CN101115022B - 实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法，该装置主要包括：FHA(外地家乡代理)。该方法主要包括：在MN(移动节点)从IPv4(因特网协议版本4)网络移动到IPv6(因特网协议版本6)网络后，FHA通过和MN、HAv4(MN在IPv4网络中的家乡代理)进行消息交互，在IPv6网络和IPv4网络的网络接口上注册隧道。利用本发明，从而可以实现双栈移动节点从IPv4网络漫游到IPv6网络中的路由方案。

Description

实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法

技术领域

本发明涉及网络通讯领域，尤其涉及一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法。

背景技术

在现有TCP(传输控制协议)/IP(因特网协议)框架中，MN(移动节点)的IP地址代表的是MN的位置，CN(通信节点)向MN发送数据包时，根据MN的IP地址所在的网络决定路由。当MN从家乡网络移动到外地网络时，CN发往MN的数据包仍然会被路由到MN的家乡网络。由于此时MN不在家乡网络，该数据包在MN的家乡网络将被丢弃，MN和CN之间的通讯将会中断。

随着移动通讯技术的发展，未来的移动网络必须是基于IP，并且要求MN从家乡网络漫游或游牧到外地网络时保持现有的通讯不中断。传统的TCP/IP协议不能满足上述移动通讯的这种要求，因此，IETF(因特网工程部)提出了MIP4(移动IPv4)和MIP6(移动IPv6)协议。

MIP4和MIP6协议分别提供了允许移动节点在IPv4和IPv6网络中漫游时仍能使用家乡IP地址进行通讯的方法。

MIPv4实现了一个具有MIPv4的节点在MIPv4网络中移动，并且在移动过程中仍保持现有连接。具体处理过程为：

采用三角路由模式。当一个MN在家乡链路上时，它遵循正常的IPv4协议。当它从家乡链路移动到一个外地链路时，首先，它必须在外地链路上得到一个CoA(转交地址)，并将该CoA注册到HA(家乡代理)。

所有CN由于只能看到MN的HoA，不知道MN发生了移动，也就是说，对于CN来说，MN的移动是透明的。HoA是MN在家乡链路上得到的一个永久分配给MN使用的一个地址。因此，CN仍然将发往MN的数据包直接发往MN的HoA，该数据包被路由到MN的HA之后，由HA通过隧道发送给MN的COA。MN发往CN的数据直接被发往CN。在上述移动过程中MN必须支持MIPv4协议的。

MIPv6实现了一个具有MIPv6节点的移动并在移动过程中保持现在通信的连续性。和上述MIPv4的处理过程类似，当MN从家乡网络移动到外地网络时，它首先要在外地网络上得到一个CoA，并将该CoA通过BU(BindingUpdate，绑定更新)消息注册到HA上。HA收到来自MN的BU消息后，向MN返回一个绑定确认消息，同时在HA上生成一个Cache(高速缓冲存储器)条目。在IPv6网络中，MN还可以使用路由优化方法。

上述MIPv4协议、MIPv6协议在各自的领域已基本实现了MN的移动。但是随着带有这两种协议的方案的布暑及MIP(移动IP)的应用，MN在两种网络之中的漫游将是一种很普遍的现象。于是，另一个问题随之产生。如果一个MN从一个MIPv4网络移动到MIPv6网络，或者从一个MIPv6网络移动到MIPv4网络中，怎样保持以前的连通性。

现有技术中一种实现MN在IPv6、IPv4两种网络之中的漫游的方法为：IETF(Internet Engineering Task Force)提出了一种DSMIP(双栈MIP)的解决方案，该方案要求MN的HA和MN必须都支持DuaI-stack(双栈)，并且都具有IPv4和IPv6的地址。TunneI Broker(隧道代理)技术也被应用于DISMIP中，用于解决MN在IPv4网络中的漫游及穿越问题。

上述现有技术的方法的缺点为：在该方法中，HA必须具有I Pv4地址且必须支持双栈，将导致IPv4地址资源的缺乏。TunneI Broker技术适用于单个主机获取IPv6连接的情况；也可用于站点之间。但Tunnel Broker可能会在IPv6的路由表中引入很多条目，导致IPv6的路由表过于庞大，违背了IPv6设计的初衷。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法，从而可以实现双栈移动节点从IPv4网络漫游到IPv6网络中的路由方案。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置，包括：

外地家乡代理FHA：具有因特网协议版本6IPv6和因特网协议版本4IPv4的IP地址，在移动节点MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络和IPv4网络的网络接口上分别注册隧道；

所述的FHA具体包括：

注册建立模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络的网络接口上注册FHA和MN之间的隧道，在IPv4网络的网络接口上注册FHA和MN在IPv4网络中的家乡代理HAv4之间的隧道，并生成和保存相应的对应关系表；

路由管理模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，根据所述注册建立模块保存的对应关系表信息，通过所述注册建立模块注册的隧道在MN和HAv4之间传递数据包。

