專利名稱：網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
IP(網(wǎng)際協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)包括不同節(jié)點(diǎn)及其互連鏈路，連接不同節(jié)點(diǎn)的鏈路可以有多種類型，不同類型鏈路的MTU(最大傳輸長度)缺省值不一樣，以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)值為1500字節(jié)，而多數(shù)ISP(因特網(wǎng)服務(wù)提供商)提供的撥號網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)值為576字節(jié)。MTU是網(wǎng)絡(luò)連接中數(shù)據(jù)鏈路所允許傳送報(bào)文的最大長度。兩臺主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信時(shí)，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間可能需要跨越多重網(wǎng)絡(luò)路徑，報(bào)文需要經(jīng)過多個(gè)路由器逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，主機(jī)與路由器之間，路由器與路由器之間都是直連的數(shù)據(jù)鏈路，各段鏈路的MTU值不一定相同，因此，為使跨越多重網(wǎng)絡(luò)路徑的兩個(gè)主機(jī)通信，重要的不是兩臺主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的MTU的值，而是兩臺通信主機(jī)路徑中的最小MTU，即PMTU(路徑最大傳輸長度)。為了保證較大長度報(bào)文的傳輸，當(dāng)報(bào)文長度超過底層鏈路MTU的限制時(shí)，需要對其進(jìn)行分片傳輸，使每一片都小于MTU。分片的報(bào)文在到達(dá)目的主機(jī)后，由IP層重組為原報(bào)文。其分片與重組過程如圖1所示。
分片重組技術(shù)的使用，雖然給使用者帶來了方便，但也存在一些問題如果一個(gè)報(bào)文中的一個(gè)分片沒有正常到達(dá)目的主機(jī)，則整個(gè)報(bào)文就傳輸失敗，這時(shí)IP的上層只能重新傳輸整個(gè)報(bào)文。因此，報(bào)文的分片可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的降低。所以為了提高報(bào)文傳輸效率，發(fā)送IP報(bào)文的一方希望所傳輸?shù)膱?bào)文在到達(dá)目的主機(jī)的過程中不進(jìn)行分片，也就是說希望通過傳輸長度不大于網(wǎng)絡(luò)路徑的最小MTU的數(shù)據(jù)包來避免分段，這就需要發(fā)送方一開始就知道整個(gè)路徑上最小的鏈路MTU，即PMTU。
RFC1191協(xié)議描述了路徑MTU的發(fā)現(xiàn)機(jī)制，通過發(fā)送分組在分組頭部設(shè)置不分片標(biāo)志字段并判斷返回ICMP(互聯(lián)網(wǎng)控制管理協(xié)議)錯誤消息來實(shí)現(xiàn)。發(fā)送的第一個(gè)分組的長度與出口MTU相等，每次收到ICMP不能分片錯誤時(shí)，就減少分組長度，以下一個(gè)較小的MTU值發(fā)送。具體過程如下(1)發(fā)送方構(gòu)造一個(gè)充分大的IP探測報(bào)文(長度大于出口的MTU)，對IP頭中的DF(Don’t Frament)位置位，標(biāo)識該報(bào)文不可分片，然后發(fā)送。
(2)沿途的路由器如果要對報(bào)文分片，在檢查到DF位置位后，就會丟棄報(bào)文，并向源主機(jī)返回一個(gè)目的不可達(dá)類型的ICMP差錯控制報(bào)文。
(3)發(fā)送方收到ICMP差錯控制報(bào)文后，可以減小探測報(bào)文的長度，然后再發(fā)送出去。
減小探測報(bào)文的長度可以采用以下兩種策略枚舉法由于已知的數(shù)據(jù)鏈路種類是有限的，所以發(fā)送方可以預(yù)先羅列出所有可能的鏈路MTU值，發(fā)送的探測報(bào)文由高到低依次采用這些長度進(jìn)行探測。
反饋法擴(kuò)展ICMP的差錯控制報(bào)文，在返回的目的不可達(dá)報(bào)文的保留字段中記錄路由器出口的MTU值，接收方可根據(jù)此值對報(bào)文的長度進(jìn)行調(diào)整。
(4)如此反復(fù)探測，直到發(fā)送方認(rèn)為報(bào)文已不會再被分片為止，此時(shí)的報(bào)文長度就是PMTU。
在上述探測過程中，可以利用ICMP的echo/reply報(bào)文來實(shí)現(xiàn)該方案。
該方案雖然目前廣為使用，但是效率不高。在最壞的情況下，報(bào)文有可能會在途經(jīng)的每個(gè)路由器處進(jìn)行報(bào)文分片。如果沿途有n個(gè)路由器，則該方法在最壞的情況下就需要探測n次。另外，在有隧道網(wǎng)關(guān)的情況下這種探測方式有可能會失效。
