TWI250751B - Apparatus and method for IP allocation - Google Patents

Description

1250751 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於網路系統，特別是有關IP配置(IP allocation)與封包轉送(packet forwarding)的技術領域。 【先前技術】 對於一内部網路而言，如目前一般機關組織或家庭 曰遍使用之乙太區域網路，多是藉由一閘道器(gateway) 或路由器(router)連上外部的網路，如網際網路(Internet)， 如圖一所示。然而，習用閘道器係使用動態主機組態協定 (Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)來配置内部 網路之節點所使用的IP位址，亦即，當内部網路之一節 點需要ip時，閘道器僅動態配置一私用(private)Ip給此節 點。§此郎點要與外部網路建立連結(c〇nnecti〇n)時，則必 須再透過閘道器取得一全域(gl〇bal)Ip(如以撥接方式向 ISP業者取得），才能連接出去。而由於内部網路之所有節 點皆須依賴此唯一的全域IP連接至外部網路，因此内外 網路間的所有連Μ皆需執行網路位址轉換陶㈣也 Address Translation, NAT)或網路位址·埠轉換(1^加〇± Address-Port Translation，NAPT)，才能在私用 Ip(僅能用於 内部網路)與全域IP之間作轉換。 不過，目前-般ISP業者大都提供了一個以上的全域 IP(如多組浮動IP)供客戶端使用，因此在習用閘道器所使 用的NAT/NAPT架構下(亦即，内部網路㈣皆使用私用 1250751 IP，並僅透過一個全域IP與外部網路建立連結”就會多 出一些全域IP未被使用，而形成浪費。然而，如果^ 了 充分利用這些ISP業者所提供之全域]P，選擇使用一般的 鏈結層交換器(Layer 2 switch)，而不用網路安全(netw〇rk security)功能較佳閘道器或路由器，則内部網路又會欠缺 保護。 θ 、 【發明内容】 有鑑於此，本發明提出一種ΙΡ配置装置及方法，可 貫作於習知閘道器或路由器上，以動態地配置ιρ(包含全 域與賴ΙΡ)給㈣_之_，並藉由建立特定的表 格’讓使用全域IP之節點可據以直接連接至外部網路， 且具備阻部不明谓輪域(f_all)雜。如此， 將可避免前述浪費全域IP的情形，並___路安 全。 為達前述目的’本發明提供-種IP配置裝置，係用 於-閘道裝置中，該閘道裝置連接於—内部網路盥一外部 網路間。此1p配置裝置包含—配置單元，其具有複數個 可用之王域IP及私用IP以供配置，並接收内部網路之一 節點之-配置IP的要求’依據—配置原則，配置該些可 用IP中之-第—IP^該節點，其中，該配置原則係用以 決定要配置-全域1p或—賴IP予該節點。若所配置之 第一 IP為一全域IP ’則該節點使用第一 Ip與外部網路直 接建立一連結。 1250751 另方面，本發明提供一種Ip配 閘道裝置中，該閘道震置連接力^置方法係用於一 叫廿目士、連接外部網路與一内部網路 間’ ^、有魏個可用之全域IP及私雜以供配置。此 方法匕含·接收内部網路之—節點之—配置ιρ的要求. 以及依據一配置原則，配置該些可用IP中之一第一 Ip予 該節點，其中，該配置係用以枚要配置—全域正 或一私用1P予該節點。若所配置之第-IP為-全域IP， 則該節點使用第-IP與外部轉直接建立一連結。 【實施方式】 本將依據本發明之較佳實施例，配合所附圖式作一 詳細說明’期使t審查委㈣於本發難有更進一步的 了解與認同。 圖二係本發明之IP配置褒置之一較佳實施例的方塊 圖。如圖二所示，IP配置裝置20係用於一閘道裝置2中。 此閘道裝置2連接於一内部網路24與一外部網路25間， 作為内外網路間溝通的中介。Ip配置裝置2〇包含··一對 應表21，用以記錄内部網路24的節點所配置之Ip與所 建立之網路通道(session)間的對應關係；一狀態封包檢查

