考虑远程访问解决网络地址冲突的通用即插即用设备和方法

摘要

本发明提供通过考虑远程访问解决网络地址冲突的通用即插即用(UPnP)设备和方法。一种由家庭网络中的UPnP远程访问服务器(RAS)执行的通信方法选择与远程网络地址不冲突的远程可访问虚拟家庭网络地址，并且对远程网络和家庭网络之间交换的分组中的远程可访问虚拟家庭网络地址和家庭网络地址进行交叉转换。

说明书

技术领域

一个或多个实施例涉及通过考虑远程访问解决网络地址冲突的通用即插即用(Universal Plug and Play，UPnP)设备和方法，更具体来说，涉及UPnP设备和方法，所述UPnP设备和方法解决网络地址冲突，并且即使在家庭网络的网络前缀与远程网络的网络前缀之间出现冲突时，也能提供从远程网络到家庭网络的远程访问服务。

背景技术

由于家庭网络的发展，现有的家庭中以个人计算机(PC)为中心的网络环境已经扩展成包括使用各种低层网络技术的电子设备的网络环境。为此，需要开发一种技术，其能够使用网际协议(IP)在统一的(unified)网络系统中连接电子设备。因此，开发了通用即插即用(UPnP)技术。UPnP设备架构1.0标准基于分布式和开放式网络架构，并允许家庭网络中的每个电子设备对等联网，而无需中央管理。

根据UPnP设备架构1.0标准的UPnP设备的发现基于在家庭网络中使用IP多播的分布式和开放式联网架构。然而，在因特网上不能保证IP多播服务，因此不可能通过使用从UPnP设备发现获得的信息经因特网控制UPnP。

因此，开发了UPnP远程访问架构，以使UPnP装置或控制点(controlpoint，CP)即使位于远离家庭网络的地点也能像该UPnP装置或CP存在于同一物理网络中那样工作。UPnP远程访问架构定义存在于家庭网络中的远程访问服务器(remote access server，RAS)和存在于远程网络中的远程访问客户端(remote access client，RAC)。

发明内容

一个或多个实施例包括解决网络地址冲突并提供从远程网络到家庭网络的远程访问服务的通用即插即用(UPnP)设备和方法。

其他方面将在以下的描述部分地阐述，并且通过所述描述将部分地变得清楚，或者可以通过本发明的实践而习得。

有益效果

根据一个实施例，尽管由于在远程网络的网络前缀和家庭网络的网络前缀之间存在冲突的事实，使远程网络的UPnP设备和家庭网络的UPnP设备具有相同的IP地址，但是RAC仍可以远程访问家庭网络中的UPnP设备。因此，RAC无需转换从远程网络获得的地址和协议就可以使用远程访问服务。

根据另一个实施例，尽管由于远程网络的网络前缀与家庭网络的网络前缀之间存在冲突、而致使远程网络的UPnP设备和家庭网络的UPnP设备具有相同的IP地址，但RAS仍然可以远程访问家庭网络中的UPnP设备。因此，RAS无需转换从远程网络获得的地址和协议就可以使用远程访问服务。

优选实施例

为了实现上述和/或其他方面，一个或多个实施例可以包括由家庭网络中的UPnP远程访问服务器(RAS)执行的通信方法，所述通信方法包括操作：选择与远程网络地址不冲突的远程可访问虚拟家庭网络地址；以及对在远程网络和家庭网络之间交换的分组中的远程可访问虚拟家庭网络地址和家庭网络地址进行交叉转换(cross-converting)。

选择远程可访问虚拟家庭网络地址的操作可以包括操作：向远程网络中的UPnP设备发送冲突/无冲突查询消息，其中，该冲突/无冲突查询消息有关于远程网络地址与UPnP RAS将要选择的远程可访问虚拟家庭网络地址是否冲突；接收来自远程网络中的UPnP设备的冲突/无冲突响应消息；以及根据该冲突/无冲突响应消息中包含的冲突/无冲突结果，选择远程可访问虚拟家庭网络地址。

