用於網際協議版本六的任意播尋址的方法和裝置的製作方法

2024-02-15 09:07:15

專利名稱：：用於網際協議版本六的任意播尋址的方法和裝置的製作方法
技術領域：
：本發明總體上涉及網絡尋址，並且尤其涉及用於網際協議版本六(IPv6)的任意播尋址。
背景技術：
：網際網路通信格式由Internet工程任務組(InternetEngineeringTaskForceIETF)決定。網際協議(IP)版本四(IPv4)自從其於20世紀70年代開始就提供了全球網際網路的基本通信機制。如所知道的那樣，網際網路上的通信由在網絡分組內所包含的網際網路數據報組成，每個數據報具有數據報首部和數據報數據區域。所述數據報首部包括源IP位址和目的IP位址，上述兩個IP位址在IPv4中長度都是三十二位。IPv4地址包括「netid(網絡ID)」和「hostid(主機ID)」，其中所述netid指定網絡而hostid指定主機，例如所述網絡上的個體計算機。存在可以使用目的地址的各種方式。例如，在「單播」尋址中，目的地址把網絡分組指向一個目的地。因此，單播是點到點通信。IPv4還支持「多播」尋址，其中數據報被指向所選擇的接收方主機組，而不是單個主機。因此，多播是點到多點通信。例如在同時向一組接收方發送視頻和音頻流時使用多播。IPv4還支持「廣播」尋址，其中數據報被指向連接到網絡的所有接收方。由在IPv4分組首部開始附近的幾個首部位來識別尋址的類型，單播、多播或廣播。網際協議版本六(IPv6)由IETF在20世紀90年代中期產生。各種因素迫使產生IPv6。值得注意地，網絡和連接到網際網路的設備異常增長導致在IPv4的32位尋址技術下可用的網際網路地址存在預期缺陷。因此，在各種變化中重要的是IPv6採用128位尋址技術。IPv6保留了與IPv4相關聯的單播和多播尋址和通信機制，但是去除了廣播能力。IPv6還包括被稱為「任意播(anycast)」的新的尋址方式。任意播是意在傳送到所指定的任意播成員組中最近一個的尋址方式。任意播成員組中的每個具有相同的任意播地址。然而，對任意播組的通信只被發送到最近的任意播成員，如下面所更詳細地描述那樣。請求註解(RequestforCommentsRFC)3513或簡寫為RFC3513,把「任意播」地址識別為被分配給一個以上網絡接口的地址，其具有以下屬性，依照路由協議的距離量度把被發送到任意播地址的數據分組(即，數據報)路由到具有該地址的「最近的」網絡接口。最近的主機可以依照各種方式來確定，例如通過網絡分組到達所選擇的任意播組成員所必須經過的最少的路由器跳數，或者對於另一例子來說通過與路由器埠選擇相關聯的最小時間延遲來確定。在一個特定的實施例中，任意播組可以包括具有冗餘數據和功能性的伺服器。當主機與任意播伺服器組通信時，最近的伺服器接收網絡分組並據此作出響應。當前(例如在RFC3513中所指定)，根據單播地址空間來分配任意播地址。因而，任意播地址在句法上與單播地址難以區別。當把單播地址分配給一個以上的任意播組成員並因而使其轉變為任意播地址時，必須把被分配有所述地址的成員顯式地配置為知道它應當識別所述任意播地址。存在關於任意播尋址的各種未解決的操作問題。在RFC1546中論述了某些問題。例如，使用任意播目的地址從主機發送到任意播伺服器組的第一網絡分組，由該任意播伺服器組中的一個特定伺服器接收。然而，如果使用所述任意播目的地址把第二網絡分組從所述主機發送到該任意播伺服器組，那麼不能保證所述第二網絡分組會被接收第一網絡分組的相同的伺服器接收。然而，在許多實例中可能希望接收第二網絡分組和隨後網絡分組的伺服器與接收第一網絡分組的伺服器是同一個伺服器。可以依照各種方式來解決此類問題。例如，當伺服器接收到第一網絡分組時可以用單播地址作出響應，此後主機和所述伺服器可以利用單播尋址的分組來通信。