[发明专利]探测NAT设备上地址转换条目存活时间的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种探测NAT(Network Address Translation，网络地址转换)设备上地址转换条目存活时间的方法和装置。

背景技术

IP多媒体子系统(IMS，IP Multimedia Subsystem)是下一代通信网络的发 展方向，旨在实现固定和移动通信网络的融合，为固定及移动用户提供丰富的 数据及多媒体业务。

IMS采用SIP(Session Initiation Protocol)协议作为其多媒体会话控制协议， 来完成IMS网络中多媒会话的建立、修改及终止等会话控制功能。

IMS以IP网络作为承载网，在IP网络中，由于各种各样的原因，如：IPV4 地址数量的日趋枯竭，网络安全等，NAT设备被大量地部署在IP网络中，用来 进行公私网地址的转换；在IMS环境中，IMS客户端经常需要通过NAT设备接 入到IMS核心网。

通常情况下，NAT设备具有单向性，如图1所示，来自NAT设备一侧(设 定为A侧)的IP数据包先在NAT设备上打通一条IP通道，NAT会根据数据包 的地址、端口等信息，创建一条IP地址转换条目，这样另一侧(设定为B侧)的 数据包才可以通过。其中，建立的IP通道有一个超时失效时间，如果在规定时 间内没有数据包通过，通道就会被删除，网络就会断开，来自NAT设备B侧的 数据包就会被丢弃。

在存在NAT设备的环境中，为了保证IMS客户端和核心网之间的IP通道 的正常双向互通，IMS客户端和核心网之间必须定期发送数据包，来刷新NAT 设备上的IP通道，一般是由核心网接入设备(P-CSCF(Proxy Call Session Control Function，代理呼叫控制功能实体)或SBC(Session Border Controller，会话边 缘控制器))向客户端定期发送SIP协议的OPTIONS请求消息。下面结合图2 简要介绍其基本工作原理：

步骤S201、客户端向NAT发送注册请求消息。

步骤S202、NAT为该客户端分配IP通道条目。

步骤S203、NAT向P-CSCF(SBC)发送客户端注册请求消息。

步骤S204、P-CSCF(SBC)向S-CSCF(Service Call Session Control Function， 服务呼叫控制功能实体)发送客户端注册请求消息。

步骤S205、S-CSCF向P-CSCF(SBC)返回200OK。

步骤S206、P-CSCF(SBC)向NAT返回200OK。

步骤S207、NAT接收到200OK消息后，刷新原来创建的IP通道1，并向 客户端返回200OK。

步骤S208、在客户端注册成功后，为了保证客户端在NAT设备上的IP通 道不因超时而失效，核心网接入设备(P-CSCF或SBC)根据配置的时间间隔，定 期向客户端发送OPTIONS请求消息来刷新NAT上的IP通道。

步骤S209、P-CSCF(SBC)向NAT发送OPTIONS请求消息。

步骤S210、NAT刷新IP通道并转发OPTIONS请求给客户端。

步骤S211、客户端返回200OK响应给NAT。

步骤S212、NAT向P-CSCF(SBC)返回200OK。

这样就完成了一次NAT IP通道的刷新。通过这种定期地发送OPTIONS请 求消息，就可以保持相应的IP连接的双向互通性。

上述传统方法的工作原理能够在一定程度范围内工作，但是有较大的缺陷：

接入IP网络中有许多NAT设备，不同的NAT设备，其地址转换条目的超 时时间各不相同，有的较大，有的较小，该参数通过人工方式一般较难获取， 因此IMS核心网接入设备上配置的NAT IP通道刷新时间一般都是估计出来的， 只能满足部分NAT设备。

刷新机制单一，由于无法动态探测出各个NAT设备的IP通道超时时间，故 只能配置一个很小的时间来定期刷新所有的NAT设备，不能针对不同的NAT， 采用不同的刷新时间。

最终的配置时间必须要小于最小的NAT设备IP通道超时时间，当用户量较 大时，刷新消息处理会严重消耗核心网接入设备的CPU处理，导致设备性能下 降。