务器向当前客户端发送的响应报文,获取所属转发服务器为域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册客户端获得的虚拟IP地址后,更新本地路由表。
7.根据权利要求6所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述转发服务器中还包括转发单元;其中,
所述第二存储单元,还用于存储所属转发服务器分配给域名与所属转发服务器域名相同的其他已注册客户端的虚拟IP地址;
转发单元,还用于根据所属转发服务器为域名与所属转发服务器域名相同的当前注册客户端及其他已注册客户端分配的虚拟IP地址,在当前注册客户端与其他已注册客户端之间、其他已注册客户端之间转发数据包。
8.根据权利要求6所述的层次型穿越内网的路由***,其特征在于,所述转发服务器还包括定时单元,用于设定定时时间;
所述第二处理单元,还用于在定时结束时刻,向所述当前注册客户端与其他已注册客户端发送保活报文。
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