所述冲突/无冲突查询消息可以包括与远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀和网络前缀长度。

所述冲突/无冲突结果可以对应于冲突存在或冲突不存在。

当所述冲突/无冲突结果对应于冲突不存在时，所述通信方法还可以包括操作：生成关于远程可访问虚拟家庭网络地址和分配给所述UPnP RAS的局域网(LAN)接口的家庭网络地址的映射表条目。

所述远程可访问虚拟家庭网络地址、分配给所述UPnP RAS的LAN接口的家庭网络地址和远程网络地址可以由网络前缀和网络前缀长度组成。

当冲突/无冲突结果对应于冲突存在时，所述通信方法还可以包括操作：使用另一个远程可访问虚拟家庭网络地址重新发送冲突/无冲突查询消息。

可以通过使用带外协议消息或UPnP动作消息生成所述冲突/无冲突查询消息和所述冲突/无冲突响应消息。

所述交叉转换的操作可以包括操作：将应用层的协议消息的家庭网络地址转换成远程可访问虚拟家庭网络地址；将从家庭网络向远程网络发送的出站网际协议IP分组的源地址转换成与远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀；以及将从远程网络向家庭网络发送的入站IP分组的目的地址转换成与分配给UPnP RAS的LAN接口的家庭网络地址相对应的网络前缀。

为了实现上述和/或其他方面，一个或多个实施例可以包括由远程网络中的UPnP设备执行的通信方法，所述通信方法包括操作：接收来自RAS的冲突/无冲突查询消息；确定远程可访问虚拟家庭网络地址与远程网络地址是否冲突；以及将包括冲突/无冲突确定的结果的冲突/无冲突响应消息发送到RAS。

所述确定的操作可以包括操作：通过从第一比特到较短网络前缀长度比特比较远程可访问虚拟家庭网络地址的网络前缀与远程网络地址的网络前缀，来确定两个网络前缀的等同性，其中，所述较短网络前缀长度被确定为与包括在冲突/无冲突响应消息中的、将由UPnP RAS选择的远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀长度和与远程网络地址相对应的网络前缀长度中的较短长度。

当所述冲突/无冲突确定的结果对应于冲突不存在时，则所述通信方法还可以包括生成表条目的操作，该表条目包括RAS的远程可访问虚拟家庭网络地址。

所述远程网络中的UPnP设备可以是UPnP远程访问客户端(RAC)和UPnP RAS中的一个。

为了实现上述和/或其他方面，一个或多个实施例可以包括计算机可读记录介质，其具有记录于其上的程序，该程序用于执行所述通信方法。

为了实现上述和/或其他方面，一个或多个实施例可以包括家庭网络中的UPnP RAS，该UPnP RAS包括：虚拟家庭网络地址选择单元，其选择与远程家庭网络地址不冲突的远程可访问虚拟家庭网络地址；以及转换单元，其交叉转换在远程网络和家庭网络之间交换的分组中的远程可访问虚拟家庭网络地址和家庭网络地址。

实现上述和/或其他方面，一个或多个实施例可以包括远程网络中的UPnP设备，该UPnP设备包括：查询消息接收单元，其接收来自RAS的冲突/无冲突查询消息；确定单元，其确定远程可访问虚拟家庭网络地址与远程网络地址是否冲突；以及响应消息发送单元，其向RAS发送包括冲突/无冲突确定的结果的冲突/无冲突响应消息。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更容易理解。附图中：

图1示出了典型的远程访问架构，其中当远程访问客户端(RAC)执行远程访问连接时发生网络地址冲突；

图2示出了典型的远程访问架构，其中当远程访问服务器(RAS)执行远程访问连接时发生网络地址冲突；

图3示出了根据一个实施例的用于解决网络地址冲突的远程访问架构；

图4是根据一个实施例的在家庭网络中的RAS的结构的框图；

图5是根据另一实施例的在远程网络中的RAC/RAS的结构的框图；

图6是根据一个实施例的对应于用于解决RAS和RAC之间的网络地址冲突的通信序列(communication sequence)的流程图；

图7是根据一个实施例的关于将入站(inbound)IP分组消息头的IP地址从远程网络的RAC转换成家庭网络的RAS的方法的示图；以及

图8是根据另一实施例的关于将入站IP分组消息头的IP地址从远程网络的RAS转换成家庭网络的RAS的方法的示图。

具体实施方式

现在将具体参考实施例，在附图中示出了其示例，附图中相同的参考数字总是指代相同的元件。在这点上，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为受限于这里提供的描述。因此，以下仅仅为了解释本说明的各个方面而参照附图描述实施例。

