在互联网中按路径寻址和路由的方法技术

本发明专利技术涉及一种在互联网中按路径寻址和路由的方法，在ＩＰ包的头部以可选项的方式提供具有唯一性的对节点在内网中的位置／路径的描述，即由一个公网地址开头、后随一个或几个私网地址（或一个或几个私网地址、后随一个公网地址）的地址序列；并以此作为寻址的依据，使采用内网地址的节点成为在互联网内可以寻址，并使以这些节点为目标的ＩＰ包在互联网内可以路由。本发明专利技术的优点：１）与现有ＩＰｖ４完全兼容，可以实现最平滑的过渡，也可与ＩＰｖ４并存。２）充分利用和继承ＩＰｖ４业已成熟的技术。３）无论软件实现还是硬件实现都比ＩＰｖ６容易，可以大大降低有关设备的造价。４）地址描述的长度不固定，完全按需要确定，可以排除不必要的开销。

【技术实现步骤摘要】
在互联网中按路径寻址和路由的方法
本专利技术涉及一种网络和通信领域，主要是一种在互联网中按路径寻址和路由的方法，这种在互联网中采用按路径(而不仅仅是地址)寻址和路由的方法，目的在于妥善解决IP地址容量不足的问题。背景介绍现在的互联网是建立在IP规程(即“协议”)第四版、即IPv4基础上的，这个规程已经经历了数十年的考验，各种技术已相当成熟，并表现出极强的生命力。但是人们早就认识到IPv4有个缺点，那就是它的地址(即IP地址)是32位的，因而地址的容量不够大，或者说地址空间太小。凡是要入网、并要求在网内可以被寻址的机器和设备，都需要向互联网的管理部门、或者手中握有IP地址的运行商申请分配IP地址。分配得到的IP地址都是全球范围内唯一的，因而不会与别的机器冲突。实际上，正因为IP地址是唯一的，它才是可以被寻址的，以此地址为目的地(目标)的IP包才是“可路由”的。但是，一个IP地址既经分配，一般而言它就被“耗用”了。32位地址空间的容量大约是45亿个地址，在互联网发展的初期这已是天文数字，但是人们很快就意识到这个空间其实不大，不久就会被耗尽。由于发达国家早就开始发展互联网，早就介入IP地址的瓜分，所以问题相对而言还不那么突出。可是对于作为后来者的发展中国家，这个问题就比较突出了。据称中国已有网民一亿以上，而分配给中国的IP地址不足三千万。至于发展得更晚的国家和地区，问题就更严重了。事实上，即使在美国，IP地址存量不足的问题也已经引起了高度的重视。迄今为止，人们试图从两个方向、通过两条不同的技术路线来解决或缓解这个问题。一条路线是另起炉灶，定义了一个新版(第六版)的IP协议IPv6，在这个协议里把IP地址的长度改成128位，使地址空间变得如此之大而在可预见的将来不至于被耗尽。可是，地址长度的改变意味着信息“包”头格式的改变，而且IPv6与IPv4的区别还不仅仅在于地址长度和“包”头的格式，这使得从IPv4到IPv6的迁移困难重重而且耗资巨大。对此，思科公司副总裁Tony Bates说得好：“从IPv4到IPv6的-->迁移，具有革命性的难度，但并不是革命性的突破“。之所以这么说是因为：除地址空间大小以外，事实上IPv6能做到的事(如QoS等等)IPv4几乎都能做到，而IPv4不能做到的事(如安全等等)则IPv6其实也不能做到。正因为这样，IPv6的提出已有十年以上了，却至今还是说的多、干的少。而且，迄今IPv6尚未经受在大规模网络环境下的实用考验，这也使得人们格外小心谨慎。另一条路线是加以改良，从IP地址中划出了一些地址作为“私网地址”(或“内网地址”，在本文中“私网”和“内网”两个术语意义相同、可以互换)，这些地址不需要申请，可以自由选用。当然，私网地址不可能是全球唯一的，所以在“公网”中是“不可寻址”的(所谓“可寻址”就是可以唯一确定地找到目标)，因而是“不可路由”的(所谓“可路由”就是在每个岔口都能确定往哪儿走)，公网中的路由器对以私网地址为目标的IP包不予转发。因此私网地址只能用在具体的“内网”中，只有在那里它才是唯一的、互不冲突的。不过，对于用在内网中的路由器(或“三层交换机”)，私网地址也是“可路由”的。由于私网地址的使用，互联网的典型结构形态逐渐变成在公网上搭挂了很多内网(私网)，每个内网通过一个(或几个)“网关”路由器接入公网。由于网关挂在公网上，它必须有个公网地址，而网关以内的所有“节点”，则都可以使用私网地址。另一方面，由于私网地址在公网上是不可路由的，当内网中的节点需要穿越公网进行通信时，就不能使用其自身的地址，而只好暂时借用网关的公网地址，此种技术称为“网络地址转换”、即NAT。私网地址的使用和NAT技术的发展大大缓解了IP地址不够分配的问题，但并没有从根本上解决问题，人们预测再过三几年IPv4的公网地址就真要耗尽了。再说，NAT的应用也存在着许多局限。另一方面，虽然在内网中可以使用私网地址，但是当内网的规模很大时私网地址也有耗尽的问题，因为现下的私网结构在逻辑上都是平面(单层)的，而不是多层的。所以，继续按原样使用IPv4也终非长久之机。那么有没有一种方法，使得在IPv4的框架内，只对IPv4作细微的扩充就能解决IP地址不够分配的问题呢？本专利技术就提供了这样一种方法。对IPv4进行深入的分析与思考，就可以发现IPv4采用的是单纯的按地址寻址(与路径无关，或者说与节点的位置无关)。正因为是单纯的按地址寻址，各节点的地址就必须唯一，这就有了地址被耗尽的问题。另一方面，正因为私网地址并非全球唯一，就在公网中不可路由。进一步，正因为私网地址在同一个内网中必须唯一，就也会有耗尽的问题。所以，问题出在单纯按地址寻址。只要地址的长度是固定的(如32位)，就总会被耗尽，除非地址的长度远远超过实际需要。而超过实际需要的地址长度，则使每个包的长度不必要地加长，既增加了网络传输的负担，也增加了沿途各路由器处理的负担。然而，如果是按路径寻址，那就不要求地址的唯一性了。这是因为地址只是路径中的一部分，路径实-->际上说明了目标的位置。所以，即使地址相同，只要路径是唯一的就可以了。举例说明之：地址“123号”当然只在一个很小的范围内有唯一性、因而只在一个很小的范围内可寻址；但是“中山路123号”就在整个城市中有唯一性了；而“杭州中山路123号”就是全球唯一的了。实际上，“杭州中山路123号”既是一个全球唯一的地址，同时又说明了一条路径，即：先到杭州(火车站)，再到中山路，再到123号。从杭州(火车站)到目的地的路径可能不只一条，但是最短路径却只有一条，如果我们把“路径”理解为最短的“法定”路径，那就是唯一的了。之所以如此，是因为“杭州”是唯一的，而“中山路123号”在杭州内部又是唯一的，这里“杭州”既相当于“世界”这个“公网”中的一个公网地址，又代表着一个私网；而“中山路”既是这个私网中的一个私网地址，又代表着一个下一层次的私网，“123号”则是下一层私网中的一个私网地址。同样的道理，如果我们在IP包的头部包含该IP包在网中(从公网到私网、到目标节点)能走的一段最短路径，那么只要第一个(公网)地址是唯一的，而且后续的私网地址在其各自所在的私网中也是唯一的，就可以用这段路径唯一地确定一个目标节点。另一个例子是计算机文件系统的结构。如果把所有的文件都存放在同一个目录下，形成一种单层的“平面”结构，那么所有文件的文件名都必须是唯一的。可是，如果把文件分别存储于多层的目录中，那就只须路径名唯一就可以了。例如：“客户往来/南北装修/协议书.doc”和“客户往来/黎明水电/客户往来/协议书.doc”，虽然文件名都是“协议书.doc”，但是他们存在于不同的目录中，有着不同的路径名，就不会互相混淆。由此可见，只要在关于地址的说明中包含足够的路径信息，就可以用私网地址作为访问的目标和源，而且私网地址可以在多层的内网中递归使用，从而实际上不再受地址空间容量的限制。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种在互联网中按路径寻址和路由的方法。该方法对现有IPv4规程改变最小，并且在与IPv4完全兼容的条件下解决了IP地址容量不足的问题。本专利技术采用的技术方案是：这种在互联网中按路径寻址和路由的方法，在IP包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在互联网中按路径寻址和路由的方法，其特征是：在ＩＰ包的头部提供具有唯一性的对节点在内网中的位置／路径的描述，即由一个公网地址开头后随一个或几个私网地址、或若干私网地址后随一个公网地址的地址序列，并以此作为寻址的依据，使采用内网地址的节点成为在互联网内可以寻址，并使以这些节点为目标的ＩＰ包在互联网内可以路由。

