CN1231033C - 通信装置、中继装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

在通信系统中，第一通信装置包括：应用数据产生单元，用于产生应用数据，所述应用数据包括在应用层的数据和在应用层的优先级；和位于其中的低层分组产生单元，用于在比应用层低的层通过向应用数据添加首部来产生分组，该首部包括目的地地址和源地址。第一中继装置包括：处于其中的优先级识别单元，用于确定在由第一中继装置收到的分组的应用数据中是否设置了优先级，从而识别在应用层的第一优先级；和处于其中的优先级控制单元，用于根据第一优先级更新分组的首部中的TOS字段值，该首部在低于应用层的层。

Description

通信装置、中继装置和通信系统

技术领域

本发明涉及分组优先级控制。

背景技术

随着互联网的快速发展，已经有越来越多的商业行为是通过使用互联网在客户机和服务器之间发送和接收分组来完成的，例如电子商务。客户机传送的分组经路由器等等传递到服务器。在这种情况下，当网络拥塞时，路由器丢弃该分组以避免拥塞。但是，在邮购产品等等时，希望有些分组被无误地传递到服务器和客户机，例如用于定购产品的分组和用于确认订单的分组。这些分组需要优先级控制，其中一些分组在其它分组之前被传递。

作为客户机和服务器的优先级控制技术，已经有一种方法用于传送具有表示优先级的值的传输分组，该优先级值包含在分组的TOS字段(第3层)。TOS字段是与包含在IP分组首部中的优先级传送控制有关的字段，由互联网协议(RFC 791)指定。路由器的优先级控制技术包括：(i)根据TOS字段中的优先级进行优先级传送的技术；(ii)通过根据路由器本身的静态或动态策略(policy)确定优先级来进行优先级传送的技术；和(iii)通过根据路由器本身的静态或动态策略确定优先级，然后改写待传送分组的TOS字段值来进行优先级传送的技术。

但是，利用传统的优先级控制技术，服务器或客户机的用户难以在应用层设置IP分组的TOS字段，因此服务器或客户机的用户实际上难以设置优先级。因此，服务器或客户机的用户不能规定一个希望被给予优先级以进行优先级控制的分组。因此，因为即使当路由器能够根据TOS值进行优先级传送时，也难以在应用层设置TOS值，也不可能进行客户机或服务器用户所希望的分组的优先级传送。

发明内容

相应地，本发明的目的在于提供一种使在应用层设置分组优先级成为可能的通信装置和用于中继该分组的中继装置。

按照本发明的一个方面，提供一种用于发送和接收分组的通信装置，该通信装置包括：分组接收单元，用于接收分组；应用数据产生单元，用于根据数据的重要性产生应用数据，该应用数据包括在应用层的数据和所述应用数据在应用层的优先级；低层分组产生单元，用于通过在比应用层低的层向应用数据添加首部来产生分组，该首部包括目的地地址和源地址；和分组发送单元，用于发送分组。

按照本发明的另一个方面，提供一种用于中继分组的中继装置，该中继装置包括：分组接收单元，用于接收分组；优先级识别单元，用于从分组接收单元收到的分组中确定一优先级是否包含在应用层的应用数据中，从而识别所述分组在所述应用层的第一优先级；优先级控制单元，用于根据第一优先级更新分组首部中的分组优先级控制的字段值，该首部在低于应用层的层；和分组发送单元，用于发送分组。

最好，优先级控制单元具有一策略表，其中为每个源地址或每个目的地地址设置第二优先级，在策略表中搜索分组的源地址或目的地地址以确定对应的第二优先级，从分组的第二优先级和第一优先级计算第三优先级，和在TOS字段中设置对应于第三优先级的TOS字段值。

按照本发明的另一个方面，提供一种通信系统，包括通信装置和中继装置，所述通信系统包括：第一分组接收单元，处于所述通信装置中，用于接收分组；应用数据产生单元，处于所述通信装置中，用于对应于数据的重要性产生应用数据，所述应用数据包括在应用层的数据和所述应用数据在所述应用层的优先级；低层分组产生单元，处于所述通信装置中，用于在比所述应用层低的层通过向所述应用数据添加首部来产生分组，所述首部包括目的地地址和源地址；第一分组发送单元，处于所述通信装置中，用于发送所述分组；第二分组接收单元，处于所述中继装置中，用于接收从所述通信装置发送的所述分组；优先级识别单元，处于所述中继装置中，用于确定由所述第二分组接收单元收到的所述分组的所述应用数据中是否设置了优先级，从而识别在所述应用层的第一优先级；优先级控制单元，处于所述中继装置中，用于根据所述第一优先级更新所述分组的首部中的TOS字段值，所述首部在低于所述应用层的层；和第二分组发送单元，处于所述中继装置中，用于发送所述分组。

