專利名稱：：一種ip地址系統(tǒng)及在其中建立用戶間通信連接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及IP網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說(shuō)，涉及一種基于用戶名系統(tǒng)(UserNameSystem,簡(jiǎn)稱UNS)和超級(jí)傳輸協(xié)議(SuperTransferControlProtocol，簡(jiǎn)稱STCP)的IP地址系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中建立用戶間通信連接的方法。
背景技術(shù)：
：隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)層采用全I(xiàn)P(InternetProtocol,網(wǎng)際協(xié)議)技術(shù)已經(jīng)是各界公認(rèn)的結(jié)論。IP技術(shù)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的分離，這正是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所必須具備的關(guān)鍵特點(diǎn)。在IP網(wǎng)絡(luò)中，IP地址是實(shí)現(xiàn)路由和尋址的一個(gè)關(guān)鍵因素。然而，由于IPv4本身地址空間有限且分配不均，隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶的飛速發(fā)展，IP地址空間匱乏情況越來(lái)越嚴(yán)重，IPv4地址空間耗盡是目前面臨的一個(gè)非常迫切的問(wèn)題。目前解決IPv4地址空間耗盡這個(gè)問(wèn)題有兩種方法一種是長(zhǎng)期的方法；另一種是短期的方法。對(duì)于長(zhǎng)期的方法就是采用新的地址空間更大的IP地址協(xié)議，目前主要是IPv6協(xié)議。但是，如果采用全新的IPv6協(xié)議，那么與現(xiàn)有的IPv4地址不能直接兼容，需要全世界的路由器全部升級(jí)，這是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。而對(duì)于短期方法的基本思想大致分為三個(gè)發(fā)展階段第一階段，提高地址分配效率，引入子網(wǎng)、超網(wǎng)等技術(shù)，無(wú)類別域間路由選擇(ClasslessandSubnetAddressExtensionsandSupernetting，簡(jiǎn)稱CIDR)參見(jiàn)RFC1519，這種方法是通過(guò)改進(jìn)IP地址類別表達(dá)，從而減少因A、B、C三類地址之間過(guò)大的容量差別而帶來(lái)的地址浪費(fèi)。這種方法的好處就是增加的地址與己有的IPv4地址在使用上沒(méi)有任何區(qū)別，但缺點(diǎn)在于僅僅是減少I(mǎi)Pv4地址的浪費(fèi)，并不能帶來(lái)地址空間實(shí)質(zhì)性的增加，對(duì)解決IPv4地址空間耗盡這個(gè)問(wèn)題的幫助有限。第二階段，通過(guò)NAT方法實(shí)現(xiàn)地址重復(fù)使用，參見(jiàn)RFC1631。這種方法是通過(guò)選取一些只在私網(wǎng)(StubDomain)中使用的地址，組建成封閉的私網(wǎng)。私網(wǎng)中的IP地址可以在其他私網(wǎng)中重復(fù)使用。當(dāng)私網(wǎng)的數(shù)據(jù)包傳到公網(wǎng)時(shí)，在邊界上把它翻譯成一個(gè)公網(wǎng)的地址，這些公網(wǎng)的地址是可以動(dòng)態(tài)地表達(dá)私網(wǎng)中不同的IP地址，從而實(shí)現(xiàn)地址的動(dòng)態(tài)重復(fù)使用。第三階段，利用IP地址的端口進(jìn)行私網(wǎng)地址映射NAPT，參見(jiàn)RFC3022，當(dāng)這些私網(wǎng)用戶在訪問(wèn)公網(wǎng)時(shí)，一般采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)+動(dòng)態(tài)的端口轉(zhuǎn)換(PAT)技術(shù)來(lái)解決地址轉(zhuǎn)換問(wèn)題。當(dāng)私網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備試圖訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，NAT技術(shù)可將其私有的IP地址轉(zhuǎn)換成合法的IP地址。PAT技術(shù)可解決合法IP地址緊缺的問(wèn)題，PAT將私有地址+TCP/UDP端口轉(zhuǎn)換并為一個(gè)合法地址+—個(gè)TCP/UDP端口，這樣可有多個(gè)私有地址映射為一個(gè)合法地址，用不同的TCP/UDP端口進(jìn)行區(qū)分。NAT與PAT通常被同時(shí)使用，稱為網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換(NAPT)。這種方法也就是將邊界上承擔(dān)映射的公網(wǎng)IP地址端口映射為私網(wǎng)里的某個(gè)套接字(IP地址+Port)，從而使邊界上單個(gè)公網(wǎng)IP地址可同時(shí)表達(dá)多個(gè)私網(wǎng)的IP地址，使得地址重復(fù)使用能力大為增加，目前私網(wǎng)主要傾向采用NAPT方式。上述第二階段、第三階段所述的方法中，NAT和NAPT可極大提高IP地址的重用能力，特別是NAPT可在一個(gè)IP地址上產(chǎn)生大量新的IP地址空間，事實(shí)上己經(jīng)具備了地址擴(kuò)展功能，從而根本上突破IPv4地址空間限制的潛力。但是NAPT也存在一些缺陷首先，動(dòng)態(tài)的NAPT表可能很大，從而影響性能，特別是當(dāng)?shù)刂窋U(kuò)展的倍數(shù)越高時(shí)，NAPT地址表會(huì)成比例地?cái)U(kuò)大，這樣對(duì)地址擴(kuò)展的倍數(shù)會(huì)帶來(lái)很大的限制；其次，由于端口號(hào)采用2個(gè)字節(jié)表示，最大空間為65535，從而使IPv4地址擴(kuò)展的倍數(shù)從根本上受到TCP端口最大容量的限制。