路由器、网络系统和网络设置方法

专利名称：路由器、网络系统和网络设置方法
技术领域：
本发明涉及在连接到例如因特网的外部网络的私有网络中使用的路由器，以及使用所述路由器的网络系统。
背景技术：
为了将诸如个人计算机的终端连接到私有网络中，需要包括因特网协议(IP)地址的一系列设置。这些设置需要网络技术知识，因此用户自己通常不能容易地设置系统。但是，动态主机配置协议(DHCP)的使用使得能够通过简单地将终端连接到网络来设置IP地址和管理所有已连接的终端。DHCP包括自动分配模式，该模式自动地并且永久地将IP地址分配给终端，这与引导程序协议(BOOTP)一样；以及动态分配模式，该模式将IP地址分配一段有限的时间或直到终端释放它为止。
例如，当使用若干终端和一个路由器建立私有网络时，路由器起DHCP服务器的作用，终端作为DHCP客户机。在这种网络中，当终端连接到路由器上时，每个终端向路由器传输一个DHCP包。然后路由器向相应终端提供包括IP地址、子网掩码以及域名系统(DNS)服务器地址的设置。
但是，在自动分配模式中，IP地址一旦提供就不能收回。在动态分配模式中，IP地址一旦提供，可以动态地修改。因此，DHCP不适用于大量终端交替地连入和离开的网络。
当连接到因特网的外部计算机试图获得对私有网络的访问时，外部计算机需要通过路由器访问终端。这需要路由器的全局IP地址和要访问的终端的端口号。
下面给出了一个具体的例子。
1)图像服务器作为客户机连接到私有网络。
2)连接到因特网的外部计算机通过路由器直接访问这些图像服务器。
3)外部计算机从这些图像服务器以超文本标记语言(HTML)文件的形式接收图像数据。
在上面的例子中，外部计算机首先输入并发送路由器的统一资源定位(URL)以及私有网络中某图像服务器的端口号到web浏览器。例如，如果路由器的URL是camera.co.jp，并且目标图像服务器的端口号是81，则输入http//www.camera.co.jp81/。然后路由器接收此传输包。该IP地址与连接到私有网络的图像服务器的端口号关联，并且该信息被预先存储在路由器中。因此，路由器将传输包转发给这样的图像服务器，所述图像服务器具有与路由器接收到的传输包的目的地端口号关联的IP地址。这使得图像服务器能够接收从因特网上的计算机发送的传输包。当在因特网上的计算机希望查看私有网络中另一图像服务器上的图像时，它可以通过以相同的方式指定该图像服务器的端口号来访问不同的图像服务器。
在如上所述的现有技术的路由器中，可以自动提供IP地址，但是不能自动提供端口号。如果若干具有相同初始端口号的终端连接到私有网络，就阻止了外部计算机通过路由器直接访问特定的终端。这是因为终端具有相同的端口号，尽管它们的IP地址是不同的。

发明内容
本发明的路由器接收从私有网络中的终端广播的包括媒体访问控制(MAC)地址的传输包，并在存储器中储存网络信息，该网络信息中与终端中预设信息不同的IP地址和端口号被与该MAC地址关联。本发明的网络系统被配置为使用该路由器。此外，本发明的方法根据上面的过程自动地为终端分配IP地址和端口号。


图1是根据本发明优选实施例的包括路由器的网络配置。
图2是根据本发明优选实施例的该路由器的功能方块图。
图3是根据本发明优选实施例的连接到网络的终端的功能方块图。
图4是根据本发明优选实施例的自动设置的顺序图。
图5示出了根据本发明优选实施例的储存在路由器存储器中的自动设置信息。
图6是根据本发明优选实施例的从路由器发送的用于自动设置的传输包结构。
图7是根据本发明优选实施例的图像服务器设置屏幕。
图8是根据本发明优选实施例的针对对路由器的外部访问的操作的顺序图。
图9是根据本发明优选实施例的与对路由器的外部访问相对应发送的图像信息。
具体实施例方式
下面参考

了本发明的优选实施例。
图1示出了包括路由器10的网络的配置。路由器10用于连接例如因特网的外部网络40和私有网络70，并将数据转发到每个网络。此外，路由器10自动设置连接到私有网络70的终端的IP地址和端口号。路由器10还具有将传输包从诸如因特网的外部网络转发给与传输包中指定端口对应的终端的功能。
