[发明专利]用于多重同时连接的对称网络地址转换器的穿越

说明书

优先权声明

本申请要求于2008年3月5日提交的共同转让的美国专利申请12/043,080的优先权的权益，其全部公开内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明的实施例涉及计算机网络，以及更具体涉及在计算机网络上跨对称网络地址转换器的端到端通信。

背景技术

带有NAT(网络地址转换，NetworkAddress Translation)特征的路由器的使用能够干扰从外部网络接入内部网络。这对于诸如在因特网上的语音通信(称为VoIP)和/或在线游戏等等之类的端到端应用而言，是个特别问题。NAT是因特网标准，其使得局域网(LAN)对内部流量使用一组私有IP地址而对外部流量使用第二组全局IP地址。具有NAT能力的节点常常被称为“NAT盒”。

NAT(字面上)在这两个网络之间转换网络(IP)地址。网络地址端口转换(Network Address Port Translation，NAPT)不仅转换IP地址而且还转换传输层协议的端口号。虽然NAT/NAPT具有其良好属性，但也存在显著的副作用。如果转换是动态执行的，那么外部网络中的节点就没有办法提前知道NAT上的IP地址(和端口号)以到达内部网络中的节点。不幸的是，这是目前市场上所配置的住宅路由器和SOHO路由器中的NAT的最普遍的行为。

NAT一般可以分类为完全锥形(Full Cone)，受限锥形(Restricted Cone)，端口受限锥形(Port Restricted Cone)或对称。完全锥形NAT将来自相同的内部IP地址和端口的所有请求都映射到相同的外部IP地址和端口。此外，任何外部主机可以通过把分组发送到所映射的外部地址，来把分组通过完全锥形NAT发送到内部主机。在受限锥形NAT中，所有来自相同的内部IP地址和端口的请求被映射到相同的外部IP地址和端口。不像完全锥形NAT，具有IP地址X的外部主机只有当内部主机先前已经向IP地址X发送了分组时才能够向该内部主机发送分组。端口受限锥形NAT类似于受限锥形NAT，但是该限制还包括端口号。具体地，外部主机只有当内部主机先前已经向IP地址X和端口P发送了分组时才能够向该内部主机发送具有源IP地址X和源端口P的分组。

在对称NAT中来自相同的内部IP地址和端口，到特定目的地IP地址和端口的所有请求被映射到相同的外部IP地址和端口。如果该相同的主机发送带有相同源地址和端口的分组但是到不同的目的地，则使用不同的映射。此外，仅有接收分组的外部主机才能够向回发送UDP分组到该内部主机。对称NAT往往是要穿越的最难以解决的NAT类型。一种用于对称NAT穿越的技术被称作“端口预测”，其在美国专利申请公开20070076729A1中予以详细描述，在此将其引入以供参考。在此对称NAT穿越类型中，第一节点位于对称的第一NAT的后面和第二节点位于第二NAT的后面。第一节点在第一NAT上构建预测的传输地址列表并把包含该预测的传输地址列表的消息发送给第二节点。利用第二节点使用该预测的传输地址执行连接性检查。

经估计，18％的NAT是对称的，而且在不进行端口预测的情况下预计有10％以上的连接失败率。一些涉及NAT穿越的应用可能需要高达64个同时连接。对于这样的应用而言，不清楚端口预测是否能够可靠地工作。

它处于本发明的实施例所出现的上下文之内。

附图说明

通过考虑结合附图的下面详细描述，会很容易理解本发明的教导，其中：

图1A-1B是图示使用端口预测的NAT穿越的消息序列图。

图2是图示依据本发明的实施例的修改的端口预测的时序图。

图3是图示依据本发明的实施例的用于在两个节点之间的NAT穿越的系统的示意图。

图4是图示依据本发明的实施例的在两个节点之间的NAT穿越的方法的流程图。

图5是三个节点在网络上通信的示意图，图示了同时预测的问题。

图6是依据本发明的实施例的被配置成执行端口预测的节点的示意图。

具体实施方式

虽然为了举例说明的目的，接下来的详细描述包括许多具体细节，但是任何本领域技术人员将理解对下述细节的许多改进和变化都处于本发明的范围之内。因此，在不对所要求保护的发明的普遍性有任何损失的情况下以及在不对所要求保护的发明施加限制的情况下，阐述下面描述的本发明的实施例的示例。

Ⅱ.概要