另外，還有一個(gè)更為關(guān)鍵的問(wèn)題是一般情況下，私網(wǎng)地址只具有單向的可訪問(wèn)性，即只能從私網(wǎng)呼叫公網(wǎng)，而不能反過(guò)來(lái)從公網(wǎng)呼叫私網(wǎng)。同樣地，不同私網(wǎng)之間的呼叫也受到限制。這在根本上改變了IP地址端到端可訪問(wèn)的本質(zhì)特性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述IP地址空間不足，無(wú)法在任意用戶間直接建立通信連接的缺陷，提供一種簡(jiǎn)單方便的、100%兼容IPv4協(xié)議、且可無(wú)限擴(kuò)展IPv4地址空間的IP地址系統(tǒng)，以及在該系統(tǒng)中建立任意兩個(gè)用戶間的通信連接的方法。本發(fā)明一方面構(gòu)造一種基于用戶名系統(tǒng)和超級(jí)傳輸協(xié)議的IP地址系統(tǒng)，其中包括IP網(wǎng)絡(luò)，所述IP網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)IP層級(jí)，所述IP層級(jí)可根據(jù)需要持續(xù)擴(kuò)展；每個(gè)所述IP層級(jí)包括至少一個(gè)元IP地址區(qū)，各元IP地址I哥通過(guò)歸屬關(guān)系形成樹(shù)形的結(jié)構(gòu)，樹(shù)根只有一個(gè)，即為處于C1層的元IP地址區(qū)；位于Cl層的元IP地址區(qū)包括用戶名系統(tǒng)服務(wù)層。在本發(fā)明所述的IP地址系統(tǒng)中，所述元IP地址區(qū)為具有統(tǒng)一編址的IP網(wǎng)絡(luò)區(qū)域；在元IP地址區(qū)內(nèi)，所有IP地址是唯一的，且采用統(tǒng)一的IP地址結(jié)構(gòu)；各個(gè)元IP地址區(qū)的IP地址位長(zhǎng)相同、但允許地址結(jié)構(gòu)不同。在本發(fā)明所述的IP地址系統(tǒng)中，所述元IP地址區(qū)間的連接處為元網(wǎng)關(guān)，同一個(gè)所述元網(wǎng)關(guān)的IP地址相同。在本發(fā)明所述的IP地址系統(tǒng)中，所述歸屬關(guān)系包括直接歸屬關(guān)系和間接歸屬關(guān)系；所述直接歸屬關(guān)系是指與其歸屬的元IP地址區(qū)差一個(gè)層級(jí)，通過(guò)元網(wǎng)關(guān)直接連接的歸屬關(guān)系；所述間接歸屬關(guān)系是相差超過(guò)一個(gè)層級(jí)，通過(guò)中間的直接歸屬元IP地址區(qū)建立的歸屬關(guān)系。在本發(fā)明所述的IP地址系統(tǒng)中，各個(gè)Cl層以下IP層級(jí)中的元IP地址區(qū)，與其直接歸屬的上層元IP地址區(qū)之間的元網(wǎng)關(guān)IP地址，其中之一被稱為該元IP地址區(qū)的子編號(hào)；各個(gè)元IP地址區(qū)的子編號(hào)加上其直接歸屬和所有直到Cl層的間接歸屬的元IP地址區(qū)子編號(hào)為該元IP地址區(qū)的編號(hào)；元IP地址區(qū)之間的歸屬路徑是指所有需要穿過(guò)的元IP地址區(qū)的子編號(hào)對(duì)應(yīng)的元網(wǎng)關(guān)IP地址的連接路徑。在本發(fā)明所述的IP地址系統(tǒng)中，所述元IP地址區(qū)間還包括橫向連接和斜向連接，所述橫向連接是指同一層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的非歸屬連接，所述斜向連接是指不同層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的不具有間接歸屬關(guān)系的直接連接。本發(fā)明另一方面還提供了一種在上述IP地址系統(tǒng)中建立用戶間通信連接的方法，其中包括以下步驟(a)主叫用戶名系統(tǒng)用戶通過(guò)用戶名系統(tǒng)服務(wù)層向被叫用戶名系統(tǒng)用戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求；(b)用戶名系統(tǒng)服務(wù)層向主叫用戶名系統(tǒng)用戶返回從主叫用戶名系統(tǒng)用戶終端到被叫用戶名系統(tǒng)用戶終端，所需要穿過(guò)的所有元網(wǎng)關(guān)IP地址的超級(jí)傳輸路徑；(c)建立主叫用戶名系統(tǒng)用戶和被叫用戶名系統(tǒng)用戶之間的通信。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟(C)中包括(Cl)將步驟(b)中得到的超級(jí)傳輸路徑，按照IP包傳遞的路徑次序封裝在超級(jí)傳輸協(xié)議的超級(jí)傳輸協(xié)議包頭字段中。所述超級(jí)傳輸協(xié)議包括超級(jí)傳輸控制協(xié)議STCP和超級(jí)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議SUDP;所述超級(jí)傳輸協(xié)議包頭包括以下字段映射IP地址MIPA、映射IP地址總數(shù)Totalnum、當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum和校驗(yàn)和Checksum。在本發(fā)明所述的方法中，所述步驟(c)中還包括以下步驟(c2)當(dāng)IP包到達(dá)元網(wǎng)關(guān)時(shí)，對(duì)超級(jí)傳輸協(xié)議進(jìn)行處理，其中包括(C21〉判斷當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum是否小于映射IP地址總數(shù)Totalnum,如果是則轉(zhuǎn)到步驟(c22),否則已成功完成主叫用戶名系統(tǒng)用戶和被叫用戶名系統(tǒng)用戶之間一個(gè)IP包的通信連接；(c22)進(jìn)行IP地址置換將上一個(gè)階段的目的IP地址置換為源IP地址，從當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上提取出目的IP地址，將前一階段的源IP地址置換到當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置；(c23)將當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum加1，重新計(jì)算IP包頭和超級(jí)傳輸協(xié)議包頭的校驗(yàn)和，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該IP包。