不僅存在關於任意播尋址的操作問題，而且尚未定義所述任意播地址本身的具體位級結構。使用任意播尋址具有確定的優點，包括但不局限於較短的路由選擇路徑並且使得在主機和任意播成員之間的通信更快。然而，IPv6沒有規定對任意播尋址完全預期的使用，沒有解決其所有操作問題，並且沒有指定其位級結構。因此，可能希望克服上述及其它缺點，並且提供一種用於依照能夠在相同網絡上一起使用任意播尋址、單播尋址和多播尋址的方式來指定任意播位級地址結構的系統和方法。根據以下附圖的詳細說明將更完整地理解本發明的上述特徵以及本發明本身，其中圖I是具有任意播組的示例性網絡的框圖；圖2是用於依照本發明示出單播網絡地址和任意播網絡地址的位圖表；圖3是用於示出結合圖2的任意播和單播網絡地址所使用的路由表的圖表；圖4是用於示出路由單播和任意播網絡地址的過程的流程圖；和圖5是用於示出用來產生具有單播和任意播地址的路由表的過程的流程圖。具體實施例方式參照圖1，示例性的網絡10包括經由多個路由器14a_14f互連的多個主機計算機12a_12h，例如個人計算機。網絡10還可以包括也耦合到所述網絡的伺服器16a_16c，所述伺服器例如可以是網絡伺服器、應用伺服器或資料庫伺服器。每個路由器具有兩個或更多埠，這裡被示為與每個路由器14a-14f相關聯的四個埠P1-P4。如所知道的那樣，網絡通信包括包含有網絡數據報的網絡分組，每個網絡數據報具有源地址、目的地址和用戶數據。對於IPv4，源和目的地址都是三十二位長，而對於IPv6，源和目的地址都是128位長。網絡分組沿著網絡10傳播。採用路由器14a來代表路由器14a_14f中的每個，路由器14a具有四個埠Pl-P4，所述埠Pl-P4向網絡10提供輸入/輸出連接。路由器14a還包括路由表，下面結合圖3更完整地描述了所述路由表。路由器14a的路由表把在網絡分組中所包含的目的網絡地址映射到路由器埠，例如與所述路由器14a相關聯的四個埠P1-P4之一。依照這種方式，在路由表中識別網絡分組的目的地，並且從在所述路由表中所識別的埠發出所述網絡分組。最後，在路由器14a_14f之間的一個或多個跳(hop)之後，網絡分組找到去往具有目的地址的主機12a_12h或伺服器16a_16c的路線。由虛線橢圓20所表示的例如公司之類的組織可以具有專用的路由器14f，主機計算機12d-12h和伺服器16b、16c通過所述路由器14f連接到網絡10。集線器18a提供了從一組主機計算機12f-12h到路由器14f的埠P2的連接。在少量時間內所執行的對網絡分組的高效路由選擇趨向於在路由器之間具有少量的跳，並且在所述路由器之間的路徑趨於相對較快。作為選擇，認識到在大量時間內所執行的低效路由選擇趨於在路由器之間具有大量的跳，並且在所述路由器之間的路徑趨於相對較慢。如所知道的那樣，常規的網絡分組包含對應於在路由器之間多個跳的跳計數。如果跳計數變得很大，例如三十一，那麼丟棄網絡分組，典型情況下導致向發送方返回錯誤消息。如同樣所已知的那樣，常規的路由器記錄與其埠相關聯的量度種類。例如，路由器可以記錄與從每個相應埠所輸出的數據相關聯的時間延遲。對於常規的單播尋址，把網絡分組從網絡主機發送到由目的單播地址所識別的具體的網絡目的地。網絡分組通常包括單播源地址和單播目的地址。網絡目的地例如可以是路由器、伺服器或另一主機。採用主機計算機12a來表示網絡分組的源，並且採用主機計算機12d來表示所述網絡分組的目的地，所述網絡分組可以依照各種方式傳播到主機計算機12d。例如，網絡分組可以從主機計算機12a傳播到路由器14a。路由器14a可以在其路由表中找到網絡分組內的目的地址，並且可以據此把該消息轉送到路由器14b。類似地，路由器14b可以把該網絡分組轉送到路由器14c，所述路由器14c可以把所述網絡分組轉送到路由器14e，所述路由器14e可以把所述網絡分組轉送到路由器14d，然後所述路由器14d把所述網絡分組遞送到主機計算機12d。