通信系统、计算机和用于测定通信系统中的要使用的通信协议的方法

摘要

本发明涉及一种通信系统(100)，该通信系统(100)具有至少一个被构造用于根据第一协议进行通信的第一通信网络(10－1，10－2)。该通信系统包括至少一个被构造用于根据第二协议进行通信的第二通信网络(20)。该通信系统包括至少一个被构造用于根据第一和第二协议进行通信的第三通信网络(30－1，30－2)，其中，至少一个第一通信网络(10－1，10－2)和/或至少一个第二通信网络(20)和/或至少一个第三通信网络(30－1，30－2)为了交换消息而相互耦合。该通信系统包括被构造用于根据第一和第二协议进行通信的移动计算机(40)以及被构造用于根据第一和/或第二协议进行通信的目标计算机(42)，并且该目标计算机(42)为第一或者第二或者第三通信网络(10－1，10－2，30，30－251，30－2)的计算机，其中，通信系统被构造来使得：在将移动计算机(40)连接到第三通信网络(30－1，30－2)的网络连接计算机(31)时，在建立到目标计算机(42)的通信连接之前测定针对与网络连接计算机(31)的通信应使用哪种协议。

说明书

本发明涉及一种通信系统、一种计算机和一种用于测定(ermitteln)通信系 统中的要使用的通信协议的方法。此外，本发明涉及一种可以直接被加载到数 字计算机的内部存储器中的计算机程序产品以及一种被存储在计算机兼容的介 质上的计算机程序产品。

网际协议第6版IPv6为因特网中当前还主要使用的网际协议第4版(IPv4) 的后继者。两个协议为OSI参考模型的网络层的标准并通过通信网络调节数据 包的寻址和路由选择。IPv4使用32位地址，以致四十多亿个IP地址的地址空 间可供支配，利用这些地址可对计算机和其他设备进行寻址。在因特网的早期， 当仅有数个需要IP地址的联网计算机时，这被认为绰绰有余。可是，理论上的 40亿个IP地址中的许多IP地址在实践中不可使用，因为这些IP地址用于特殊 任务或者属于大的子网络(所谓的Subnetz)。结果，在世界的一些地方，特别 是在亚洲的IT增长市场，目前普遍出现地址紧缺，对此必须采取各种应急措施。 由于因特网的增长和重要性，这不会保持持续状态，以致为了设法补救而已开 发出IPv6。IPv6提供34×10³⁸个地址的地址空间。

移动IP作为IPv6标准的扩展曾以移动IPv6(RFC3775)为名被集成到IPv6 协议中。移动IP在诸如因特网的通信系统中为计算机的移动性提供一种有效的 机制。利用移动IP可能的是：移动计算机改变其到因特网的接入点，并且尽管 如此仍保持其(静态的)IP地址。为了保证保持固定的IP地址，移动IP的每 个终端设备被配备有两个地址：主地址是所谓的“归属地址(Home Address)”， 辅地址被称为“转交地址(Care-Of-Address)”(COA)。如果移动计算机离开其 所谓的归属网并在外地网络登记，那么由该外地网络将转交地址分配给该移动 计算机，该移动计算机将该转交地址通知给“归属代理(Home Agent)”(其归 属网络中的特定计算机)。在数据通信时，该归属代理将现在到达的数据包转交 给转交地址并因此转交给移动计算机。相反，如果移动计算机希望寄送数据包， 那么该移动计算机通常无需经过归属代理的迂回路线地寄送该数据包，因为正 常的IP路由选择机制负责数据包到达目标。如果移动计算机返回到其归属网络， 那么该移动计算机在其归属代理处再次注销，以致再次无需经过归属代理的迂 回路线地确保指向其的数据包。

现在可能出现以下情况：移动计算机连接的外地网络可以既根据协议IPv4 又根据协议IPv6进行通信。为了可以建立到目标计算机的通信，移动计算机因 此被迫使发送具有相同的有用内容的既根据协议IPv4又根据协议IPv6的数据 包。这种行为方式在移动计算机处引起高的工作负荷，并且此外引起通信系统 中的不必要的数据通信。

因此，本发明的任务在于，给出一种通信系统和一种用于测定通信系统中 的要使用的通信协议的方法，该通信协议在通信系统中使得移动计算机与目标 计算机能够进行尽可能有效的通信。

