CN101043435B - 用纯IPv6网络中双重移动IPv4节点的路由优化方法 - Google Patents

Abstract

一种在纯IPv6网络中对双重移动IPv4节点路由优化的方法。该方法包括以下步骤：当双重移动节点被连接到纯IPv6网络时，从第一路由器接收被访问的IPv6地址；用被访问的IPv6地址更新本地代理；注销经由本地代理与通信节点的绑定更新；用被访问的IPv6地址更新通信节点；使用通信节点的IPv6地址来检查分组直接到通信节点的可达性；一旦可达性被验证，则开始从移动节点向通信节点发送在第一IPv6分组中隧道传输的数据分组；和从通信节点直接向移动节点的被访问的IPv6地址发送隧道传输的数据分组。

Description

用纯IPv6网络中双重移动IPv4节点的路由优化方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及当双重移动IPv4节点与纯IPv6网络(IPv6-only network)连接时获得路由优化的方法，其中路由优化使得分组行经的路线比通过本地代理(HA)使用双向隧道的默认路线更短，因此产生更好的带宽利用率。

背景技术

IP地址用来识别节点以及它在IP网络中的位置。当移动节点(MN)在该网络内部移动时，它的IP地址也必须改变。已经提出了很多方法来支持IP网络中的移动性，有时用来仅仅解决具体问题。切换延迟，信令和分组丢失是需要解决的主要问题。使用现有的技术，无法获得路由优化，以及仅使用双向隧道经由本地代理(HA)在MN和相关节点(CN)之间的通信是可能的。下面的分部描述了在MN与纯IPv6网络连接时，MN和CN之间的现有通信路径。现有技术中进行的各种操作如下所述：

i)当IPv4双能移动节点(IPv4-capable dual mobile node)(MN)进入纯IPv6网络时，该双重MN获得IPv6地址。

ii)在收到路由器广告(RA)时，双重MN使得网络成为纯IPv6网络。MN向其HA发送包括IPv4双能MN的IPv6地址的绑定更新(BU)。

iii)在收到MN的IPv6地址时，在纯IPv6网络中的HA和双重MN之间建立双向隧道。

iv)所有分组通过所建立的双向隧道往来于该节点。

由于往来于MN的所有分组都要行经HA和MN之间的双向隧道，所以使得HA过载。如果HA不支持IPv4-over-IPv6隧道，移动主机就不能够与任何CN通信。

发明内容

本发明提供了获得路由优化的方法，使得在双重MN移动到纯IPv6网络时，分组直接在移动节点(MN)和通信节点(CN)之间传送，同时避免经由本地代理(HA)的双向隧道路径。

本发明提供了计算机可读介质，它记录了执行获得路由优化的方法的计算机程序。

本发明的一个方面是，在双重MIPv4节点移动到纯IPv6网络时，获得MN和CN之间的直接的分组传送(即路由优化)，从而避免经由HA的双向隧道路径。通过使用CN的IPv6能力或者与CN链接的路由器(其可以代表CN)的IPv6能力而形成V6隧道来实现路由优化。源自MN的IPv4分组被封装在IPv6头部内，然后被隧道传输。封装的IPv4分组在收到时被CN或路由器(代表CN)解封装。

因此，根据本发明的一个方面，在纯IPv6网络中对双重移动IPv4节点路由优化的方法，该方法包括：当双重移动节点连接到纯IPv6网络时，从路由器接收被访问的IPv6地址；用被访问的IPv6地址更新本地代理；注销经由本地代理与通信节点的绑定更新；用被访问的IPv6地址更新通信节点；使用通信节点的IPv6地址来检查分组直接到该通信节点的可达性；一旦可达性得到验证，则开始从所述移动节点向所述通信节点发送在IPv6分组中隧道传输的数据分组；以及从所述通信节点直接向所述移动节点的IPv6地址发送隧道传输的数据分组。