由于公共IP的短缺，在組建局域網(wǎng)時(shí)，通常使用保留地址作為內(nèi)部IP，這些保留地址在Internet上是無法被路由的，所以在正常情況下無法直接通過Internet訪問到在局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要使用VPN(虛擬專用網(wǎng))隧道技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示。其中，新IP頭的源地址是發(fā)送方的隧道網(wǎng)關(guān)，目的地址是接收方的隧道網(wǎng)關(guān)。報(bào)文發(fā)送到接收方隧道網(wǎng)關(guān)時(shí)，由該網(wǎng)關(guān)去掉新的IP頭，恢復(fù)原來的IP報(bào)文再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中有許多的隧道網(wǎng)關(guān)，如IPv4/IPv6網(wǎng)關(guān)、Ipsec(IP security)網(wǎng)關(guān)。
在互聯(lián)網(wǎng)傳輸過程中，如果中途路由器要對超長報(bào)文分片，但由于探測報(bào)文標(biāo)志為不可分片，則中途路由器會丟棄報(bào)文，并返回目的不可達(dá)類型的ICMP差錯控制報(bào)文，該報(bào)文中會攜帶原IP報(bào)文的首部及其后續(xù)8個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。其過程如圖3所示。
在有隧道網(wǎng)關(guān)的情況下，中途路由器能處理的只是隧道報(bào)文，不可能看到原來的IP頭，所以IP頭1的目的地址是發(fā)送方的隧道網(wǎng)關(guān)，源地址是中途路由器。而ICMP攜帶的原報(bào)文信息只是隧道報(bào)文的IP頭及其后續(xù)的8個(gè)字節(jié)。
在上述情況中，發(fā)送方隧道網(wǎng)關(guān)收到ICMP差錯控制報(bào)文后，應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)給源主機(jī)，這樣才能通知主機(jī)報(bào)文超長。但通常情況下，隧道網(wǎng)關(guān)僅通過報(bào)文內(nèi)容是難以確定原IP報(bào)文的源IP地址的，因此，也就無法將ICMP報(bào)文返回給源主機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中獲取路徑MTU時(shí)效率低、不能適應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述方法包括
A、構(gòu)造路徑最大傳輸長度探測報(bào)文；B、由源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述探測報(bào)文；C、目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文獲取所述探測報(bào)文的分片信息并返回給所述源節(jié)點(diǎn)；D、所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文的分片信息獲取所述路徑最大傳輸長度。
所述步驟A包括A1、獲取源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度；A2、設(shè)定長度大于所述源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度的預(yù)定格式IP報(bào)文作為所述探測報(bào)文。
所述預(yù)定格式IP報(bào)文為可分片報(bào)文。
所述步驟A還包括定義所述探測報(bào)文的處理協(xié)議報(bào)文；將所述處理協(xié)議報(bào)文封裝到所述探測報(bào)文中。
所述探測報(bào)文處理協(xié)議包括擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)控制管理協(xié)議和私有協(xié)議。
所述擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)控制管理協(xié)議具體為回應(yīng)請求報(bào)文中將代碼定義為要求接收方不要對報(bào)文進(jìn)行重組，直接將報(bào)文的分片返回給請求方；回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文中將代碼定義為返回原報(bào)文的分片信息。
所述步驟B包括當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)沿途的中間節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度小于所述探測報(bào)文的長度時(shí)，對所述探測報(bào)文進(jìn)行分片傳輸；當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)沿途的中間節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度大于所述探測報(bào)文的長度時(shí)，對所述探測報(bào)文直接傳輸。
所述步驟C包括
獲取所述探測報(bào)文頭域中的偏移量字段；根據(jù)所述偏移量字段獲取所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息。