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的IP地址系統(tǒng)將IP網(wǎng)絡(luò)劃分為可持續(xù)擴(kuò)展的n個(gè)IP層級(jí)，從而對(duì)應(yīng)等效為長(zhǎng)度為n*32比特的IP地址空間，從根本上解決了IP地址匱乏的問(wèn)題。通過(guò)用戶名系統(tǒng)服務(wù)層可獲知超級(jí)傳輸路徑，該路徑包括從主叫用戶終端到被叫用戶終端所需要穿過(guò)的所有元網(wǎng)關(guān)的IP地址，通過(guò)超級(jí)傳輸協(xié)議即可直接建立任意用戶間的通信連接。此外，本發(fā)明可100%兼容目前使用的IPv4地址系統(tǒng)，接近100%地兼容現(xiàn)有傳輸層協(xié)議(TCP和UDP)和其它協(xié)議，因此商業(yè)應(yīng)用成本極低，并且可以完全平滑地從現(xiàn)有地址系統(tǒng)過(guò)渡。下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明中具有多個(gè)IP層級(jí)的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明建立用戶間通信連接的流程圖；圖3是本發(fā)明中處理超級(jí)傳輸協(xié)議的流程圖。具體實(shí)施方式1、本發(fā)明中常用的英文縮寫(xiě)詞UNS:UserNameSystem,用戶名系統(tǒng)；TCP:TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議；UDP:UserDatagramprotocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議；STCP:SuperTransmissionControlProtocol,超級(jí)傳輸控制協(xié)議；SUDP:SuperUserDatagramprotocol，超級(jí)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，將IP網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)IP層級(jí)，分別為C1層、C2層、C3層……Cn層(n最大為128)。IP層級(jí)可以根據(jù)需要進(jìn)行持續(xù)地?cái)U(kuò)展，在圖1中，C4層之下還可以按照類似方式擴(kuò)展出C5、C6…等IP層級(jí)。每個(gè)IP層級(jí)包括至少一個(gè)元IP地址區(qū)，元IP地址區(qū)是指具有統(tǒng)一編址的IP網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。在元IP地址區(qū)內(nèi)，所有IP地址是唯一的，且遵守相同的地址結(jié)構(gòu)。不同元IP地址區(qū)可以分別采用位長(zhǎng)相同、但結(jié)構(gòu)不同的IP地址協(xié)議進(jìn)行編址。C1層只有一個(gè)元IP地址區(qū)，其它各層可根據(jù)需要?jiǎng)澐譃槿我鈹?shù)目個(gè)元IP地址區(qū)。不同元IP地址區(qū)可以相互連接，其連接處稱為"元網(wǎng)關(guān)"。兩個(gè)不同元IP地址區(qū)之間的元網(wǎng)關(guān)可以不止一個(gè)。各元IP地址區(qū)之間通過(guò)歸屬關(guān)系建立起一個(gè)樹(shù)形的結(jié)構(gòu)。樹(shù)根只有一個(gè)，就是處于Cl層的元IP地址區(qū)。所有元IP地址區(qū)都必須通過(guò)這種歸屬關(guān)系建立與C1層的連接。歸屬關(guān)系包括直接歸屬關(guān)系和間接歸屬關(guān)系。直接歸屬關(guān)系是指與其歸屬的元IP地址區(qū)差一個(gè)層級(jí)，并且通過(guò)元網(wǎng)關(guān)連接的歸屬關(guān)系。例如，所有C2層的元IP地址區(qū)都直接歸屬Cl層的元IP地址區(qū)。間接歸屬關(guān)系是指相差超過(guò)一個(gè)層級(jí)，并且通過(guò)中間的直接歸屬元IP地址區(qū)建立的歸屬關(guān)系。例如所有C3層的元IP地址區(qū)與Cl層的元IP地址區(qū)都是間接歸屬關(guān)系。根據(jù)不同元IP地址區(qū)之間歸屬關(guān)系的不同，元網(wǎng)關(guān)可以分為以下三類歸屬元網(wǎng)關(guān)兩個(gè)具有直接歸屬關(guān)系的元IP地址區(qū)之間，必須有且僅有一個(gè)決定其歸屬性質(zhì)的元網(wǎng)關(guān)；準(zhǔn)歸屬元網(wǎng)關(guān)連接兩個(gè)具有直接歸屬關(guān)系的元網(wǎng)關(guān)，但不作為決定歸屬關(guān)系的元網(wǎng)關(guān)；非歸屬元網(wǎng)關(guān)不具有直接歸屬關(guān)系的元IP地址區(qū)之間的連接。為元網(wǎng)關(guān)分配的IP地址為元網(wǎng)關(guān)IP地址。盡管元網(wǎng)關(guān)連接的是兩個(gè)不同的元IP地址區(qū)，但從兩個(gè)不同的元IP地址區(qū)來(lái)看，同一個(gè)元網(wǎng)關(guān)的IP地址必須是相同的。為了在全網(wǎng)唯一標(biāo)識(shí)各個(gè)元IP地址區(qū)，必須為各元IP地址區(qū)進(jìn)行編號(hào)。C1層只有一個(gè)IP地址區(qū)，因此不必編號(hào)。