图2是以方块形式示出路由器10的主要功能的功能方块图。自动设置控制器13接收从连接到局域网(LAN)接口11A～11C的图像服务器20A～20C使用用户数据报协议(UDP)广播的包括MAC地址传输包，这些图像服务器可以被链接到以太网。然后，自动设置控制器13自动设置IP地址、端口号等，并将这些设置数字储存在存储器12内。将以UDP接收的包括与MAC地址关联的IP地址的传输包发送给图像服务器20A-20C。存储器12将MAC地址、IP地址、端口号等关联并储存。当路由器10接收到来自外部网络40的没有端口号(或指定端口号80)的访问时，HTML累积器14积累将要发送给访问源的HTML数据。HTML生成器15依据设置生成储存在HTML累积器14中的所有或部分HTML。主控制器16控制整个路由器10。局域网接口11D可以连接到计算机30，并且网络接口17可以连接到外部网络40。
图3是功能方块图，其以方块形式示出了当终端包含例如图像服务器时的主要功能。最近，此类终端被用于网络中。为了简化描述，图像服务器20表示图像服务器20A-20C。图像服务器20通常是网络照相机并被连接到私有网络70。图像服务器20具有照相机21和web服务器22，并通过局域网接口23连接到网络。控制器24控制整个图像服务器20。存储器25通常储存要发送到网络70的传输包、在网络70中设置的例如IP地址和端口号的设置信息以及图像数据。当被通过网络70访问时，图像服务器20发送特定的HTML文件以及由照相机21捕捉到的图像数据等。图像服务器20将照相机21捕捉到的图像数据处理为静态图像数据或运动图像数据(包括运动JPEG)，并将其发送到网络。
计算机30连接到私有网络70。客户机计算机(PC)60通过路由器50连接到外部网络40。
下面参考图4中的顺序图说明如上配置的路由器10和图像服务器20的操作。
路由器10工作在私有网络70上，图像服务器20使用UDP向私有网络70广播传输包(S1)。当打开电源时、按下重设开关或将图像服务器20连接到私有网络时，此操作在预定时间或以固定间隔重复。所述传输包包括传输时用于图像服务器的设置，该设置包括IP地址和端口号。如图6所示，所述传输包包括UDP头部和数据部分。数据部分包括一系列网络连接所需的数据。更具体地，数据部分包括用于识别图像服务器制造商的制造商识别码、用于识别图像服务器的产品型号及其版本的产品识别码、为图像服务器设置的IP地址、子网掩码、DNS服务器、网关和端口号。UDP头部中的目的地端口号使用了不同于公知的端口号0到1023的数字。例如，目的地端口号可以被设置为10667。该目的地端口号10667被预先储存在图像服务器20中。
路由器10接收所述广播传输包。当目的地端口号被识别为是预定端口号10667时，路由器10认为该传输包是来自图像服务器20的自动设置请求并开始自动设置。自动设置按下面的顺序进行。首先，路由器10检查存储器12中是否存在发送方MAC地址，该MAC地址包括在来自图像服务器20的传输包的数据链路层中。如果发送方MAC地址不存在，则进行新的设置。如果该MAC地址和与该MAC地址对应的网络信息已经存在于存储器12中，则执行更新和检查。
在新的设置中，自动设置控制器13更改接收到的传输包的数据部分中包含的数据的IP地址、子网掩码、端口号和带宽的数值。然后将它们与其它的数据一起储存在存储器12内。IP地址被更改为预定IP地址范围中没有使用过的数字。子网掩码被更改为预定数字。在图5中，子网掩码被更改为255.255.255.0。端口号被更改为预定范围中没有使用过的数字。在这个例子中，它被更改为10001到10005。带宽被更改为预定的数字。这些设置数值被与每个图像服务器的MAC地址关联，并且被储存在存储器12中。在图5中，为了简化描述，省略了制造商识别码和DNS服务器。所述带宽是图像服务器向网络发送数据的数据传输速率，它可根据业务量来调整。
路由器10在存储器12中储存上述数值。然后使用UDP通过指定储存在存储器12中的MAC地址，将包括这些数值的网络设置信息作为传输包发送给图像服务器20(S2)。UDP头部中的目的地端口是避免使用公知的端口号0到1023和10667的数值(在这个例子中，它被设置为10668)。图像服务器20接收从路由器10广播的传输包。当图像服务器20发现目的地端口是预定端口号10668时，图像服务器认为该传输包是对来自路由器10的自动设置的响应。然后，图像服务器20将收到的设置信息储存在其存储器25内并完成自动设置。如果在图像服务器20广播其请求自动设置的传输包之后经过了预定的时间，则图像服务器20将忽略来自路由器10的响应传输包，即使该响应传输包已被发送。