图1示出了典型的远程访问架构，其中，当远程访问客户端(RAC)执行远程访问连接时发生网络地址冲突。在与RAC远程连接的远程网络使用与家庭网络相同的网络前缀(例如192.168.0.x)的情况下，远程网络中的通用即插即用(UPnP)设备(例如图1的设备150)的网络地址可能与家庭网络中的UPnP设备(例如图1的设备180)的网络地址冲突，从而可能无法提供远程访问服务。

图2示出了典型的远程访问架构，其中，当远程访问服务器(RAS)执行远程访问连接时发生网络地址冲突。图2的典型远程访问架构经由一个虚拟专用网(VPN)隧道连接家庭网络的RAS和远程网络的RAS，从而提供远程访问服务。然而，在远程地与RAS连接的远程网络使用与家庭网络相同的网络前缀(例如192.168.0.x)的情况下，远程网络中的UPnP设备(例如图2的设备250)的网络地址可能与家庭网络中的UPnP设备(例如图2的设备280)的网络地址冲突，从而可能无法提供远程访问服务。

图3示出了根据一个实施例的用于解决网络地址冲突的远程访问架构300。以下将描述图3示出的RAC 310和RAS 360的结构，特别是，将具体描述地址冲突控制模块358和388。

RAS 360和家庭设备390是存在于家庭网络中的UPnP设备，RAC 310是位于远离家庭网络处的远程UPnP设备。

远程访问传输代理(remote access transport agent，RATA)355和385提供RAC 310与RAS 360之间的安全通信通道。一般来说，使用VPN来实现这样的安全通信通道。

设置远程访问传输通道(remote access transport channel，RATC)399所需的参数从使用RATAConfig(RATA配置)351和384的管理控制台(未示出)提供。RATAConfig 351和384是从RAC 310和RAS 360提供的服务，而管理控制台(未示出)是包括用户接口的控制点(CP)。

一般来说，由远程设备，即RAC 310启动经由RATA的访问。因此，家庭网络中的RAS 360必须经由因特网发现和到达(reach)。InboundConnectionConfig(入站连接配置)381是提供接口的服务，该接口使得网络管理器能够配置在RAC 310和RAS 360之间建立RATC 399所需的设定。

远程访问发现代理(remote access discovery agent，RADA)320和370执行UPnP网络中的发现操作，并同步家庭网络和远程网络之间的网络映像(network image)。网络映像与设备列表相关，该设备列表包括在家庭网络中发现的设备。同步网络映像是指，在发现操作之后，由RAS 360发现的设备和服务分别与RAC 310识别的设备和服务同步。为了所述同步，RADA 320和370分别定义被称为RADA监听器/中继器321和382的逻辑功能模块。

RADA监听器382监视简单服务发现协议(Simple Service DiscoveryProtocol，SSDP)消息，以便在设备加入或离开家庭网络时向RADA 370提供关于该设备的信息。RADA中继器(Relay)321用于向RADA中继器321所属的家庭网络中继周期性的SSDP公告消息、设备期满消息、由于映像改变引起的多播事件消息等等。并且，RADA中继器321对来自于家庭网络中的设备的SSDP查询(M-Search，M搜索)做出响应，其中SSDP查询与远程网络中的设备相关。

当新设备或新服务被添加到家庭网络时，RAS 360的RADA同步CP(RADA Sync CP)372使用从RAC 310的RADA同步服务323提供的AddRemoteDevice()(添加远程设备)动作向RAC 310发送新设备或新服务，从而使网络映像与RAC 310同步，或反之亦然。换句话说，当新设备或新服务被添加到远程网络时，网络映像与RAS 360同步。

