[发明专利]使用网络地址转换的网络设备的IP地址确认系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线蜂窝通信系统，具体涉及一种使用NAT(Network Address Translation，网络地址转换)的网络设备的IP地址确认系统及方法。

背景技术

HNB(Home Node-B，家庭基站)用来为处在家庭内的3G(第三代移动通 信系统)手机提供3G的无线覆盖，被连接到已经存在的住宅宽带服务。包含 了一个标准的Node B(3G宏无线接入网络的一个元素)的功能和一个标 准的RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)的无线资源管理功 能。

图1描述了HNB的系统结构。其中3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作企业项目)用户设备和HNB之间的界面在UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network，全球陆地无线接入网)中是回程 且相容的空中接口。HNB通过一个SeGW(security gateway，安全网关)接 入运营商的核心网，其中HNB和SeGW之间的宽带IP(Internet Protocol， 英特网协议)回程可能是不安全的。在此回程中传播的信息要被HNB和 SeGW之间建立的安全通道保护。SeGW代表运营商的核心网和HNB进 行相互认证。HNB GW(HNB Gateway)和SeGW是在运营商的核心网内逻 辑上分离的实体，用于非CSG(Closed Subscriber Group，闭合用户群组)的 UE(User Equipment，用户设备)的接入控制。OAM(Operation，Administration and Maintenance，操作维护管理)需要安全的通信，尤其是当它被放在运营 商的网络的外面的时候。

图2描述了HeNB的系统结构。HeNB(Home evolved Node-B，家庭演 进基站)和HNB的区别是，HeNB是连接3GPP用户设备和EUTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)的空中接口。

H(e)NB(Home(evolved)Node-B)包括HNB和HeNB，是HNB和HeNB 的统称。

由于受到IPv4(Internet Protocol version 4)地址损耗的影响，IPv4地址 的扩展引起了越来越多的关注。H(e)NB作为通过有线连接且逐渐大量部署 的设备，对IP(Internet Protocol，因特网协议)地址的需求也日益增加。采 用NAT来解决IPv4地址损耗的问题已经获得了广泛的认同。NAT穿越的 作用已经展示了其改进网络结构的能力，可用的IP地址的数量已经被NAT 有效的扩展了。

虽然NAT已经被广泛使用，但其在实际使用带来的问题依然存在。NAT 利用NAT盒来互联本地网络，这些本地网络包含许多私有IP地址并且和公 网分离。阻止在不同Private Network(私有网络)后面的节点的通信的问题 被称为UNSAF(UNilateral Self-Address Fixing，单方面自身地址确定)across NAT。UNSAF across NAT需要被分析以用来解决使用NAT的H(e)NB的通 信过程导致的具体问题。

图3描述了在不同私有网络中的两个网络设备的连接过程。在此图中， 网络设备1和网络设备3属于两个不同的私有网络，两个网络设备各自的 NAT会阻止他们直接初始化与对方的连接。在他们建立与对方的连接之前， 他们必须建立各自与服务器的连接。通过建立与服务器的连接，他们各自在 不同私有网络中的地址会被UNSAF服务器获得。然后一个网络设备便能够 通过由UNSAF服务器获得的另一个网络设备的地址和端口号开始建立与这 个网络设备的连接。

当网络设备初始化通信时，通信的开始会导致创造一个在NAT设备中 地址绑定但却在NAT盒的范围外分配一个地址的副作用。另外，由于所有 正在进行的数据交换都要依靠保存在NAT盒中的地址匹配路径，如果NAT 盒被破坏，所有的现有连接状态都会中断，所有的在内部网络设备和外部网 络设备之间都必须重新开始数据交换。