根据本发明的另一个方面，用IPv6地址更新HA可包括：从移动节点向HA发送封装在IPv6头部中的绑定更新分组。所述绑定更新分组包括：在外部源字段的移动节点的全局被访问的IPv6地址；在外部目的地字段的本地代理的IPv6地址；并且内部分组是普通绑定更新分组。当接收到所述绑定更新分组，则本地代理可除去为了所述移动节点而存在的每个绑定高速缓存器，并存储所述移动节点的IPv6地址，该地址是具有所需隧道参数的地址。移动节点可使用本地代理的IPv6地址来隧道传输所有目的地是所述通信节点的数据分组。本地代理可将目的地是所述通信节点的数据分组解隧道，并将第二IPv6分组中的分组从通信节点隧道传输到移动节点。

根据本发明的另一个方面，所述注销经由本地代理的通信节点的绑定更新的操作包括：通过经由本地代理向通信节点发送封装在IPv6分组中的绑定更新分组来注销移动节点与该通信节点的先前的绑定更新。所述绑定更新分组包括：在外部源字段的移动节点的全局被访问的IPv6地址；在外部目的地字段的本地代理的IPv6地址；在内部源字段的移动节点的IPv4本地地址；在内部目的地字段的通信节点的IPv4地址；以及作为内部分组的普通绑定更新分组。当接收到绑定更新时，通信节点可除去用于移动节点的绑定高速缓存器并使用移动节点的本地地址开始与移动节点通信。

根据本发明的另一个方面，用IPv6地址更新通信节点可包括：经由本地代理向通信节点发送包括移动节点的IPv6地址的第一分组；以及请求该通信节点的IPv6地址。该通信节点可存储包括在第一分组中的移动节点的IPv6地址，以便在数据分组隧道传输中使用该IPv6地址。该通信节点通过向移动节点发送第二分组来响应该移动节点，该第二分组包括通信节点的IPv6地址或与通信节点链接的双重路由器的地址。

根据本发明的另一个方面，通过通信节点的IPv6地址来检查到通信节点的直接可达性可以包括：从移动节点直接向通信节点发送目的地是该通信节点的IPv4-in-IPv6分组。当接收到该分组时，通信节点直接向移动节点发送响应分组。

本发明的其他方面和/或优点部分呈现在下面的描述中，部分可以说明书中明显看出，或从本发明的实践中了解到。

附图说明

本发明的这些和其他方面和优点将通过下面结合附图来描述实施例而更加清晰和容易接受，其中：

图1描述了当MN移动到纯IPv6网络时，移动节点(MN)和本地代理(HA)之间，以及经由HA在MN和通信节点(CN)之间的分组交换；

图2描述了经由HA在MN和CN之间的消息交换以获得路由优化；

图3描述了MN，HA和CN之间的消息流程；

图4A到4D描述了MN移动到纯IPv6网络时根据本发明实施例的新消息的示范格式。

具体实施方式

现在详细描述本发明的实施例，在附图中描述的实施例中，相同的附图标记代表相同的部件。为解释本发明，下面通过参引附图来描述实施例。

移动的纯IPv4节点(mobile IPv4-only node)在IPv4子网间移动时，可使用移动IPv4(MIPv4)来保持连接性。同样，移动的纯IPv6节点(mobileIPv6-only node)在IPv6子网间移动时，可使用移动IPv6(MIPv6)来保持连接性。从IPv4迁移到IPv6的方法之一是部署能够运行IPv4和IPv6的双栈节点(dual stack node)。这样的节点能够获得IPv4和IPv6的地址，因此不仅能够与目前的IPv4因特网通信并且能够在任何IPv6节点和网络变得可用时与其通信。双栈节点能够针对其IPv4栈使用移动IPv4以及针对其IPv6栈使用移动IPv6，因此它能够在IPv4和IPv6子网之间移动。本发明涉及获得路由优化的方法，使得在双重MIPv4移动节点(MN)被连接到纯IPv6网络时，分组行经的路线比通过本地代理(HA)使用双向隧道的默认路线更短，因此获得更好的带宽利用率。