这些任务通过根据权利要求1所述特征的通信系统、通过根据权利要求12 所述特征的方法以及通过具有权利要求20所述特征的计算机被解决。该任务此 外通过根据权利要求22和23所述特征的计算机程序产品被解决。有利的改进 方案分别由从属权利要求得出。

根据本发明的通信系统具有以下特征：至少一个被构造用于根据第一协议 进行通信的第一通信网络，至少一个被构造用于根据第二协议进行通信的第二 通信网络，至少一个被构造用于根据第一和第二协议进行通信的第三通信网络。 至少一个第一通信网络和/或至少一个第二通信网络和/或至少一个第三通信网 络为了交换消息而相互耦合。移动计算机被构造用于根据第一和第二协议进行 通信。目标计算机被构造用于根据第一和/或第二协议进行通信，并且是第一或 者第二或者第三通信网络的计算机。通信系统被构造来使得：在将移动计算机 连接到第三通信网络的网络连接计算机连接时，在建立到目标计算机的通信连 接之前测定针对与网络连接计算机的通信应使用哪种协议。

利用本发明实现：可以选择在(外地网络中的)移动计算机与目标计算机 之间的最优传输路径。由此可以实现通过移动计算机实施的应用的最优性能， 因为移动计算机不必了解外地网络在整个传输路径(通信路径)上的网络拓扑。

根据本发明通信系统的第一实施方式，该通信系统被构造来使得通过移动 计算机确定要用于在移动计算机与网络连接计算机之间进行通信的协议。根据 另一实施方式，通信系统被构造用于：通过网络连接计算机确定要用于在移动 计算机与网络连接计算机之间进行通信的协议。后一替换方案的优点是：网络 连接计算机已经可以维持关于传输路径的认知，以致可以直接在将移动计算机 连接到网络连接计算机之后建立到目标计算机的通信。移动计算机在此被免除 了测定应根据哪种协议进行通信的任务。

根据本发明通信系统的另一实施方式，该通信系统被构造来使得借助关于 从移动计算机到目标计算机的网络拓扑的统计数据决定要使用的协议。作为统 计数据可以考虑一个或者多个下列信息：

-在移动计算机与目标计算机之间必需的协议转换的数量。协议转换对于 本领域技术人员来说通常也被称为IP版本转换；

-分段(Teilstrecke)的数量，也就是数据包在移动计算机与目标计算机之 间得越过的跳(Hop)的数量，

-其他标准是传输数据包时的所谓的往返时间、滞延(特别是延迟(Delay)) 以及波动范围(特别是抖动(Jitter))。

特别适宜的是，通信系统被构造来使得：为了测定统计数据，在使用逐跳 (Hop-by-Hop)消息传输机制的情况下从要进行发送的计算机向目标计算机传输 询问消息，其中，由目标计算机传输具有统计信息的向进行发送的计算机的至 少一个应答消息，并且通过进行发送的计算机评估(Auswerten)所述至少一个 应答消息，其中，进行发送的计算机为移动计算机或者网络连接计算机。优选 地，统计信息被包含在应答消息的头部中。

此外适宜的是，通信系统被构造来使得向目标计算机发送针对每个协议特 定的应答消息，以便可以检测网络拓扑方面的所有可能的传输路径。特别是由 此保证可测定移动计算机与目标计算机之间的最优传输路径。

尽管本发明可用于原则上任意的数据传输协议，但是根据其他实施方式规 定：第一协议为网际协议第4版(IPv4)，而第二协议为网际协议第6版(IPv6)。

根据其它实施方式，通信系统被构造来使得移动计算机在确定要使用的协 议之后将分配给其的临时地址(转交地址)通知给其归属代理。因此，移动计 算机的通信在对于移动计算机是外地网络的第三通信网络中是可能的。

根据本发明的方法具有与上面结合根据本发明的通信系统所阐述的优点相 同的优点。

根据本发明的用于测定上述类型的通信系统中的要使用的通信协议的方法 的特征在于：在将移动计算机连接到第三通信网络的网络连接计算机时，在建 立到目标计算机的通信连接之前测定应根据哪种协议实现与网络连接计算机的 通信。

根据一种实施方式，通过移动计算机确定要用于在移动计算机与网络连接 计算机之间进行通信的协议。在一种可替换的变型中，通过网络连接计算机确 定要用于在移动计算机与网络连接计算机之间进行通信的协议。

