CN100596120C - 移动ip网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法 - Google Patents

移动ip网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，该方法主要包括：对移动IP网络中的家乡代理和外地代理/移动节点之间的数据的UDP(用户数据报协议)隧道进行增强；利用所述增强后的UDP隧道，使信令穿越网络地址转换设备在家乡代理和外地代理/移动节点之间进行传递。利用本发明所述方法，可以解决家乡代理和外地代理/移动节点之间的信令穿越网络地址转换设备/网络地址端口转换设备的问题。

Description

移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法
技术领域
本发明涉及网络通讯领域，尤其涉及一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法。
背景技术
移动IP是一种在Internet上给用户提供移动功能的解决方案。移动IP可以超越地理范围的限制，具有可扩展性、可靠性和安全性等特点。移动IP扩展了用户的移动和漫游能力，可以使节点在切换的过程中仍保持正在进行的通信。
在移动IP中，MN(移动节点)可以以永久的IP地址连接到任何链路上。移动IP在给终端提供大范围的移动性的同时，还可以保证终端的IP地址可分配性和可达性。移动IP系统主要包括MN、FA(外地代理)、HA(家乡代理)和CN(通信节点)。
在移动IP中，MN和CN之间的数据包的传递过程是根据RFC3344描述来实现的，其示意图如图1所示。具体描述如下：
当MN移动到外地网络时，CN发送给外地网络上的MN的数据包将先被路由到MN的HA上，然后，经隧道传递到MN的FA上，最后，由FA传递给MN。MN发送给CN的数据包将先被路由到MN的FA上，由该FA直接传递给CN。
如果为了保证网络的安全或者支持私有地址，在FA/MN的出口位置常常放置NAT/NAPT(网络地址转换/网络地址端口转换)设备，如图2所示，NAT/NAPT设备可以进行地址、端口的转换。在这种情况下，上述数据包的传递过程无法正常运行。
在图2所示的情况中，FA和MN位于NAT/NAPT设备后面，HA和FA、MN(支持配置转交地址)之间为隧道方式，该隧道方式包括IP jn IP方式、GRE方式和最小封装方式。由于，这几种隧道一般无法穿越NAT/NAPT设备。所以，CN发送给MN的数据包，无法正常地路由到MN。
针对图2所示的情况，RFC3519制定了一种穿越NAT/NAPT设备的方法，该方法采用UDP(用户数据报协议)实现穿越。具体处理过程为：
当移动节点在FA上注册成功后，通过和HA定时发送KeepAlive(保活)消息，在NAT/NAPT设备上建立一个IP地址、端口的映射表。HA发往MN的数据包通过UDP隧道封装后，通过该端口发送到隧道的端点(FA/MN)。
上述穿越NAT/NAPT设备的方法的缺点为：
该方法只是解决了HA到MN/FA的数据包的NAT/NAPT设备的穿越问题。无法解决对由HA发起的到MN/FA的包括解注册信令等信令协议的穿越问题。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，从而可以解决HA和FA/MN之间的信令穿越NAT/NAPT设备的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，包括：
A、对移动IP网络中的家乡代理和外地代理/移动节点之间的数据的用户数据报协议UDP隧道进行增强，在所述UDP隧道中的移动IP系统的通道数据消息头中的下一个头部Next Head字段中设置一个标识信令协议通道的数据类型，在该通道数据消息头中设置一个标识信令协议的具体类型的字段；
B、根据原UDP隧道的数据的封装方式，将需要传递的信令协议数据封装在所述增强后的UDP隧道的隧道包中，将所述隧道包在家乡代理和隐藏在网络地址转换设备/网络地址端口转换设备后面的外地代理/移动节点之间进行传递；
所述外地代理/移动节点根据接收到的隧道包中所述Next Head字段的内容确定隧道包中传递的为信令协议，根据所述标识信令协议的具体类型的字段的值确定信令协议的具体类型，从该隧道包中取出信令协议，并传递给相应的上层协议。
所述的步骤A具体包括：
在UDP隧道请求消息中的类型Type字段中设置一个标识外地代理/移动节点是否支持UDP隧道的信令通道的标识，在UDP隧道响应消息中的Type字段中设置一个标识家乡代理是否支持UDP隧道的信令通道的标识。