MN，CN和HA可以具有双重能力。任何与CN连接的双重路由器能够充当CN来代替CN。同样，任何支持IPv4-over-IPv6隧道的双重路由器能够出现在本地网络的本地管理域(administrative domain)中。另外，MN可以具有HA的IPv6地址。

图1描述了当MN 26移动到纯IPv6网络22时，MN 26和HA 12之间以及经由HA 12在MN 26和通信节点(CN)18之间的分组交换。图1描述了双重能力节点MN 26从IPv4网络(未示出)到纯IPv6网络22的切换。移动节点可以是任何移动设备，例如移动电话，个人数字助理(PDA)，或便携娱乐设备例如Apple^TMiPod^TM。通信节点可以是任何计算机系统，例如桌上型电脑，膝上型电脑，移动设备，家庭娱乐系统，或网络设备例如服务器。本地代理可以是任何设备，例如路由器，服务器或个人计算机。

双重MN 26在进入纯IPv6网络22时从接入路由器24接收IPv6地址。当从接入路由器24接收到路由器广告(RA)时，MN 26认识到网络22是纯IPv6网络。MN 26向其自己的HA 12发送包含MN 26的IPv6地址的绑定更新消息。早接收到MN 26的IPv6地址时，在HA 12和纯IPv6网络22的MN26之间建立双向隧道28。所有分组30，包括传输到HA 12的注册分组和传输到CN 18的IPv4数据，都经由双向隧道28来传送。HA 12解封装IPv4数据30，并且将解封装的IPv4数据31转发给CN 18。HA 12也从CN 18接收IPv4数据分组32，封装IPv4数据分组32，并将封装的IPv4数据分组32经由双向隧道28转发给MN 26。

图2描述了经由HA 12在MN 26和CN 18之间的新消息交换来获得路由优化。使用双向隧道28经由HA 12在CN 18和MN 26之间交换IPv6地址40。使用IPv4-in-IPv6隧道直接在MN 26和CN 18之间通信可达性测试消息42、对应于CN 18对可达性测试消息42的响应的响应消息44、以及紧接着响应消息44的数据分组46，而无需经由HA 12的路由。

一旦MN 26被连接到纯IPv6网络22，它就获得了的IPv6地址。然后，MN 26用新的IPv6地址来更新其HA 12。HA 12采用所接收的IPv6地址形成用于MN 26的绑定条目，然后将具有MN 26的本地地址HOA的、所接收到的分组隧道传输到MN 26的新IPv6地址。MN 26将其新IPv6地址经由HA 12传输到CN 18，以便更新CN 18。CN 18相应地更新其绑定条目。

在更新HA 12之后，MN 26经由HA 12发送出新消息给CN 18，它给出MN的IPv6地址并且请求CN 18的IPv6地址(如果CN 18是双重的)。新消息的分组是IPv4-in-IPv6隧道分组。HA 12解隧道并将内部的分组转发给CN18。然后，如果CN 18是双重的，它发送它的IPv6地址给HA 12，作为响应。CN 18的IPv6地址被HA 12隧道处理并被发送给MN 26而作为新IPv6地址。

一旦MN 26知道CN 18的IPv6地址，它就发送了地址可达性测试消息42用语直接传送。当从CN 18接收到响应消息44时，MN 26开始使用IPv4-in-IPv6隧道直接发送数据分组46给CN 18。

图3描述了MN，HA和CN之间的消息流。它以它们就能够互相区别开的这种方式描述了隧道传输和解封装的分组。用方框覆盖的线代表IPv4-in-IPv6隧道传输分组。没有用方框覆盖的线代表分组没有被隧道传输，主要是CN和HA之间的明码(plain)分组。

图3描述了MN被连接到外部纯IPv6网络并获得新IPv6地址后的消息流程。开始的两个分组交换用MN的移动更新HA。在操作S100，MN传输绑定更新消息给HA。在操作S110，该HA发送绑定确认给MN。

随后的两个分组交换经由HA用MN的移动来更新CN。在操作S120，MN封装用于CN的绑定更新消息，并将封装的绑定更新消息发送给HA；HA解封装绑定更新消息并将解封装的绑定更新消息发送给CN。在操作S130，CN发送绑定确认给HA；HA封装绑定确认并将封装的绑定确认发送给MN。