参照表示本发明一些优选实施例的附图，从下文说明书和所附权利要求书的研究，本发明的上述和其它目的、特征和优点和实现它们的方式将变得更加明显，发明本身可以得到最好地理解。

附图说明

图1是帮助解释本发明原理的图；

图2是根据本发明实施例的网络结构的图；

图3是图2中客户机的结构的图；

图4是分组传输的流程图；

图5是表示分组格式的图；

图6是显示XML描述所表示的优先级的图；

图7是图2中中继装置的结构的图；

图8是分组优先级控制的流程图；

图9是图7中TOS值转换表的图；和

图10是说明分组优先级传送控制的时序图。

具体实施方式

在描述本发明的优选实施例之前，将描述本发明的原理。图1是帮助解释本发明原理的图。如图1所示，通信系统由第一通信装置2、第二通信装置4、第一中继装置6、第二中继装置8、和网络9形成。第一通信装置2具有第一分组接收单元10、应用数据产生单元11、低层分组产生单元12、和第一分组发送单元13。第一中继装置6具有第二分组接收单元14、优先级识别单元15、优先级控制单元16、和第二分组发送单元17。当第一通信装置2把分组发送到第二通信装置4时，应用数据产生单元11根据数据的重要性产生包括应用层数据和应用层优先级的应用数据。低层分组产生单元12通过在低于应用层的层将首部加到应用数据来产生分组，该首部具有作为源地址的第一通信装置2的地址和作为目的地地址的第二通信装置4的地址。第一分组发送单元13发送该分组。

第一中继装置6中的第二分组接收单元14接收第一通信装置2发送的分组。优先级识别单元15根据第二分组接收单元14收到的分组确定优先级是否设置在应用层的应用数据中，从而识别应用层的第一优先级。根据第一优先级，优先级控制单元16更新低于应用层的层的分组首部中用于分组优先级控制的字段值。第二分组发送单元17发送该分组。第二中继装置8接收第一中继装置6发送的分组，然后根据低层分组首部中的分组优先级控制的字段值(例如TOS字段值)实现优先级传送控制。第二中继装置8发送的分组由第二通信装置4经网络9接收。

图2是根据本发明实施例的网络的方框图。图2所示网络允许分组经客户机20和服务器22之间的互联网/内联网28通信。该网络具有根据本发明的中继装置(中继装置)24、普通中继装置(路由器)26、和处于客户机20和服务器22之间的互联网/内联网28。向和从服务器22发送和接收分组的客户机20是一终端装置，例如具有应用程序的个人计算机。客户机20具有要通过优先级传送发送的分组。用于优先级传送的分组可以是由客户机20发送到服务器22的所有分组，或者可以是具有依据分组重要性的不同优先级的分组。当前实施例假设一个互联网邮购应用，待发送到服务器22的分组具有多个优先级。图3是图2中客户机20的功能方框图。如图3所示，客户机20包括分组接收单元40、分组产生单元42、和分组发送单元44。分组接收单元40执行以下的处理。(1)从通信电缆(未示出)接收指向其终端的MAC帧。(2)从MAC帧提取在应用层的应用数据，和向分组产生单元42输出应用数据。

图4是分组传输的流程图。在步骤S2，分组产生单元42根据输出到分组产生单元42的分组或来自用户的指令产生应用数据。在步骤S4，分组产生单元42中的应用层优先级添加单元50设置应用数据中的优先级。设置优先级的方法包括：(i)根据一特殊格式设置客户机20和服务器22之间的优先级的方法；和(ii)根据一标准格式设置优先级的方法。后者例如包括根据HTML格式设置优先级的方法和根据XML格式设置优先级标记的方法。在HTML格式中，确定一个命令描述，并且没有可扩展性。HTML格式要求优先级被设置在预定位置，因此限制了优先级设置。XML格式具有命令可扩展性，因此便于由标记设置一新命令。

