CN101047716B - 一种ip传输会话迁移的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IP传输会话迁移的方法，该方法包括：第一节点和第二节点之间基于单一的IP协议建立传输会话；第一节点和第二节点通过交互会话迁移管理信令获取可迁移地址对；对可迁移地址对进行双向可达性检测，如果可达，则所述可迁移地址对可用，否则不可用；利用可用的可迁移地址对迁移传输会话。同时，还公开了一种IP传输会话迁移的装置。采用本发明方案，可以在IPv4和IPv6共存的网络中进行会话迁移，不影响端到端的传输会话的连续性，解决了IPv4和IPv6共存时期的过渡需求。

Description

一种IP传输会话迁移的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种IP传输会话迁移的方法和装置。
背景技术
随着Internet的迅猛发展，IPv4(Internet protocol version 4，网络互连协议版本4)日益面临着地址匮乏的问题，于是IPv6(Internetprotocol version 6，网络互连协议版本6)越来越引起人们的关注，成为新的热点。IPv6是网络层协议的第二代标准协议，也被称为IPng(IP NextGeneration，下一代网络互联协议)，它是IETF(Internet engineering taskforce，因特网工程任务组)设计的一套规范，是IPv4的升级版本。其IP地址的长度从32位升为128位，解决了IPv4地址紧张的问题。除了提供巨大的地址空间外，IPv6还较IPv4有了许多改进。
由于从IPv4网络到IPv6网络的迁移是一个巨大的工程，不可能在短时间内一蹴而就，所以IPv4网络和IPv6网络在较长的时间内将同时存在。
现在，基于网络的应用成千上万，对于这些应用程序来说，适配新的网络通信协议是一个巨大的工程，不可能在较短的时间内完成。因此，为旧的未经改造的网络应用运行在新的IPv6的网络上就成为一个潜在的巨大的现实需求。
发明内容
基于上述分析，本发明的实施例中提出了一种IP传输会话迁移的方法，包括：
第一节点和第二节点之间基于单一的IP协议建立传输会话；
所述第一节点和所述第二节点根据第一节点的候选地址列表和第二节点的候选地址列表通过交互会话迁移管理信令获取可迁移地址对；
对所述可迁移地址对进行双向可达性检测，获取可用的可迁移地址对；
IP会话迁移子层选择一个优先级高的可用的可迁移地址对迁移所述传输会话，所述IP会话迁移子层位于IP端点子层和IP路由子层之间。
本发明的具体实施例，可以实现传输会话在混合IP网络之间的迁移，即使传输层不支持IPv6，也能够实现端到端的IPv6通信，解决了IPv4和IPv6共存时期的过渡需求。本发明的实施例，可以支持IPv4和IPv6之间的流量工程。采用本发明具体实施例中的方案，可以用来进行双栈节点之间链路的备份，增强通信的可靠性。
附图说明
图1为是本发明的一个具体实施例中混合IP网络进行会话迁移的示意图；
图2为本发明的一个具体实施例中混合IP网络进行会话迁移的基本框架示意图；
图3是本发明的一个具体实施例中混合IP网络进行会话迁移的过程示意图；
图4是本发明的一个具体实施例中会话迁移管理信令的自动信令管理过程示意图；
图5是本发明的一个具体实施例中隧道迁移方法的示意图；
图6是本发明的另一个具体实施例中标签迁移方法的示意图；
图7是本发明的一个具体实施例中会话迁移双栈节点装置的示意图；
图8是本发明的一个具体实施例中IP会话迁移子层单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的具体实施例提供了一种在混合IP网络，即IPv4和IPv6共存的网络中进行会话迁移的方法，主要解决端对端的传输会话在不同的IP网络之间迁移的问题，这种迁移方法不影响端到端的传输会话的连续性。
图1是本发明的一个具体实施例中，混合IP网络进行会话迁移的示意图。其中，两个局域网络均连接到一个IPv4网络和一个IPv6网络，这两个局域网络都是双栈网络，分别位于这两个局域网络内的两个节点都是双栈节点。这两个节点之间建立传输会话，例如，采用TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接，或者采用UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)连接，无论该传输会话是基于IPv4网络还是IPv6网络，都可以在IPv4网络和IPv6网络间进行会话迁移，而传输应用层和传输层不会感觉到迁移过程。