可以看出從路由器14a到路由器14e再到路由器14d的只要求較少路由器跳的另一路徑。如上所述，對於任意播尋址，把網絡分組從網絡主機發送到任意播組最近的成員，所述任意播組的每個成員具有相同的任意播目的地址。網絡分組例如可以包括單播源地址和任意播目的地址。採用主機計算機12a來表示網絡分組的源，並且採用伺服器16a、16b來表示所述網絡分組的目的地，所述伺服器16a、16b是任意播組的成員，所述網絡分組可以依照各種方式傳播到伺服器16a、16b之一。然而，網絡分組會沿著較短路徑從主機計算機12a傳播到任意播伺服器組16a，16b的特定目的成員，所述較短路徑比網絡分組傳播到任意播伺服器組16a，16b的任何其它成員的不同且較長的路徑都要短。現在參照圖2，所示出的在RFC2372中所指定的IPv6單播地址格式包括各種欄位，如同所示每個欄位具有多個位，依照IPv6地址長度總計128位。從左至右，標記FP是格式前綴(例如，對於單播來說是001)，標記TLAID是最高級的聚集標識符,標記RES標識被保留以供將來使用的位，標記NLAID是下一級聚集標識符,標記SLAID是站點級聚集標識符，並且標記InterfaceID是對應於網絡實體的物理地址的接口標識符，所述物理地址例如是主機的乙太網地址。如所知道的那樣，網絡地址的TLAID,NLAID和SLAID部分都與在地址分級結構的不同級的路由器相關聯。在分級結構高級上的路由器通常使用TLAID來用於路由選擇目的，在分級結構中級的路由器通常使用NLAID來用於路由選擇目的，而在分級結構最低級的路由器通常使用SLAID來用於路由選擇目的。TLAID,NLAID和SLAID的網絡地址分類使得易於由對應於其在分級結構內位置的路由器來執行分組處理。例如，TLA級路由器可以處理TLAID來建立路由，NLA級路由器可以處理NLAID來建立路由，而SLA級路由器可以處理SLAID來建立路由。還根據分級結構級來進行地址分配。如圖2所示，依照本發明的任意播地址包括64個最高有效位，其具有與上述單播地址相同的位置和相同的作用。然而，任意播地址的三個最高有效位是前綴位FP，其被分配有不同於單播地址的前綴數字。例如，單播地址的前綴可以是001，而任意播地址的前綴可以是010。如上所述，對於單播地址來說，網絡地址的64個最低有效位(位0-63)用來識別物理地址。然而，對於任意播地址，可以依照下列方式來分配六十四個最低有效位。三十二個最低有效位可以被用作任意播組標識符。然而在其它實施例中，可以使用多於或少於三十二位。如上面結合圖I所述，向特定的任意播組的每個成員分配相同的任意播地址，包括相同的任意播組標識符。任意播組成員可以是路由器、伺服器、主機等。位六^^一到六十三被用作範圍標識符。然而在其它實施例中,可以使用其它位,並且可以使用多於3位或少於3位。範圍標識符能夠限制任意播組成員對網絡的其它部分的可見性。在如同所示的一個特定實施例中，任意播範圍標識符具有四個選項，被識別為節點本地、鏈路本地、站點本地和全局。節點本地標識符使分配給任意播組成員的任意播地址只能由網絡節點內的網絡實體看見(例如，自附著接口和邏輯接口)。例如可以使用節點本地標識符來對網絡節點進行自檢查，所述網絡節點不要求在所述節點之外的外部通信。鏈路本地標識符允許更寬的可見性，使被分配給任意播組成員的任意播地址只能夠被連接到任意播成員所連接的相同鏈路的網絡實體(例如，其它對等節點)看見。在一個特定的實施例中，具有鏈路本地可見性的分組在特定的路由器以外不可見。站點本地標識符允許更寬的可見性，使分組能夠在對應於具體網絡站點的自含邊界內發送(例如，所述網絡站點可以是諸如內部網之類的公司網絡)。然而在一個特定的實施例中網絡站點可以被耦合到網際網路，並且不把具有站點本地標識符的任意播分組路由到所述網際網路。