[发明专利]用以减少集中的第二层网络的无线网络包的方法和系统

说明书

发明概述

能够建立和终止至少一个第二层隧道(例如，通过使用第二层隧道协议(L2TP)建立的VPN)的通信系统通过将第一个第二层包从广播或组播转换成单播第二层包而减少广播或组播包并且将单播第二层包转换成广播或组播包。所述通信系统根据传输类型、第一个第二层包的起源或第一个第二层包的目的地确定是否进行所述转换。根据本发明各实施例中的一者，通信系统可以确定不发送广播或组播第二层包。

根据本发明各实施例中的一者，通信系统通过在预定端口号处交换用户数据协议(UDP)包而了解单播第二层包的目标地址。通信系统拦截到达特定UDP端口处的任何UDP包并且检查这些UDP包的有效负载。如果有效负载匹配预定格式或内容，则通信系统能够将UDP包的发送器的第二层和第三层地址识别为用于第二层单播目标地址的地址。

背景技术

使主机能够经由光缆、铜缆或无线电链路通信的无线网络通信系统的使用已广泛普及。主机被嵌入到无线通信电子设备中，以与其他主机通信，并且还经由接入点连接到核心网络上，例如，局域网(LAN)以及因特网。接入点转送主机与核心网络之间以及主机之间的网络包。

主机和基站使用开放系统互连(OSI)第二层技术(例如，以太网)与核心网络通信，并且在处理广播和组播网络包时彼此效率较低。互联网协议(IP)网络上的一种类型的广播网络包属于地址解析协议(ARP)协议网络包。对于组播网络包，互联网组管理协议(IGMP)是由主机和相邻路由器使用以建立组播组成员的多个通信协议中的一者。

由于历史技术的发展，属于相同第二层网络的主机通常是靠近的并且分享相同的通信信道或彼此通信的成本较低。因此，第二层网络中的广播和组播包尚未成为重要的关注问题。当第二层网络通过第三层网络形成时，随着包的数量增加，第二层网络中的广播和组播包会成为关注的问题。ARP代理、代理服务器、LAN分段、高速缓存是减少第二层广播和组播包的常用方法。

当第二层包通过例如第二层隧道协议(L2TP)和虚拟专用网络(VPN)封装在第三层包中时，广播和组播包的数量会对第三层网络性能产生严重的负面影响。此外，当无线电频谱用于传输第三层包时，可能不具有转变广播和组播包的足够能力。

现有技术ARP代理、代理服务器、LAN分段、高速缓存以及其他广播和多播包减少技术不允许选择性地传输广播和多播包，且尤其是源自移动网络装置的广播和多播包通过第三层网络的传输。

美国专利7,356,032揭示了一种用于通过使用高速缓冲存储器来将以太网/IP地址对存储在每个基站中而减少移动单元之间的广播包的系统和方法。然而，如果移动单元使用OSI第二层协议通过第三层网络连接到核心网络上，则美国专利7,356,032无法减少广播包。此外，美国专利7,356,032依靠无线接入点来管理ARP包。这也会增加无线接入点的设计的复杂性。

图1图示了网络环境，其中通信系统和主机，例如，客户端计算机111、112、113和114直接联接到广域网(WAN)或互联网。在此特定的网络环境中，所属领域的技术人员将理解，当客户端计算机111通过以下步骤将OSI第三层包发送到互联网：第一，客户端计算机111通过无线电链路121将OSI第三层包发送到无线接入点(AP)101(计算机第二层包)，其中第二层包封装来自计算机111的第三层包(计算机第三层包)；第二，AP101通过互连网络(例如，互联网103)通过使用第三层包(AP第三层包)与隧道终止网关104通信，以封装计算机第二层包；第三，隧道终止网关104去封装AP第三层包，以重新得到计算机第二层包并且通过专用网络105将计算机第二层包发送到互联网网关106；最后，互联网网关106去封装计算机第二层包，以重新得到计算机第三层包并且将计算机第三层包发送到互联网103。

当存在来自互联网103的客户端计算机111的OSI第三层包时：第一，互联网网关106从互联网103接收第三层包(互联网包)并且通过将互联网包封装在第二层包(网关第二层包)中而将互联网包发送到隧道终止网关104；第二，隧道终止网关104将网关第二层包封装在第三层包中(隧道第三层包)并且通过互联网103将隧道第三层包发送到AP101；第三，AP101去封装隧道第三层包，以重新得到网关第二层包并且通过无线电链路121将网关第二层包发送到客户端计算机111；最后，客户端计算机111通过从网关第二层包中去封装互联网包而重新得到互联网包。