[发明专利]一种地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络地址转换技术领域，尤其涉及一种地址转换设备分配端口的方法和地址转换设备。

背景技术

IANA(The Internet Assigned Numbers Authority：互联网数字分配机构)的公有IPv4地址已经分配完毕，在向基于IPv6的下一代互联网过渡期间，为不降低用户的互联网访问体验，私有IPv4地址的应用将不可避免，而地址转换设备的部署也会越来越多。NAT(Network Address Translation)转换设备的部署，将会出现多个用户共享一个公有IPv4地址的情况。为了维护每个用户的公平性，必须对用户使用的公有地址端口数量进行合理分配，规定每个用户使用端口的数量和范围，确保用户之间不会互相影响，同时实现溯源。

目前地址转换设备有多种端口分配方式，例如，一种是动态地为每一个穿过设备的连接分配一个端口，并记录此映射关系的信息。这种动态的端口分配方式在运营商的大规模部署中不适用，因为这将会生成大量的日志log信息，并由于溯源的需要耗费大量的网络资源将日志log信息上传给服务器。另一种是基于用户预分配端口块，在第一个连接穿过地址转换设备时，为该用户预分配一可用端口段。对于这种端口分配方式，当用户耗尽已分配的端口块后，新的连接无法建立将影响用户的网络访问体验。但由于每一个用户的端口需求并不一致，如果给所有用户设置统一的端口块大小，会导致一些用户在耗尽端口后无法继续上网，这通常可能出现在用户使用P2P(Peer-to-Peer)下载等需要大量连接的情况下，而另一些用户如果仅仅使用少量连接则会存在大量的闲置端口，显然这种分配端口的方法缺乏灵活性。如果减少每个公有地址 共享的用户数，增大分配给每个用户的端口块大小，又容易造成端口的利用率下降，这在地址资源短缺的过渡时期也不现实。

因此，需要有一种技术，可以智能地实现按用户的需求公平地来分发端口块，并在用户不使用该端口块时进行回收，最大程度地满足用户需求，同时提高端口的利用效率。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种地址转换设备分配端口的方法，能够按照用户的需求为用户分配动态端口块。

一种地址转换设备为用户分配端口的方法，地址转换设备为用户组配置一个公有IP地址和端口空间；所述端口空间由固定分配端口空间和动态分配端口空间组成；所述地址转换设备为用户组中的每个用户在所述固定分配端口空间中分配一个固定端口块；当所述用户的固定端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备在所述动态分配端口空间中为所述用户分配一个或多个空闲的动态端口块。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，所述地址转换设备为所述用户组中的每个用户分配的固定端口块中的端口数量都相同。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，用户从被分配的动态端口块中优先选用端口号小的端口；当分配给用户的动态端口块中的端口耗尽时，所述地址转换设备重新为用户分配另一个空闲的动态端口块。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，设置竞争分配-阈值h_A；当所述动态分配端口空间中未分配的动态端口块的数量大于所述h_A时，所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用先到先得机制，按动态端口块中包含的端口号的大小顺序分配一个动态端口块给用户。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，当所述动态分配端口空间中的未分配动态端口块的数量小于所述h_A时，所述地址转换设备对所述用户组中的用户采用竞争机制分配动态端口块；其中，设置所述 用户组中的每个用户的初始权重为w；设置用户分配的动态端口块的最大数量为L_max，则用户最小权重为当一个用户被分配到一个动态端口块时，此用户的权重减半，并且再加上一个小于此被减半的权重的随机整数；当一个用户u_i已经获得R_ui个动态分配端口块时，则用户ui的权重为则当用户的权重w_i小于所述w_min时，不分配动态分配端口块；当两个用户同时竞争一个动态端口块时,向权重高的用户优先分配此动态端口块。