在更新和检查操作过程中，路由器将收到的传输包的数据部分内的信息与储存在存储器12中的信息(与该传输包内发送方MAC地址对应的信息)进行比较。具体进行比较的信息是IP地址、子网掩码、端口号和带宽。如果所有比较片段都分别相同，则路由器10确定不需要更新，并终止自动设置操作。如果任意信息片段存在不同，则使用UDP将储存在存储器12中的信息发送给发送方MAC地址。其余操作与自动设置操作相同，在此省略其说明。
在设置之后，连接到诸如因特网的外部网络的PC60访问指定了图像服务器20的端口的URL(S3)。PC60指定路由器10的全局IP地址和图像服务器20的端口号。路由器10然后基于储存在存储器12中的信息在私有网络中检查具有发送自外部网络的传输包中所包含的端口号的图像服务器20的存在。如果路由器10发现了具有相应端口号的图像服务器20，则将来自PC60的传输包转发给图像服务器20的IP地址。然后图像服务器20接收该转发的传输包。基于接收到的传输包，图像服务器20将所请求的HTML数据发送到发送方PC60的端口号。然后PC60接收该HTML数据(S4)。
以这种方式，当图像服务器20连接到路由器10连接的私有网络70上时，图像服务器20使用UDP来广播自动设置请求以及当时的设置信息。另一方面，路由器10分析所述广播传输包并且自动地为自动设置分配端口号等。这样无需用户方手工设置端口号以及IP地址和子网掩码。因此，私有网络的建立者只需要将图像服务器20连接到连接有路由器10的私有网络70上。通过这种简单的操作，访问者可以从连接到路由器10的外部网络40中的PC60直接指定图像服务器20并获得对其的访问权利。即使图像服务器20被从系统中移出并且修改了设置信息，只要将图像服务器20重新连接到连接有路由器10的私有网络70，就可以恢复初始设置。上面说明了图像服务器20自动设置的例子。显而易见的是，本发明还适用于除了图像服务器之外的终端，只要这些终端被连接到所述网络并需要设置到该网络的连接。
通过从计算机30访问路由器10的IP地址，可以在图像服务器设置屏幕查看储存在存储器12内的自动设置。如图7中所示，该屏幕显示了每个图像服务器的IP地址和端口号。更具体地，计算机30使用超文本传输协议(http)并使用路由器10的端口号80访问路由器10的web服务器功能(未示出)。然后路由器10通过局域网接口11D向计算机30发送HTML累积器14内积累的HTML数据。此处，HTML生成器15创建将要发送的HTML数据。HTML生成器15获取储存在存储器12内的每个图像服务器20A到20C的IP地址、端口号等，并且生成包含这些信息的HTML数据。
从路由器10获得HTML数据之后，计算机30使用其浏览器(未示出)根据该HTML数据中的描述来显示图像服务器设置屏幕。私有网络70的建立者可以参考该屏幕检查所有图像服务器20A到20C的IP地址和端口号。此外，还可以使用该屏幕更改IP地址和端口号。换言之，通过在该屏幕上输入新的IP地址或端口号，并在该屏幕上按(或单击)“Save”(保存)按钮，路由器可以将更改数据发送到目标图像服务器。更改的数据被以和前面所述的来自路由器的自动设置响应相同的方式发送。
此外，图像服务器设置屏幕可以设计为设定每个图像服务器的名称，或设定与私有网络之外例如因特网的网络连接的其它图像服务器。例如，如图7所示，可以使用计算机30的输入设备(未示出)输入并注册(通过按下“Save”(保存)按钮)服务器名称。这使得HTML生成器15能够创建显示与每个图像对应的每个图像服务器名称的屏幕，如图9所示。
接着，参考图8说明了发生在连接到外部网络的PC60发送传输包时的操作，所述传输包中指定了路由器10的全局IP地址。在这个例子中，传输包没有指定端口号，或使用端口号80。
浏览器软件安装在PC60上并使用该浏览器软件指定路由器10的URL。然后，通过外部网络40从PC60发送包含指定路由器10的端口号80的http消息的传输包(S10)。在这个例子中端口号80是指定路由器10的web服务器18的端口号。路由器10获得在存储器12中设定的图像服务器20A到20C的IP地址，并发送传输包以获得与每个IP地址对应的图像数据(S11-13)。接收该传输包的图像服务器20A到20C在接收到该包时向路由器10发送图像数据，路由器10是图像数据传输包的发送方(S14-16)。接收发送的图像数据的路由器10在给图像数据起文件名后将其储存在存储器12内。例如，在此优选实施例中，给出的文件名为Jpg1、Jpg2和Jpg3。