图2是本发明的一个具体实施例中，混合IP网络进行会话迁移的基本框架示意图。为了使传输应用层和传输层不会感知会话的迁移过程，两个双栈节点需要在IP层完成会话的迁移功能。IP层根据功能可以分为两层：一层是IP端点子层(IP Endpoint子层)，用于实现IP端点功能，包括IP层的封装、分片和重组、安全验证和加密，对于IPv6协议还可以包括目的选项等；另一层是IP路由子层，用于实现路由功能，主要包括路由选项的封装及处理，如IPv6的路由头和IPv4的松散及严格源路由选项处理及IP报文的路由转发处理等。如图2所示，在IP层中插入一个子层来完成会话迁移的管理，即IP会话迁移子层，位于IP端点子层和IP路由子层之间。
图3是本发明的一个具体实施例中，混合IP网络进行会话迁移的过程示意图。节点1和节点2是两个双栈节点，从建立传输会话到会话迁移，包括步骤：
A、节点1和节点2之间基于单一的IP协议，如IPv4或IPv6协议，通过传输信令的交互建立传输会话，可以采用TCP，也可以采用UDP连接等；
B、节点1和节点2交互会话迁移管理信令，获取可迁移地址对以及相应的迁移方法和优先级；
C、利用可达性检测信令检查上述可迁移地址对的双向可达性，若可达则为可用，若不可达，则为不可用，从而获取可用的可迁移地址对；在该过程中，还可以对速度和带宽进行检测，将上述检测结果，例如，是否可用、基于速度和带宽所设置的优先级信息等标注于相应的可迁移地址对；
D、利用可用的可迁移地址对进行会话迁移：一般而言，往往基于某些暗示，譬如流量工程或者链路失败等方面的原因，IP会话迁移子层开始生效，选择一个优先级高的可用的可迁移地址对进行会话迁移。
会话迁移管理信令的交互过程主要是为了获取可迁移地址对。如果有两个通信节点A和B，节点A有IPv4地址为A4，IPv6地址为A6′和A6″；相应的，节点B有IPv4地址为B4，IPv6的地址为B6′和B6″。节点A和B使用IPv4的地址A4和B4建立传输会话，而会话迁移管理信令的目的是使双方互相发现对方的IPv6地址，建立可迁移地址对(A6′，B6′)、(A6′，B6″)、(A6″，B6′)、(A6″，B6″)，并且为每一个可迁移地址对建立相应的地址对属性，譬如可迁移地址对的迁移方法、优先级、速度和带宽等。优先级可以根据速度和带宽来确定，也可以由用户指定。
在具体实现中，会话迁移管理信令可以采用手工管理，也可以采用自动信令管理。采用手工管理时，在两个双栈节点上手工配置好与对方通信的候选地址对，可以表明优先级、迁移方法、速度和带宽等信息。
如图4所示，是本发明的一个具体实施例中，会话迁移管理信令的自动信令管理过程示意图，包括：
B1、节点1向节点2发送初始化Probe消息，刺探节点2是否支持会话迁移功能，如果节点2长时间没有响应，则认为节点2不支持混合网络迁移功能，该消息包括传输会话的原始地址对，即节点1和节点2之间建立的传输会话的地址对、标记本次会话迁移状态环境的本地标签等；
B2、节点2接收到上述初始化Probe消息后，向节点1发送初始化Response消息，该消息包括传输会话的原始地址对；
B3、节点1接收到上述初始化Response消息后，向节点2发送地址交换消息，该消息包括节点1的候选地址列表，也可以包括其他信息，譬如优先级、所支持的会话迁移方法，以及标记本次会话迁移状态环境的本地标签等。
B4、节点2接收到上述地址交换消息后，向节点1返回地址交换消息，该消息包括节点2的候选地址列表，也可以包括其他信息，譬如优先级、所支持的会话迁移方法，以及标记本次会话迁移状态环境的本地标签等。
经过上述四次消息交换后，获取到节点1和节点2的可迁移地址对。
由于会话迁移工作于IP子层，所以会话迁移管理信令也工作于IP子层。会话迁移管理信令的承载方案可以采用ICMP协议(Internet ControlMessage Protocol，因特网控制报文协议)，如表1所示。
表1
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|    Type     |    code     |         checksum          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                                                               |
+                     Message Options                           +
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
表1所示的承载格式中，Type值可以由IANA(Internet AssignedNumber Authority，因特网地址分配组织)来分配，Code值可以根据不同的信令消息来定义，消息选项包含信令承载的内容。