根据其它实施方式，借助关于从移动计算机到目标计算机的网络拓扑的统 计数据决定要使用的协议。作为统计数据考虑一个或者多个下列信息：传输数 据包时的协议转换(IP版本转换)的数量、分段(跳)的数量、往返时间、滞 延(特别是延迟)以及波动范围(特别是抖动)。

根据其它实施方式，为了测定统计数据，在使用逐跳消息传输机制的情况 下从进行发送的计算机向目标计算机传输询问消息，其中，由目标计算机传输 具有统计信息的向进行发送的计算机的应答消息，并通过进行发送的计算机评 估该应答消息，其中进行发送的计算机是移动计算机或者网络连接计算机。适 宜地，从进行发送的计算机向目标计算机发送对于每个协议特定的询问消息。 此外规定：统计信息由位于应答消息的传输路径中的每个计算机被嵌入应答消 息的头部中。

本发明的其它方面涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品可以直接 被加载到数字计算机的内部存储器中并包括软件代码段，当该产品在计算机上 运行时，利用这些软件代码段实施上述方法的步骤。

根据本发明的计算机可连接到具有下列特征的通信系统：至少一个被构造 用于根据第一协议进行通信的第一通信网络，至少一个被构造用于根据第二协 议进行通信的第二通信网络，至少一个被构造用于根据第一和第二协议进行通 信的第三通信网络。至少一个第一通信网络和/或至少一个第二通信网络和/或至 少一个第三通信网络为了交换消息而相互耦合。目标计算机被构造用于根据第 一和/或第二协议进行通信并且是第一或者第二或者第三通信网络的计算机。根 据本发明的计算机被构造用于根据第一和第二协议进行通信。此外，该计算机 被构造用于：在连接到第三通信网络的网络连接计算机时，在建立到目标计算 机的通信连接之前测定应根据哪种协议实现与网络连接计算机的通信。

在其它构造中，根据本发明的计算机被构造用于执行上述方法。在此得到 与上面已经说明的优点相同的优点。

其它方面涉及另一种计算机程序产品，该计算机程序产品被存储在计算机 兼容的介质上并包括下列程序装置：

-促使计算机在连接到被构造用于根据第一和第二协议进行通信的通信网 络时执行到目标计算机的第一和第二协议的并行通信或者顺序通信的计算机可 读程序装置；

-促使计算机接受目标计算机对以第一和第二协议传输的询问消息的相应 应答消息的计算机可读程序装置；

-促使计算机评估在消息的相应传输路径方面的根据第一和第二协议接收 到的消息的计算机可读程序装置；

-促使计算机针对其它通信建立到目标计算机的根据第一或者第二协议的 通信路径的计算机可读程序装置。

下面借助附图对本发明的其他优点和特征进行详细说明。在示意图中示出 根据本发明的通信系统100。

通信系统100包括通信网络10-1、10-2，其中，位于其中的在该图中未示 出的计算机被构造或者被设立用于根据第一协议(例如IPv4)进行通信。通信 网络20同样包括未示出的相互联网的计算机，这些计算机被构造用于根据第二 协议(例如IPv6)进行通信。通信网络30-1、30-2连同在其中联网的计算机(未 示出)能够不仅根据第一而且根据第二协议(因此是IPv4或IPv6)进行通信。

每个通信网络10-1、10-2、20、30-1、30-2具有多个网络连接计算机，其中 分别示例性地仅示出网络连接计算机60。通信网络10-1、10-2、20、30-1、30-2 示例性地通过线路61以该图中所示的方式联网，其中一条线路连接不同通信网 络的两个网络连接计算机60。通过线路61，网络连接计算机60和相应通信网 络的与其连接的计算机能够彼此交换数据。

被构造用于根据第一和第二协议(也就是不仅根据IPv4而且根据IPv6)进 行通信的移动计算机40与通信网络30-1的网络连接计算机31耦合。通信网络 30-1对于移动计算机40来说是外地网络。在将移动计算机40连接到通信网络 30-1的网络连接计算机31时，首先决定移动计算机40是根据IPv4还是根据IPv6 进行通信。为了找出到仅示例性地被耦合到通信网络30-2的网络连接计算机60 上的目标计算机42的最佳的传输路径，移动计算机40时间偏移地或者并行地 向目标计算机42发送根据IPv4以及根据IPv6的询问消息。