【技术特征摘要】
1、一种在互联网中按路径寻址和路由的方法，其特征是：在IP包的头部提供具有唯一性的对节点在内网中的位置/路径的描述，即由一个公网地址开头后随一个或几个私网地址、或若干私网地址后随一个公网地址的地址序列，并以此作为寻址的依据，使采用内网地址的节点成为在互联网内可以寻址，并使以这些节点为目标的IP包在互联网内可以路由。2、根据权利要求1所述的在互联网中按路径寻址和路由的方法，其特征是：1)、在IPv4规程的包头可选项中增加两个新的可选项“源地址路径段”和“目标地址路径段”，格式与原有的“源路径”可选项相同；2)、组网时，从公网开始，第一层私网通过网关接入公网，并为第一层私网内各节点分配一个私网地址；第一层私网可以分成一个或多个子网，这些子网都处在同一个层次上，第一层私网的网关在公网中有个公网地址；3)、将第二层私网通过网关接入第一层私网，并为第二层私网内各节点分配一个私网地址，第二层私网也可以分成一个或多个子网，这些子网都处在同一个层次上；第二层私网的网关在第一层私网中有个第一层私网地址；第二层私网和第一层私网应采用不同的子网地址；下类推，对私网的层数没有限制；4)、对于各层私网中的每个节点，根据“生成树”的原理确定一个以第一层私网网关的公网接入点为起点的最短路径，路径中的每个节点，即每一跳的目标都是一个网关；每个这样的路径都是以第一层私网网关的公网地址开头，后随0个或数个内网地址的IP地址序列，每个序列都唯一地确定着网中的一个节点；如果内网地址的个数为0，就说明这是个可以在公网中直接寻址的节点；这样得到的是具体节点的路径描述，既用作目标端路径描述，也用作源端路径描述；5)、向一个节点发送IP包时，要把目标节点的IP地址序列填写在IP包的头部，具体方法为：●如果序列中内网地址的个数为0，就将公网地址填写在目标地址位段，而不需要加可选项。此时的IP包头与现行IPv4的完全一样；●如果序列中内网地址的个数非0，就须在报头中添加一个“目标地址路径段”可选项；6)、如果源节点是个内网节点，则IP包头中还应带有“源端路径段”可选项。3、根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛德操，
申请(专利权)人：毛德操，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]