[发明专利]处理互联网数据报的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及互联网技术领域中的互联网数据报(internet datagram)处理技术，特别是涉及在数据报的头部设置地址信息并根据此信息在网络节点之间传递数据报的方法和系统。 

背景技术

以互联网(Internet)为代表的网络互联(internetworking)技术令位于不同网络的节点(计算机或各类数字设备)之间相互传递数据成为可能。分布于全球的大量局域网之中的计算机通过使用标准化的网间互联协议，可以实现快速高效的双向数据通信，无论这些局域网实际上使用了何种不同的物理特性或电子通信技术。众所周知，互联网所使用的网间互联协议统称为TCP/IP，它是一组专为实现跨越多个网络的数据报存储与转发而设计开发的网络互联协议。TCP/IP自上个世纪70年代后期提出以来，经过了30多年的发展和完善，已成为支撑全球互联网运行和日常应用的坚实技术基础。TCP/IP所包括的各种协议按其功能可分为三大层次：(1)位于底层的一组协议为网络层协议，以IP(Internet Protocol)为核心，实现了与物理网络无关的节点到节点的数据报转发，主要包括网络层地址分配、路由(routing，路径自动选择)、自动分片与重组等基本功能；(2)在IP之上是一组传输层协议，包括TCP和UDP，它们在IP层的基本功能之上进一步提供端点地址之间的端口复用、连接与状态维护、差错控制、接收确认和重发等功能；(3)在TCP和UDP之上即为各种应用层协议，包括各种路由信息交换协议(例如RIP、BGP等)、DNS、DHCP、SNMP，以及HTTP、FTP、SMTP、POP3、NFS等等，正是这些第三层上的应用协议实现了日益丰富多彩的互联网应用软件和服务。 

TCP/IP所拥有的网间互联功能是由IP实现的。作为一个多种网络之间的互联技术，IP的重要性体现在如下两个方面：一是为上层协议和应用程序提供一个隐藏了下层网络硬件特性和通信细节的抽象层，即提供网络硬件的透明性；另一个方面是为上层协议和应用程序隐藏数据报路由和分片与重组的细节，即提供数据报传递过程的透明性。IP是通过其独特的数据报寻址方法来实现这两个方面的功能。IP为每个网络节点设置一个逻辑地址(即IP地址)，同一个(子)网络中的节点的IP地址必须具有相同的网络标识号(NetID，即IP地址的某个前缀)，并设置路由器(或称为IP网关)节点来实现相邻网络之间的数据报转发。通过这种寻址方法，基于IP的上层协议和应用程序可以完全不用处理数据报在跨越不同网络过程中的路由和分片细节，包含无数个不同类型网络的整个互联网在IP层之上就像是一个全联通的数十亿个节点到节点的单一网络，而数据报的路由细节被完全隐藏在IP路由器的配置管理模块之中。用户和应用程序只需要给出目标节点的IP地址，就可以在源地址和目标地址之间进行数据报的传递，完全不用关心和理解网络硬件地址如何映射、网络之间如何连接、如何选取数据报传递路径等底层细节。因此，IP数据报寻址方法实现了IP网络的硬件无关性、网际互联与路由的透明性，这有效地保证了基于IP的上层协议的独立性和可移植性，并最大限度地简化了跨网络计算机通信应用程序的开发 和普及。 

因此，对于TCP/IP所最终实现的诸多数据报传递服务而言，由网络层协议定义的IP地址是这一整套机制的前提条件。为了使数据报跨越不同的物理(子)网络，网络层协议需要给连接在网络上的每个节点设置抽象的、与底层硬件技术无关的逻辑地址，或称为网络层地址。IP地址就是这样一种硬件无关的逻辑地址。对于上层协议和应用程序而言，网络层协议最重要的功能是数据报寻址(addressing)，即为数据报的传递确定通信两端的地址，并由此完成数据报的路由，也就是在源地址和目的地址之间选择一条合适的传递路径。因此，IP地址是实现互联网数据报寻址的核心机制，可以说IP网络是一种以逻辑地址为核心的网络(区别于以交换为中心的传统电信网络)。