图5是表示分组格式的图。如图5所示，分组由MAC首部、IP首部、TCP首部和应用数据形成。MAC首部是MAC帧首部，其中设置源MAC地址、目的地MAC地址等等。IP首部是其中设置源IP地址、目的地IP地址、TOS值等等的首部。TCP首部是其中设置端口号等等的首部。该数据被设置在应用层，以XML格式描述。该数据包括以XML格式所述的优先级。

图6是显示由XML描述所表示的优先级的图。如图6所示，优先级标记在首部中由SOAP设置，并且该行后面跟随一个优先级，例如20。SOAP(简单对象访问协议)利用XML技术在应用之间、各种装置之间等等交换信息，并且特别有用于在互联网上的应用之间交换信息(事务处理)。SOAP使互联网上的应用(Web业务)能够无需人工干预地彼此交谈和自动执行处理。部分xmlns＝″some-URL″表示存储优先级标记描述的网页的URL，但可以省略。该优先级是表示分组优先级的信息，例如假设范围是0到20的值，0是最低优先级，20是最高优先级。在互联网邮购的情况下，购买订单(shopping order)的优先级设置为20、购买产品参考(shopping product reference)的优先级设置为10，其它的优先级设置为0。当分组具有两个优先级，即优先级和非优先级时，不能为非优先级分组设置优先级。

在步骤S6，分组发送单元44向分组产生单元42输出的分组添加TCP首部、IP首部和MAC首部，然后将得到的分组发送到通信电缆(图中未示出)。向和从客户机20发送和接收分组的服务器22是一通信装置，例如具有互联网邮购应用程序的工作站。服务器22具有要通过优先级传送发送的分组。用于产生、发送和接收分组的服务器22的功能块以与图3的客户机20相同的方式配置。中继装置24在分组的应用层实现优先级传送控制，并中继该分组。中继装置24可以直接连接到客户机20和服务器22，如图2所示，或可以在互联网/内联网28上提供。如图2所示，客户机20和服务器22直接连接到中继装置24是有效的，因为中继装置24可以在初期对从客户机20和服务器22发送的分组进行优先级控制。

图7是图2中的中继装置24的方框图。如图7所示，中继装置24具有分组接收单元60、优先级确定单元64、TOS改写单元66和分组发送单元68。图8是优先级控制的流程图。在步骤S10，分组接收单元60接收来自通信电缆(图中未示出)的分组，然后将分组输出到优先级识别单元62。在步骤S12，优先级识别单元62和优先级确定单元64如下确定优先级。优先级识别单元62确定是否在分组的应用层在以XML格式描述的数据中设置了优先级。当设置了优先级时，优先级识别单元62将优先级输出到优先级确定单元64。

当没有设置优先级时，如下识别优先级。(i)当优先级由客户机20或服务器22隐含地设置时，优先级识别单元62搜索一个表从而识别优先级，该表存储分组的源IP地址/目的地IP地址与优先级之间的关系，然后将优先级输出到优先级确定单元64。可以想象的分组的例子是具有特定源IP地址的分组，例如由负责互联网销售安全措施(登记要被停止交易的人，等等)的人访问的分组，和具有特定IP地址的分组，例如指向110紧急服务器等等的分组，(ii)当显式设置优先级时，假设优先级被省略，把最低优先级输出到优先级确定单元64。

要考虑这些不同方法设置的优先级，因为可以想象到中继装置24不仅接收与互联网邮购有关的分组而且接收各种其它的分组。

优先级确定单元64具有以下功能。

(1)优先级确定单元64参考策略表70以根据策略来确定分组优先级。提供策略表70以便不仅确定在应用层的优先级而且确定基于动态或静态策略的优先级。优先级分组在非优先级分组之前通过所有用户共享的互联网/内联网28传送。因此无限制的由一个用户发送优先级分组对其它用户是不公平的。因此，根据动态或静态策略确定与在应用层设置的优先级不同的另一个优先级。

策略表70具有根据动态/静态策略设置的优先级。根据静态策略设置的优先级是每个源IP地址/目的地IP地址的优先级，和在FNA等等的低层(第2到4层)中可识别的协议和在上层(第7层)(例如SOAP)中可识别的协议类型的优先级。添加SOAP是为了包括一个在上层中可识别的协议。在这种情况下，使用一个与在应用层设置的优先级的标记不同的标记。在基于动态策略的优先级的情况下，策略随状态(主要是网络的状态)的变化而变。例如，当″A先生负责星期一、星期二、和星期三的互联网销售，B先生负责星期四、星期五、星期六、和星期日的互联网销售″时，A先生发送的分组在星期一、星期二、和星期三被给与最高优先级，B先生发送的分组在星期四、星期五、星期六、和星期日被给与最高优先级。因此，策略根据每周的日子改变。