RAC 310和RAS 360的地址冲突控制模块358和388执行对等通信，从而避免发生家庭网络和远程网络之间的网络前缀冲突。为此，RAS 360执行与RAC 310查询/响应通信，并分配不会导致与远程网络地址冲突的远程可访问家庭网络地址。也就是说，为了避免发生冲突，RAS 360用于相对于从家庭网络中的设备发送到远程网络的出站(outbound)分组、或者相对于从远程网络发送到家庭网络中的设备的入站分组，转换网络地址。

图4是根据一个实施例的家庭网络中的RAS 400的结构的框图。RAS 400的地址冲突控制模块388包括虚拟家庭网络地址选择单元410和转换单元420。虚拟家庭网络地址选择单元410查询远程网络地址与RAS 410将选择的远程可访问虚拟家庭网络地址是否冲突，并向RAS 400分配不冲突的远程可访问虚拟家庭网络地址。更具体来说，虚拟家庭网络地址选择单元410包括查询消息发送单元411、响应消息接收单元412和选择单元413。

查询消息发送单元411向RAC发送冲突/无冲突查询消息，其中该冲突/无冲突查询消息与远程网络地址和将被分配给RAS 400的远程可访问虚拟家庭网络地址是否冲突有关。远程可访问虚拟家庭网络地址由网络前缀和网络前缀长度组成。根据RAS 400服务的家庭网络的大小，网络前缀长度可以改变。

响应消息接收单元412接收来自RAC的冲突/无冲突响应消息，该消息包括与冲突存在或冲突不存在相对应的冲突结果。

从查询消息发送单元411发送的冲突/无冲突查询消息、以及由响应消息接收单元412接收的冲突/无冲突响应消息可以通过使用带外(out-of-band)协议消息或UPnP动作消息生成。UPnP动作消息可以从RADA同步(RADASync)服务323和371提供，或者可以从另一个新的服务提供。

根据所接收的冲突/无冲突响应消息中包括的冲突结果，选择单元413用作向RAS 400分配远程可访问虚拟家庭网络地址。在冲突结果对应于冲突不存在的情况下，对于RAS 400的远程可访问虚拟家庭网络地址和分配给RAS400的局域网(LAN)接口的家庭网络地址生成映射表条目。考虑到多个远程访问，该映射表条目包括用于每个远程访问的标识符，从而个别地维持每个远程访问的映射表条目。

在冲突结果对应于冲突存在的情况下，RAS 400使用另一个远程可访问虚拟家庭网络地址重新发送冲突/无冲突查询消息，并重新尝试冲突/无冲突查询。

转换单元420用于使用在映射表条目中生成的远程可访问虚拟家庭网络地址转换网络地址。转换单元420包括应用层网关(Application LevelGateway，ALG)单元421和网际协议(IP)分组转换单元422。

ALG单元421将包括SSDP消息的各种应用层协议消息的家庭网络地址转换成远程可访问虚拟家庭网络地址。例如，在RAS 400使用RADA Sync CP将RADA监听器收集的SSDP发送到远程网络之前，RAS 400将SSDP消息的网络地址部分转换成所分配的远程可访问虚拟家庭网络地址。

IP分组转换单元422包括出站IP分组转换单元425和入站IP分组转换单元426。出站IP分组转换单元425将从家庭网络向远程网络发送的出站IP分组的源地址转换成与所选择的远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀。入站IP分组转换单元426将从远程网络向家庭网络发送的入站IP分组的目的地址转换成与分配给RAS 400的LAN接口的家庭网络地址相对应的网络前缀。

图5是根据另一个实施例的远程网络中的RAC/RAS 500的结构的框图。远程网络中的RAC/RAS 500的地址冲突控制模块各自包括冲突确定响应单元510。冲突确定响应单元510包括查询消息接收单元511、确定单元512和响应消息发送单元513。

