TWI222811B - NAPT gateway system and method to expand the number of connections - Google Patents

Description

1222811 1¾¾¾¾ ν' (發明說:明i嶔明：發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明) 【一、發明所屬之技術領域】 本發明係關於NAP T閘道器之技術領域，尤指一 種用於可擴充連線數量的NAPT閘道器系統及方法。 【二、先前技術】 由於網路上之機器迅速增加，合法之IP位址不敷 使用，故一般在私有網路與網際網路之間使用一 NAPT閘道器（NAPT Gateway)，以在進行封包繞送時 藉由 NAPT(Network Address and Port Translation)位 址轉換方式，而讓私有網路中的多台機器共享一個合 法之IP位址，第1圖即顯示一位於私有網路之機器A 1 (IP位址為A1 )欲經由一 NAPT閘道器C (合法IP位址 為C )來傳送封包1 1至位於網際網路之機器d 1，當所 傳送之封包1 1經由該閘道器時，該閘道器依照NAPT 轉換規則，而將該封包1 1之來源位址A 1予以轉換為該 閘道器之合法位址C，並將封包1 1之來源埠號碼 (Source Port Number ) 1 357轉換為該閘道器之一指 定埠號碼2345，俾以將封包1 1傳送出去，同理，當一 位於私有網路之機器A2( IP位址為A2 )欲經由該NAPT 間道器C來傳送封包丨2至位於網際網路之機器〇 2，當 所傳送之封包12經由該閘道器時，該閘道器將該封包 1 2之來源位址A2予以轉換為該閘道器之合法位址 C ’並將封包丨2之來源埠號碼246 8轉換為該閘道器之 一指定埠號碼6789,再將封包12傳送出去，如此，可 使侍私有網路之多台機器分享一個合法之ιρ位址。 5 1222811 然而，在前述之NAPT轉換機制中，由於來源:埠 號碼的長度為兩個位元組（byte )，所以同時最多只 能各建立655 3 5個TCP或UDP或ICMP連線，若是超過 此一數目時，新的連線便無法建立，必須等舊的連線 清除後，才能再建立新的連線，此將造成網路連線數 量上之限制，因此，習知NAPT閘道器之設計實有予 以改進之必要。 發明人爰因於此，本於積極發明之精神，亟思一 種可以解決上述問題之「可擴充連線數量的N A P T閘 道器系統及方法」，幾經研究實驗終至完成此項發明。 【三、發明内容】 本發明之主要目的係在提供一種可擴充連線數 量的NAPT閘道器系統及方法，俾能同時提供更多由 私有網路至網際網路之連線數量。 依據本發明之一特色，係提出一種可擴充連線數 量的N A P T閘道器的方法’該閘道器位於一私有網路 及一網際網路之間，其上設置有複數個NAPT表格， 每一 NAPT表格最多有65535個項目，每一 ΝΑρτ表格 之一項目用以儲存資料流之連線記錄，該方法主要包 括下述步驟··（ A )當該閘道器收到一由私有網路傳 送至網際網路之封包時，以該封包之目的位址為雜湊 鍵（Hash Key)，經由一雜湊函數（Hash Function ) 轉換而對應至一個NAPT表格；（B)若該封包與該 NAPT表格之一項目的記錄相符，則依據該項目之記 錄，將該封包之來源位址予以轉換為閘道器之合法位 6 1222811 址，及將該封包之來源埠予以轉換為該NAPT表袼4 目的索引值；以及（c )若該NAPT表格沒有任一項目 的記錄與該封包相符，則在該NAPT表格中找出一未 使用之項目，以儲存該封包之連線記錄，並將該封包 之來源位址予以轉換為該閘道器之合法位址，及將該 封包之來源埠予以轉換為該找出之項目的索引值。 依據本發明之另一特色，係提出一種可擴充連線 數量的NAPT閘道器之系統，其主要包括：一位於網 際網路之機器；至少一位於私有網路之機器，其可向 該網際網路之機器傳送封包；以及一 NAPT閘道器， 其位於該私有網路與該網際網路之間，以轉換該私有 網路之機器所發之封包，俾傳向該網際網路之機器， 其上設置有複數個NAPT表格，每一 NAPT表格最多有 6 5 5 3 5個項目，每一 N A P T表格以一項目記錄一資料流 之連線記錄，其中，當該閘道器收到一由私有網路傳 送至網際網路之封包時，以該封包之目的位址為雜凑 鍵，經由一雜湊函數轉換而對應至一個NAPT表袼， 並在該NAPT表格找出一與該封包相符之項目，以依 據該項目之記錄，而將該封包之來源位址轉換為該閘 道器之合法位址，及將該封包之來源埠予以轉換為該 NAPT表袼項目的索引值。 由於本發明構造新穎，能提供產業上利用，且確 有增進功效，故依法申請發明專利。 【四、實施方式】 7 1222811 為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結株、 特徵及其目的，茲附以較佳具體實施例之詳細說明如 后： 有關本發明之可擴充連線數量的NAPT閘道器系 統及方法之一較佳實施例，請先參照第2圖所示之系 統架構圖，其包括位於網際網路之至少一機器1 0、位 於私有網路之至少一機器10、以及一 NAPT閘道器 5 0，於本實施例，係以在私有網路之機器a 1、A2及 在網際網路之機器D 1、D2為例說明，其中機器A 1、 A2、D1及D2之IP位址分別為Al、A2、D1及D2。