[發(fā)明專利]一種運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換設(shè)備釋放端口的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210387239.X
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102882992A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建;李忠超;袁源;石啟良;張艷;鄒潔;李陽春;劉春林;張家燕;張洪良;王吉順;胡波
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換設(shè)備釋放端口的方法。

背景技術(shù)

由于全球IPv4地址資源已經(jīng)分配完，一些新增地址需求量大的運營商不可避免引入運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT，Network?Address?Translation，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）設(shè)備，以保持業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展。在這種場景中，用戶使用私有IPv4地址訪問互聯(lián)網(wǎng)，訪問請求報文經(jīng)過運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的報文源地址變成公有源地址，經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)，到達服務(wù)器。在提供大流量網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的同時，為了適應(yīng)運營環(huán)境，運營級NAT設(shè)備通過引入靜態(tài)地址映射關(guān)系，為每個私有用戶地址指定一個固定的公有地址及端口塊，用戶的所有訪問都采用這個公有地址，并從端口塊中選擇端口，作為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換后的通信端口。這種實現(xiàn)方式簡化了通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換后的公有地址、端口信息確定用戶相關(guān)信息的流程，有助于實現(xiàn)NAT環(huán)境下的用戶運營和維護。

與此同時，一個運營級NAT設(shè)備為成千上萬用戶提供網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換服務(wù)，應(yīng)支持各種應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。對于單個用戶來說，用戶可能同時發(fā)起P2P下載、訪問WEB網(wǎng)站、看視頻、聽音樂、玩游戲等。每種應(yīng)用都會占用一定數(shù)量的端口。當(dāng)運營級NAT限制用戶地址分配的端口數(shù)量，分配給用戶的所有端口號都可能被占用，導(dǎo)致新到達的應(yīng)用請求無法獲得可用端口，影響用戶使用這些應(yīng)用，影響用戶體驗，導(dǎo)致用戶投訴等問題。

現(xiàn)有試驗表明，普通互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，比如WEB瀏覽、聽音樂、Email等，需要占用的端口數(shù)量只需要幾個、幾十個。當(dāng)用戶同時發(fā)起熱門電影的P2P（對等）下載、WEB瀏覽、聽音樂、玩游戲等，單個用戶的各種應(yīng)用的端口需求量可以達到三、四千個。因此，大量的端口需求來自于P2P等應(yīng)用。當(dāng)運營級NAT設(shè)備限制用戶的端口數(shù)，比如2048個，在沒有P2P下載時，現(xiàn)有端口數(shù)量可以完全滿足普通互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；在開啟P2P下載后，運營級NAT設(shè)備為用戶分配的大量端口很容易被P2P下載占滿，后續(xù)發(fā)起的應(yīng)用請求（比如游戲）無法獲得新的端口，影響用戶的正常訪問。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換設(shè)備釋放端口的方法，從各種應(yīng)用占用的端口中釋放部分端口，供新到達的應(yīng)用使用，保證用戶現(xiàn)有應(yīng)用的正常使用。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換設(shè)備釋放端口的方法，包括運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置包括網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模塊、端口釋放模塊、用戶地址映射表、本地轉(zhuǎn)換映射表、空閑端口列表以及本地會話映射表；根據(jù)用戶訪問端口的使用情況和使用特點，通過主動釋放部分端口方法和運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)在用戶使用端口塊方式下的正常上網(wǎng)功能。運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)用戶訪問的端口占用情況釋放端口，對于到達的報文，運營級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換裝置執(zhí)行以下步驟：

（a）查詢本地轉(zhuǎn)換映射表。當(dāng)本地轉(zhuǎn)換映射表項存在，新到達報文直接完成網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和報文發(fā)送，轉(zhuǎn)本地會話映射表處理。當(dāng)本地轉(zhuǎn)換映射表項不存在，轉(zhuǎn)（b）；

（b）查詢用戶地址映射表，確定用戶地址對應(yīng)的公有地址、端口塊、空閑端口列表。如果空閑端口塊長度大于0，則選擇空閑端口用于新到達的用戶報文，用于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。更新空閑端口列表、生成本地轉(zhuǎn)換映射表項，完成網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和報文發(fā)送，添加本地會話映射表項；如果空閑端口長度=0，轉(zhuǎn)端口釋放處理過程

（c）按照算法釋放部分端口，選擇端口完成網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和報文轉(zhuǎn)發(fā)，更新本地轉(zhuǎn)換映射表、本地會話映射表和空閑端口列表。

（d）本地會話映射表處理。查詢本地會話映射表。如果本地轉(zhuǎn)換映射表項在本地會話映射表不存在，則在本地會話映射表中添加表項，包括本地轉(zhuǎn)換映射表項、遠端地址、端口號。結(jié)束處理。

步驟（a）中，本地轉(zhuǎn)換映射表指記錄用戶本地轉(zhuǎn)換映射關(guān)系的映射表。表項結(jié)構(gòu)包括：（用戶地址，端口）<->（公有地址，端口）映射關(guān)系、上行流量（包括分組數(shù)、字節(jié)數(shù)、速率）、下行流量（包括分組數(shù)、字節(jié)數(shù)、速率）、老化時間、創(chuàng)建時間。其中，用戶地址由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如BRAS，即寬帶接入服務(wù)器）分配，可以是私有地址或特定IPv4地址。老化時間指會話從創(chuàng)建時間開始，不再有流量經(jīng)過的時間，單位為秒。創(chuàng)建時間指創(chuàng)建映射關(guān)系的時間點。