而各個(gè)C2及C2以下IP層級(jí)的元IP地址區(qū)與其直接歸屬的上層元IP地址區(qū)的元網(wǎng)關(guān)中的一個(gè)元網(wǎng)關(guān)IP地址為該元IP地址區(qū)的子編號(hào)。各個(gè)元IP地址區(qū)的子編號(hào)，加上其直接歸屬和所有直到Cl層的間接歸屬的元IP地址區(qū)子編號(hào)，就成為全網(wǎng)唯一的元IP地址區(qū)標(biāo)識(shí)。因此，元IP地址區(qū)的編號(hào)長(zhǎng)度是不一樣的。其長(zhǎng)度是其層級(jí)數(shù)減l，然后乘以單個(gè)元IP地址(如，IPv4地址)的長(zhǎng)度。例如位于C4層的元IP地址區(qū)編號(hào)長(zhǎng)度就是(4-1)*32=96Bits。編號(hào)組合的次序是上層子編號(hào)在前，依次往后。例如一個(gè)C4層的元IP網(wǎng)絡(luò)子編號(hào)是10.11.12.13，其直接歸屬的C3層10網(wǎng)絡(luò)子編號(hào)是14.15.16.17，其間接歸屬的C2層網(wǎng)絡(luò)子編號(hào)是18.19.20.21，該元IP地址區(qū)完整編號(hào)是96位18.19.20.21.14.15.16.17.10.11.12.13;其直接歸屬的C3層元IP地址區(qū)完整編號(hào)是64位18.19.20.21.14.15.16.17;其間接歸屬的C2層元IP地址區(qū)完整編號(hào)是32位18.19,20.21。元IP地址區(qū)之間的歸屬路徑是由元IP地址區(qū)子編號(hào)對(duì)應(yīng)的元網(wǎng)關(guān)IP地址連接路徑?jīng)Q定的。一般情況下，任意兩個(gè)不同元IP地址區(qū)之間的通信，必須至少經(jīng)過(guò)共同歸屬的最低層級(jí)元IP地址區(qū)進(jìn)行中轉(zhuǎn)才能獲得。如果共同歸屬的最低層級(jí)元IP地址區(qū)只有CI時(shí)，中間穿越的元IP地址區(qū)最大可達(dá)到兩個(gè)進(jìn)行通信的元IP地址區(qū)的IP層級(jí)數(shù)相加再減去1。每次穿越一個(gè)元IP地址區(qū)需要映射一次元網(wǎng)關(guān)IP地址，該地址即為映射IP地址，所以總共需要的映射IP地址數(shù)量是中間需要穿越的元IP地址區(qū)的數(shù)量再減去1。例如兩個(gè)位于C4的元IP地址區(qū)，其最低層的共同歸屬元IP地址區(qū)為C1，則它們之間進(jìn)行通信至少要穿過(guò)4+4-1=7個(gè)元IP地址區(qū)，并且需要6個(gè)映射IP地址。當(dāng)兩個(gè)不同的元IP地址區(qū)之間進(jìn)行通信時(shí)所需穿過(guò)的元IP地址區(qū)增大到一定數(shù)量時(shí)，它們之間的通信量也將隨之增大到一定程度，這樣就在一定程度上給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了較大的負(fù)擔(dān)。因此，為了減少I(mǎi)P包穿過(guò)的元IP地址區(qū)數(shù)量，在本系統(tǒng)中容許各個(gè)不同元IP地址區(qū)之間進(jìn)行非直接歸屬關(guān)系的連接。同一層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的非歸屬連接連接為"橫向連接"，不同層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的連接為"斜向連接"。斜向連接的兩個(gè)元IP地址不能夠具有間接歸屬關(guān)系。因?yàn)槿绻瓉?lái)具有間接歸屬關(guān)系的元IP地址建立了直接的連接，則他們的歸屬關(guān)系就應(yīng)當(dāng)要發(fā)生變化，這樣容易造成歸屬關(guān)系的混亂，進(jìn)而會(huì)對(duì)元IP地址區(qū)的編號(hào)帶來(lái)一定的麻煩。3、基本方法及其實(shí)現(xiàn)方式3.1、超級(jí)傳輸協(xié)議的包頭格式在TCP協(xié)議和UDP協(xié)議的協(xié)議包頭之前增加超級(jí)傳輸協(xié)議包頭，分別形成超級(jí)傳輸控制協(xié)議(STCP)和超級(jí)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(SUDP)。在本發(fā)明中，將STCP和SUDP通稱為超級(jí)傳輸協(xié)議。為了在IP網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別這兩種協(xié)議，在IPv4頭中的協(xié)議號(hào)中選擇定義2個(gè)號(hào)碼分別作為STCP和SUDP的標(biāo)識(shí)。目前RFC1700里IPv4頭中協(xié)議號(hào)只分配到IOO，而101以后的都沒(méi)有分配。因此可以作如下分配DecimalKeywordProtocol101STCPSuperTransmissionControl102SUDPSuperUserDatagram即如果IPv4頭的協(xié)議號(hào)字段的值為101,則表示該IP包攜帶的是STCP包，而如果IPv4頭的協(xié)議號(hào)字段的值為102，則表示該IP包攜帶的是SUDP包。元網(wǎng)關(guān)可根據(jù)該標(biāo)識(shí)決定對(duì)IP包決定進(jìn)行何種處理。如表1所示，是現(xiàn)有TCP的包頭格式。TCP包頭格式中各部分的定義可參見(jiàn)RFC0793。如表2所示，是STCP協(xié)議的包頭格式。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表1TCP的包頭格式<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2STCP的包頭格式比較表1和表2，可知STCP協(xié)議在現(xiàn)有TCP協(xié)議包頭之前增加的超級(jí)傳輸協(xié)議包頭包括以下字段映射IP地址總數(shù)Totalnum，表示映射IP地址的數(shù)量；當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum，是當(dāng)前元網(wǎng)關(guān)處理的映射IP地址的標(biāo)示；校驗(yàn)和Checksum,是映射IP地址字段中所有信息的校驗(yàn)和；映射IP地址字段MIPAl……MIPAn，是各映射IP地址，其數(shù)量取決于Totalnum;其它部分與原有傳輸協(xié)議的包頭格式完全相同。