(stateful packet inspection，SPQ表 22，用以記錄所配置 IP 為全域IP之節點與外部網路25間所建立的連結；以及一 配置單元23，用以配置ip給内部網路24之節點，以及 更新對應表21與SPI表22的内容。 配置單元23具有複數個可用之全域正及私用ιρ，可 在内部網路24之—節點要求 則，配置一可用之全 置IP蚪，依據一配置原 可依實際狀況之所_;。H卿點。配置原則 的全域IP，可選擇優 ’為了充分利用所提供 而若全❹已經用:可用之全域給該節點; 置單元23將-可用Ip配署；私用1P給該節點。當配 遠垃―/ 轉祕時，_也建立-個 =::r:rr 通道， r麵，配置單=錄== ==是，配置單元23必須保留一全域〇>，以供内部網 路24之所有配置私用IP的節點連接外部網路25時使用 (此時問道裝置2需執行NAT概ρτ)。除了此保留的全域 IP，其餘可用之全域Ιρ則可直接配置給該節點。在一實 施例中，配置單元23麵置ΙΡ時所建立之通道為一具有 點對點(point-to-point)特性的通道。具有點對點特性之協 定如 PPP(point_to-point protocol)、pppoE(PPP 〇ver Ethernet)、PPTP(point-to-p〇int tunneling protocol)-L2TP(link-layer tunneling protocol)等。在另一實施例中， 配置單元23在配置IP時所建立之通道則為一乙太網路 (JEtiiemet)通道。 圖三係圖二之對應表21所採用之格式之一實施例的 方塊圖。如圖三所示，對應表21係一具有複數個項目 (entry)之快取記憶體（cache memory)，每個項目包括ip 位址31、通道識別碼32、有效時間33及全域指示34等 125075i 襴位。以下逐一解說： ^位址31 :記錄内部網路24之節點所配置的Ip。依目 前網際網路所使用IP的版本，此攔位具％個位元。 通道識別碼32 :記錄節點所配置Ip的對麟道之 別碼。 吨 有效時間33:顯示所在項目之儲存内容的有效時間長 紐，可依實際需要設定。當有效時間一過，所在的項目便 可用來記賴的IP與通财之對應_，以有效利用對 應表21的有限空間。 全域指示34 ·顯示所配置的Ip是否為一全域Ip。在一 實施例中，全域指示34為一全域位元，位元值為丨時代 表所配置IP為一全域IP，〇則代表一私用IP。 圖四係圖三之對應表21格式之一範例的示意圖(有效 日寸間33欄位未顯示）。如圖四所示，已配置了五個ip，其 中三個為全域 IP(即 192·168·240·1、192.168.241.1 及 192·168·242·1)，兩個為私用 ΙΡ(即 192 168]」與 192·168·1·2)。在此範例中，共有四個全域1]?，其中一個(即 192·168·243·1)係保留給配置私用ip的節點使用，使其可 在進行NAT/NAPT後，利用同一通道(此例為通道4)與外 部網路25建立連結。另外，此例之每一通道之識別碼實 際上即為一全域IP(即節點所配置之全域IP或保留之全域 IP)，如通道識別碼32攔位之括弧内所示。 圖五係圖二之SPI表22所採用之格式的方塊圖。如 前所述，SPI表22係用來記錄所配置IP為全域IP之節點 DCJ751 與外部網路25間所建立的連結，因此 二具有複數個項目之快取記憶體，每個項目=設^ 5卜全域IP52、來科53、目的、目包括通訊協疋 效期限56等攔位，如圖五所示。這位目的埠％及有 的兩端點、所使用 :柯崎-連結 期限56可用關_。其中，有效 體來ί=?ϊΓ可輕易知道，以何種形式的_ 體來實作並沒有關，林鱗本翻之目的。 3對應表21與SPI表22之内容 傳向外部網路25之内到外封包及從』 :路25傳向内部網路24之外到内封包。