所述步驟D包括D1、所述目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文處理協(xié)議向所述源節(jié)點(diǎn)返回所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息；D2、所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的第一個(gè)分片信息獲取所述路徑最大傳輸長度。
所述D1包括所述目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文處理協(xié)議構(gòu)造包含所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息的回應(yīng)報(bào)文；利用網(wǎng)絡(luò)層的傳輸協(xié)議將所述回應(yīng)報(bào)文傳送給所述源節(jié)點(diǎn)。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明對PMTU的探測過程只需發(fā)送一個(gè)可分片的、充分長的IP探測報(bào)文，即可從應(yīng)答消息中獲取路徑最大傳輸長度，提高了探測效率；由于探測過程中不需要與沿途的路由器進(jìn)行消息交互，只需等待目的主機(jī)返回的應(yīng)答消息，避免了受到各種不可預(yù)料的復(fù)雜組網(wǎng)環(huán)境的影響，可以適應(yīng)各種不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；如果通過擴(kuò)展ICMP協(xié)議來控制探測報(bào)文的傳送，則不需要增加任何新的協(xié)議即可完成探測過程，兼容性強(qiáng)；PMTU的有效發(fā)現(xiàn)，可以使IP報(bào)文在傳輸中不分片或減少分片，減少了分片與重組過程及傳輸中單個(gè)分片丟失造成的整個(gè)傳輸無效，進(jìn)而能夠提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。


圖1是IP報(bào)文分片與重組過程示意圖；圖2是隧道網(wǎng)關(guān)原理示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中在隧道網(wǎng)關(guān)環(huán)境中探測MTU的過程示意圖；圖4是IP報(bào)文格式；
圖5是ICMP的回應(yīng)請求與應(yīng)答報(bào)文格式；圖6是本發(fā)明方法的流程圖；圖7是本發(fā)明方法中定義的封裝擴(kuò)展ICMP協(xié)議后的探測報(bào)文格式；圖8是本發(fā)明方法中探測報(bào)文分片傳輸示例；圖9是本發(fā)明方法中探測報(bào)文在隧道網(wǎng)關(guān)環(huán)境中的分片與傳輸示例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是基于IP報(bào)文的傳輸規(guī)律，沿途路徑上的路由器根據(jù)各自出口的MTU(最大傳輸長度)，對超過該長度的IP報(bào)文按照原報(bào)文的字節(jié)順序，由前向后進(jìn)行分段，這樣，在每一個(gè)路由器的出口，如果IP報(bào)文被分片，則在分出的多個(gè)片段中，第一個(gè)報(bào)文的長度一定等于出口的MTU。因此，構(gòu)造一個(gè)充分長的報(bào)文，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)，不論經(jīng)過幾個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，也不論經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)屬于同一網(wǎng)絡(luò)還是屬于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)該報(bào)文到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，眾多分片的第一個(gè)分片的長度即為PMTU(路徑最大傳輸長度)。再通過特定協(xié)議控制，由目的節(jié)點(diǎn)將該分片或其長度返回給發(fā)送方，使發(fā)送方通過一次探測就可發(fā)現(xiàn)PMTU。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參照圖4所示IP報(bào)文格式包括以下字段版本號協(xié)議版本；報(bào)頭長度指示報(bào)頭的長度；服務(wù)類型域指示如何處理數(shù)據(jù)報(bào)以及所需服務(wù)類型；