如表3所示，是UDP協(xié)議的包頭格式。UDP的包頭格式定義可參見(jiàn)RFC0768。如表4所示，是SUDP協(xié)議的包頭格式。類似地，比較表3和表4可見(jiàn)，SUDP協(xié)議在UDP協(xié)議的協(xié)議包頭之前增加了超級(jí)傳輸協(xié)議包頭字段，該超級(jí)傳輸協(xié)議包頭字段的定義與STCP協(xié)議中的相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>MappingIPaddressn(MIPAn)SourcePortDestinationPortLengthChecksum表4SUDP的包頭格式3.2、用戶間通信連接的建立當(dāng)任何一個(gè)支持超級(jí)傳輸協(xié)議的終端連接到網(wǎng)絡(luò)上后，都會(huì)向位于C1層的UNS服務(wù)層注冊(cè)自己所處元IP地址區(qū)編號(hào)、IP地址等信息。UNS服務(wù)層已經(jīng)存儲(chǔ)所有元IP地址區(qū)元網(wǎng)關(guān)的IP地址。具體注冊(cè)的方法和元網(wǎng)關(guān)的管理、元網(wǎng)關(guān)的選擇等不屬于本發(fā)明的范圍，所以不在本發(fā)明中考慮。如圖2所示，是在用戶間建立通信連接的流程圖。首先，當(dāng)一個(gè)UNS用戶要發(fā)起向另一個(gè)UNS用戶的呼叫時(shí)，主叫UNS用戶通過(guò)UNS服務(wù)層向被叫UNS用戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求。接著，UNS服務(wù)層向主叫UNS用戶返回其超級(jí)傳輸路徑，該路徑包含了所有從主叫UNS用戶到被叫UNS用戶需要穿過(guò)的元網(wǎng)關(guān)IP地址。該超級(jí)傳輸路徑可以為穿過(guò)CI元IP地址區(qū)的歸屬路徑、準(zhǔn)歸屬路徑，以及可能不用穿過(guò)C1元IP地址區(qū)，通過(guò)橫向連接或斜向連接的非歸屬較短路徑。生成超級(jí)傳輸路徑的算法不在本發(fā)明中規(guī)定。這些元網(wǎng)關(guān)IP地址將按照IP包傳遞的路徑次序封裝在超級(jí)傳輸協(xié)議包頭中。隨后，當(dāng)IP包到達(dá)某元IP地址區(qū)的元網(wǎng)關(guān)時(shí)，將對(duì)超級(jí)傳輸協(xié)議進(jìn)行處理，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)所需穿過(guò)的元IP地址區(qū)。直到該IP包到達(dá)被叫UNS用戶終端，至此就成功地建立主叫UNS用戶和被叫UNS用戶之間一個(gè)IP包的通信連接。3.3、超級(jí)傳輸協(xié)議的處理當(dāng)IP包到達(dá)元網(wǎng)關(guān)時(shí)，需要對(duì)超級(jí)傳輸協(xié)議進(jìn)行處理。如圖3所示，首先判斷當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum是否小于映射IP地址總數(shù)Totalnum，如果是則將進(jìn)行IP地址置換，否則表示所到達(dá)的已經(jīng)是最后的被叫終端，此時(shí)已成功建立主叫UNS用戶和被叫UNS用戶之間的通信連接，再將該通信連接交給經(jīng)過(guò)略加調(diào)整的傳統(tǒng)傳輸協(xié)議(TCP或UDP)進(jìn)行處理。這個(gè)調(diào)整僅僅為將現(xiàn)有的套接字結(jié)構(gòu)"IP地址+端口Port號(hào)"改為"元IP地址區(qū)號(hào)+IP地址+端口Port號(hào)"，其它傳輸協(xié)議處理過(guò)程與現(xiàn)有協(xié)議完全一樣。IP地址置換包括將上一個(gè)階段的目的IP地址置換為源IP地址，從當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上提取出目的IP地址，將前一階段的源IP地址置換到當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置。接著將當(dāng)前映射階段號(hào)Stagemim加l，重新計(jì)算IP包頭和超級(jí)傳輸協(xié)議包頭的校驗(yàn)和，然后再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一目的IP地址所在的元IP地址區(qū)。假設(shè)一個(gè)超級(jí)傳輸IP包傳遞路徑依次為IP0、IP1、IP2……IPm-l、IPm,其中IPO為主叫終端的IP地址，IPm為被叫終端的IP地址，IPl……IPm-1為元網(wǎng)關(guān)IP地址，Totalnum為m-1。由于在本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中規(guī)定同一元網(wǎng)關(guān)的IP地址相同，這樣就可以成倍地減少超級(jí)傳輸協(xié)議中映射IP地址的數(shù)量。在初始階段，超級(jí)傳輸協(xié)議中的IP地址的配置如下源IP地址IPO;目的IP地址IPl;映射IP地址在超級(jí)傳輸協(xié)議包頭中的排列次序?yàn)镮P2IP3IPm-1IPmStagenum為0超級(jí)傳輸IP包到達(dá)第一個(gè)元網(wǎng)關(guān)并進(jìn)入第二個(gè)元IP地址區(qū)后，元網(wǎng)關(guān)進(jìn)行如下基本的處理首先判斷Stagenum是否小于Totalnum，如果Stagenum=Totalnum，表明所到達(dá)的已經(jīng)是最后的被叫終端。