全局標識符允許更寬的可見性，使被分配給任意播組成員的任意播地址能夠被連接到任何互連網絡的所有網絡實體看見，所述互連網絡例如網際網路。應當理解，任意播組可以包括例如路由器之類的任何網絡節點，並且所述路由器可以處於三級路由器分級結構中的任何一個。因此，一組任意播節點，除具有任意播組ID和範圍ID之外，在分級結構的高級處只具有TLAID，在分級結構的中級處兼有TLAID和SLAID，並且在分級結構的最低級處可以具有TLAID,NLAID和SLAID。上面中的每個藉助前綴FP被識別為任意播地址，但是其它部分也可以與單播地址完全相同。前綴FP在把任意播地址與其它地址類型相區分中起重要作用。結合圖3會看出，前綴FP還可以被提供為「兩者」以便識別兼是單播地址和任意播地址的特定網絡地址。雖然對於任意播地址，把網絡地址的六十四個最低有效位中所特定選擇的一些位與任意播範圍標識符和任意播組標識符相關聯，然而應當理解的是，在其它實施例中，可以把網絡地址的六十四個最低有效位中選擇的另外一些位與所述任意播範圍標識符和任意播組標識符相關聯，包括其它數目的位並且包括與所述範圍標識符相關聯的其它位編碼。現在參照圖3，示出了網絡地址70的四十八個最高有效位，所述四十八個最高有效位具有與結合圖2所示出的單播和任意播網絡地址的四十八個最高有效位相同的作用和位的位置。還示出了與路由器相關聯的分級路由選擇表結構，分別具有16位的第一特裡表(trie-table)72、8位的第二和第三特裡表74、76，以及下一跳表78和量度表80。由深色條所描繪的網絡地址70的第一、第二和第三部分70a、70b、70c分別與第一、第二和第三特裡表72、74、76相關聯。網絡地址70的第一、第二和第三部分70a、70b、70c中的每個用來找到在相應特裡表中的地址匹配(在所述地址匹配存在的情況下)。第二或第三特裡表74,76中的地址匹配導致在下一跳表78中用於指定一個或多個輸出埠的條目，其中所述路由器將從所述輸出埠發送網絡分組。如果網絡地址70按前綴FP所識別是任意播地址，那麼它可以具有一個以上的在相應任意播組內的可能目的地。然而，如下面所進一步描述，所述分組會被路由到最近的目的地。如果在第二或第三特裡表74、76中沒有發現任何地址匹配，那麼所述路由器從被指定為默認輸出埠的埠發送網絡分組。量度表80可以指定與每個路由器埠和與該路由器埠連接的每個網絡實體相關聯的可能的性能量度。例如，成本值表示下一路由的鏈路成本(例如，與帶寬相關聯的值或與鏈路相關聯的鏈路延遲)，伺服器負載是對應於在與路由器埠耦合的網絡設備(例如伺服器)上的通信量負載百分比的值，並且路由器負載是對應於在所述路由器埠上通信量負載百分比的值。根據量度表80，可以清楚地識別每個路由器埠的預期性能。例如在某些情況下，在下一跳表78的條目78a，兩個埠J和K被識別為可以用於發送網絡分組的潛在埠。量度表80的相應部分80a識別出兩個埠J和K在特定的時間具有不同的預計性能。例如，埠J當前是百分之六十的負載，而路由器埠K當前是百分之二十的負載。埠J所耦合的例如伺服器之類的網絡設備是百分之百的負載，而埠K所耦合的網絡設備是百分之零的負載。因此，人們預計網絡分組如果被發送到埠K，那麼可能會比被發送到路由器埠J更迅速地傳播到下一路由器。在上述例子中要選擇哪個埠，J或K，可以根據所選擇的可能量度來判定，例如下一鏈路成本、伺服器負載和路由器負載。結合圖4將清楚，例如在量度表80中所包含的量度之類的量度可以由任意播尋址來識別到網絡分組的最終目的地的最短路徑。前綴FP可以把網絡地址70識別為單播地址、任意播地址或兼是單播和任意播網絡地址。在一個示例性實施例中，網絡地址70按照001前綴來識別單播地址，按照010前綴來識別任意播地址，並且按照011前綴來識別兼是單播地址和任意播地址。