(2)优先级确定单元64从优先级识别单元62输出的应用层优先级(第一优先级)和根据策略表70计算的优先级(第二优先级)来计算优先级(第三优先级)，然后将第三优先级输出到TOS改写单元66。第三优先级例如是第一和第二优先级的相加值或平均值。

在步骤S14，TOS改写单元66参考TOS值转换表72来计算对应于从优先级确定单元64输出的第三优先级的TOS值，从而改写IP首部的TOS值。在步骤S16，TOS改写单元66将分组放置在对应于第三优先级/TOS值的分组传输队列中。当在此处需要选择路由时，根据目的地IP地址为分组选择路由。

图9是图7中TOS值转换表72的图。TOS值转换表72存储笫三优先级和TOS值之间的对应关系。TOS值转换表72例如将优先级点0到5存储为TOS＝1，优先级点6到10存储为TOS＝2，优先级点11到15存储为TOS＝3，优先级点16到20存储为TOS＝4，优先级点21到25存储为TOS＝5，优先级点26到30存储为TOS＝6，优先级点31到35存储为TOS＝7。在步骤S18，分组发送单元68根据第三优先级实现对TOS改写单元66放进分组传输队列中的分组的传送控制，然后发送该分组。路由器26执行以下处理。(1)根据分组的目的地IP地址为分组选择路由。(2)根据分组的TOS值控制分组的优先级传送，和将分组发送到线路。互联网/内联网28包括路由器26，用于根据分组的目的地IP地址和TOS值对分组进行路由选择和优先级控制。在下文中举互联网邮购的例子描述图2的操作。图10是说明分组优先级传送控制的序列图。

(1)购买产品参考

如图10的(1)所示，客户机20产生由应用数据、TCP首部、IP首部和MAC首部形成的分组，然后发送该分组，其中应用数据包括XML格式的描述优先级10的数据和用于购买产品参考的请求，MAC首部包括客户机20的地址作为源地址和服务器22的地址作为目的地地址。当接收分组时，中继装置24根据XML优先级改写分组的IP首部的TOS，如(2)所示。在这种情况下，分组的XML优先级＝10，并且在源地址/目的地地址的服务器22/客户机20是白金用户，基于策略的分组优先级是10。中继装置24把优先级XML＝10与基于策略的优先级10相加，从而计算出优先级20，并获得对应于优先级20的TOS值＝100。中继装置24根据XML优先级执行优先级控制，如(2)所示，并发送目的地＝服务器22、源＝客户机20、TOS＝100和优先级XML＝20的分组，如(3)所示。

分组由路由器26接收。路由器26根据TOS执行优先级控制而不必参考优先级XML，如(4)所示，并且发送目的地＝服务器22、源＝客户机20、TOS＝100、和XML优先级＝20的分组，如(5)所示。分组通过互联网/内联网28发送，然后由路由器26接收。路由器26根据TOS执行优先级控制，如(6)所示，并且发送目的地＝服务器22、源＝客户机20、TOS＝100和XML优先级＝20的分组，如(7)所示。该分组由中继装置24接收。中继装置24根据优先级XML执行TOS改写和优先级控制，如(8)所示，并如(9)所示发送分组。该请求购买产品参考的分组由服务器22接收。

如(20)所示，当收到该请求购买产品参考的分组时，服务器22产生由应用数据、TCP首部、IP首部和MAC首部形成的分组，然后发送该分组，其中该应用数据包括XML格式的描述优先级10的数据和购买产品信息，MAC首部包括服务器22的地址作为源地址和客户机20的地址作为目的地地址。当收到分组时，中继装置24根据XML优先级执行TOS改写和优先级控制，如(21)所示，然后发送该分组，其中目的地的地址是客户机20的地址，源的地址是服务器22的地址，并且设置TOS＝100和XML优先级＝10，如(22)所示。路由器26根据TOS执行优先级控制，如(23)和(25)所示，并且如(24)和(26)所示发送分组。中继装置24根据XML优先级执行TOS改写和优先级控制，如(27)所示，并且如(28)所示发送分组。客户机20接收产品信息分组。

