专利名称：用于处理具有移动功能的数据网中的数据包的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理具有移动功能的数据网中的数据包的方法以及相应的数据网和数据传输设备。
在具有移动功能的数据网中能够实现在归属网中已知的移动终端设备、例如膝上型计算机或PDA能够移动到外部网中，其中此外保证，预备给该移动终端设备的数据到达该移动终端设备。
在这期间已知大量协议、例如具有移动IPv4支持的因特网协议IPv4(参见http//www.ietf.org/rfc/rfc2002.txt)或具有移动IPv6支持的因特网协议IPv6(参见http//www.ietf.org/ids.by.wg/mobileip.html)，这些协议能够实现具有移动功能的数据网。
在没有移动功能的数据网中，已知能够实现使用不同网络协议的计算机之间的通信的传输机制。尤其已知协议翻译机制NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation)，该协议翻译机制能够实现将IPv4协议的地址翻译成IPv6协议的地址(参见http//www.ietf.org/rfc/rfc2766.txt)。这种已知的机制不是针对具有移动功能的数据网而设计的并且此外还具有一些已知的缺点、例如缺乏网络安全性。
因此，本发明的任务是提供一种用于处理具有移动功能的数据网中的数据包的方法，该数据网除了移动功能之外还能够使用不同的网络协议。
该任务按照独立权利要求的特征来解决。本发明的改进方案也由从属权利要求给出。
在第一实施形式中，本发明方法用于处理能够在具有移动功能的数据网中从一个终端设备通过该数据网的归属计算机传输至一个数据源的数据包。在这种情况下，该终端设备和该数据源使用第一网络协议，在该第一网络协议中以第一格式描述的第一网络协议的地址被分配给该终端设备和该数据源。与此相反，在该数据网中使用第二网络协议，在该第二网络协议中以第二格式描述的第二网络协议的地址被分配给该数据网中的计算机，其中第一网络协议的地址也可以以第二格式来描述。在该方法中，该终端设备被分配给一个归属网，并且该终端设备在该归属网中获得一个以第一格式描述的第一网络协议的归属地址。此外，该终端设备获得一个以第二格式描述的第二网络协议的第二地址，其中当该终端设备位于该归属网之外的外部网中时，该第二地址是在该外部网中的地址。在该方法的处理步骤(称为第一处理步骤)中，这样匹配包括作为源地址的以第一格式描述的归属地址和作为目标地址的、以第一格式描述的数据源的地址的数据包，使得所匹配的数据包包含作为源地址的以第二格式描述的第二地址和作为目标地址的以第二格式描述的归属计算机的地址以及作为其他地址的以第二格式描述的数据源的地址。通过这种处理来保证数据包的地址从第一网络协议到第二网络协议的转换，其中所转换的地址确保，该数据包在具有移动功能的数据网中被转发给归属计算机。因此确保了该数据包的按规定的路由。
在本发明的一个特别优选的实施形式中，使用所谓的双堆栈计算机(Dual-Stacked-Rechner)作为归属计算机，该双堆栈计算机不仅能够处理第一网络协议的数据包而且能够处理第二网络协议的数据包。在使用这种归属计算机的情况下，由该归属计算机为终端设备分配以第二格式描述的第一网络协议的归属地址，其中该归属地址紧接着在转换步骤中被转换成第一格式。在一个特别优选的实施形式中，在这种情况下，本发明方法中的第一处理步骤和/或转换步骤由数据传输设备执行，该数据传输设备与该终端设备相连接。因此，该数据传输设备与该终端设备分离地接管数据包的处理。在这种情况下，待处理的数据包优选地通过PPP连接(Point-to-Point-Protocol点对点协议)从该终端设备传输到该数据传输设备上。
为了保证在第一处理步骤中被处理的数据包还按规定被转发至数据源，优选地执行附加的第二处理步骤。在该处理步骤中，这样改变在第一处理步骤中被匹配的数据包，使得被改变的数据包包含作为源地址的以第一格式描述的归属地址和作为目标地址的以第一格式描述的数据源的地址，其中从在第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址中确定以第一格式描述的数据源的地址。用这种方式又产生可由第一网络协议、即尤其由数据源处理的数据包。在这种情况下，在第一处理步骤中被匹配的数据包优选地通过数据网传输到归属计算机上，并且第二处理步骤由归属计算机执行，其中为了该处理步骤而在归属计算机中存储终端设备的第二地址到归属地址的分配。然后，在第二处理步骤中被改变的数据包紧接着被传输到数据源上。