與三個最高有效位相關聯的八種可能前綴的其它情況被保留以供將來使用。對於作為單播地址和任意播地址存在的地址，通過提供「兩者」前綴，意味著所述地址兼適用於單播和任意播地址兩者，由於它們共享相同的TLAID、NLAID和SLAID(以及RES位)，所以路由表中此地址的條目的數目被從二減少到一。因此，應當認識到通過具有『兩者』前綴，基本上可以通過不必在路由表中為單播和任意播地址設有獨立的條目來減小路由表(即第一、第二和第三特裡表72、74、76)的大小。然而應當認識到，為方便起見所示出的地址70隻包括FP、TLA、RES和NLA地址位(四十八位)，但是地址70還可以包括SLA地址位(圖2)以便總共達到六十四位。雖然可以如上所述來減少特裡表72、74、76中條目的數目，然而由於下一跳表78可以為單播和任意播地址都包括下一跳信息，所以下一跳表78中條目的數目可能增加。雖然示出了三個特裡表72、74、76，然而應當理解的是，可以依照對應於少於三個或多於三個特裡表的其它方式來劃分網絡地址70。另外，雖然所示出的前綴位FP具有特定的位編碼，然而在其它實施例中，可以使用對應於三個前綴位FP的八個可能的編碼內的其它編碼。在其它實施例中，還可以使用多於三個或少於三個的前綴位，但是至少要有兩個前綴位。雖然已經結合量度表80示出並描述了三個特定的量度，然而在其它實施例中，可以在量度表80中提供多於三個或少於三個的量度(包括沒有量度)。現在參照圖4，用於路由網絡分組的過程100從步驟102開始，在步驟102中接收網絡分組。在步驟104，解碼前綴位，其可以是圖2和3的前綴位FP。在步驟106，把在步驟102所接收的網絡分組的目的網絡地址部分與路由表和下一跳表相匹配，例如圖3的第一、第二和第三特裡表72、74、76和下一跳表78，以便識別匹配地址和與路由器相關聯的一個或多個可以發送該網絡地址的輸出埠。在步驟108，如果在步驟106連同一個或多個埠一起識別了路由，那麼過程繼續至步驟110，在步驟110中，如果在步驟104所解碼的前綴位表明網絡地址是任意播地址，那麼過程繼續至步驟112。在步驟112，如果在步驟108結合所識別的路由還識別了一個以上的埠，那麼檢查埠量度。例如，檢查在圖3的量度表80中所示出的埠量度。在步驟114，根據在步驟112所檢查的埠量度從一個以上埠中選擇一埠。在步驟116，從步驟114所識別的路由器埠中發送網絡分組。在步驟110，如果所接收的網絡地址不是任意播網絡地址，那麼過程繼續至步驟118，在步驟118中，如果在步驟104所解碼的前綴位表明網絡地址是單播地址，那麼過程繼續至步驟120，在步驟120識別輸出埠。在步驟122，從步驟120所識別的路由器埠中發送網絡分組。如果在步驟108沒有在路由表中找到任何路由，那麼過程繼續至步驟124。在步驟124，從預定的默認路由器埠發送網絡分組。現在參照圖5，用於把路由添加到路由表的過程從步驟152開始，在步驟152接收網絡分組。在步驟154，解碼前綴位以便確定地址是任意播地址、單播地址還是兼是任意播和單播地址，所述前綴位可以是圖2和3的前綴位FP。在步驟156，把在步驟152所接收的網絡分組的源網絡地址部分與現有的路由表相匹配，例如圖3的第一、第二和第三特裡表72、74、76，以便識別匹配地址和與路由器相關聯的輸出埠。在步驟158，如果在步驟156識別了路由，那麼過程繼續至步驟160，在那裡如果在步驟154所解碼的前綴位表明網絡地址是任意播地址並且如果匹配地址對應於單播地址，那麼過程繼續至步驟162。在步驟162，改變與在路由表中所存儲的匹配地址相關聯的前綴位以便其如上面結合圖3所描述的來表明「兩者」。依照這種方式，匹配地址不必在路由表中被存儲兩次，其中一次作為單播地址，而一次作為任意播地址。如果在步驟160所接收的網絡地址不是任意播地址，那麼過程繼續至步驟164，在步驟164，如果所接收的網絡地址作為替代是單播地址並且匹配地址是任意播地址，那麼過程繼續至步驟166。