专利名称：用于保持网络连接的系统和方法
技术领域：
本申请通常涉及计算机连网，尤其涉及用于保持网络连接的系统和方法。
背景技术：
在特定网络连接中，诸如通过超文本传输协议(“HTTP”)产生的连接，希望在客户端和万维网服务器之间保持永久连接，从而减小重建连接所需的开销。然而，在连接进入空闲超过预定时段的情况下，网络地址转换(“NAT”)网关和沿着连接路径放置的其他设备可以终止该连接。
为了防止NAT网关终止该连接，公知的将来自客户端的“保持有效”数据包发送给万维网服务器。该保持有效数据包实际上不包含任何事务处理信息，并且对客户端和万维网服务器之间数据的状态没有影响，该数据包仅仅用于防止NAT网关终止该连接。这是典型的主动性发送保持有效数据包，与NAT网关实际使用的参数没有任何关系，并由此实现通用策略以保持连接开启。
然而，保持永久连接的现有技术方法理想的适用于带宽不受约束的信道。因此，在带宽受限媒介中，如无线网络信道，该策略对宝贵的带宽是种浪费。该现有技术方法在使用电池的设备中也是不需要的，保持有效数据包的主动性传输将很快耗尽电池。
发明概述一个目的是提供一种用来保持网络连接的新系统和方法，其消除或减轻至少一个上述确定的现有技术的缺点。
本发明一方面提供一种系统，包括第一电子装置，该装置包含用于参与网络连接的第一网络接口。该系统也包含连接第一网络接口的物理链路。该物理链路用于实现网络连接。该链路包含如果连接保持空闲符合预定的超时标准，用于终止该连接的设备。
该系统也包括第二电子装置，该装置包含用于通过链路参与网络连接的第二网络接口。可操作该第二电子装置以确定预定的超时标准，并且将具有超时标准参数的保持有效信号发送给第一电子装置。
由第二电子装置确定的超时标准的类型没有特别限制。例如，普通的超时标准仅仅是在物理链路上静止的时间间隔。另外，较不普通的超时标准可以在位于物理链路上的专门配置的网络地址转换装置中，如果NAT设备需要资源，仅仅设置该超时标准以中断该连接。其他稍微普通一些的超时标准是无空闲超时。在该系统中，对于大于预定时期，该NAT装置可以选择终止任何有效的连接。可配置该第二电子装置以确定沿着物理链路使用这些标准(或任何其他标准)中的哪个标准，并且对相应保持有效信号的传输应答，以便减小连接被终止的可能性。
本发明一方面提供一种电子装置，该装置包括微型计算机，和用于通过物理链路与第二电子装置建立网络连接的网络接口。该物理链路包含具有超时间隔的设备，当连接空闲时，该设备终止该连接。根据重复改变标准以建立该超时间隔，操作该微型计算机将保持有效信号发送给第二电子装置。因此，该微型机算计发送具有超时间隔的保持有效信号，并由此减小由于空闲造成该设备中断连接的可能性。
附图描述本发明将通过范例并参考附图进行描述，其中
图1是根据本发明一个实施例表示用于保持网络连接的系统的示意图；图2是根据本发明另一个实施例描述保持网络连接的方法的流程图；图3显示了在执行图2的方法期间的图1的系统；图4显示了用于执行图2方法中一个步骤的一组子步骤；和图5显示了在执行图2的方法期间的图1的系统。
本发明的详细描述现在参考图1，通常以30表示用于保持永久网络连接的系统。在该实施例中，系统30包括通过无线链路42连接服务提供者节点38的至少一个客户端34。节点38包含通过链路42与客户端34连接的无线基站46和NAT网关50。然后，网关50通过回程58连接因特网54。回程58可以是T1、T3或用于连接节点38和因特网54的任何其他合适的链路。因特网54，其自身通过第二回程66连接到万维网服务器62。
在该实施例中，客户端34是基于计算平台和无线个人数字树立的功能的使用电池的设备。然而，应当理解该客户端34不必是使用电池和/或能包含其他电子设备的结构和功能，如蜂窝电话、智能电话、台式计算机或具有无线802.11或蓝牙性能的膝上型电脑等。
也应当理解，在客户端34和万维网服务器62之间的至少部分连接是带宽受限的。在系统30中，由于链路42是需要服务多个客户端34的无线连接，与回程58、回程66和组成客户端34和万维网服务器62之间的连接的其他元素有关的链路42是带宽受限的。该带宽受限由此能干扰操作客户端34的用户访问因特网54和万维网服务器62的速度。当多个客户端希望接入链路42时，该限制变得尤其严重。而且，由于事实上客户端34是使用电池的，希望客户端34明智的使用链路42。