随后的两个分组交换将MN的IPv6地址告知CN并请CN给出其IPv6地址。在操作S140，MN封装包括其自己的IPv6地址的消息并将其发送给HA。然后，HA解封装该消息并将解封装的消息发送给CN。在操作S150，CN向HA传输包含其自己的IPv6地址或路由器的IPv6地址的消息。然后，HA封装该消息并将封装的消息发送给MN。

随后的两个分组交换测试CN的IPv6地址的可达性用于直接传送。在操作S160，MN直接将类似于转交(care-of)测试开始(COTI)消息的新消息传输给CN，以便测试CN的IPv6地址的可达性。在操作S170，当接收了该消息，CN将类似于转交测试(COT)消息的新消息传输给MN，以便通知MN，CN的IPv6地址已到达。

最后的分组交换描述了数据分组如何在MN和CN之间传输的。在测试了MN和CN之间的可达性之后，在操作S180，使用在两个节点之间直接形成的IPv4-in-IPv6隧道来传送数据分组。

图4A到4D描述了根据本发明实施例当MN移动到纯IPv6网络时新消息的示范格式。这些描述了新移动性头部选项的使用。新选项是Type-Length-Value选项，往返于MN和CN之间承载IPv6地址。四个新移动性头部选项被定义，其中的两个用来将IPv6地址从MN交换到CN以及从CN交换到MN，而另外两个用于从MN到CN和从CN到MN的IPv6地址可达性测试。

图4A所示的分组格式代表了用来将MN的IPv6地址告知CN的新移动头部。图4B所示的分组格式代表了MN从具有其IPv6地址的CN接收答复的新移动头部。图4C和4D所示的两个分组格式代表了测试CN的IPv6地址可达性的新移动头部。

当MN被连接到纯IPv6网络时，所有往来于MN的通信量应该行经到达HA的双向隧道。因此，HA超载了。根据本发明的一个方面，允许往来于MN的分组使用IPv4-in-IPv6隧道直接到CN。为了实现这一点，MN必须是双能的。

根据本发明的方法包括下面的操作。在第一操作中，当双能MN被连接到纯IPv6网络时，它被配置有被访问的IPv6地址(全局的)，该地址从与MN连接的路由器处接收到。在第二操作中，用MN的IPv6地址来更新HA。MN首先向HA发送封装在IPv6头部中的绑定更新(BU)分组。然后，BU分组包括在外部源的字段中MN的全局被访问的IPv6地址以及在外部目的地的字段中的HA的IPv6地址。被包括在分组中的内部分组通常是普通BU分组，虽然其他类型也是可以的。一旦接收到这个分组，HA除去为了这个MN而存在的绑定高速缓存器(如果有的话)并存储任何需要的隧道参数(例如MN的IPv6地址)。接着，HA将分组在IPv6分组中隧道传输到CN并从CN隧道传输到MN；而MN使用HA的IPv6地址将所有目的地是CN的分组隧道传输到CN。

在第三操作中，与CN的绑定被更新(经由HA)。MN通过(经由HA)向CN发送封装在IPv6分组中的普通BU来注销其先前与CN的绑定更新。IPv6分组包括：在外部源字段中的MN的被访问的IPv6地址(全局的)、在外部目的地字段中的HA的IPv6地址、在内部源字段中的MN的IPv4HoA、在内部目的地字段中的CN的IPv4地址、以及新BU。本发明的其他方面可以使用其他字段。然后，一旦接收到该分组，CN就除去用于该MN的绑定高速缓存器，并使用MN的本地地址HOA开始与MN通信。

在第四操作中，CN用IPv6地址来更新。MN首先(经由HA)向CN发送如图4A所示的、包括MN的IPv6地址的分组，以请求CN的IPv6地址。然后，CN保存MN的IPv6地址，用于数据分组隧道传输。接着，如果CN是双能的，则CN以图4B所示的IPv6地址进行答复。否则，CN以与CN链接的双重路由器的地址进行答复。