在该图中示意性通过数据包50-1、50-2和50-3示出的根据IPv4的询问消 息在使用公知的传输机制的情况下通过通信网络10-1和通信网络10-2被传输给 通信网络30-2和目标计算机42。在通过所述通信网络之一中的每个网络连接计 算机60时，记录不同的网络拓扑参数，诸如协议转换的数量、分段(也称为跳) 的数量和必要时如往返时间、滞延(延迟)和波动范围(抖动)的信息。

在获得询问消息之后，目标计算机42向移动计算机40发送应答消息。应 答消息在该图中示意性通过数据包52-1、52-2和52-3被示出。在应答消息中， 也就是在通过通信网络30-2、10-2、10-1和30-1的网络连接计算机60的每个网 络连接计算机时，上述说明网络拓扑的信息被补充到数据包，以致输送给移动 计算机40的该信息或所述信息使移动计算机40能够评价到目标计算机42的传 输路径。

上述行为方式也可以如下被改变：网络拓扑参数在目标计算机的应答消息 通过相应的网络连接计算机时才被测定并被补充到指向移动计算机的一个或者 多个数据包。

此外不言而喻的是，在本发明的范围内，在移动计算机40与目标计算机之 间也可以交换大量数据包，以便确定最佳的传输路径。

根据协议IPv6的询问消息以相应说明的方式从移动计算机40通过通信网 络30-1、通信网络20被传送给通信网络30-2，并且最后被传送给目标计算机 42。目标计算机42利用一个或者多个数据包将相对应的应答消息通过刚刚取得 的传输路径传送给移动计算机40。

移动计算机40借助现在其已有的关于根据IPv4和IPv6的数据的传输路径 的信息能够决定是应进行根据协议IPv4的通信还是应进行根据协议IPv6的通 信。

涉及网络拓扑的统计数据的测定优选地在使用逐跳传输机制的情况下进 行。为此，例如可以使用RSVP(资源预留协议(Resource Reservation Protocol))。 RSVP是网际协议栈中的最重要的信令协议之一。RSVP允许接收方确定其服务 要求。因此可以为某些应用针对各个连接预留某些带宽。RSVP也可以在单播 (Unicast)传输时被用于预留服务质量(Quality of Service，Qos)。这种预留如下 被建立：

1.发送方向接收方寄送特定消息、即所谓的RSVP路径消息(Path Message)。由此测定从发送方到接收方的可能路径。

2.在此通过的路由器被记录(protokollieren)并这样被通知给接收方。接收 方沿着该路径接着寄送其它消息、即所谓的RSVP预留消息。该其它消息包含 说明针对预留的要求的所谓的流程规范(Flussspezifikation)。

3.该路径上的路由器根据该流程规范预留资源或者寄回出错消息。如果 RSVP预留消息到达发送方，那么该发送方可以信任该预留并根据该规范进行发 送。

在本应用的范围中可以采用的可替换的逐跳传输机制为跟踪路由 (Traceroute)。跟踪路由是一种可以测定数据包通过哪些IP路由器被交换直至目 标计算机的诊断工具。跟踪路由为此向目标计算机多次发送数据包。如果路由 器接收到数据包并必须交换该数据包，则该路由器丢弃该数据包并向具有其地 址的发送方回送ICMP应答。这样收集的地址的总和表征通过网络到达目标的 路径。返回路径通常是相同的。

表征网络拓扑的信息的传送例如可以通过修改分别使用的传输方法(如上 述的RSVP协议或者跟踪路由)的头部被实现。

移动计算机想要根据哪种协议建立到网络连接计算机60的通信的决定例如 可以借助如跳的数量、要进行的IP协议转换的数量等标准进行。此外可以考虑 其它进一步的标准用于进行决定。在选出相对应的IP协议之后，移动计算机将 其转交地址通知给其在本实施例中可以被布置在任意通信网络中的归属代理。

与前面的说明相反，测定网络统计资料的功能也可以在网络连接计算机31 中被实现。

本发明的优点在于，通过多个根据IPv4协议和/或IPv6协议进行通信的通 信网络可找到最佳的传输路径。此外，提高在组合的IPv4通信网络和IPv6通信 网络中的应用性能。本发明最小化组合的IPv4通信网络和IPv6通信网络中的移 动性管理无效性(Mobilitaets-Management-Ineffizienz)。