當閘道裝置2 =:=24傳向外部網路25之一内到犧時， 二二21 φ i ’若該姉卜封包之—來源1p有儲存 ^中且為一全域IP，則問道裝置2將該内到外 々匕运至絲源IP所對應之網路通道，以送到外部網 封勺张Γ道裝置2還會查詢犯1表22，以判斷該内到外 封ο所屬之-網路連結是否記錄於其中，钟斷結果為 否’則將該網路連結記錄於SPI表中，以便判斷後續所收 到之外到内封包是否屬於同一連結。若該内到外封包之來 源1P有儲存於對應表21中且為-私用IP，卿道裝置2 先對該内到外封包執行ΝΑΤ/ΝΑρτ後，再轉送至該來源 所對應之網路通道。以圖四為例，若該内到外封包之 1250751 來源1p為192.168.241.ι，則會被榦、、 若來源IP為192.168.U L皮轉适至對應的通道2; 另-方面，當閘道裝置送至"對應的通道4。 部網路24之一外到内封包時從外邛網路25傳向内 外到内封包之-目的1?有‘2查詢對應表2卜若該 正，則接著查詢刺表22，以:應^中且為—全域 結是否有記錄於其中，若判斷^亥外到内封包所屬之連 先前所建立連結之反向斷=為是，則表示該封包為 到内封包直接轉送至該目的Ιρ此若;二=會將該外 示該外到内封包屬於不明的干擾 ^^否:則表 到内封包之目的ΙΡ未儲存於對應表21、中:卜 係送至内部網路中使用私 =1 需先執行ΝΑΤ/ΝΑΡΤ以轉翻^㈣閘道裝置2 後，*料心，★轉封包之目的ΙΡ(及目的埠） 後再將该外到内封包轉送至轉換後的目的ΙΡ。 在-實施例t，間道裝置2包含—路 =e)，可用來協_道裝置2決定封包轉送之路徑。不g 2 ’在此實施例中，若配置單元23將一全域ιρ配置給内 網路24之一節點，則配置單元23會更新該路由表，以 使，道衣置2成依據該路由表，將一要從内部網路μ送 《^節點之内到内封包轉送至該節點。例如，若該路由表 之每一項目儲存—目的ip與一對應之閘道ip，則配置單 =23會將其中一項目的目的Ip與開道ιρ皆設定為該節 ""所配置之全域ip ^在此實施例中，閘道裝置2對於在 内I5’路24之卽點間往來之内到内封包及在外部網路％ 1250751 =節點間往來之相外封包，健接職表進行轉 如别所述，本方法係在配置IP給内部網路24之節點 以及内部網路24節點要與外部網路25建立連結時，更新 相關的表格(如對應表21與刺表 包轉送時使用。 "逆仃訂 •罕父住T苑例，當内部網路24 _ + ，―丨Μ吩Μ心一即點要求配置一

I西才署τ即依據*配置原則，配置一可用的1Ρ予該節點。 -己Ρ關也賦卜個連接於内部網路％盥外 道，並_·ΙΡ與所賦予㈣道 間的對應關係記錄於對應表21之其中—項目中，且 設定該項目之有效時間33及全域指示34搁位。 酉=本發明之ΙΡ配置方法，對於外到_包與内到 心匕Ϊ同處理方式以進行轉送，以下將分兩個部分來 二。圖六係依據IP 置方法之該較佳實施例，緣示一

步^夕封包的處理流賴。如圖六所示，此流程包含下列 61判斷該_外封包之—來源Ip是否儲存於對應表 21中且為一全域ιρ ’若是則繼續以下步驟，若 則跳至步驟64; 幻判斷該内到外封包所屬之一連結是否記錄於刺 表22中’若否則繼續以下步驟，若是則跳至步驟 65; 63將該連結記錄於SPI表22中，跳至步驟65; 12 125〇75l 64執行該内到外封包之ΝΑΤ/ΝΑρτ;以及 將忒内到外封包轉送至所對應之網路通道。 ^網路24節點所發出，且其來源ιρ是否為全域正，若 私^pIP，則直接轉送至對應之網路通道(步驟65);若為 通道㈣顺先經ΝΑΤ/ΝΑΡΤ(频64)，轉送至對應 25涂^ 65)。另外，當内部網路24節點要與外部網路 邀=立-連結時，需將此連結記錄於肥表中(步驟α 物參：：：：Γ卜軸包㈣研擾時使 到内據1ρ配置方法之該較佳實施例，繪示-外 驟：包的處理流糊。