在第五操作中，通过IPv6地址(像COTI-COT)检查MN的分组到CN的可达性。MN首先直接向CN发送如图4C所示的IPv4-in-IPv6分组。接着，一旦接收到该分组，CN直接向MN发送如图4D所示的响应分组。

在第六操作中，IPv4数据分组被通信。一旦可达性得到确认，MN就开始向CN发送在IPv6分组中隧道传输的数据分组。同样，CN直接向MN的IPv6地址发送隧道传输的数据分组。

对本领域技术人员来说，其他控制方法和装置能够通过组合由说明书和附图所教导的本发明的多种方法和装置来获得，这些方法和装置也应该被认为是本发明的范围内。另外，这样的组合和变化的描述没有在上面提到。注意到保存应用的主机可以是，但不限于，微芯片，微处理器，手持通信设备，计算机，表现设备，或多功能设备。

虽然已经参照附图结合优选实施例充分描述了本发明，但是注意到各种改变和修改是可能的，且对本领域技术人员来说是可以接受的。这样的改变和修改可能被理解为包括在下面的权利要求所限定的范围内，而不是将其排除。

本发明也能够表现为计算机可读记录介质上的计算机(即任何具有信息处理能力的设备)可读代码。计算机可读记录介质是任何数据存储设备，它能够存储数据，该数据能够随后被计算机系统读出。计算机可读记录介质的例子是只读存储器(ROM)，随机访问存储器(RAM)，CD-ROM，磁盘，软盘，光数据存储设备，等等。

当本发明已经参照它的优选实施例而被特别展示和描述时，本领域技术人员能够理解只要不脱离本发明的精神和随后的权利要求确定的范围，在形式和细节上的各种改变是可以接受的。

在根据本发明的路由优化方法中，数据分组在移动节点和通信节点之间通过在移动节点和通信节点之间形成的IPv4-in-IPv6隧道而不用通过本地代理就被传输了。因此，能够降低传输延迟，本地代理避免过载，网络的传输效率增强了，带宽使用率改进了。

虽然描述了本发明的几个实施例，本领域技术人员可以理解只要不脱离本发明的精神和随后的权利要求确定的范围，各种改变是可以接受的。

本申请要求了2005年12月29日在印度知识产权局申请的印度专利申请No.1956/CHE/2005和2006年11月21日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2006-0115454。它们公开的内容结合到这作为参考。

Claims (19)

1.一种在纯IPv6网络中采用双重移动IPv4节点的路由优化的方法，该方法包括：

当双重移动节点连接到纯IPv6网络时，从第一路由器接收被访问的IPv6地址；

用被访问的IPv6地址更新本地代理；

注销经由本地代理与通信节点的绑定更新；

经由该本地代理用被访问的IPv6地址更新通信节点；

使用通信节点的IPv6地址来检查分组直接到通信节点的可达性；

一旦可达性得到验证，则开始从所述移动节点向所述通信节点发送在第一IPv6分组中隧道传输的数据分组；和

从所述通信节点直接向所述移动节点的被访问的IPv6地址发送隧道传输的数据分组。

2.如权利要求1的方法，其中所述用被访问的IPv6地址来更新本地代理包括：从所述移动节点向所述本地代理发送封装在IPv6头部中的绑定更新分组。

3.如权利要求2的方法，其中所述绑定更新分组包括：

在外部源字段的移动节点的全局被访问的IPv6地址；以及

在外部目的地字段的本地代理的IPv6地址；

其中内部分组是普通绑定更新分组。

4.如权利要求3的方法，还包括：

一旦接收到所述绑定更新分组，则该本地代理除去为了所述移动节点而存在的每个绑定高速缓存器；以及

存储所述移动节点的被访问的IPv6地址，该地址是所需要的隧道参数。

5.如权利要求4的方法，还包括：

使用本地代理的IPv6地址来隧道传输所有目的地是所述通信节点的数据分组；和

将目的地是所述通信节点的数据分组解隧道，并将第二IPv6分组中的分组从通信节点隧道传输到移动节点。

6.如权利要求1的方法，其中所述注销经由本地代理的通信节点的绑定更新包括：通过经由本地代理向通信节点发送封装在第二IPv6分组中的绑定更新分组来注销移动节点与该通信节点的先前的绑定更新。