該NAPT 閘道器5 0位於該私有網路與該網際網路之間，以轉換 私有網路之機器1 〇所發之封包，俾傳向網際網路之機 器10，該閘道器50上設置有複數個NAPT表格60 (T1〜Τη)，每一 NAPT表格60最多有65535個項目， 每一 N APT表格60之一項目6 1係儲存一資料流之連線 相關記錄，例如連線之封包的來源位址、來源埠、目 的位址、目的埠等資訊，俾可供進行NAPT轉換。 為說明本發明之可擴充連線數量的NAPT閘道器 方法’併請參照第3圖所示將封包由私有網路傳送至 網際網路之流程圖，首先，當該閘道器5 〇收到一由私 有網路之機器A 1傳送至網際網路之機器d 1的封包1 1 時（步驟S 3 0 1 )，則以該封包丨丨之目的位址D丨為雜 湊鍵’經由一雜湊函數（Hash Function)轉換而對應 至該等NAPT表格6〇中的一個NAPT表格（Til )(步 驟S302)。 8 1222811 於步驟S 3 Ο 3，將該封包1 1之來源位址A 1、來源>埠 1357、目的位址D1及目的埠1111與該NAPT表格Til 之項目的記錄比較，如果沒有任何項目之記錄與該封 包Π相符，則表示該封包1 1之連線尚未建立而未曾在 該閘道器50中進行NAPT轉換，故執行步驟S304以在 該N APT表格Til中找出一未使用之項目（索引值為 j 1 )，俾儲存包括該封包1 1之來源位址A 1、來源埠 1 3 5 7、目的位址d 1、目的埠1 1 1 1等連線相關記錄，於 本實施例中，係以該項目之索引值j 1或索引值j 1加上 一常數作為轉換後之埠號碼。 若步驟S303判定該NAPT表格Til有一項目之記錄 與該封包1 1相符，則表示該封包1 1所代表之連線先前 已建立且經過該閘道器50中進行NAPT轉換，故直接 使用該項目中之資料來進行NAPT轉換。 於步驟S3 05中，將該封包1 1之來源位址A1予以轉 換為該閘道器5 0的合法位址C，並將該封包之來源埠 1357予以轉換為所找出之NAPT表格Til項目之索引 值j 1 ’再將封包繞送至該網際網路之機器D 1。 同樣地，當私有網路之機器A2傳送封包1 2至網際 網路之機器D2時，則閘道器50以該封包12之目的位址 D2為雜湊鍵，經由雜湊函數轉換而對應至該等NAPT 表格6〇中的一個NAPT表格（Ti2)，如該表格Ti 2沒 有任—項目之記綠與該封包相符，則在該NAPT表格 Ti2中找出一未使用之項目（索引值為j2 )，俾儲存 該封包之連線相關記錄，若該ΝΑΡΤ表格Ti2有一項目 之記錄與該封包相符，則直接使用該項目中之資料來 9 1222811 進行NAPT轉換，之後，將該封包之來源位址八2予土以 轉換為該閘道器5 〇的合法位址C，並將該封包之來源 埠2468予以轉換為所找出之ναΡΤ表格Ti2項目之索 引值j2 ’而可將封包繞送至該網際網路之機器。 而若公有網路之機器D1及D2的IP位址D1及D2透 過雜湊函數轉換後均對應至同一 NAPT表格時（亦即 Til=Ti2 )，由於對機器A1&A2送出之封包，閘道器 50所選擇之NAPT表格的項目係為不同，因此，機器 A 1及A2送出之封包的轉換後之來源埠號碼將會不 同，而不會有無法識別之問題。 第4圖係顯示以本發明之可擴充連線數量的NAPT閘 道器方法將封包由網際網路傳送至私有網路時之流 程圖，首先，當該閘道器5 0收到一由網際網路之機器 D1或D2傳送至私有網路之機器A1或A2的封包時（步 驟S401 )，以該封包之來源位址D1或D2為雜湊鍵， 經由雜湊函數轉換對應至該複數個NAPT表格60中的 一個NAPT表袼Til或Ti2 (步驟S402 );然後直接以 該封包之目的埠號碼或』2為索引，擷取該NAPT表格 Til或Ti2之對應項目μ或j2，並比對該項目jl或j2之 記錄是否與該封包相符（步驟S403 )，若不相符，則 表示所接收之封包為有問題、不允許進入之封包，故 丟棄談封包（步驟S 4 0 4 ) ° 於步驟S403中，若該項目j 1或j2之記錄與該封包 相符時，則依記錄將該封包之目的位址C及目的埠j 1 或j 2予以轉換為該項目所記錄之原先的來源位址A 1 10 1222811 或A2與來源埠1 357或2468，據此，便可將封包繞馬至 正確的私有網路機器A1或A2。 由上述說明可知，本發明可以依實際之需要，以 欲送達之網際網路機器的I P位址為雜湊函數之雜湊 鍵，據以擴充NAPT表格的數量為η，而使連線數量最 多可以同時達到η*6 5 5 35個，因此可大幅提昇私有網 路之可連線分享一個合法I Ρ位址之機器的數量，進而 充分滿足同時連線數量的需求。 綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在 在均顯示其迥異於習知技術之特徵，實為一極具實用 價值之發明，懇請 貴審查委員明察，早曰賜准專 利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸 多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主 張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅 限於上述實施例。