如果Stagenum<Totalnum，則進(jìn)行下述IP地址置換將上一個(gè)階段的目的IP地址置換為源IP地址IPl;從當(dāng)前到達(dá)元網(wǎng)關(guān)階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上提取出目的IP地址IP2;將前一階段的源IP地址置換到當(dāng)前到達(dá)元網(wǎng)關(guān)階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上；映射IP地址在超級(jí)傳輸協(xié)議包頭中的排列次序?yàn)镮POIP3IPm-1IPmStagenum+1為1一般地，當(dāng)超級(jí)傳輸IP包到達(dá)第t個(gè)元網(wǎng)關(guān)時(shí)，進(jìn)行的處理如下首先判斷Stage薩是否小于Total匪，如果Stage薩=Total議，表明所到達(dá)的已經(jīng)是最后的被叫終端。如果Stagenum〈Totalnum，則進(jìn)行下述IP地址置換將上一個(gè)階段的目的IP地址置換為源IP地址IPt;從當(dāng)前到達(dá)元網(wǎng)關(guān)階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上提取出目的IP地址IPt+1;將前一階段的源IP地址置換到當(dāng)前到達(dá)元網(wǎng)關(guān)階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上；映射IP地址在超級(jí)傳輸協(xié)議包頭中的排列次序?yàn)镮POIP1IPt-lIPt+2IPm-lIPmStagenum+1為t最后一個(gè)階段的超級(jí)傳輸包設(shè)置為源IP地址IPm-l目的IP地址IPm映射IP地址在超級(jí)傳輸協(xié)議包頭中的排列次序?yàn)?IPOIP1IPm-3IPm-2Stagenum+1為m-l3.4、STCP與TCP和UDP的兼容STCP并不處理一般傳輸層所遇到的問(wèn)題，它僅僅會(huì)改變套接字。因?yàn)檫^(guò)去TCP/IP表示不同連接的ID是用套接字，即IP地址加PORT號(hào)來(lái)表示的。而采用了多層元IP地址區(qū)之后，實(shí)質(zhì)上是擴(kuò)展了IP地址，這樣單單使用主機(jī)所處元IP地址區(qū)的IP地址加PORT號(hào)就不一定能夠唯一地標(biāo)示網(wǎng)上所有不同的連接。例如，一個(gè)主機(jī)可能同時(shí)與兩個(gè)不同元IP地址區(qū)的主機(jī)建立了連接，而這兩個(gè)不同的主機(jī)由于處于不同的元IP地址區(qū)，它們的IP地址就很有可能是相同的，這樣直接加上PORT號(hào)也有可能是相同的。因此，STCP的超級(jí)套接字就要采用三個(gè)部分相加組成，第一部分是區(qū)別元IP地址區(qū)的編號(hào)，第二部分是IP地址，第三部分是PORT號(hào)，也就是元IP地址區(qū)的區(qū)別標(biāo)示加上傳統(tǒng)TCP的套接字。要區(qū)別元IP地址區(qū)直接可以采用的方法是使用元IP地址區(qū)編號(hào)。但問(wèn)題是這個(gè)編號(hào)并不一定直接地體現(xiàn)在STCP數(shù)據(jù)包中。如果要從UNS層或其它地方提取這個(gè)元IP地址區(qū)編號(hào)，將會(huì)增加軟件處理的復(fù)雜度。而映射IP地址的組合也同樣可以唯一地區(qū)分元IP地址區(qū)，而且它們的數(shù)據(jù)是直接包含在數(shù)據(jù)包中的，因此超級(jí)套接字的第一部分可以采用映射IP地址中所有元網(wǎng)關(guān)IP地址的組合來(lái)表達(dá)。其它所有部分的處理則與TCP完全一致。4、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在元網(wǎng)關(guān)處，不需要有映射表的支持，而只需要非常簡(jiǎn)單地搬移一下元IP地址區(qū)的IP地址和映射IP地址，最多重新計(jì)算一下校驗(yàn)和就可以了。它不需要中轉(zhuǎn)服務(wù)器的支持就可以直接建立任意元IP地址區(qū)用戶之間的呼叫。端口的含義也不需要作任何變化。這種方法不需要限制C2及C2以下元IP地址區(qū)只能使用RFC1918中規(guī)定的以下私有地址10.0.0.0-10.255.255.255172.16.0.0-172.31.255.255192.168.0.0-192.跳255.255同時(shí)，這些地址在Cl層元IP地址區(qū)網(wǎng)絡(luò)中也可以使用。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在每一個(gè)C2層及C2層以下的元IP地址區(qū)里可以對(duì)IP地址路由協(xié)議進(jìn)行不同程度地重新設(shè)計(jì)。C2層及C2層以下的元IP地址區(qū)在IP層對(duì)于CI網(wǎng)絡(luò)是仍然是部分封閉的，但在UNS層卻是完全互通的。本發(fā)明完全兼容IPv4協(xié)議，并且比現(xiàn)有的NAPT更加容易地1009&兼容I見(jiàn)有的TCP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常容易。本發(fā)明的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可支持被認(rèn)為無(wú)限大的等效IP地址空間。Totalnum最大值為255，其對(duì)應(yīng)的最大IP層級(jí)為(254+2)/2=128，其對(duì)應(yīng)的等效地址長(zhǎng)度為128*32=4096。如果說(shuō)IPv6可以為地球上的每一粒沙子都分配一個(gè)IP地址，那么超級(jí)傳輸協(xié)議只要用到其最大能力零頭的28層，就可以為我們目前所發(fā)現(xiàn)的整個(gè)宇宙的每一個(gè)最基本的粒子都分配一個(gè)相當(dāng)于IPv6的網(wǎng)絡(luò)。事實(shí)上這么大的層級(jí)和等效地址長(zhǎng)度即使是100萬(wàn)年以后也根本不可能用到的。根據(jù)目前科學(xué)所能夠發(fā)現(xiàn)的宇宙，沒(méi)有任何數(shù)量能夠超過(guò)10的100次方。英文中專門(mén)有一個(gè)詞表達(dá)這個(gè)數(shù)字——"googol"。