NAT网关50基于标准NAT技术，由此允许连接节点38的大量客户端34通过分配给NAT网关50的公共网际协议(“IP”)地址连接到因特网54。因此，客户端34(和连接节点38的其他客户端)将典型的具有专用IP地址，而NAT网关50将具有可访问因特网54上任何用户的公共IP地址。因此，由于客户端34访问因特网54，万维网服务器62将通过网关50与客户端34通信，在该通信期间网关50“转换”IP地址。在唯一对应于本实施例的范例中，客户端34具有专用IP地址“10.0.0.2”，网关具有专用IP地址10.0.0.1和公共IP地址“50.0.0.1”，并且万维网服务器具有公共IP地址“62.0.0.1”。
如同现有NAT网关，由此配置网关50以自动终止在客户端34和因特网54之间的空闲连接，从而释放用于NAT网关50的资源。配置客户端34以保持在客户端34和万维网服务器62之间的连接，不管网关50的自动终止特性。尤其是，配置客户端34以在空闲通信期间根据可变标准发送保持有效数据包给万维网服务器50，该保持有效数据包用来防止网关50中断客户端34和万维网服务器50之间的连接，但不改变客户端34或万维网服务器62中数据的状态。该保持有效数据包可以是任何合适的数据包，以实现该结果，如“空操作”命令，产生服务器中非临界误差结果的命令，或在作为保持有效机构的应用层协议中设计的命令。在该实施例中，该可变标准基于重复到达的时间间隔。当建立的时间间隔实质上接近时间的最大量时将完全考虑该重复，在终止客户端34和万维网服务器50之间的连接之前，NAT网关50将允许流逝该时间的最大量。下面将提供关于客户端34和该标准的进一步理解。
为了有助于解释这些操作中的某个操作和系统30的各种其他方面，将参考图2，图2显示了用于保持网络连接的方法，并通常以400来表示。为了有助于解释该方法，假设方法400由客户端利用系统30来操作。然而，应当理解，客户端34、系统30和/或方法400可以变化，并且不需要如讨论的那样互相结合进行精确的工作，并且该变化在本发明的范围内。
在讨论方法400之前，将假设配置NAT网关50以中断连接，其中连接处于空闲超过15分钟(然而，根据特定NAT网关的配置，其他时间间隔也在本发明的范围内。该其他时间间隔可大于20分钟，或大于30分钟，或大于10分钟。)将假设调用该方法400的客户端34对于超时时间是未知的。
首先开始于步骤410，加载一组默认标准。如下面讨论的，客户端34使用加载的默认标准来初始时间间隔，在此期间，由客户端34发送保持有效数据包，从而防止网关50中断客户端34和因特网54上实体之间的连接，而不改变客户端34或实体中数据的状态。在该范例中，将假设加载的默认标准将是5分钟间隔。(其他范例默认间隔可以是7分钟、10分钟和12分钟。)下面，在步骤420，连接被建立。继续该范例，假设客户端34开启与万维网服务器62的连接。该范例表示在图3中，其中由虚线表示的连接通常表示为100。以通常的方式开启该连接，如通过客户端34上的万维网浏览器打开位于万维网服务器34上HTTP网页。由此，连接100的建立包含使得NAT网关50产生客户端34的私有IP地址到网关50固有的公共IP地址的映射。这显示在图4中，其中使得网关50提供给万维网服务器62的客户端的公共IP地址是“50.0.0.1/8”，其中“50.0.0.1”是网关50固有的公共IP地址，而“/8”表示映射到客户端34的私有IP地址“10.0.0.2”的网关50上的单个端口。因此，在连接100上承载的业务将经过使用该映射的网关。一旦开启连接100，以通常的方式发送网络业务。总之，再次强调这仅仅是范例，并且建立连接的方式没有特定限制。
下面，在步骤430，根据建立的标准发送保持有效信号。由于在步骤410中建立的标准是5分钟间隔，在步骤430，从客户端34每5分钟将保持有效信号发送给万维网服务器62。由于这些保持有效信号经过网关50，网关50只在5分钟期间察觉到连接是空闲的。由于该5分钟间隔小于在终止连接100之前网关50将等候的15分钟超时间隔，网关50将不终止连接100，由此连接100将持续。
方法400将进行到步骤440，在该点确定在步骤420建立的连接是否已经被终止。由于5分钟间隔小于上述15分钟超时间隔，在5分钟期间客户端34向万维网62发送保持有效信号，将不终止连接100，因此在步骤440中将确定为“否”，连接100没有被终止，并且方法400进行到步骤450。