所述的步骤A具体包括：
当在所述UDP隧道请求消息中的Type字段中设置的标识的值标识外地代理/移动节点不支持UDP隧道的信令通道，所述UDP隧道响应消息中的Type字段中设置的标识的值标识家乡代理支持UDP隧道的信令通道时，则忽略所述UDP隧道响应消息中的Type字段。
所述的步骤B还包括：
当在家乡代理的出口位置放置了网络地址转换设备/网络地址端口转换设备后，在该网络地址转换设备/网络地址端口转换设备上配置一个IP地址，并使该IP地址静态地映射到家乡代理的私有地址上，外地代理/移动节点通过该IP地址和家乡代理进行通信。
所述的步骤B具体包括：
外地代理/移动节点根据接收到的隧道包中所述Next Head字段的内容确定隧道包中传递的为信令协议，根据所述标识信令协议的具体类型的字段的值确定信令协议的具体类型，从该隧道包中取出信令协议，并传递给相应的上层协议。
所述的IP网络包括IPv4网络和IPv6网络。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过对移动IP网络中注册请求消息中UDP隧道请求、响应消息和MIP隧道数据封装协议进行扩展，从而可以通过扩展后的UDP隧道传递HA和FA/MN之间的信令，解决了HA和FA/MN之间的信令穿越NAT/NAPT设备的问题。
附图说明
图1为在移动IP中MN和CN之间的数据包的传递过程示意图；
图2为在HA和FA、MN的出口位置放置NAT/NAPT设备的示意图；
图3为本发明所述方法的具体处理流程图；
图4为把信令数据封装到UDP隧道中的示意图；
图5为本发明所述增加了设置后的MIP通道消息头的消息的格式示意图；
图6为增加了U字段后的UDP隧道请求消息的格式示意图；
图7为增加了U字段后的UDP隧道相应消息的格式示意图；
图8在HA、FA/MN的出口位置都放置了NAT/NAPT设备的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，本发明的核心为：在移动IP网络中注册请求消息中UDP隧道请求、响应消息中设置标识FA/MN、HA支持UDP隧道的信令通道的标识，在MIP通道消息头中设置标识信令协议类型的字段，并在Next Head(下一个头部)字段中设置标识信令协议的数据类型。
下面结合附图来详细描述本发明所述方法，该方法的具体处理流程如图3所示，包括如下步骤：
步骤3-1、把信令协议数据封装到UDP隧道中。
本发明首先将需要穿越NAT/NAPT设备在HA和FA/MN之间进行传递的信令协议数据封装到原来HA和FA/MN之间的用来传递数据包的UDP隧道的隧道包中。在具体实现上可以根据原UDP隧道的数据的封装方式，具体的描述参见RFC3519。上述把信令协议数据封装到UDP隧道中的示意图如图4所示。
步骤3-2、在UDP隧道中增加相应的针对信令协议的设置。
在实现了将信令协议数据封装到UDP隧道后，本发明首先针对在FA/MN的出口位置放置NAT/NAPT设备的情况，在UDP隧道中增加相应的针对信令协议的设置。具体处理过程如下：
在原UDP隧道的隧道包头中的MIP通道消息头中的Next Head字段中设置标识信令协议的数据类型。Next Head字段原有的数据类型为：4，代表IP头；47，代表GRE(通用选路封装)头；55，代表最小封装头。本发明在该字段中增加一个数据类型：具体的数值待确定，该数值代表隧道中承载的数据为信令协议数据。
本发明还在上述MIP通道消息头中增加一个D字段，用来标识信令协议的具体类型。在具体实现上可以用1表示通道中的信令协议类型为解注册协议。该协议的具体描述见RFC3543。
增加了上述设置后的MIP通道消息头的消息的格式如图5所示。
本发明还需要在移动IP网络中的注册请求中的UDP隧道请求、响应消息中增加相应的针对信令协议的设置。具体处理过程如下：
在UDP隧道请求消息中的Type字段中增加一个字段：U，用来标识FA/MN是否支持UDP隧道的信令通道。在具体实现上可以用当该字段的值为1时表示FA/MN支持信令通道，为0表示FA/MN不支持信令通道。
增加了U字段后的UDP隧道请求消息的格式如图6所示。
在UDP隧道响应消息中的Type字段中增加一个字段：U，用来标识HA是否支持UDP隧道的信令通道。在具体实现上可以用为1表示支持。0表示不支持。如果UDP隧道请求消息中增加的U字段为0，但该字段为1，则忽略该字段。
增加了U字段后的UDP隧道响应消息的格式如图7所示。
步骤3-3、HA的出口是否设置NAT/NAPT设备。
