[发明专利]一种基于地址转换的数据传输方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于地址转换的数据传输方法及其设备。

背景技术

NAT(Network Address Translation，网络地址转换)是将数据中的私网地址转换为公网地址的过程，用于实现私有网络访问公共网络，且通过使用少量的公网地址表示较多的私网地址，从而减缓可用地址空间的枯竭。如图1所示，为网络地址转换的示意图，网络地址转换过程包括：

(1)内网终端(图1中的Host，192.168.1.3)向外网服务器(图1中的Server，1.1.1.2)发送的数据通过NAT设备。

(2)NAT设备获知数据需要发送至外网服务器时，将数据的源地址(私网地址192.168.1.3)转换成公网地址20.1.1.1，并将转换后的数据发送给外网服务器。此外，NAT设备还需要在网络地址转换表中记录私网地址192.168.1.3与公网地址20.1.1.1的映射关系。

(3)外网服务器向内网终端发送的数据(目的地址为20.1.1.1)到达NAT设备后，NAT设备查看数据的内容，并查找当前网络地址转换表中的记录，通过使用私有地址192.168.1.3替换目的地址20.1.1.1。

上述NAT过程对内网终端和外网服务器是透明的，外网服务器认为内网终端的地址是20.1.1.1，并不知道地址192.168.1.3，从而隐藏了私有网络。因此，NAT功能在实现内网终端访问外网服务器的情况下，可为内网终端提供隐私保护。

在实际的NAT应用中，为了节省地址资源，提升地址的复用率，还可采用NAPT(Network Address Port Translation，网络地址端口转换)的方式进行地址转换，NAPT允许多个私网地址映射到同一个公网地址上，如图2所示，为NAPT的原理示意图。

在图2中，三个带有私网地址的数据到达NAT设备，数据1和数据2来自同一个私网地址但有不同的源端口号，数据1和数据3来自不同的私网地址但有相同的源端口号；通过NAPT映射，可将数据1、数据2和数据3的源地址转换到同一个公网地址，但为每个数据赋予不同的源端口号，继而可对数据进行区分。当各数据的响应数据到达NAT设备后，NAT设备可根据响应数据的目的地址和目的端口号来区别该响应数据应转发到的内网终端。

现有技术中，为了保证数据传输的成功率以及满足组网的需求，针对NAT的方式和NAPT的方式，NAT设备的地址池中配置有一定规模(如几个到几十个)的公网地址，而配置在不同NAT设备上的地址池被固定在NAT设备上。

如图3所示的NAT组网情况示意图，为了满足内网终端的需求，在配置地址池大小时，将按照内网的高峰需求对地址数量进行配置，否则会出现高峰时内网终端连接失败的情况。如为内网1分配地址池20.1.1.1到20.1.1.30，其固定在NAT 1上；为内网2分配地址池20.1.1.31到20.1.1.50，其固定在NAT2上；为内网3分配地址池20.1.1.51到20.1.1.100，其固定在NAT 3上。

但是，按照内网的高峰需求对地址数量进行配置时，非高峰时段会有闲置的地址不被使用，从而导致地址池中地址的浪费。当多个内网均采用相同的NAT地址池的配置方式时，地址的浪费就更为严重。

发明内容

本发明提供一种基于地址转换的数据传输方法及其设备，以减少地址的浪费，提升地址的复用率。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于地址转换的数据传输方法，应用于包括内网终端、NAT设备、DHCP服务器和外网设备的系统中，该方法包括以下步骤：

当所述NAT设备接收到所述内网终端发送给所述外网设备的数据时，所述NAT设备向所述DHCP服务器发送申请公网地址的请求报文；

所述NAT设备接收所述DHCP服务器返回的携带有公网地址的响应报文，并通过所述公网地址对所述数据进行地址转换，将转换后的数据发送给所述外网设备。

所述方法还包括：如果所述NAT设备不再通过所述公网地址对数据进行地址转换，则所述NAT设备向所述DHCP服务器发送释放所述公网地址的释放报文。

所述方法还包括：所述DHCP服务器回收所述NAT设备释放的公网地址，将该公网地址排序在地址池的最后位置使得该公网地址能被靠后分配出去、或者缓存该公网地址预定第一时间后放入地址池。