会话迁移管理信令的承载方案也可以通过定义新的IP协议号，如扩展头来实现，以迁移信令的IPv6承载头为例，可以采用表2所示的格式。
表2
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Next Header   |  Hdr Ext Len  |P|    Type     |Type-specific|0|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Checksum             |                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               |    
|                 Type-specific format                          | 
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
在表2所示的迁移信令IPv6承载头格式中，Next Header表示紧随该头的下一个头的协议号；Hdr Ext Len表示该头的长度；P是一个标记，标识该报文是一个负载报文还是一个信令控制报文；Type是消息的类型；Type-specific format包含消息特定的内容。当P为1时，P后面承载的是转换标签及其相关信息，Type、Type-specific及Checksum不再包含。IPv4的信令承载头格式同IPv6类似，此处不再赘述。
通过会话迁移管理信令获取可迁移地址对，以备进行会话迁移时选取使用，但可迁移地址对的双向可达性还需要进一步检测，因此需要有一个可达性检测协议，例如采用ICMP协议(Internet Control MessageProtocol，因特网控制报文协议)来检测可迁移地址对的双向可达性。
在进行会话迁移时，可以采用隧道迁移方法，也可以采用标签迁移方法。
如图5所示，是本发明一个具体实施例中隧道迁移方法的示意图，以报文发送方向的会话迁移为例，采用隧道迁移的方法实现会话迁移的过程如下：
传输层接收到应用层的报文后，进行传输层的封装，并向下传递给IP端点子层；
IP端点子层接收到传输层传递来的上述报文，进行端点功能处理，例如分片、安全加密、原始IP封装等，再将处理后的报文传递到IP会话迁移子层处理；
IP会话迁移子层接收到IP端点子层传递来的上述报文后，根据优选的会话迁移地址对对报文进行隧道封装，然后将报文传递给IP路由子层；在这一步骤中，隧道封装可以采用IP over IP(IP承载IP)的封装方式，也可以采用GRE(Generic Routing Encapsulation，通用路由封装)；
IP路由子层接收到报文后，对隧道头进行正常的路由处理，然后传递给链路层。
上述过程是针对报文发送方向的会话迁移过程而言；对于报文接收方向的处理而言，是一个逆过程，包括：
IP路由子层接收到来自链路层的报文后，对报文的隧道头进行正常的路由处理，再传递给IP会话迁移子层；
IP会话迁移子层收到上述来自IP路由子层的报文后，进行隧道解封装，然后传递给IP端点子层；
IP端点子层接收到上述来自IP会话迁移子层的报文后，进行端点功能处理，例如组片、解密、解封装等，然后传递给传输层；
传输层接收到上述来自IP端点子层的报文后，进行传输层的解封装，并传递给应用层。
如图6所示，是本发明另一个具体实施例中标签迁移方法的示意图，以报文发送方向的会话迁移为例，采用标签迁移的方法实现会话迁移的过程包括：
传输层接收到来自应用层的报文后，进行传输层的封装，并向下传递给IP端点子层；
IP端点子层接收到上述来自传输层的报文后，进行端点功能处理，例如分片、安全加密及原始IP封装等，然后传递给IP会话迁移子层处理；
IP会话迁移子层接收到上述来自IP端点子层的报文后，应用优选的会话迁移地址对对原始的IPv4/IPv6头替换为IPv6/IPv4头，在转换的IP头后面插入新的扩展头，然后将报文传递给IP路由子层，在这一步骤中，扩展头可以采用表2所示的格式，包含转换标签及一些在本次转换中丢失的但需要在接收端验证的发送端原始信息；
IP路由子层接收到上述来自IP会话迁移子层的报文后，对替换后的IPv6/IPv4头进行正常的路由处理，然后传递给链路层。
上述过程是针对发送报文的会话迁移过程而言；对于接收报文的处理来说，是一个逆过程，当IP会话迁移子层接收到来自IP路由子层的报文后，应用报文中所携带的标签及转换信息恢复原始IP头，并将报文传递到IP端点子层。
如图7所示，是本发明一个具体实施例中会话迁移的装置示意图，包括：
传输层单元：用于接收来自应用层的报文并进行传输层的封装，然后传递给IP端点子层单元；