在一个优选的实施形式中，第一网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4，而第二网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6；或者第一网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，而第二网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4。
本发明方法的第二实施形式涉及用于处理能够在具有移动功能的数据网中从一个数据源通过该数据网的归属计算机传输至一个终端设备的数据包的方法。与第一实施形式的方法相反，在该方法中在相反的方向上传输数据。为此，在第一处理步骤中，这样匹配包括作为源地址的以第一格式描述的数据源的地址和作为目标地址的以第一格式描述的归属地址的数据包，使得所匹配的数据包包含作为源地址的以第二格式描述的归属计算机的地址和作为目标地址的以第二格式描述的终端设备的第二地址以及作为其他地址的以第二格式描述的数据源的地址。由此保证第一网络协议的地址转换为第二网络协议的地址。此外，确保在该数据网中按规定转发该数据包。
在一个优选的实施形式中，待匹配的数据包从数据源传输到归属计算机上，并且第一处理步骤由该归属计算机执行，其中为了该处理步骤而在该归属计算机中存储第二地址到终端设备的归属地址的分配。
优选地，在第二处理步骤中这样改变在第一处理步骤中被匹配的数据包，使得所改变的数据包包含作为源地址的以第一格式描述的数据源的地址和作为目标地址的以第一格式描述的归属地址，其中从在第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址中确定以第一格式描述的数据源的地址。由此保证数据包按规定转发给终端设备。
特别是将在第一处理步骤中被匹配的数据包通过数据网从归属计算机传输到与终端设备相连接的数据传输设备上，并且第二处理步骤由该数据传输设备执行，其中在第二处理步骤中被改变的数据包紧接着从该数据传输设备传输到终端设备上。由此，处理方法的一部分功能由分离的数据传输设备接管，该数据传输设备不是终端设备的组成部分。因此可以使该终端设备与该处理方法分离，其中处理后的数据包通过数据传输设备和终端设备之间的连接转发。
在这种情况下，数据传输设备和终端设备之间的连接优选为能简单操作的PPP连接(Point-to-Point-Protocol)。
与第一实施形式的方法类似，在第二实施形式的方法的一个优选实施形式中，第一网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4，而第二网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6；或者第一网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，而第二网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4。此外，优选地将在第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址存储在该数据包的路由报头中。
除了上述的用于处理数据包的方法之外，本发明还涉及一种数据传输设备，其这样被构造，使得利用该设备不仅可执行本发明方法的第一实施形式的第一处理步骤而且可执行本发明方法的第二实施形式的第一处理步骤。用这种方式提供一种分离的数据传输设备，其不依赖于终端设备而保证按照本发明的数据处理方法的主要功能。该数据传输设备尤其可以是移动设备、尤其是移动无线电设备，利用其可以以简单的方式建立与数据网的连接。
此外，本发明还涉及一种用于在数据源和终端设备之间传输数据的具有移动功能的数据网，其中该数据网这样被构造，使得按照本发明的第一实施形式的方法和按照本发明的第二实施形式的方法可以被执行。在这种数据网中，归属网和/或外部网优选为尤其基于GPRS和/或无线LAN和/或蓝牙和/或UMTS和/或CDMA2000的无线网络。此外，该数据网的一部分优选为因特网。
下面将借助附图来描述和说明本发明的实施例。
其中
图1示出了数据网的示意图，在该数据网中可执行按照本发明的数据处理方法；图2示出了在终端设备和数据传输设备中被处理的协议层的示意图。
在图1中所示的数据网N包括一个归属计算机HA(HA＝Home Agent归属代理)、多个路由器R1至R4以及接入路由器AR1和AR2(AR＝Access Router)。这两个接入路由器AR1和AR2又与子网N1和N2相连接，子网N1和N2是两个不同的移动无线电网。子网N1是终端设备TE(TE＝Terminal End Device)的归属网，该终端设备优选为移动设备、例如膝上型计算机。该终端设备TE通过数据线路DL与移动数据传输设备MT(MT＝Mobile Terminal)相连接，其中该数据传输设备已在子网N1中注册。