当路由器10从PC60接收到指定路由器10的传输包时，路由器10将HTML累积器14中积累的HTML文件发送到PC60的IP地址(S17)。接收HTML文件的PC60请求根据HTML文件描述从存储器12中预定的目录接收Jpg1、Jpg2和Jpg3的图像数据(S18-20)。在接收到该请求时，路由器10向PC60发送所请求的图像数据(S21-23)。以这种方式，PC60在其屏幕上显示来自每个图像服务器的每个图像数据。通过将显示在屏幕上的来自图像服务器的图像限制为每个图像服务器一个静止图像，可以对私有网络上的业务量进行控制。特别地，当图像服务器的默认设置是发送例如运动JPEG的运动图像时，与通过直接访问图像服务器连续地从所有图像服务器接收并显示图像相比，可以有效地控制业务量。
在上面的优选实施例中，当PC60访问路由器10的端口号80时，路由器10向图像服务器发送传输包以获得图像数据。也可以在PC60请求图像数据Jpg1、Jpg2和Jpg3之后，使得路由器10发送请求发送图像数据以获得所请求图像数据的传输包。
因此，如图9所示，显示在屏幕上的图像数据与每个图像服务器名称关联。在图9中，出于简洁的目的，使用了诸如星形物的符号作为代表每个图像服务器的图形。然而，在实际操作中，在该屏幕上显示图像服务器捕捉的图像。在图9中，还示出了钥匙作为图形，指示这些服务器仅针对成员1到3。这表示作为对来自路由器10的图像请求的响应，将从图像服务器发送一个验证请求。除非验证被证实，否则不会发送图像服务器中需要验证的数据。因此，如果不采取任何操作，则什么也不会显示。这对于PC60的用户来说可能会产生混乱。为了通知用户需要进行验证，在需要验证的图像服务器中显示例如钥匙的符号来替代图像。这种配置(其中通知了需要进行验证)使得访问路由器10的用户立刻明白需要进行验证。
图9示出了静态图片。为了查看运动图片，在PC60的浏览器软件的屏幕上单击为每个图像服务器显示的图像。该屏幕的HTML文件允许直接访问图像服务器。当建立了直接访问后，PC60实时地连续从图像服务器接收图像。
在上面的优选实施例中，路由器10储存从图像服务器接收的图像数据，并且当PC60向路由器10作出请求时，允许PC60访问储存有图像数据的存储器。然而，在其它例子中，当PC60向路由器10作出请求时，可以在从路由器发送到PC60的HTML文件中说明储存图像的每个图像服务器的地址和位置。还是在该例子中，HTML生成器15基于诸如储存在路由器10的存储器12内的自动设置信息(见图5)来创建将发送给PC60的HTML文件。这使得只是将图像服务器10连接到路由器10就能够完成要发送给PC60的图像信息(Web页面)，显示出操作极其简单。另外，当在图像服务器设置屏幕内输入服务器名称等时，可以自动地完成包括已输入的服务器名称的web页面。
在现有技术中，外部网络中的终端直接访问每个图像服务器上的图像数据。这可能在两个或更多图像服务器需要验证时显示多个用于验证的窗口，这使得用户难以辨识哪个验证窗口对应于哪个图像服务器。在优选实施例中，路由器10将包括验证请求的包转换成图形文件(显示图像，该图像说明需要进行验证)。将该转换后的文件发送给PC60。然后，接收到该文件的PC60的用户可以容易地发现哪个图像服务器需要验证。
在优选实施例中，如图9所示，当PC60访问路由器10的端口号80时，显示在屏幕上的web页面被发送到PC60并显示在PC60上。然而，该端口号不是特别限定的。任何数字都是可接受的，只要它没有被用于转发的端口号或其它应用中。本发明还被设计成允许用户通过访问路由器10更改此端口号。
工业实用性本发明的路由器接收从私有网络中的终端广播的包括MAC地址的传输包。然后，该路由器在将和终端内的已设置信息不同的IP地址与该MAC地址关联后，将该网络信息储存在存储器中。这种配置能够在接收到从终端广播的传输包后自动地进行网络设置，包括终端的IP地址和端口号。换言之，通过将终端连接到已连接所述路由器的私有网络中，可以自动设置与已连接的终端中预定IP地址和端口号不同的IP地址和端口号。
权利要求
1.一种连接在连接有终端的私有网络与外部网络之间的路由器，所述路由器接收从所述终端广播的传输包，所述传输包包含MAC地址；并且储存网络信息，其中IP地址和端口号与所述MAC地址关联，所述IP地址和端口号不同于其它终端已设置的IP地址和端口号。
2.如权利要求1的路由器，其中通过指定所述MAC地址来传输所述网络信息。