如果要用超級(jí)傳輸協(xié)議給目前發(fā)現(xiàn)的宇宙最大的這個(gè)數(shù)值進(jìn)行編值，最大的IP層級(jí)只要達(dá)到11層就足夠了，它對(duì)應(yīng)的等效IP地址長(zhǎng)度為11*32=352位，而它因引入映射IP地址頭增加的開(kāi)銷最大僅為((ll-l)*2+1)*4=84個(gè)字節(jié)。各個(gè)層級(jí)對(duì)應(yīng)的IP地址空間以及按照地球上60億人口計(jì)算的人均地址數(shù)如下層級(jí)地址長(zhǎng)度地址空間人均地址數(shù)量l層32位43億0.722層64位1844億億31億3層96位8萬(wàn)億億億1300億億4層128位340萬(wàn)億億億億5.7萬(wàn)億億億IPv4的32位地址全球人均是0.72個(gè)，如果考慮到必然會(huì)有的利用率的損失，實(shí)際人均可分配的地址就更少了。這就是IPv4為什么最終必然會(huì)面臨地址耗盡問(wèn)題的原因。從以上地址長(zhǎng)度和對(duì)應(yīng)的全球人均地址數(shù)量分析就可以知道:在可以預(yù)見(jiàn)到的未來(lái)，如果僅僅從地址空間的角度來(lái)說(shuō)，IP的層級(jí)最大只要達(dá)到3或3以內(nèi)就是人類永遠(yuǎn)也用不完的了，它對(duì)應(yīng)的等效IP地址長(zhǎng)度為3*32=96位，增加的開(kāi)銷最大為((3-1)*2+1)*4=20個(gè)字節(jié)。絕大多數(shù)情況下IP的層級(jí)只要達(dá)到2即可，它對(duì)應(yīng)的等效IP地址長(zhǎng)度為2*32=64位，增加的開(kāi)銷最大為((2-1)*2+1)*4=12個(gè)字節(jié)。此時(shí)全球人均已經(jīng)是31億個(gè)IP地址！接近人均一個(gè)IPv4網(wǎng)絡(luò)。即便未來(lái)人類增長(zhǎng)到100億甚至1000億人口，這個(gè)地址空間也可以認(rèn)為是無(wú)限的了。64位地址已經(jīng)可以被認(rèn)為是人類永遠(yuǎn)也用不完的無(wú)限地址空間，即使按照1000分之1的極低地址空間利用率考慮也是如此。這樣一來(lái)，所有為節(jié)省IP地址空間而采用的復(fù)雜技術(shù)全都可以被精簡(jiǎn)掉，以簡(jiǎn)化路由器處理軟件的復(fù)雜度。因此，盡管超級(jí)傳輸協(xié)議可以支持最大128個(gè)IP層，但實(shí)際的推薦值為3層和3層以內(nèi)。巧妙的是本發(fā)明并不是有意要預(yù)留這么大的支持IP層的層級(jí)數(shù)值，這只是本發(fā)明自然形成的，并未因此而增加任何值得一提的開(kāi)銷。并且，無(wú)論等效的IP地址是多長(zhǎng)，超級(jí)傳輸協(xié)議都可以永遠(yuǎn)只用與目前IPv4協(xié)議100%兼容的32位地址進(jìn)行路由，從而無(wú)論多么大的地址空間都不會(huì)帶來(lái)路由性能因地址空間增長(zhǎng)而嚴(yán)重下降的問(wèn)題，其路由性能是與等效地址空間完全無(wú)關(guān)的。任意等效長(zhǎng)度的IP地址(rpK32位地址，n=l，2，3……，127，128。以及超級(jí)NAPT協(xié)議的等效48位地址)都可以同時(shí)兼容地運(yùn)行在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。從而可以使用最短的路徑或等效IP地址實(shí)現(xiàn)IP包的通信。因此，如果從地址空間角度來(lái)說(shuō)，超級(jí)傳輸協(xié)議是一個(gè)絕對(duì)永久性的解決方案。如果使用了超過(guò)3層的IP層級(jí)，目的不會(huì)是為解決地址空間耗盡，而是為網(wǎng)絡(luò)分區(qū)管理的方便等其它目的。權(quán)利要求1.一種基于用戶名系統(tǒng)和超級(jí)傳輸協(xié)議的IP地址系統(tǒng)，包括IP網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述IP網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)IP層級(jí)，所述IP層級(jí)可根據(jù)需要持續(xù)擴(kuò)展；每個(gè)所述IP層級(jí)包括至少一個(gè)元IP地址區(qū)，各元IP地址間通過(guò)歸屬關(guān)系形成樹(shù)形的結(jié)構(gòu)，樹(shù)根只有一個(gè)，即為處于C1層的元IP地址區(qū)；位于C1層的元IP地址區(qū)包括用戶名系統(tǒng)服務(wù)層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的IP地址系統(tǒng)，其特征在于，所述元IP地址區(qū)為具有統(tǒng)一編址的IP網(wǎng)絡(luò)區(qū)域；在元IP地址區(qū)內(nèi)，所有IP地址是唯一的，且采用統(tǒng)一的IP地址結(jié)構(gòu)；各個(gè)元IP地址區(qū)的IP地址位長(zhǎng)相同、但允許地址結(jié)構(gòu)不同。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的IP地址系統(tǒng)，其特征在于，所述元IP地址區(qū)間的連接處為元網(wǎng)關(guān)，同一個(gè)所述元網(wǎng)關(guān)的IP地址相同。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的IP地址系統(tǒng)，其特征在于，所述歸屬關(guān)系包括直接歸屬關(guān)系和間接歸屬關(guān)系；所述直接歸屬關(guān)系是指與其歸屬的元IP地址區(qū)差一個(gè)層級(jí)，通過(guò)元網(wǎng)關(guān)直接連接的歸屬關(guān)系；所述間接歸屬關(guān)系是相差超過(guò)一個(gè)層級(jí)，通過(guò)中間的直接歸屬元IP地址區(qū)建立的歸屬關(guān)系。