此外，数据网N还与数据源CN连接，其中通过该数据网N在终端设备TE和数据源CN之间交换数据。该数据网N是具有移动功能的数据网、优选地是移动IPv6数据网。在这种数据网中，数据以数据包的形式发送，其中在这些数据包的报头中存储数据包的源地址和目标地址。该数据网的移动功能保证，位于归属网N1中的终端设备TE也可以切换到位于该归属网之外的外部网N2中，并且此外保证数据包转发到位于该外部网中的终端设备上。这通过以下方式来实现，即应发送到终端设备TE上的数据源CN的数据通过归属计算机HA来引导，其中该归属计算机这样修改该数据，使得该数据还到达外部网中。在图1的数据网中，本发明方法的确定的处理步骤在数据传输设备MT中执行，正如下面还将讲述的那样。然而还可考虑，不使用附加的数据传输设备并且由数据传输设备执行的处理步骤直接在终端设备中执行。
下面示例性地针对以下情况下来讲述本发明方法，即数据网N是移动IPv6网络(下面缩写为MIPv6)，与此相反数据源CN和终端设备TE使用因特网协议IPv4。关于协议MIPv6的细节尤其可以在文章开头已提及的因特网网页http//www.ietf.org/ids.by.wg/mobileip.html上找到。
如果数据传输设备MT位于归属网中，则它在该数据网的归属计算机HA处申请一个归属地址。在这种情况下，使用以MIPv6格式描述的IPv4地址作为归属地址。该IPv4地址又由数据传输设备MT转换为IPv4格式并分配给终端设备TE。在数据包从终端设备到数据源的数据传输中，终端设备首先产生一个数据包，其在报头中包含作为源地址的IPv4格式的IPv4归属地址以及作为目标地址的IPv4格式的数据源CN的IPv4地址。该数据包首先通过数据连接DL传送到数据传输设备MT上。在这种情况下，为该数据传输设备分配了MIPv6格式的MIPv6第二地址CoA，其中当该数据传输设备位于外部网中时，该第二地址是在外部网中的外部地址。该数据传输设备将数据包的数据包报头转换为MIPv6报头。转换后的报头包含作为源地址的MIPv6格式的MIPv6外部地址和作为目标地址的MIPv6格式的归属计算机的MIPv6地址。此外还产生一个包含MIPv6格式的数据源的IPv4地址的路由报头RH。数据包的有效负荷以及其他的报头选项保持不变。
现在，该数据包以通常的方式传送至归属计算机。该归属计算机又将该数据包的报头转换为包含作为源地址的IPv4格式的归属地址的报头。为此，在该归属计算机中存储MIPv6格式的外部地址到IPv4格式的归属地址的分配。由该归属计算机转换的报头的目标地址是IPv4格式的数据源的IPv4地址。于是，该数据包可以从该归属计算机HA通过IPv4协议传输到数据源CN上。
在数据包从数据源CN到终端设备TE的传输中，由数据源CN产生的报头包含作为源地址的IPv4格式的数据源的IPv4地址和作为目标地址的IPv4格式的归属地址。该数据包又被传送到归属计算机并由该归属计算机转换为包含作为源地址的MIPv6格式的归属计算机的MIPv6地址和作为目标地址的MIPv6格式的外部地址CoA的数据包。此外又产生包含MIPv6格式的数据源CN的IPv4地址的路由报头。于是，用这种方式产生的数据包通过数据网传送到数据传输设备MT上。该数据传输设备产生新的报头。这个新的报头包含作为源地址的IPv4格式的数据源CN的地址，该地址是通过路由报头确定的。作为目标地址，该报头包含IPv4格式的归属地址。于是，该数据包可以通过数据连接DL转发到终端设备TE上并且由该终端设备进行继续处理。
在图2中示出了由终端设备TE和数据传输设备MT处理的协议栈。终端设备的协议栈包含物理层L1、控制对传输介质的访问的L2层、用于终端设备和数据传输设备之间的数据连接的PPP层、可以是任意的因特网协议的IP层以及建立在其上的应用层。数据传输设备包含L1层、L2层、PPP层以及可以是任意的移动IP协议的移动IP层。该移动IP层尤其包含归属地址HAd以及外部网中的地址CoA。如由这两个协议栈之间的两个双箭头所示出的那样，通过PPP协议为终端设备分配归属地址并且在该终端设备的IP协议中使用该归属地址。
权利要求