如圓七所示，此流程包含下列步 71 Γ中ΓΓ崎包之—目的1ρ是否儲存於對應表 則跳至步驟SIP，糊綠叮步驟，若否 乃m外到内封包所屬之一連結是否記錄於 7=2中，若否則繼續以下步驟，奸則跳至步驟 ^吾棄該外到内封包，結束流程； 乃執行該外到内封包之ΝΑΤ/ΝΑΡτ;以及 將該外到内封包轉送至該外到内封包之目的ιρ。 13 ^驟71係判斷該外 王域IP之内部_ /包疋否要送至先前已配置 判斷該外到内封包θ /，若判斷結果為是，則進一步 驟乃），若結果亦Γ Λ先前所建立連結之反向封包(步 ΙΡ(步驟别而若該;到該封包轉送至其目的 任-連結，則將封包 =不屬於先前所建立之 判斷結果為否，則表^(Γ )。另外，若步驟71之 的節點，所以Μ 到内封包為送至配置私用1Ρ 74)，再咖封包f先料ΝΑΤ/ΝΑΡΤ(步驟 )再运至轉換後的目的Ιρ(步驟⑼。 在另一實施例中’本發明之Ιρ配置方法亦包含：若 路:路24之—節點所配置的IP為-全域IP，則更新-、以便依據该路由表，將一要從内部網路24送往 〜郎點之_ _包魏至該節點。在此實_中，對於 在内部網路24之節關往來之__包及在外部網路 25之節點間往來之外到外封包，係直接利用路由表進行 轉送。 以上所述係利用較佳實施例詳細說明本發明，而非限制 本發明之範圍。大凡熟知此類技藝人士皆能明瞭，適當而 作些微的改變及調整，仍將不失本發明之要義所在，亦不 脫離本發明之精神和範圍。綜上所述，本發明實施之具體 性，誠已符合專利法中所規定之發明專利要件，謹請貴 審查委員惠予審視，並賜准專利為禱。 χ25〇75ΐ 【圖式簡單說明】 圖一係内部網路透過一閘道器或路由器連到外部網 路之示意圖。 圖二係本發明之封包轉送裝置之一較佳實施例的方 塊圖。 圖三係圖二之對應表所採用之格式之一實施例的方 塊圖。 圖四係圖三之對應表格式之一範例的示意圖。 圖五係圖二之SPI表所採用之格式的方塊圖。 圖六係依據本發明之封包轉送方法之一較佳實施 例，繪示一内到外封包的處理流程圖。 圖七係依據本發明之封包轉送方法之一較佳實施 例，綠示-外助封包的處理流程圖。 【主要元件符號說明】 21-對應表 23-轉送單元 25-外部網路 32-通道識別石馬 34-全域指示 52-全域IP 54·目的IP 56-有效期限 20-封包轉送裝置 22_狀態封包檢查(SPI)表 24_内部網路 31_ΙΡ位址 33-有效時間 51-通訊協定 53-來源埠 55-目的埠 ^ 65内到外封包的轉送流程 〜75_外到内封包的轉送流程

Claims (1)

1250751 十、申請專利範圍： 1· 一種 配置方法，係用於一閘道步詈中， =-外部網路與-内部網路間:並具有 人王/(global)ip及私用㈣ate)Ip以供配置該方法包 〇 · 接收來自_部網路之—節點之—配置lPn 依據該配置IP要求，配置該些可用IP中之—第一 該節點； τ 其'，若該第- ΙΡ為全域ΙΡ，則該節點使用該第_ Ιρ 與該外部網路直接建立一連結(connection)。 2.^申請專利範圍第1項所述之IP配置方法，更包含： 右该第一 IP為一全域IP，則更新該閘道裝置之一路由 表(routing table) 〇 3·如申請專利範圍第2項所述之IP配置方法，其中該路 由表具有複數個項目，每一項目儲存一目的Ip與一對 應之閘道IP，而更新該路由表的動作包含使該路由表儲 存有該目的IP與該閘道IP皆為該第一IP之一項目。 4·如申請專利範圍第1項所述之IP配置方法，其中該閑 道裝置保留該些可用IP中之一全域IP，用以執行網路 位址轉換(NAT)或網路位址-埠轉換(NAPT)。 5·如申請專利範圍第1項所述之IP配置方法，更包含： 將該節點所配置之該第一 IP與所建立之一網路通道 (session)間的一對應關係存入一對應表，其中該對應 表係用以轉送從該内部網路傳向該外部網路之一内 到外封包以及從該外部網路傳向該内部網路之一外 到内封包。 1250751 6·如申請專鄕圍第5項所述之IP配置方法，其中該網 路通道係一具有點對點{point-topoint}特性之通道。