3.如权利要求1的路由器，其中当从所述外部网络接收到指定了所述终端的所述端口号的所述传输包时，所述路由器将所述传输包转发给其储存的所述端口号与所述传输包中包含的端口号相同的所述终端。
4.一种连接在连接有终端的私有网络与外部网络之间的路由器，所述路由器包括用于在接收到从所述终端广播的传输包时生成IP地址和端口号的第一控制器，所述传输包包含MAC地址；和用于将所述IP地址和端口号储存作为与所述MAC地址关联的网络信息的存储器；其中所述第一控制器生成与已储存在所述存储器中的其它终端的IP地址和端口号不同的所述IP地址和端口号。
5.如权利要求4的路由器，还包括第二控制器，该第二控制器用于通过指定所述MAC地址，经由所述私有网络向所述终端发送储存在所述存储器中的所述网络信息。
6.如权利要求5的路由器，其中当从所述外部网络接收到指定了所述终端的端口号的所述传输包时，所述第二控制器将所述传输包转发给其存储在所述存储器中的端口号与所述传输包包含的端口号匹配的所述终端。
7.如权利要求1的路由器，其中当所述路由器从一个与所述外部网络连接的计算机接收到指定了所述路由器的一个web服务器的端口号的包时，所述路由器请求将图像发送给所述终端并且将接收到的包含图像数据的显示信息发送给所述计算机。
8.如权利要求7的路由器，其中当被请求传输图像的所述终端需要进行验证时，所述路由器将包含有指示需要进行验证的图像数据的显示信息发送给所述计算机。
9.如权利要求4的路由器，还包括用于连接所述私有网络的第一接口；以及用于连接所述外部网络的第二接口；其中当通过所述第二接口从所述外部网络接收到指定了所述终端的所述端口号的所述传输包时，所述路由器通过所述第一接口向其端口号与从所述存储器接收的端口号匹配的所述终端输出所述传输包。
10.一种连接到外部网络的网络系统，所述网络系统包括终端，其向所连接的网络广播包含其自身MAC地址的传输包；和路由器，其接收从所述终端广播的所述传输包，并且将IP地址和端口号储存作为与所述MAC地址相关的网络信息，所述IP地址和端口号与已设置的终端的IP地址和端口号不同。
11.如权利要求10的网络系统，其中当所述路由器从一个与所述外部网络连接的计算机接收到指定了所述路由器的一个web服务器的端口号的包时，所述路由器请求所述终端发送图像并且向所述计算机发送包含接收到的图像数据的显示信息。
12.如权利要求11的网络系统，其中所述网络系统具有多个所述终端，当所述计算机显示包含接收到的图像数据的显示信息并且所述图像数据被选定时，所述路由器允许所述计算机直接访问与所述图像数据对应的所述终端。
13.如权利要求11的网络系统，其中当所述终端要求对所述路由器向所述终端作出的发送图像请求进行验证时，所述路由器向所述计算机发送包含指示需要进行验证的图像数据的显示信息。
14.如权利要求10的网络系统，其中所述终端在以下情况之一广播所述传输包所述终端被打开；所述终端被重置；和所述终端连被接到所述网络。
15.如权利要求10的网络系统，其中所述终端具有用于储存所述传输包的存储器。
16.如权利要求15的网络系统，其中所述存储器还储存从路由器广播的IP地址和端口号。
17.一种网络设置方法，该方法向连接了终端和路由器的私有网络中的所述终端分配IP地址和端口号，所述方法包括广播来自所述终端的包含MAC地址的传输包；由所述路由器接收所述传输包；以及由所述路由器将所述IP地址和端口号储存作为与所述MAC地址相关联的网络信息，所述IP地址和端口号与已设置的其它终端的IP地址和端口号不同。
18.如权利要求17的网络设置方法，还包括通过指定所述MAC地址发送所述的网络信息的步骤。
全文摘要
一种用于包括端口号的网络设置的路由器以及使用所述路由器的网络系统。所述路由器接收从网络中的终端广播的包含MAC地址的传输包。然后该路由器将IP地址和端口号与该MAC地址关联并且将它们作为网络信息储存。该IP地址和端口号不同于已设置的终端的IP地址和端口号。通过指定MAC地址发送该网络信息。当从外部网络接收到指定了该终端的端口号的传输包时，该路由器将传输包转发给其端口号与指定端口号匹配的终端。
文档编号H04L12/46GK1611054SQ0282633
公开日2005年4月27日 申请日期2002年12月24日 优先权日2001年12月28日
发明者大岛智弘, 尾崎秀三, 井上敏博, 品野俊治 申请人:松下电器产业株式会社