[发明专利]解决网际互联协议上数据报损坏的方法

说明书

本专利申请要求2006年5月15日提交的美国专利申请11/435239 (该申请要求了2006年4月10提交的美国临时专利申请60/791,051的 优先权)的优先权，通过引证的方式将这两个申请的全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及通过网际互联协议可靠地传输数据报。

背景技术

在2006年4月4日，发表了一个公告，该公告涉及互联网工程任务 组(IETF)维护的RFC 791中定义的标准网际互联协议IPv4中存在的问 题。J.Heffner，M.Mathis和B.Chandler起草的该文献 (http://www.psc.edu/~jheffner/drafts/draft-heffner-frag-harmf ul-XX.html，此处以引证的方式将其全部内容结合于此)描述了通过IPv4 传输的数据报怎样由于与IPv4报头中的数据报标识字段相关的问题而遭 受数据损坏。数据报损坏源于数据报的寿命期间有限数量的可用数据报 标识符。作者没有提供该问题的解决方案。

IPv4可以传输大小高达65,535(2¹⁶)字节的数据报。包括IPv4的 协议栈的网际互联协议(IP)层可以给数据报指派16位的标识符，这暗 示着存在65,535种可能的数据报标识符。典型地，将IP数据报标识符 实现为每次使用数据报标识符时递增的计数器。对于16位计数器，当计 数器到达最大值65,535时，其值归零。IP将大的数据报分割成较小的块 以通过媒介例如以太网发送片段。如果以太网支持1500字节的帧，则IP 层可以生成高达44帧，其中每个帧具有相同的数据报标识符且具有相对 于数据报的偏移。远程主机使用数据报标识符和偏移信息在把数据报传 递到通信栈的上层之前重组数据报。对于高速媒介，主机将在极短的时 间内发送多于65,535个数据报，导致主机使数据报标识符计数器的值复 位。例如，如果使用1Gb每秒(Gbps)的以太网，则对于较小的数据报， 数据报标识符计数器会在不到1秒内复位。大多数通信栈保持数据报30 秒至120秒以用于重组。因此，如果具有特定数据报标识符的数据报被 存储在存储器中以用于重组且其片段之一丢失，则具有相同标识符的后 续的不同数据报片段将导致第一数据报中的损坏。因为接收主机将来自 第二数据报的片段解释为属于第一数据报，因为它具有相同的数据报标 识符和偏移，损坏就会发生。该问题也存在于通过IP传输的TCP、UDP、 ICMP或其他数据。问题特点在于由使用数据报标识符池引起，其中当数 据报在系统中存活时，该池中只有有限数量的可用数据报标识符。

有趣的是，在发表该问题报告的同时，网络存储技术生产商Zetera^TM公司遇到并解决了数据报损坏问题。Zetera在1Gbps的以太网系统上通 过UDP/IP运行它自己的存储协议—Z-SAN^TM协议时发现该问题。Zetera 提出了一种解决方案，该方案解决了2006年4月10日提交的、转让给 Zetera的美国临时专利申请60/791,051中描述的问题，以引证的方式将 该申请的全部内容结合于此。

关于数据报损坏问题的其他研究表明，该问题早在1987年当Sun网 络文件系统(NFS)实施的客户遭受数据损坏时就显现。NFS使用会由于 上述原因而损坏的8KB UPD数据报。NFS的实施通过缩短NFS在应用层等 待响应的时间或通过数据报上的大的校验和值(32位校验和或更大)解 决该问题。这种解决方案减轻了丢失的风险，但是并没有解决该问题。 另外，较短的超时降低了系统的效率，因为系统必须执行额外的重试。

题为“Prevention and detection of IP identification wraparound errors”的美国专利6,894,976教导了通过使用超时与校验和减小与IP 数据报标识符复位的问题相关的风险的方法。然而，该文献并没有提出 适于所有基于IP的应用的问题的可行解决方案。

所述问题是标准化IP的固有部分，并且如果不改变标准，则不能普 遍解决。然而，希望有一种能够以适用于网络存储、其他网络设备或网 络应用的方式解决该问题的实际解决方案。可以预期，实际解决方案将 被这些标准采用。所需的解决方案将具有下述特性：

●该解决方案应当在IP层操作，使得应用不需要改变。