數(shù)據(jù)報(bào)長度域指示整個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)長度(包括頭和數(shù)據(jù))，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)超過此長度時(shí)，還要分片傳輸，每片中都有報(bào)頭和數(shù)據(jù)片組成；標(biāo)識域是數(shù)據(jù)包的ID號，用來控制分片重組，標(biāo)識分片屬于哪個(gè)數(shù)據(jù)包，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)包標(biāo)識字段都是一個(gè)唯一值，該值在分片時(shí)被復(fù)制到每個(gè)片中；標(biāo)志域包括3個(gè)比特，其中，第一個(gè)比特R保留未用；第二個(gè)比特DF(Don’tfragment)表示目標(biāo)主機(jī)不能分片；第二個(gè)比特MF(More fragment)“1”表示本分片后還有分片，“0”表示本分片后沒有分片了，除了最后一片外，其他每個(gè)組成數(shù)據(jù)報(bào)的片都要把該比特置“1”；片偏移分片在原數(shù)據(jù)包中的位置，該片偏移原始數(shù)據(jù)包開始處的位置；生存時(shí)間數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中存在的時(shí)間；協(xié)議類型域表示創(chuàng)建該數(shù)據(jù)包的高級協(xié)議類型。如“1”表示ICMP協(xié)議，“6”表示TCP(傳輸控制協(xié)議)協(xié)議，“17”表示UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議)協(xié)議等；源IP地址和目標(biāo)IP地址；選項(xiàng)用于網(wǎng)絡(luò)控制。
ICMP是網(wǎng)標(biāo)協(xié)議的擴(kuò)展，它處理差錯和控制信息，特別是網(wǎng)關(guān)和主機(jī)使用該協(xié)議可把分組網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的異常情況或發(fā)生的差錯報(bào)告給該分組的始發(fā)方，ICMP需要封裝在IP數(shù)據(jù)包里傳送。由于ICMP協(xié)議的廣泛應(yīng)用，因此，本發(fā)明采用該協(xié)議實(shí)現(xiàn)探測報(bào)文的功能。
ICMP最常見的回應(yīng)請求與應(yīng)答報(bào)文格式如圖5所示類型0為回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文，8為回應(yīng)請求報(bào)文。
原報(bào)文類型和代碼的定義如下表1所示表1

在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中，對于代碼字段并未作定義，因此，可以擴(kuò)展ICMP的echo/reply，即利用該字段來標(biāo)識本發(fā)明中所述的PMTU探測報(bào)文，擴(kuò)展的ICMPecho/reply定義如下表2所示表2

擴(kuò)展的ICMP echo/reply報(bào)文與原報(bào)文格式一樣，類型也一樣，只是擴(kuò)展了代碼的定義和返回的參數(shù)代碼為1時(shí)，擴(kuò)展的ICMP echo表示要求接收方將報(bào)文首個(gè)分片的長度返回。
代碼為1時(shí)，擴(kuò)展的ICMP reply表示返回原報(bào)文首個(gè)分片的長度。長度的值在選項(xiàng)數(shù)據(jù)中。
基于上面對本發(fā)明中所使用的IP協(xié)議報(bào)文和擴(kuò)展的ICMP協(xié)議描述，下面參照圖6所示流程對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
圖6是本發(fā)明的詳細(xì)流程圖，包括以下步驟步驟601獲取源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度。
本技術(shù)領(lǐng)域人員知道，TCP/IP是一組協(xié)議簇，是互聯(lián)網(wǎng)的核心，其中最主要的是IP(網(wǎng)際協(xié)議)和TCP(傳輸控制協(xié)議)。TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。通過路由器，可以將彼此獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，因此，IP報(bào)文的傳送就是從源節(jié)點(diǎn)(發(fā)送端)經(jīng)過不同的路由器，然后傳送到目的節(jié)點(diǎn)(接收端)。為了使IP報(bào)文在不同節(jié)點(diǎn)之間正確傳輸，需要對發(fā)送端口、路由器、接收端口進(jìn)行一系列的參數(shù)配置，MTU和其他TCP/IP配置選項(xiàng)都保存在發(fā)送端主機(jī)的注冊表中，通過注冊表就可獲知發(fā)送端出口的MTU值。
步驟602設(shè)定長度大于源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度的預(yù)定格式IP報(bào)文作為探測報(bào)文。
圖4描述了IP報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)格式，其頭部字節(jié)數(shù)是固定的，但其數(shù)據(jù)域的長度是可以任意設(shè)定的，并在IP報(bào)文的頭部數(shù)據(jù)報(bào)長度域字段中給出。因此，可以構(gòu)造一個(gè)總長度大于發(fā)送端出口MTU值的IP報(bào)文作為PMTU探測報(bào)文。設(shè)定該報(bào)文中的DF為“1”，即設(shè)定該探測報(bào)文可分片。