在步驟166，改變與在路由表中所存儲的匹配地址相關聯的前綴位以便如上所述來表明「兩者」。如果在步驟158沒有識別出與匹配地址相關聯的任何路由，那麼過程繼續至步驟168，在步驟168檢查網絡分組的源地址部分以便確定在路由表中是否用新的條目來表明新的路由。如果新路由是適當的，那麼把它添加到路由表。已經描述了本發明的優選實施例，本領域普通技術人員將清楚可以使用包含這些原理的其它實施例。另外，作為本發明一部分所包括的軟體可以被實現為包括計算機可用介質的電腦程式產品。例如，這種計算機可用介質可以包括其上存儲有計算機可讀程序代碼段的可讀存儲設備，諸如硬碟驅動器設備、⑶-ROM、DVD-ROM或計算機軟盤。計算機可讀介質還可以包括光、有線或無線的通信鏈路，其上攜帶有作為數字或模擬信號的程序代碼段。據此，認為本發明不應當限於所描述的實施例，而應當只由所附權利要求的精神和範圍來限制。這裡所列舉的所有出版物和參考文獻通過將它們全部引用來明確地結合。權利要求1.ー種特裡路由表，包括具有配置成在相同網絡上使用任意播尋址、單播尋址和多播尋址的任意播位級地址結構的條目，所述任意播位級結構包括任意播範圍標識符位，用於識別任意播範圍，其中所述任意播範圍對應於在其中辨識所述任意播網絡地址的網絡範圍；以及任意播組標識符位，用於識別具有ー個或多個任意播成員的任意播組，其中所述ー個或多個任意播成員中的每個與相同的任意播網絡地址相關聯。2.如權利要求I所述的特裡路由表，其中所述任意播範圍標識符位包括至少兩位，所述至少兩位適於識別節點本地範圍、鏈路本地範圍、站點本地範圍和全局範圍中所選擇的ー個。3.如權利要求I所述的特裡路由表，其中所述網絡地址具有一百二十八位的網絡地址長度，並且所述網絡地址與網際協議版本六(IPv6)兼容。4.如權利要求3所述的特裡路由表，其中所述ー百二十八個網絡地址位的頂級聚集標識符、下一級聚集標識符和站點級聚集標識符部分對於所述任意播網絡地址和單播網絡地址來說處於相同位的位置，並且具有相同的作用。5.ー種網絡路由器，包括特裡路由表，包括具有配置成在相同網絡上使用任意播尋址、單播尋址和多播尋址的任意播位級地址結構的條目，所述任意播位級結構包括任意播範圍標識符位，用於識別任意播範圍，其中所述任意播範圍對應於在其中辨識所述任意播網絡地址的網絡範圍；以及任意播組標識符位，用於識別具有ー個或多個任意播成員的任意播組，其中所述ー個或多個任意播成員中的每個與相同的任意播網絡地址相關聯。6.如權利要求5所述的網絡路由器，其中所述任意播範圍標識符位包括至少兩位，所述至少兩位適於識別節點本地範圍、鏈路本地範圍、站點本地範圍和全局範圍中所選擇的ー個。7.如權利要求5所述的網絡路由器，其中所述網絡地址具有一百二十八位的網絡地址長度，並且所述網絡地址與網際協議版本六(IPv6)兼容。8.如權利要求7所述的網絡路由器，其中所述ー百二十八個網絡地址位的頂級聚集標識符、下一級聚集標識符和站點級聚集標識符部分對於所述任意播網絡地址和單播網絡地址來說處於相同位的位置，並且具有相同的作用。全文摘要一種與在網絡分組內所包括的網際協議版本六(IPv6)網絡地址相關聯的協議提供了單播和任意播尋址，同時所述單播和任意播地址對於具有與頂級聚集標識符、下一級聚集標識符和站點級聚集標識符相關聯的相同位的位置和位功能。與網絡地址的三個最高有效位相關聯的前綴把網絡地址識別為單播地址、任意播地址或兼是單播和任意播地址。用於把網絡地址識別為兼是單播和任意播地址的前綴使路由器能夠具有更小的路由表。文檔編號H04L29/06GK102769560SQ201210162548公開日2012年11月7日申請日期2004年12月20日優先權日2003年12月29日發明者K·埃蒂坎申請人:英特爾公司