在步骤450，可能的话，将确定调整在步骤430中使用的标准。在该实施例中，通过多个子步骤来实施步骤450，在图4中通常以450来表示多个子步骤。在步骤451，确定连接是否曾经终止过。如果以前终止过，该方法进行到步骤452，并且保持最后已知的合适标准，因此对标准不进行调整。在这点上，该方法返回图2中的步骤430。
然而，如果在步骤451中确定连接以前没有终止过，该方法进行到步骤453，并且进行调整增加保持有效信号传送之间的时间。因此，在讨论的关于连接100的范例中，将在步骤451中确定连接已经被终止，并且该方法从步骤451进行到步骤4523。在步骤453，将对标准进行调整以增加保持有效信号的传输之间的时间量。在步骤453中增加的数量和/或速率没有特定限制。根据该范例，将假设方法400每次进行到步骤453中时，该时间间隔将增加1分钟。因此，在方法400循环期间，时间间隔将从5分钟增加到6分钟。
然后该方法从步骤453返回到步骤430，在这点上，根据在步骤453中建立的标准发送保持有效信号。由于在步骤453中建立的标准是6分钟间隔，在步骤430，客户端34每6分钟向万维网服务器62发送保持有效信号。由于这些保持有效信号经过网关50，网关50只在6分钟期间察觉到连接是空闲的。由于该6分钟间隔小于在终止连接100之前网关50将等候的15分钟超时间隔，网关50将不终止连接100，由此连接100将持续。
方法400将经过如前所述的步骤430、440和450(即，子步骤451-453)继续循环，直到在步骤453中建立的标准最终调整该时间间隔超过网关50的超时间隔。尤其是，一旦在步骤453中建立16分钟的时间间隔，在下个循环期间，通过步骤430，在15分钟超时间隔之外将发送保持有效信号，由此终止连接100。
这次，当方法400到达步骤440时，将确定连接100已经被终止，并由此方法400将从步骤440进行到步骤460，在该点上，最后已知的合适标准将被加载。在该范例中，在步骤453中提前建立的最后已知的合适标准将是15分钟的时间间隔，由此在步骤460，在该范例中，客户端34加载15分钟的时间间隔作为该标准。
方法400从步骤460进行到步骤420，在该点上建立连接(即，重新建立)。继续该范例，将假设客户端34重新开启与万维网服务器62的连接。该范例显示在图5中，其中由虚线表示的新连接通常表示为104。以通常的方式开启该连接，诸如通过客户端34上的万维网浏览器打开位于万维网服务器34上HTTP网页。由此，连接100的建立包含使得NAT网关50产生客户端34的私有IP地址到网关50固有的公共IP地址的映射。这显示在图4中，其中使得网关50提供给万维网服务器62的客户端的公共IP地址是“50.0.0.1/9”，其中“50.0.0.1”是网关50固有的公共IP地址，而“/9”表示映射到客户端34的私有IP地址“10.0.0.2”的网关50上的单个端口。因此，在连接100上承载的业务将经过使用该映射的网关。一旦开启连接104，以通常的方式发送网络业务。
方法400然后进行到步骤430，在该点上根据在步骤460中建立的标准发送保持有效信号。由于在步骤460中建立的标准是15分钟间隔，在步骤430，客户端34每15分钟将保持有效信号发送给万维网服务器62。由于这些保持有效信号经过网关50，网关50只在15分钟期间察觉到连接是空闲的。由于根据在终止连接100之前网关50将等候的15分钟超时间隔，该15分钟间隔是可接受的，网关50将不终止连接100，由此连接100将持续。
方法400将从步骤430进行到步骤440，在该点上在该点确定在步骤420建立的连接是否已经被终止。由于相对于15分钟超时间隔，客户端34向万维网服务器62发送的保持有效信号期间的15分钟间隔是可接受的，将不终止连接104，因此在步骤440中将确定为“否”，连接104没有被终止，并且方法400进行到步骤450。
在步骤450，可能的话，将确定调整在步骤430中使用的标准。回忆在该实施例中，通过多个子步骤来实施步骤450，在图4中通常以450来表示多个子步骤。在步骤451，确定连接是否已经被终止。由于在客户端34和万维网服务器62之间的连接已经被终止一次(即，由于连接100被终止)，方法进行到步骤452，并且保持最后已知的合适标准，因此对标准不进行调整。尤其是，由于已知15分钟时间间隔是可接受的标准，保持该标准，并且在该点上，该方法返回图2中的步骤430。