步驟603定義探測報(bào)文的處理協(xié)議。
對于超過路徑MTU的IP報(bào)文，在正常傳輸情況下會進(jìn)行分片和重組，重組過程發(fā)生在接收端主機(jī)，由接收端主機(jī)根據(jù)收到的IP分片報(bào)文頭部信息，將各分片重新組合成一個(gè)原始的IP報(bào)文。但發(fā)送探測報(bào)文的目的是要發(fā)現(xiàn)路徑MTU，而不是要對其正確重組，因此還需要一種協(xié)議來對該探測報(bào)文提供某些不同的服務(wù)，也就是說定義探測報(bào)文的處理協(xié)議。
由于標(biāo)準(zhǔn)的ICMP協(xié)議用于在IP主機(jī)、路由器之間進(jìn)行錯誤信息和控制信息的傳遞。這些控制信息包括網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。這些控制信息雖然并不傳輸用戶數(shù)據(jù)，但對用戶數(shù)據(jù)的傳遞起著重要的作用。而且，標(biāo)準(zhǔn)ICMP協(xié)議中的代碼字段并未定義，因此，本發(fā)明首選ICMP協(xié)議，通過定義其代碼字段擴(kuò)展該協(xié)議(參見前面表2的定義)，控制錯誤信息的傳輸。當(dāng)然，也可定義其他的私有協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對探測報(bào)文的處理。只要發(fā)送方和接收方都要接受該協(xié)議即可。
步驟604將定義的處理協(xié)議封裝到探測報(bào)文中。
將擴(kuò)展的ICMP echo報(bào)文封裝在探測報(bào)文IP數(shù)據(jù)包中，封裝后探測報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖7所示。
在該探測報(bào)文由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)傳輸過程中，沿途可能會經(jīng)過多個(gè)不同的中間節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)可能分屬于不同的網(wǎng)絡(luò)，比如，以太網(wǎng)、FDDI(基于光纖的分布數(shù)據(jù)接口)、ATM(異步傳輸模式)等，這些節(jié)點(diǎn)出口的MTU可能相同，也可能不同，每經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都要檢查該報(bào)文的長度，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度小于該探測報(bào)文的長度時(shí)，要對探測報(bào)文進(jìn)行分片傳輸，否則，會直接傳輸。
具體分片傳輸過程如下由于構(gòu)造的探測報(bào)文長度大于發(fā)送端出口的MTU，所以首先會在發(fā)送端出口進(jìn)行分片，第一個(gè)分片的長度為發(fā)送端出口的MTU，如果需要多個(gè)分片，則每個(gè)分片的長度都小于或等于發(fā)送端出口的MTU；每一個(gè)IP分片各自路由；經(jīng)過沿途節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果分片后的報(bào)文長度大于該路由器出口的MTU，則在該路由器出口繼續(xù)分片，第一個(gè)分片的長度為該路由器出口的MTU，如果需要多個(gè)分片，則每個(gè)分片的長度都小于或等于該路由器出口的MTU；每一個(gè)IP分片各自路由；按上述方式傳送，直到目的節(jié)點(diǎn)。
圖8描述了探測報(bào)文分片傳輸示例假設(shè)局域網(wǎng)1中允許的最大數(shù)據(jù)域長度為1500字節(jié)，局域網(wǎng)2的為1000字節(jié)，廣域網(wǎng)分組中允許的最大數(shù)據(jù)域長度為670字節(jié)，″X，Y，ID，Length，MF，F(xiàn)O″表示長度為Length、標(biāo)識符為ID的數(shù)據(jù)報(bào)從節(jié)點(diǎn)X發(fā)往節(jié)點(diǎn)Y，MF和FO分別表示分片和片偏移量。
數(shù)據(jù)報(bào)中不存在任何選項(xiàng)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都含有20字節(jié)的IP頭。主機(jī)1按照本機(jī)出口的MTU值構(gòu)造長度為1500字節(jié)的IP數(shù)據(jù)報(bào)文作為探測報(bào)文，其中的有效數(shù)據(jù)為1480字節(jié)。
探測報(bào)文在局域網(wǎng)1中不分片，經(jīng)過路由器1時(shí)，要轉(zhuǎn)發(fā)到廣域網(wǎng)，在路由器1的出接口處進(jìn)行分片，1480字節(jié)的數(shù)據(jù)域被分為3段，每段中數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)長度分別為650、650和180字節(jié)。分片報(bào)文進(jìn)入局域網(wǎng)2后不需要再分片，于是主機(jī)2將收到這三個(gè)分片，主機(jī)2將對首片報(bào)文(偏移量為0)進(jìn)行檢查，看是否是PMTU的探測報(bào)文，如果是，就將向源主機(jī)返回首個(gè)分片的IP報(bào)文長度。