(2)购买订单

在这种情况下，XML优先级＝20，并且基于策略的优先级＝10，由此对应于优先级30的TOS＝6＝110。其它方面，情况(2)与情况(1)相同。

(3)其它

在这种情况下，XML优先级＝0，并且基于策略的优先级＝10，由此对应于优先级10的TOS＝2＝010。其它方面，情况(3)与情况(1)相同。

如上所述的实施例提供以下的效果。

(i)因为优先级可以由SE及其它用户应用更精细地设置，端对端的优先级传送可以轻易和精细地实现。

(ii)端对端的优先级传送可以容易地实现而不必改变许多路由器的实现方式。

(iii)即使当所有的服务器/客户机增加同样高的优先级时，策略能够使优先级更高或更低。因此，有可能实现最好的优先级控制。

本发明并不局限于上述优选实施例的细节。本发明的范围由所附的权利要求书定义，因此落入权利要求书范围等同物的所有改变和修改都由本发明所涵盖。

Claims (9)

1.一种用于发送和接收分组的通信装置，所述通信装置包括：

分组接收单元，用于接收分组；

应用数据产生单元，用于根据数据的重要性产生应用数据，所述应用数据包括在应用层的数据和所述应用数据在所述应用层的优先级；

低层分组产生单元，用于在比所述应用层低的层通过向所述应用数据添加首部来产生分组，所述首部包括目的地地址和源地址；和

分组发送单元，用于发送所述分组。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中所述优先级以XML格式描述。

3.一种用于中继分组的中继装置，所述中继装置包括：

分组接收单元，用于接收分组；

优先级识别单元，用于从所述分组接收单元收到的所述分组中确定是否在应用层的应用数据中设置了优先级，从而识别所述分组在所述应用层的第一优先级；

优先级控制单元，用于根据所述第一优先级更新所述分组的首部中的用于分组优先级控制的字段值，所述首部在低于所述应用层的层；和

分组发送单元，用于发送所述分组。

4.如权利要求3所述的中继装置，

其中当从所述分组中确定所述优先级没有设置在所述分组的所述应用数据中时，所述优先级识别单元根据所述分组的所述首部的信息识别所述第一优先级。

5.如权利要求3所述的中继装置，

其中所述优先级控制单元根据所述第一优先级更新TOS字段值。

6.如权利要求5所述的中继装置，

其中所述优先级控制单元具有一策略表，在该策略表中为每个源地址或每个目的地地址设置第二优先级，所述优先级控制单元在所述策略表中搜索所述分组的源地址或目的地地址以确定相应的第二优先级，从所述分组的第二优先级和第一优先级计算第三优先级，并在TOS字段中设置对应于第三优先级的TOS字段值。

7.如权利要求6所述的中继装置，

其中所述优先级控制单元将一个分组放在对应于第三优先级的分组传输队列中，并且所述分组发送单元根据对应于所述分组传输队列的所述第三优先级发送放在所述分组传输队列中的分组。

8.如权利要求5所述的中继装置，

其中所述优先级控制单元根据分组的协议类型确定第二优先级，在分组的应用层从第二优先级和第一优先级计算第三优先级，并在TOS字段中设置对应于第三优先级的TOS值。

9.一种通信系统，包括通信装置和中继装置，所述通信系统包括：

第一分组接收单元，处于所述通信装置中，用于接收分组；

应用数据产生单元，处于所述通信装置中，用于对应于数据的重要性产生应用数据，所述应用数据包括在应用层的数据和所述应用数据在所述应用层的优先级；

低层分组产生单元，处于所述通信装置中，用于在比所述应用层低的层通过向所述应用数据添加首部来产生分组，所述首部包括目的地地址和源地址；

第一分组发送单元，处于所述通信装置中，用于发送所述分组；

第二分组接收单元，处于所述中继装置中，用于接收从所述通信装置发送的所述分组；

优先级识别单元，处于所述中继装置中，用于确定由所述第二分组接收单元收到的所述分组的所述应用数据中是否设置了优先级，从而识别在所述应用层的第一优先级；

优先级控制单元，处于所述中继装置中，用于根据所述第一优先级更新所述分组的首部中的TOS字段值，所述首部在低于所述应用层的层；和

第二分组发送单元，处于所述中继装置中，用于发送所述分组。

Images