IP端点子层单元：用于接收上述来自传输层单元的报文，对报文进行端点功能处理，例如分片、安全加密及原始IP封装等，将处理后的报文递交到IP会话迁移子层单元；
IP会话迁移子层单元：用于接收上述来自IP端点子层单元的报文，进行会话迁移处理，然后将报文传递给IP路由子层单元；
IP路由子层单元：用于接收到上述来自IP会话迁移子层单元的报文，进行路由处理后传递给链路层。
或者，
IP路由子层单元：用于接收到来自链路层的报文，进行路由处理；或接收来自链路层的报文进行路由处理，然后传递给IP会话迁移子层单元；
IP会话迁移子层单元：用于接收上述来自IP路由子层单元的报文，进行会话迁移处理，然后将报文传递给IP端点子层单元；
IP端点子层单元：用于接收上述来自IP会话迁移子层单元的报文，进行端点功能处理，例如组片、解密及解封装等，将处理后的报文传递到传输层单元；
传输层单元：用于接收来自IP端点子层单元的报文并进行传输层的解封装，然后传递给应用层。
其中，如图8所示，IP会话迁移子层单元包括：
IP会话迁移子层包处理模块：用于接收来自IP端点子层单元的报文，根据该报文的源地址和目的地址查找迁移环境状态表，如果没有找到对应的状态表，则报文直接交给网络层路由处理模块，如果找到对应的状态表，则进行隧道封装或者报文头处理；
或者，用于接收来自所述IP路由子层单元的报文，根据源地址和目的地址查找迁移环境状态表，如果找到对应的表项，进行隧道解封装或者恢复报文头处理，否则直接将报文传递给IP端点子层处理单元；
IP会话迁移子层信令模块：用于获取可迁移地址对；
IP会话迁移子层可达行检测模块：用于对获取的可迁移地址对进行双向可达性检测；
IP会话迁移子层环境状态维护模块：用于根据双向可达性检测结果及可迁移地址对维护迁移环境状态表。
本发明的具体实施例，可以实现传输会话在混合IP网络之间的迁移，即使传输层不支持IPv6，也能够实现端到端的IPv6通信，解决了IPv4和IPv6共存时期的过渡需求；可以支持IPv4和IPv6之间的流量工程；此外，还可以用来作为双栈节点的链路备份，增强了通信的可靠性。
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，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，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。

Claims (6)

1.一种IP传输会话迁移的方法，第一节点和第二节点之间基于单一的IP协议建立传输会话，其特征在于：
所述第一节点和所述第二节点根据第一节点的候选地址列表和第二节点的候选地址列表通过交互会话迁移管理信令获取可迁移地址对；
对所述可迁移地址对进行双向可达性检测，获取可用的可迁移地址对；
IP会话迁移子层选择一个优先级高的可用的可迁移地址对迁移所述传输会话，所述IP会话迁移子层位于IP端点子层和IP路由子层之间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IP会话迁移子层选择一个优先级高的可用的可迁移地址对迁移所述传输会话采用隧道封装方式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IP会话迁移子层选择一个优先级高的可用的可迁移地址对迁移所述传输会话采用标签迁移方式。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述第一节点和所述第二节点根据第一节点的候选地址列表和第二节点的候选地址列表通过交互会话迁移管理信令获取可迁移地址对，包括：
所述第一节点向所述第二节点发送初始化Probe消息；
所述第二节点接收到所述初始化Probe消息后，向所述第一节点发送初始化Response消息，该消息包括所述传输会话的原始地址对；
所述第一节点接收到所述初始化Response消息后，向所述第二节点发送第一地址交换消息，所述第一地址交换消息包括所述第一节点的候选地址列表；
所述第二节点接收到所述地址交换消息后，向所述第一节点返回第二地址交换消息，所述第二地址交换消息包括所述第二节点的候选地址列表；
根据所述第一节点的候选地址列表和所述第二节点的候选地址列表获取可迁移地址对。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述会话迁移管理信令通过因特网控制报文协议承载。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述会话迁移管理信令通过定义新的IP协议号实现。
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