…、、 7·如申請專利範圍第5項所述之lpg己置方法，其中 路通道係一乙太網路(Ethernet)通道。 8·如申請專利範圍第5項所述之lpg&置方法，其 =到外封包之-來源IP為—全域ιρ且儲存於該對‘ :通】將該内到外封包轉送至該來源IP所對應之該網 9·如申明專利範圍第8項所述之ιρ配置方法，其中 =到來源1p為-私用1p且儲存於該對應表 ；〜内到外封包先執行NAT或NAPT後，再 辽至忒來源IP所對應之該網路通道。 ^申請專利範圍第5項所述之Ip配置方法，其中若該 二内，之—目的Ip為—全域ρ且儲存於 f中，則將該外到内封包轉送至該目的ιρ。于應 11. ^請專利範圍第5項所述之IP配置方法，其中若該 建立mi全域1p ’則將該節點與該外部網路間所 a如申請專利狀態封包檢查(spi)表中。 外:：轉包:在其所屬之-連結有記錄 連置’係用於一間道裝置中，該閘道裝置 含··； 糊路與一外部網路f曰1,該IP配置裝置包 -置單7L，包含複數個可用之全域(咖轉p及私用 17 1250751 (private)IP以供配置，該配置單元接收來自該内部 網路之一節點之一配置IP要求，並依據該配置ιρ 要求，配置該些可用IP中之一第一 ιρ予該節點； 以及 一對應表，耦接至該配置單元，該對應表具有至少一 儲存元件，該儲存元件用來儲存該第一 IP與所建立 之一網路通道(session)間的一對應關係； 其中，若該第一 IP為一全域Ip，則該節點使用該第一 IP與該外部網路直接建立一連結(connection)。 14·如申咕專利範圍第13項所述之ιρ配置裝置，其中該 ，置單元保留該些可用IP中之一全域IP，用以執行 網路位址轉換(NAT)或網路位址-埠轉換(napt)。 15·，申請專利朗第13項所述之1]?配置裝置，其中該 罔路通道係一具有點對點(p〇int_to-point)特性之通道。 6·如申睛專利細第13項所述之IP 置裝置，其中該 、同路通道係一乙太網路(Ethernet)通道。 17·如申請專利範圍第13項所述之IP配置裝置，其中該 2應表之4儲存元件更儲存—有效時間，以顯示該儲 存兀件内容之有效時間長短。 8·如申凊專利範圍第13項所述之IP配置裝置，其中該 1應表之4儲存元件更儲存一全域指示，以顯示該第 一1p是否為一全域IP。 •如申凊專利範圍第13項所述之IP配置裝置，盆中若 5該内部網路傳向該外部網路之一内到外封包ς一來 署i為一全域1ρ且儲存於該對絲中，則該閘道裝 ;4内到外封包轉送至該來源IP所對應之該網路 18 1250751 通道。 2〇.如申請專利細第19項所述之逆 =内到外封包之該來源ιρ為―_ = 中若 應表令，則該閘道裝置先對該内到=存於該對 址轉換或網路位址·痒轉換後， ^仃網路位 對應之該網路通道。 、至该來源IP所 孔如申請專利範圍第13項所述之1?配 從該外部網路傳向該内部 "置，/、中若 的正為一全域〇>且===㈣包之一目 22置將該外到内封包轉送;該：， 範圍第13項所述之IP配置裝置，更包含： ‘“檢查(SPI)表’減至該配置單元，於該節 ，配置之該第—IP為該全域π時，用 = 23 ιΓ點與該外部網路間所建立之該連結。 … ―从明專利範圍帛22項所述之1ρ配置裝置，且中若 鮮包之一目的ΙΡ為-全域1Ρ且儲存:該對 j中’則該閘道裝置係在該外到内封 24 ft錄於該肥表時，才轉送該外到内封包。 ^專利範圍第22項所述之IP配置裝置，其中該 ^更輯料結之—舰，肋满該連結是否 時。 5· 專利範圍第13項所述之π配置裝置，其中該 、置包含—路由表(muting table)，具有複數個項 2“由每一項目至少儲存一目的與一對應之開道IP : ^凊專利範圍帛25項所述之1?配置裝置，其中若 為第- Π>為該全域Ip，則該配置單元更新該路由表， 19 1250751 使該路由表儲存有該目的IP與該閘道IP皆為該全域 IP之一項目，而該閘道裝置依據該路由表，將一要送 往該節點之封包轉送至該節點。

20