[发明专利]一种控制设备的地址映射状态的方法、系统及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种控制设备的地址映射状态的方法、系统及装置。

背景技术

随着3G业务时代的到来，用户使用的业务种类更加丰富，用户业务需求也正朝着个性化、多样化的方向发展，用户数量也呈快速发展的趋势。为了满足众多用户对地址的需求，网络地址转换(NAT，NetworkAddress Translation)或防火墙(FW，FireWall)设备目前在网络中广泛部署，以实现不同类型网络的通信。在此基础上，为了提高用户业务体验，端口控制协议(PCP，Port Control Protocol)提出了一套方便用户对设备的NAT能力进行管理和控制的机制。

PCP通过在NAT网关上配置端口转发机制来实现公有网络用户对家庭网关后业务服务器的访问。具体来讲，该方法设计了PCP客户端功能和PCP服务器功能来实现私有网络地址(包括IP地址以及端口号)和公有网络地址(包括IP地址以及端口号)之间映射状态的创建和维护。在此基础上，该方法还设计了PCP请求(PCP request)消息、PCP响应(PCP response)消息来使得私有网络中用户设备得知自身的公有网络地址。

目前，PCP协议已经得到较为广泛的应用，例如，在以下场景下的应用：

场景一：PCP客户端位于NAT网关后的家庭业务服务器中。

家庭业务的发展使得业务提供方式更加灵活，用户希望根据自身的需求来灵活的定制家庭业务，实现对家庭业务的远程监控。例如，用户可以通过公有网络接入家庭网关来使用家庭网络中的打印机、监视器、传真等家庭业务服务器。这种业务需求往往由于家庭服务器位于私有网络中，而可能出现端到端访问受限的问题。为了解决该问题，通过在NAT或FW设备上设计PCP服务器功能，可以实现在NAT或FW设备上创建和维护地址映射状态，基于该地址映射状态实现公有网络中的用户设备对NAT网关后的家庭服务器的访问，满足用户访问私有网络内部服务的需求。

场景二：PCP客户端位于NAT网关后的用户设备中。

在一些需要长时间保持的应用中，为了保持业务会话的连接，用户设备将以一定的时间间隔向网络侧发送连接保持(Keepalive)数据包来保持在NAT或FW设备上维护的地址映射状态不被释放，这种方式会消耗大量的网络资源。为了解决该问题，可以在用户设备上部署PCP客户端，用户可以根据业务通信需求在NAT或FW设备上请求对相关地址映射状态进行一定时间的保持，从而有效降低由于用户设备发送keepalive消息耗费的网络资源。

在以上PCP的应用场景中，一般都采用客户端-服务器(C-S，Client-Server)模式来进行通信，私有网络中的主机(Internal Host)可以通过PCP客户端向PCP服务器发送PCP request消息在NAT或FW设备中维护地址映射状态，并且该Internal Host还可以通过PCP客户端向PCP server请求地址映射状态的生存时间(lifetime)，该生存时间表示要求PCP服务器维护该地址映射状态的时间。目前的PCP机制中，主要针对外出数据流(outbound traffic)的源地址而维护地址映射状态，对于进入数据流(inbound traffic)的源地址的地址映射状态的维护，PCP并没有考虑到。在这种情况下，假设私有网络中A设备跨越NAT网关和公有网络中B设备进行通信会话，在数据流沿A设备到B设备的方向上，NAT或FW设备基于PCP为A设备的地址创建和维护地址映射状态以及该地址映射状态的生存时间。而在数据流沿B设备到A设备的方向上，PCP未设计对B设备的地址映射状态维护的生存时间，目前的做法是NAT或FW设备针对B设备的地址映射状态设置固定的生存时间，例如，UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)对应的生存时间通常为30秒，TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)对应的生存时间通常为10分钟。在该情况下，可能会出现私有网络中设备和公有网络中设备之间的通信连接中断的问题，以下结合上述的两个应用场景进行分析。