圖9給出了在有隧道網(wǎng)關(guān)存在的環(huán)境中，報(bào)文的分片和傳輸過程。隧道網(wǎng)關(guān)可以是IPv4/IPv6網(wǎng)關(guān)，IPsec網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的假設(shè)與圖8相似，只是在隧道網(wǎng)關(guān)1處，對進(jìn)入隧道的報(bào)文將增加20字節(jié)的外層IP頭，在隧道網(wǎng)關(guān)2處將去掉這20字節(jié)的外層IP頭。具體的傳輸過程如下主機(jī)1發(fā)出一個(gè)長度為1500字節(jié)的IP探測報(bào)文，在局域網(wǎng)1中不分片。探測報(bào)文到達(dá)隧道網(wǎng)關(guān)1后，在隧道網(wǎng)關(guān)1的出接口需要進(jìn)行分片，由于每個(gè)分片還需要加上一個(gè)新的IP頭，所以分片的最大長度比出口的MTU(670)還要少20個(gè)字節(jié)，應(yīng)該是650。這樣探測報(bào)文從隧道網(wǎng)關(guān)1出來后就被分成了三片，各片的總長度和數(shù)據(jù)長度分別是670(630)，670(630)，260(220)。
這三片報(bào)文到達(dá)隧道網(wǎng)關(guān)2后，將被剝?nèi)ネ鈱拥腎P頭，在局域網(wǎng)2上傳輸不需要分片，這樣到達(dá)主機(jī)2的各分片長度及其有效數(shù)據(jù)的長度將是650(630)，650(630)，240(220)。
步驟605目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的探測報(bào)文獲取探測報(bào)文的分片信息。
目的節(jié)點(diǎn)主機(jī)接收到上述分片報(bào)文后，根據(jù)各分片報(bào)文頭部解析出ICMPecho報(bào)文，其中代碼為1，即知不需對該分片報(bào)文重組，直接將報(bào)文的分片返回給請求方。
于是，目的節(jié)點(diǎn)主機(jī)根據(jù)分片報(bào)文的頭部信息，由標(biāo)識域中的ID號識別該分片屬于哪個(gè)數(shù)據(jù)包，由偏移量字段得知該分片在原數(shù)據(jù)包中的位置。
這樣，就可獲得探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息，這些信息包括數(shù)據(jù)包ID號，協(xié)議類型，源IP地址，目的IP地址等。
由源節(jié)點(diǎn)主機(jī)發(fā)送的探測報(bào)文不論經(jīng)過多少次分片，由于每次分片時(shí)都是根據(jù)節(jié)點(diǎn)出口的MTU來劃分的，并且是按照原報(bào)文的字節(jié)順序由前向后來劃分，其最大長度等于節(jié)點(diǎn)出口的MTU，因此探測報(bào)文的第一個(gè)分片包含了路徑MTU的信息，也就是報(bào)文頭部的數(shù)據(jù)報(bào)長度域字段。因?yàn)镮P報(bào)文每次被分片后，該字段的值要修改為分片后的IP報(bào)文長度，因此獲取該值也就得知了PMTU。
IP報(bào)文的長度是由報(bào)文的發(fā)送方來控制的，因此，接收方還需要將獲取的第一個(gè)分片報(bào)文的信息傳送給源節(jié)點(diǎn)主機(jī)，所以，進(jìn)到步驟606由目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)探測報(bào)文處理協(xié)議構(gòu)造包含探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息的回應(yīng)報(bào)文。
然后，進(jìn)到步驟607利用網(wǎng)絡(luò)層的傳輸協(xié)議將所述回應(yīng)報(bào)文傳送給所述源節(jié)點(diǎn)。
同樣，可以采用擴(kuò)展的ICMP協(xié)議，回應(yīng)ICMP reply報(bào)文，在該報(bào)文中通過代碼定義為返回原報(bào)文的分片信息。
如果采用私有協(xié)議，則可根據(jù)需要定義協(xié)議報(bào)文的格式。
步驟608源節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的第一個(gè)分片信息獲取路徑最大傳輸長度。
由此可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明只需一次探測過程，即可有效獲取PMTU，不需要反復(fù)探測，也不受復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響。