1.用于处理能够在具有移动功能的数据网(N)中从一个终端设备(TE)通过所述数据网的归属计算机(HA)传输至一个数据源(CN)的数据包的方法，其中所述终端设备(TE)和所述数据源(CN)使用第一网络协议，在所述第一网络协议中以第一格式描述的第一网络协议的地址被分配给所述终端设备(TE)和所述数据源(CN)，而所述数据网(N)使用第二网络协议，在所述第二网络协议中以第二格式描述的第二网络协议的地址被分配给所述数据网(N)中的计算机，其中所述第一网络协议的地址也可以以第二格式来描述，在所述方法中-所述终端设备(TE)被分配给一个归属网，其中所述终端设备(TE)在所述归属网中获得一个以第一格式描述的第一网络协议的归属地址(HAd)；-所述终端设备(TE)获得一个以第二格式描述的第二网络协议的第二地址(CoA)，其中当所述终端设备(TE)位于所述归属网(N1)之外的外部网(N2)中时，所述第二地址(CoA)是在所述外部网中的地址；-在第一处理步骤中，这样匹配包括作为源地址的以第一格式描述的归属地址(HAd)和作为目标地址的、以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址的数据包，使得所匹配的数据包包含作为源地址的以第二格式描述的第二地址(HAd)和作为目标地址的以第二格式描述的归属计算机(HA)的地址以及作为其他地址的以第二格式描述的所述数据源(CN)的地址。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述归属计算机(HA)能够处理所述第一和第二网络协议的地址，其中所述归属计算机(HA)为所述终端设备(TE)分配以第二格式描述的地址，并且紧接着在转换步骤中所述归属地址被转换为第一格式。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第一处理步骤和/或所述转换步骤由与所述终端设备(TE)相连接的数据传输设备(MT)执行。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述数据传输设备(MT)与所述终端设备(TE)通过PPP连接(Point-to-Point-Protocol)相连接。
5.如上述权利要求之一所述的方法，其中在第二处理步骤中这样改变在所述第一处理步骤中被匹配的数据包，使得被改变的数据包包含作为源地址的以第一格式描述的归属地址(HAd)和作为目标地址的以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址，其中从在所述第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址中确定所述以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址。
6.如权利要求5所述的方法，其中在所述第一处理步骤中被匹配的数据包通过所述数据网(N)传输到所述归属计算机(HA)上，并且所述第二处理步骤由所述归属计算机(HA)执行，其中为了所述处理步骤而在所述归属计算机(HA)中存储所述终端设备(TE)的第二地址到所述归属地址的分配，并且在所述第二处理步骤中被改变的数据包紧接着被传输到所述数据源(CN)上。
7.如上述权利要求之一所述的方法，其中所述第一网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4，而所述第二网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，或者其中所述第一网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，而所述第二网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4。
8.如权利要求7所述的方法，其中在所述第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址被存储在所述数据包的路由报头中。
9.用于处理能够在具有移动功能的数据网(N)中从一个数据源(CN)通过所述数据网的归属计算机(HA)传输至一个终端设备(TE)的数据包的方法，其中所述终端设备(TE)和所述数据源(CN)使用第一网络协议，在所述第一网络协议中以第一格式描述的第一网络协议的地址被分配给所述终端设备(TE)和所述数据源(CN)，而所述数据网(N)使用第二网络协议，在所述第二网络协议中以第二格式描述的第二网络协议的地址被分配给所述数据网(N)中的计算机，其中所述第一网络协议的地址也可以以第二格式来描述，在所述方法中-所述终端设备(TE)被分配给一个归属网，其中所述终端设备在所述归属网中获得一个以第一格式描述的第一网络协议的归属地址(HAd)；-所述终端设备(TE)获得一个以第二格式描述的第二网络协议的第二地址(CoA)，其中当所述终端设备(TE)位于所述归属网(N1)之外的外部网(N2)中时，所述第二地址(CoA)是在所述外部网中的地址；-在第一处理步骤中，这样匹配包括作为源地址的以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址和作为目标地址的以第一格式描述的所述归属地址(HAd)的数据包，使得所匹配的数据包包含作为源地址的以第二格式描述的所述归属计算机(HA)的地址和作为目标地址的以第二格式描述的所述终端设备的第二地址(CoA)以及作为其他地址的以第二格式描述的所述数据源(CN)的地址。