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的IP地址系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)Cl層以下IP層級(jí)中的元IP地址區(qū)，與其直接歸屬的上層元IP地址區(qū)之間的元網(wǎng)關(guān)IP地址，其中之一被稱為該元IP地址區(qū)的子編號(hào)；各個(gè)元IP地址區(qū)的子編號(hào)加上其直接歸屬和所有直到Cl層的間接歸屬的元IP地址區(qū)子編號(hào)為該元IP地址區(qū)的編號(hào)；元IP地址區(qū)之間的歸屬路徑是指所有需要穿過(guò)的元IP地址區(qū)的子編號(hào)對(duì)應(yīng)的元網(wǎng)關(guān)IP地址的連接路徑。6、根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的IP地址系統(tǒng)，其特征在于，所述元IP地址區(qū)間還包括橫向連接和斜向連接，所述橫向連接是指同一層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的非歸屬連接，所述斜向連接是指不同層級(jí)的不同元IP地址區(qū)之間的不具有間接歸屬關(guān)系的直接連接。7、一種在權(quán)利要求1-6所述的系統(tǒng)中建立用戶間通信連接的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)主叫用戶名系統(tǒng)用戶通過(guò)用戶名系統(tǒng)服務(wù)層向被叫用戶名系統(tǒng)用戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求；(b)用戶名系統(tǒng)服務(wù)層向主叫用戶名系統(tǒng)用戶返回從主叫用戶名系統(tǒng)用戶終端到被叫用戶名系統(tǒng)用戶終端，所需要穿過(guò)的所有元網(wǎng)關(guān)IP地址的超級(jí)傳輸路徑；(c)建立主叫用戶名系統(tǒng)用戶和被叫用戶名系統(tǒng)用戶之間的通信。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)中包括(cl)將步驟(b)中得到的超級(jí)傳輸路徑，按照IP包傳遞的路徑次序封裝在超級(jí)傳輸協(xié)議的超級(jí)傳輸協(xié)議包頭字段中。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述超級(jí)傳輸協(xié)議包括超級(jí)傳輸控制協(xié)議STCP和超級(jí)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議SUDP;所述超級(jí)傳輸協(xié)議包頭的格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>其中，映射工P地址MIPA是超級(jí)傳輸路徑中的IP地址，映射IP地址總數(shù)Totalnum是映射IP地址的數(shù)量，當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum是當(dāng)前元網(wǎng)關(guān)處理的映射IP地址的標(biāo)示，校驗(yàn)和Checksum,是映射IP地址段所有信息的校驗(yàn)和。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)中還包括以下步驟(c2)當(dāng)IP包到達(dá)元網(wǎng)關(guān)時(shí)，對(duì)超級(jí)傳輸協(xié)議進(jìn)行處理，其中包括(c21)判斷當(dāng)前映射階段號(hào)Stagenum是否小于映射IP地址總數(shù)Totalnum，如果是則轉(zhuǎn)到步驟(c22)，否則已成功完成主叫用戶名系統(tǒng)用戶和被叫用戶名系統(tǒng)用戶之間一個(gè)IP包的通信連接；(C22)進(jìn)行IP地址置換將上一個(gè)階段的目的IP地址置換為源IP地址，從當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置上提取出目的IP地址，將前一階段的源IP地址置換到當(dāng)前映射階段號(hào)對(duì)應(yīng)的映射位置；(c23)將當(dāng)前映射階段號(hào)Stagemmi加1，重新計(jì)算IP包頭和超級(jí)傳輸協(xié)議包頭的校驗(yàn)和，并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該IP包。全文摘要本發(fā)明涉及一種IP地址系統(tǒng)及在其中建立用戶間通信連接的方法。該系統(tǒng)將IP網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)可持續(xù)擴(kuò)展的IP層級(jí)，每個(gè)IP層級(jí)包括至少一個(gè)元IP地址區(qū)，各元IP地址間通過(guò)歸屬關(guān)系形成樹(shù)形的結(jié)構(gòu)，樹(shù)根只有一個(gè)，即為處于C1層的元IP地址區(qū)；位于C1層的元IP地址區(qū)包括UNS服務(wù)層。當(dāng)主叫UNS用戶發(fā)起呼叫請(qǐng)求時(shí)，可通過(guò)UNS服務(wù)層發(fā)現(xiàn)其超級(jí)傳輸路徑，將該路徑封裝到超級(jí)傳輸協(xié)議中，接著可建立任意元IP地址區(qū)用戶之間的呼叫。此外，該系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)等效為無(wú)限大的IP地址空間，從根本上解決了IPv4地址匱乏的問(wèn)題。本發(fā)明可100％兼容現(xiàn)有IPv4地址系統(tǒng)，接近100％地兼容現(xiàn)有傳輸層協(xié)議和其它協(xié)議，商業(yè)應(yīng)用成本極低，可實(shí)現(xiàn)完全平滑過(guò)渡。文檔編號(hào)H04L29/12GK101277309SQ20071007374公開(kāi)日2008年10月1日申請(qǐng)日期2007年3月29日優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日發(fā)明者濤汪申請(qǐng)人:濤汪