7.如权利要求6的方法，其中所述绑定更新分组包括：

在外部源字段的移动节点的全局被访问的IPv6地址；

在外部目的地字段的本地代理的IPv6地址；

在内部源字段的移动节点的IPv4本地地址；

在内部目的地字段的通信节点的IPv4地址；以及

作为内部分组的普通绑定更新分组。

8.如权利要求7的方法，还包括：

一旦接收到绑定更新，则该通信节点除去用于移动节点的绑定高速缓存器；以及

使用移动节点的IPv4本地地址与移动节点通信。

9.如权利要求1的方法，其中所述用IPv6地址更新通信节点包括：

经由本地代理向通信节点发送包括移动节点的IPv6地址的第二分组；以及

请求该通信节点的IPv6地址。

10.如权利要求9的方法，还包括：该通信节点存储包括在第二分组中的移动节点的IPv6地址，以便在数据分组隧道传输中使用该IPv6地址。

11.如权利要求10的方法，还包括：该通信节点通过向移动节点发送第三分组来响应该移动节点，该第三分组包括通信节点的IPv6地址或与通信节点链接的、双重的第二路由器的地址。

12.如权利要求1的方法，其中所述通过通信节点的IPv6地址来检查分组直接到通信节点的可达性包括：从移动节点直接向通信节点发送目的地是该通信节点的IPv4-in-IPv6分组。

13.如权利要求12的方法，还包括：一旦接收到IPv4-in-IPv6分组，则直接向移动节点发送响应分组。

14.一种移动设备，包括：

地址接收部分，用于在该移动设备被连接到纯IPv6网络时，从路由器接收被访问的IPv6地址；

更新部分，用于经由本地代理利用所述地址接收部分所接收的被访问的IPv6地址更新其他设备；

可达性测试部分，用于使用被访问的IPv6地址来测试通信节点的可达性；

通信部分，用于在可达性得到验证时，直接向通信节点传输在IPv6分组中隧道传输的数据分组，以及用于直接从通信节点接收隧道传输的数据分组。

15.一种计算机系统，包括：

地址接收部分，用于经由本地代理接收移动节点的更新的IPv6地址；

地址绑定部分，用于在从本地代理接收到绑定更新时，除去移动节点的绑定高速缓存器；

可达性测试部分，用于使用更新的IPv6地址来测试移动节点的可达性；以及

通信部分，用来在可达性得到验证时，直接向移动节点传输在IPv6分组中隧道传输的数据分组，以及用于直接从移动节点接收隧道传输的数据分组。

16.一种降低移动节点和通信节点之间的传输延迟的方法，包括：

经由本地代理，从纯IPv6网络中的移动节点向通信节点传输更新的IPv6地址；

检查直接传输到通信节点的数据分组是否已经到达通信节点；以及

如果所述检查成功，则直接在通信节点和移动节点的IPv6地址之间传输在IPv6分组中隧道传输的数据分组，而无需通过本地代理。

17.如权利要求16的方法，还包括：

将在IPv6头部中封装的绑定更新分组发送到本地代理；

在接收到绑定更新分组时，除去本地代理上的、为了移动节点而存在的每个绑定高速缓存器；

该本地代理存储移动节点的IPv6地址。

18.如权利要求16的方法，其中所述传输在IPv6分组中隧道传输的数据分组包括：

在移动节点和通信节点之间形成避免了本地代理的双向隧道；以及

经由所述双向隧道在移动节点和通信节点之间传输数据分组。

19.如权利要求16的方法，其中所述传输在IPv6分组中隧道传输的数据分组包括：直接在通信节点和移动节点之间传输在IPv4-in-IPv6分组中的数据分组，而无需通过本地代理。

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