回到步骤430，在该点上，根据在步骤452中保持的标准发送保持有效信号。由于在步骤452中建立的标准是15分钟间隔，在步骤430，客户端34每15分钟向万维网服务器62发送保持有效信号。由于这些保持有效信号经过网关50，网关50只在15分钟期间察觉到连接是空闲的，该15分钟间隔在终止连接100之前网关50将等候的可接受的15分钟超时间隔中。因此，网关50将不终止连接104，由此连接104将持续。因此，只要需要在空闲期间保持客户端34和万维网服务器62之间的连接，方法400将继续循环。
目前很显然，在连接104路由中的变化(或在客户端34和万维网服务器62之间的物理链路中的其它变化)将因此超时间隔变化--即从通过方法400的早期循环预先建立的时间间隔中减小时间。例如，如果将因特网54中的其他路由器引入到实现连接104的路径中，并且10分钟后路由器中断空闲连接，方法400能以不同次数循环经过步骤460，并由此在客户端34和万维网服务器62之间的连接被破坏并重建若干次，直到在步骤460，将标准减回到10分钟间隔。由此考虑步骤460能包含子步骤，该子步骤将标准继续减小到越来越短的时间间隔，直到建立用于沿着客户端34和万维网服务器62之间的物理链路的任何设备的最短时间间隔，在该点上，在步骤430中将使用最短的时间间隔。以这种方式，根据形成客户端34和万维网服务器62之间的物理链路的设备的超时行为，考虑在步骤430中使用的标准可以各种倍数减小或增加。
而且，应当理解，在本发明的其他实施例中，由合适的方法400的修改版本处理正常的伪连接超时。可设置方法400的修改版本来响应该伪连接超时。例如，在方法400的合适的修改版本中使用一种形式的加权或滞后，该方法的修改版本支持用于传送保持有效信号的优选时间间隔，客户端34预先发现在减小连接104被终止的可能性中有效。
应当理解在步骤450和步骤460中调整标准的速率没有特定限制。而且，所使用的标准的类型不需要特定限制。例如，在步骤450和460中标准的改变不必是线性方式，并且不必基于简单的分钟接分钟的增加或减小。例如，可以使用对数收敛，基于将各种时间间隔分为两半，使用牛顿方法。作为其他范例，希望在步骤450和步骤460中考虑客户端34的剩余电池寿命，并由此在客户端34的电池具有长期的剩余寿命的情况下，在步骤450中的标准调整不必积极。然而，在客户端34的电池具有短期的剩余寿命时，在步骤450中的标准调整可以是积极的，试图使得标准尽快到达空闲超时间隔，从而保持客户端34的电池寿命。
尽管在此只讨论的本发明的各种特征和部分的特定组合，对本领域技术人员来说，显然可以根据需要对公开的特征和部分的子集，和/或使用这些特征和部分进行替换组合。例如，当不必要时，通常考虑的是在客户端34察觉连接100(或连接104)是空闲的期间只调用步骤430-460，并因此能修改该方法400，以导致只在连接100(或连接140)是空闲的时间间隔期间执行步骤430-460。
而且，应当理解，保持有效数据包的起点不必限制在客户端34。例如，在基站46知道需要永久保持连接100的情况下，希望基站46代替客户端34来执行步骤430-460，并由此释放客户端34的资源和链路42。基于同样的理由，考虑万维网服务器62代替客户端34也能实施步骤430-460。
在本发明的其他变化中，考虑在建立连接之前，由客户端34执行步骤430-460，并由此在建立连接之前，在超时间隔内确定用于发送保持有效信号的合适的标准，并由此减小终止连接的可能性。而且，一旦建立该超时间隔，考虑将该时期报告给连接节点38的其他客户端，由此消除这些客户端自己执行步骤430-460的需要。
尽管系统30涉及特定网络类型，应当理解可以使用其他类型的客户、服务器和网络。例如，本发明应用于对等连接，并且不必限制客户端/服务器类型关系。而且，不限制实现该连接的物理连接的类型，并且可基于以太网、内联网、802.11、蓝牙等。另外，尽管在此讨论的实施例有关连接，在该连接上至少部分是带宽受限，应当理解本发明也应用于带宽不受限的连接。
本发明的上述实施例目的是示范，并且对本领域的技术人员来说，在不脱离只有附加的权利要求定义的本发明范围的情况下，可以对其进行变更和修改。
权利要求