查询消息接收单元511用于从RAS 500接收冲突/无冲突查询消息。冲突/无冲突查询消息包括与RAS 500服务的(serviced)远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀和网络前缀长度。确定单元512用于通过从第一比特到较短网络前缀长度比特比较远程可访问虚拟家庭网络地址的网络前缀与远程网络地址的网络前缀，来确定两个网络前缀的等同性(equality)。较短网络前缀长度被确定为与包括在冲突/无冲突响应消息中的、将由UPnP RAS选择的远程可访问虚拟家庭网络地址相对应的网络前缀长度和与远程网络地址相对应的网络前缀长度中的较短长度。

响应消息发送单元513用于向RAS 500发送包括确定单元512执行的确定的结果的冲突/无冲突响应消息。

从查询消息接收单元511发送的冲突/无冲突查询消息、以及由响应消息发送单元513接收的冲突/无冲突响应消息可以使用带外协议消息或UPnP动作消息来生成。UPnP动作消息可以从RADA Sync服务323和371提供，或者从另一个新的服务提供。

同时，当确定的结果对应于冲突不存在时，根据图5的实施例的RAC可以恒定地维持允许用于(allowed for)RAS 500的远程可访问虚拟家庭网络地址，从而避免多个家庭网络之间的地址冲突。在确定的结果对应于冲突不存在的情况下，RAC还可以包括表条目生成单元，该条目生成单元生成表条目，该表条目包括允许用于RAS 500的远程可访问虚拟家庭网络地址。

图6是根据一个实施例的对应于用于解决RAS 620和RAC 610之间的网络地址冲突的通信序列的流程图。RAS 620的查询消息发送单元411向RAC610发送冲突/无冲突查询消息(操作631)，其中该冲突/无冲突消息与远程网络地址和RAS 620将要选择的远程可访问虚拟家庭网络地址是否冲突有关。RAC 610接收冲突/无冲突查询消息，并确定存在冲突情况还是无冲突情况(操作632)，从而向RAS 620发送冲突/无冲突响应消息，该消息包括与冲突存在或冲突不存在相对应的冲突结果(操作633)。

RAS 620的响应消息接收单元412接收冲突/无冲突响应消息，并且当冲突结果对应于冲突不存在时，选择单元413对于RAS 620的远程可访问虚拟家庭网络地址和分配给RAS 620的LAN接口的家庭网络地址，生成映射表条目。当冲突结果对应于冲突存在时，RAS 620经由另一个远程可访问虚拟家庭网络地址重新发送冲突/无冲突查询消息，并重新尝试冲突/无冲突查询。

根据所述实施例，冲突/无冲突查询消息和冲突/无冲突响应消息可以使用带外协议消息或UPnP动作消息来生成。UPnP动作消息可以从RADA Sync服务323和371提供，或者从另一个新的服务提供。

图7是根据另一个实施例的关于将入站IP分组消息头的IP地址从远程网络的RAC转换为家庭网络的RAS的方法的示图。RAC接收来自RAS的SSDP消息，其中该SSDP消息包括远程可访问虚拟家庭网络地址，从而RAC通过使用具有10.66.1.x前缀的地址远程访问家庭网络中的设备。下文将描述转换入站IP分组消息头的IP地址的方法。

首先，(1)生成IP分组，其中该IP分组的源地址是10.66.0.10(即VPN隧道的RAC的端点(end point))，且该IP分组的目的地址是10.66.1.3(操作761)。第二，(2)该IP分组经由RA传输代理(RATA)被转换成VPN分组。在隧道传输模式(tunneling mode)下，对该IP分组执行“IP中的IP”(IP-in-IP)封装，以使IP分组消息头被添加到IP分组，其中IP分组消息头的源地址是10.66.0.10，而IP分组消息头的目的地址是10.66.0.1(操作762)。该IP分组被发送到RAS。第三(3)RAS接收IP分组并从该IP分组解封装外层IP分组消息头，从而VPN隧道传输结束(操作763)。第四，(4)RAS将IP分组消息头的目的地址从10.66.1.3转换成192.168.0.3，然后将该IP分组发送给家庭网络中的设备(操作764)。