10.如权利要求9所述的方法，其中待匹配的数据包从所述数据源(CN)传输到所述归属计算机(HA)上，并且所述第一处理步骤由所述归属计算机(HA)执行，其中为了所述处理步骤而在所述归属计算机(HA)中存储所述第二地址(CoA)到所述终端设备的归属地址(HAd)的分配。
11.如权利要求9或10所述的方法，在第二处理步骤中这样改变在所述第一处理步骤中被匹配的数据包，使得所改变的数据包包含作为源地址的以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址和作为目标地址的以第一格式描述的所述归属地址(HAd)，其中从在所述第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址中确定以第一格式描述的所述数据源(CN)的地址。
12.如权利要求11所述的方法，其中在所述第一处理步骤中被匹配的数据包通过所述数据网(N)传输到与所述终端设备(TE)相连接的数据传输设备(MT)上，并且由所述数据传输设备(MT)执行所述第二处理步骤，其中在所述第二处理步骤中被改变的数据包紧接着从所述数据传输设备传输到所述终端设备(TE)上。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述数据传输设备(MT)和所述终端设备(TE)通过PPP连接(Point-to-Point-Protocol)相连接。
14.如上述权利要求之一所述的方法，其中所述第一网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4，而所述第二网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，或者其中所述第一网络协议是具有移动IPv6支持的IPv6，而所述第二网络协议是具有或不具有移动IPv4支持的IPv4。
15.如权利要求14所述的方法，其中在所述第一处理步骤中被匹配的数据包的其他地址被存储在所述数据包的路由报头中。
16.数据传输设备，其这样被构造，使得利用所述数据传输设备(MT)可执行按照权利要求1所述的第一处理步骤和按照权利要求9所述的第一处理步骤。
17.如权利要求16所述的数据传输设备，其中所述数据传输设备(MT)是移动设备、尤其是移动无线电设备。
18.用于在数据源(CN)和终端设备(TE)之间传输数据的具有移动功能的数据网，其中所述数据网这样被构造，使得按照权利要求1至8之一的方法和按照权利要求9至16之一的方法可以被执行。
19.如权利要求18所述的数据网，其中所述数据网的一部分是因特网。
20.如权利要求18或19所述的数据网，其中所述归属网(N1)和/或所述外部网(N2)是尤其基于GPRS和/或无线LAN和/或蓝牙和/或UMTS和/或CDMA2000的无线网络。
全文摘要
本发明方法用于处理具有移动功能的数据网中的数据包。在这种情况下，终端设备和数据源使用第一网络协议，在该第一网络协议中以第一格式描述的第一网络协议的地址被分配给该终端设备和该数据源。此外在该数据网中使用第二网络协议，在该第二网络协议中以第二格式描述的第二网络协议的地址被分配给该数据网中的计算机。该终端设备被分配给一个归属网，并且该终端设备在该归属网中获得一个以第一格式描述的第一网络协议的归属地址。此外，该终端设备获得一个以第二格式描述的第二网络协议的第二地址。这样匹配包括作为源地址的以第一格式描述的归属地址和作为目标地址的、以第一格式描述的数据源的地址的数据包，使得所匹配的数据包包含作为源地址的以第二格式描述的第二地址和作为目标地址的以第二格式描述的归属计算机的地址以及作为其他地址的以第二格式描述的数据源的地址。
文档编号H04L29/12GK1711742SQ200380103524
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月13日 优先权日2002年11月18日
发明者W·格勒廷, J·格林明格 申请人:西门子公司