1.一种电子装置，包括用于参与通过在物理链路上实现的网络连接于第二设备进行网络连接的第一网络接口，包含如果所述连接在预定超时标准中保持空闲，则终止所述连接的设备，操作所述装置以确定预定的超时标准。
2.如权利要求1的电子装置，其中进一步操作所述电子设备以根据所述预定标准发送保持有效信号，从而减小由所述设备中断的连接，并减小在所述链路上承载的整个业务。
3.根据权利要求2的装置，其中所述连接是由所述第二电子装置的所述第一电子装置请求的HTTP网页，并且所述保持有效信号是空操作信号。
4.如权利要求1的电子装置，其中所述装置是NAT路由器。
5.如权利要求1的电子装置，其中所述标准是预定的时间间隔。
6.如权利要求5的电子装置，其中所述装置确定所述预定时间间隔，通过建立具有初始默认的时间间隔的所述连接；在所述时间间隔期间向所述第二装置发送保持有效信号；如果所述时间间隔没有引起所述连接被中断，则增加所述时间间隔，然后重复所述发送步骤；和如果所述时间间隔引起所述连接被中断，则保持最后已知的合适时间间隔，然后重新建立所述连接，并返回所述发送步骤；在此期间所述装置向所述第二电子装置发送保持有效信号，并且在用于每个重复的所述时间间隔期间改变在所述连接上发送保持有效信号的所述时间间隔，直到所述时间间隔引起所述装置终止所述连接。
7.根据权利要求6的装置，其中所述装置是客户端，所述第二装置是万维网服务器，并且至少部分所述链路包括因特网。
8.根据权利要求7的装置，其中所述客户端是使用电池的，并且由于所述电池寿命降低，所述时间间隔快速的增加，由此在确定所述预定时间间隔时减小电池消耗。
9.根据权利要求8的装置，其中所述客户端是无线装置，并且至少部分所述链路包括从所述无线装置到该因特网的无线连接。
10.一种保持网络连接的方法，包括以下步骤在第一电子装置中加载初始默认值的超时标准；通过物理链路建立从所述第一电子装置到第二电子装置的连接，该物理链路包括如果所述连接在预定超时间隔内保持空闲，终止所述连接的设备；根据所述超时标准，通过所述装置从一个所述电子装置向另一个所述电子装置发送保持有效信号；增加所述超时标准并重复所述发送步骤；和重复所述增加步骤，直到由所述设备终止所述连接，并由此使用已知的合适的超时标准执行所述发送步骤。
11.根据权利要求10的方法，其中所述至少一个最小已知超时标准是最后已知的合适的超时标准。
12.根据权利要求10的方法，其中通过重复的增加所述超时标准直到不再终止所述连接，来确定所述至少一个最小已知超时标准。
13.根据权利要求10的方法，其中所述连接是由所述第二电子装置的所述第一电子装置请求的HTTP网页，并且所述保持有效信号是空操作信号。
14.根据权利要求10的方法，其中所述设备是NAT路由器。
15.根据权利要求10的方法，其中所述第一装置是客户端，所述第二装置是万维网服务器，并且至少部分所述链路包括因特网。
16.根据权利要求10的方法，其中所述客户端是使用电池的，并且当所述电池寿命接近耗尽时，所述增加步骤基于更大间隔。
17.根据权利要求16的方法，其中所述客户端是无线装置，并且至少部分所述链路包括从所述无线装置到该因特网的无线连接。
18.一种计算机可读存储介质，包含用于电子设备的一组指令，该组指令包括以下步骤在第一电子装置中加载初始默认值的超时标准；通过物理链路建立从所述电子装置到第二电子装置的连接，该物理链路包括如果所述连接在预定超时间隔内保持空闲，终止所述连接的设备；根据所述超时标准，从所述电子装置向所述第二电子装置发送保持有效信号；增加所述超时标准并重复所述发送步骤；和重复所述增加步骤，直到由所述装置终止所述连接，并由此使用已知好的超时标准执行所述发送步骤。
全文摘要
提供一种用于保持永久连接的系统和方法。在一个实施例中，系统包括通过带宽受限的物理链路连接万维网服务器的客户端。该物理链路也包括至少一个网络地址转换(“NAT”)路由器，配置该路由器以终止在客户端和万维网服务器之间空闲连接。配置该客户端向万维网服务器发送保持有效数据包，从而以减小NAT路由器终止连接的可能性。在变化的基础上发送该保持有效数据包，以减小带宽消耗，而确保NAT路由器不认为连接空闲，并终止该连接。
文档编号H04L29/06GK1658558SQ20051000876
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者克雷格·A·邓克 申请人:捷讯研究有限公司