相反，尽管未在图7中示出，但在家庭网络中的设备向RAC发送IP分组的情况下，(1)生成目的地址为10.66.0.10、源地址为192.168.0.x的IP分组，并且RAS使用代理地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)接收该IP分组。(2)RAS将所接收的IP分组的源地址从192.168.0.x转换成10.66.1.x，并对该IP分组执行IP中的IP(IP-in-IP)封装，从而将源地址为10.66.0.1、目的地址为10.66.0.10的IP分组消息头添加到该IP分组。(3)RAC接收封装后的IP分组，执行VPN消息头解封装，并且(4)接收IP分组，因为RAC是指定的接收机。

根据图7的实施例，尽管由于远程网络的网络前缀与家庭网络的网络前缀之间发生冲突(例如，192.168.x)的事实、致使远程网络的UPnP设备和家庭网络的UPnP设备具有相同的IP地址，但RAC仍可以远程访问家庭网络中的UPnP设备。因此，RAC可以使用远程访问服务而无需转换从远程网络获得的地址和协议。

图8是根据另一个实施例的关于将入站IP分组消息头的IP地址从远程网络的RAS转换为家庭网络的RAS的方法的示图。图8对应于家庭网络和远程网络分别以提供远程访问服务的方式经由一个VPN隧道连接到RAS的场景。在这个场景中，需要两对冲突确定过程。为了执行每个冲突确定过程，一个RAS包括虚拟家庭网络地址选择单元410和转换单元420，而另一个RAS包括冲突确定响应单元510。为方便描述，RAS被称为家庭网络RAS 890和远程网络RAS 880。

在图8中，示出了选择结果830和860，其中选择结果由家庭网络RAS 890和远程网络RAS 880的虚拟家庭网络地址选择单元410获得，家庭网络RAS890和远程网络RAS 880的虚拟家庭网络地址选择单元410各自选择远程可访问虚拟家庭网络地址以避免冲突。也就是说，远程网络RAS 880确认由家庭网络RAS 890服务的(serviced)网络的地址为10.66.0.x，从而远程网络RAS 880确定该网络的地址与其中远程网络RAS 880存在的网络的地址192.168.0.x(参见图8的参考标号820)不冲突，或反之亦然。

远程网络RAS 880接收包括远程可访问虚拟家庭网络地址(10.66.0.x)的SSDP消息，以使远程网络RAS 880服务的UPnP设备使用具有10.66.0.x前缀的地址远程访问家庭网络中的设备。下文将描述转换入站IP分组消息头的IP地址的方法。

首先，(1)远程网络RAS 880使用代理ARP接收来自远程网络的UPnP设备的IP分组，其中，该IP分组的源地址是192.168.0.5，而该IP分组的目的地址是10.66.0.3(操作871)。之后，远程网络RAS 880将源地址从192.168.0.5转换成10.66.0.5，其时用在远程访问中的10.66.0.x前缀。第二，(2)IP分组经由RA传输代理(RATA)转换成VPN分组，并且在隧道传输模式中，对IP分组执行IP中的IP封装，以将IP分组消息头添加到该IP分组，其中该IP分组消息头的源地址是10.66.0.10，并且该IP分组消息头的目的地址是10.66.0.1(操作872)。IP分组被发送到家庭网络RAS 890，第三，(3)家庭网络RAS 890接收IP分组并从IP分组解封装外层IP分组消息头，从而VPN隧道传输结束(操作873)。第四，(4)家庭网络RAS 890将IP分组消息头的目的地址从10.66.0.3转换成192.168.0.3，然后将IP分组发送给家庭网络中的设备(操作874)。尽管在图8中未示出，但是方法与家庭网络RAS890服务的设备向远程网络RAS 880服务的设备发送分组的情况相同。

根据图8的实施例，尽管由于远程网络的网络前缀与家庭网络的网络前缀之间发生冲突(例如，192.168.0.x0)，而致使远程网络的UPnP设备和家庭网络的UPnP设备具有相同的IP地址，但RAC仍可以远程访问家庭网络中的UPnP设备。因此，RAC可以使用远程访问服务而无需转换从远程网络获得的地址和协议。

应当理解，这里描述的示例性实施例应当被认为仅仅是描述性意义的，并非为了限制的目的。典型地，在每个实施例中对特征或方面的描述应当被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。