在针对在FA/MN的出口位置放置NAT/NAPT设备的情况，在UDP隧道中增加了上述相应的设置后，本发明便判断在HA的出口位置是否放置NAT/NAPT设备，如果是，执行步骤3-4；否则，执行步骤3-5。在HA、FA/MN的出口位置都放置了NAT/NAPT设备的情况如图8所示。
步骤3-4、在NAT/NAPT中配置一个静态映射HA的私有地址的IP地址。
在HA的出口位置放置了NAT/NAPT设备后，HA的地址一般为私有地址，为了能够使得MN/FA在NAT/NAPT设备外能够正常的访问HA，本发明在NAT/NAPT设备上配置静态的反向地址转换。即在NAT/NAPT设备配置一个合法的IP地址，该IP地址静态地映射到HA的私有地址。通过该合法的IP地址，MN/FA便能够和隐藏在NAT/NAPT设备后的HA进行正常的通信。
步骤3-5、利用上述UDP隧道，在HA和FA/MN之间传递信令数据。
在UDP隧道和NAT/NAPT设备中增加了上述设置，并将信令协议数据封装到UDP隧道的隧道包中后，便可以利用上述UDP隧道，在HA和FA/MN之间穿越NAT/NAPT设备传递信令协议数据。具体处理过程描述如下：
当HA需要发起到FA/MN的信令协议时，如果FA/MN和HA之间的UDP隧道未建好，则指示错误信息；否则，如果在HA的出口位置没有放置NAT/NAPT设备，则直接通过UDP隧道把封装好的隧道包发往FA/MN；否则，利用上述配置的合法的IP地址，通过UDP隧道把封装好的隧道包发往FA/MN。
FA/MN收到HA传递过来的UDP隧道包后，如果该隧道包的MIP的隧道数据消息头中字段Next Head的值为协议通道对应的值，则说明该UDP隧道包为信令协议包，根据所述MIP的隧道数据消息头中设置的D字段的值确定具体的协议类型。然后，把隧道头去除，把内部的IP包交给上层协议进行处理；如果Next Head字段内容不是标识为协议通道，则说明该UDP隧道包为数据包，于是，按照正常的数据包处理方式进行处理。FA/MN处理完毕后，也按照上述封装方式，通过UDP隧道向HA返回响应隧道包。
本发明所述方法适用于IPv4网络和IPv6网络。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1、一种移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，其特征在于，包括：
A、对移动IP网络中的家乡代理和外地代理/移动节点之间的数据的用户数据报协议UDP隧道进行增强，在所述UDP隧道中的移动IP系统的通道数据消息头中的下一个头部Next Head字段中设置一个标识信令协议通道的数据类型，在该通道数据消息头中设置一个标识信令协议的具体类型的字段；
B、根据原UDP隧道的数据的封装方式，将需要传递的信令协议数据封装在所述增强后的UDP隧道的隧道包中，将所述隧道包在家乡代理和隐藏在网络地址转换设备/网络地址端口转换设备后面的外地代理/移动节点之间进行传递；
所述外地代理/移动节点根据接收到的隧道包中所述Next Head字段的内容确定隧道包中传递的为信令协议，根据所述标识信令协议的具体类型的字段的值确定信令协议的具体类型，从该隧道包中取出信令协议，并传递给相应的上层协议。
2、根据权利要求1所述移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：
在UDP隧道请求消息中的类型Type字段中设置一个标识外地代理/移动节点是否支持UDP隧道的信令通道的标识，在UDP隧道响应消息中的Type字段中设置一个标识家乡代理是否支持UDP隧道的信令通道的标识。
3、根据权利要求2所述移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：
当在所述UDP隧道请求消息中的Type字段中设置的标识的值标识外地代理/移动节点不支持UDP隧道的信令通道，所述UDP隧道响应消息中的Type字段中设置的标识的值标识家乡代理支持UDP隧道的信令通道时，则忽略所述UDP隧道响应消息中的Type字段。
4、根据权利要求1、2或3所述移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，所述的步骤B还包括：
当在家乡代理的出口位置放置了网络地址转换设备/网络地址端口转换设备后，在该网络地址转换设备/网络地址端口转换设备上配置一个IP地址，并使该IP地址静态地映射到家乡代理的私有地址上，外地代理/移动节点通过该IP地址和家乡代理进行通信。
5、根据权利要求1所述移动IP网络中实现信令穿越网络地址转换设备的方法，其特征在于，所述的IP网络包括IPv4网络和IPv6网络。
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