雖然通過實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述方法包括A、構(gòu)造路徑最大傳輸長度探測報(bào)文；B、由源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述探測報(bào)文；C、目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文獲取所述探測報(bào)文的分片信息并返回給所述源節(jié)點(diǎn)；D、所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文的分片信息獲取所述路徑最大傳輸長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟A包括A1、獲取源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度；A2、設(shè)定長度大于所述源節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度的預(yù)定格式IP報(bào)文作為所述探測報(bào)文。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述預(yù)定格式IP報(bào)文為可分片報(bào)文。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟A還包括定義所述探測報(bào)文的處理協(xié)議報(bào)文；將所述處理協(xié)議報(bào)文封裝到所述探測報(bào)文中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述探測報(bào)文處理協(xié)議包括擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)控制管理協(xié)議和私有協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)控制管理協(xié)議具體為回應(yīng)請求報(bào)文中將代碼定義為要求接收方不要對報(bào)文進(jìn)行重組，直接將報(bào)文的分片返回給請求方；回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文中將代碼定義為返回原報(bào)文的分片信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟B包括當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)沿途的中間節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度小于所述探測報(bào)文的長度時(shí)，對所述探測報(bào)文進(jìn)行分片傳輸；當(dāng)所述源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)沿途的中間節(jié)點(diǎn)出口的最大傳輸長度大于所述探測報(bào)文的長度時(shí)，對所述探測報(bào)文直接傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟C包括獲取所述探測報(bào)文頭域中的偏移量字段；根據(jù)所述偏移量字段獲取所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟D包括D1、所述目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文處理協(xié)議向所述源節(jié)點(diǎn)返回所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息；D2、所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的第一個(gè)分片信息獲取所述路徑最大傳輸長度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述D1包括所述目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述探測報(bào)文處理協(xié)議構(gòu)造包含所述探測報(bào)文的第一個(gè)分片信息的回應(yīng)報(bào)文；利用網(wǎng)絡(luò)層的傳輸協(xié)議將所述回應(yīng)報(bào)文傳送給所述源節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)路徑最大傳輸長度發(fā)現(xiàn)方法，所述方法包括構(gòu)造路徑最大傳輸長度探測報(bào)文；由源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測報(bào)文；目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的探測報(bào)文獲取探測報(bào)文的分片信息并返回給源節(jié)點(diǎn)；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)探測報(bào)文的分片信息獲取路徑最大傳輸長度。利用本發(fā)明，可以在復(fù)雜組網(wǎng)環(huán)境中高效、簡便地獲取路徑最大傳輸長度，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。
文檔編號H04L29/02GK1716944SQ20041005948
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者薛明 申請人:杭州華為三康技術(shù)有限公司