11 1222811 【五、圖式簡單說明】 , 第1圖係習知NAPT閘道器傳遞封包過程轉換之示意 圖。 第2圖係本發明之可擴充連線數量的NAPT閘道器系 統架構圖。 第3圖係以本發明之可擴充連線數量的NAPT閘道器 方法將封包由私有網路傳送至網際網路時之流程圖。 第4圖係以本發明之可擴充連線數量的NAPT閘道器 方法將封包由網際網路傳送至私有網路時之流程圖。 【圖號說明】 (1 0 )機器 (1 1 ) ( 1 2 )封包 (50 ) NAPT閘道器 (60 ) NAPT表格 (61 )項目

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Claims (1)

1222811 合法位址，及將該封包之來源淳予以轉換為一指定之 淳號碼。 8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中，若 該NAPT表格沒有任一項目的記錄與該封包相符，則 在該NAPT表格中找出一未使用之項目，以儲存該封 包之連線記錄。 9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中，該 NAPT表格之項目所儲存之連線記錄包括封包的來源 位址、來源埠、目的位址、目的琿。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之系統，其中， 該NAPT表格係以該項目之索引值作為轉換後之來源 埠號碼。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之系統，其中， 該NAPT表格係以該項目之索引值加上一常數作為轉 換後之埠號碼。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項所述之系統，其中， 當該閘道器收到一由網際網路傳送至私有網路之封 包時，係以以該封包之來源位址為雜湊鍵，經由該雜 湊函數轉換而對應至一個NAPT表格，再以該封包之 目的埠號碼為索引，直接擷取該NAPT表格之對應項 目，若該項目之記錄與該封包相符，則依記錄將該封 包之目的位址及目的埠予以轉換為該項目所記錄之 原先的來源位址與來源埠，否則，丟棄該封包。 15