所述的FHA还包括：

注册解除模块：在MN从IPv6网络返回到IPv4网络后，解除所述在IPv6网络的网络接口上注册FHA和MN之间的隧道，并删除所述保存的相应的对应关系表。

所述的FHA设置于IPv6网络和IPv4网络的交界范围内或者同时运行IPv6网络和IPv4网络的混合网络中。

一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的方法，包括：

A、移动节点MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，获得转交地址CoA，发送源地址为所述CoA、目的地址为MN从外地家乡代理FHA得到的IPv6外地家乡地址FHoAv6的代理扩展绑定更新PEBU消息到FHA，在MN和FHA的IPv6网络接口FHAv6之间建立隧道；

B、所述FHA根据收到的所述PEBU消息生成注册消息，所述注册消息的源地址为MN从FHA得到的IPv4外地家乡地址FHoAv4、目的地址为HAv4的地址HAA，将所述注册消息发送到MN在IPv4网络中的家乡代理HAv4，在HAv4和FHA之间建立隧道。

所述的PEBU消息中携带注册请求扩展选项，该注册请求扩展选项的生存时间Iifetime小于或者等于PEBU消息的lifetime；

所述的注册消息中携带绑定更新扩展选项，该绑定更新扩展选项的生存时间lifetime小于或者等于注册消息的lifetime。

所述的方法还包括：

所述FHA生成并保存FHoAv6和CoA之间的对应关系表、HAA和FHoAv4之间的对应关系表、FHoAv4和FHoAv6之间的对应关系表。

所述的方法还包括：

C、所述HAv4收到所述注册消息后，生成并保存HoA和FHoAv4之间的对应关系表，向FHA返回注册确认消息；

D、FHA收到所述注册确认消息后，向MN返回一个代理扩展绑定确认PEBack消息，该PEBack消息中包括根据所述注册确认消息得到的注册确认扩展选项，MN收到所述PEBack消息后，生成并保存CoA和FHoAv6之间的对应关系表。

所述的方法还包括：

E、当MN从IPv6网络返回到IPv4网络后，MN向FHA发送注册请求扩展消息，该注册请求扩展消息中包含lifetime值为0的绑定更新扩展选项；

F、FHA收到该注册请求扩展消息后，解除所述MN和FHA之间的隧道，删除所述保存的FHoAv6和CoA之间的对应关系表，所述FHA在所述FHoAv4和FHoAv6之间的对应关系表中的表项，向MN返回注册确认扩展消息。

所述的方法还包括：

MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，MN通过所述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过所述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到HAv4，HAv4再将数据包发送到相应的在IPv4网络中的通信节点CNv4节点；

CNv4节点将数据包发送到HAv4，HAv4通过所述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过所述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到MN。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过设置FHA(外地家乡代理)，在FHA和MN之间、FHA和HAv4(MN在IPv4网络中的家乡代理)之间建立隧道，从而可以实现双栈移动节点从IPv4网络漫游到IPv6网络中的路由方案。和现有技术相比，具有如下优点：

1、HA不用支持双栈，而且本发明只是对现在协议的扩展，对现有协议改动较小。

2、本发明实现起来简单，不会在IPv6的路由表中引入很多条目，而导致IPv6的路由表过于庞大。

附图说明

图1为本发明所述装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明所述方法的实施例的具体处理流程示意图；

图3为本发明所述注册请求扩展选项的格式示意图；

图4为本发明所述注册确认扩展选项的格式示意图；

图5为本发明所述PEBU消息和PEBack消息、注册消息和注册确认消息的交互过程示意图；

图6为本发明所述绑定更新扩展选项的格式示意图；

图7为本发明所述绑定确认扩展选项的格式示意图；

图8为本发明所述当MN从IPv6网络返回到IPv4网络时的FHA和MN之间的消息交互过程示意图.

具体实施方式

本发明提供了一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置和方法，本发明的核心为：在IPv6网络和IPv4网络的交界范围内或者混合网络中设置FHA，在FHA和MN之间、FHA和HAv4之间建立隧道，MN从IPv4网络漫游到IPv6网络后，通过所述FHA和CNv4节点进行通讯。

下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述装置包括FHA，其实施例的结构示意图如图1所示。

FHA：同时支持MIp4和MIp6协议，即支持双栈，具有IPv6和IPv4的IP地址。设置于IPv6网络和IPv4网络的交界范围内或者同时运行IPv6网络和IPv4网络的混合网络中。在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络和I Pv4网络的网络接口上注册隧道，即在IPv6网络中注册一个FHA和MN之间的隧道，在I Pv4网络中注册一个FHA和HAv4之间的隧道。FHA通过上述两个隧道，在MN和CNv4之间传递数据包。

和上述两个隧道相对应，FHA上需要生成并保存两个cache条目，一个是对应于IPv6网络中(FHoAv6，CoA)，另一个对应于IPv4网络中的(HAA，FHoAv4)。另外，由于要关联上述两个隧道，在FHA上还要生成并保存一个对应关系表(FHoAv4，FHoAv6)。

FHA包括：注册建立模块、注册解除模块和路由管理模块。

注册建立模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络的网络接口上注册FHA和MN之间的隧道，在IPv4网络的网络接口上注册FHA和HAv4之间的隧道，并生成和保存相应的cache条目(FHoAv6，CoA)、(HAA，FHoAv4)和对应关系表(FHoAv4，FHoAv6)。

注册解除模块：在MN从IPv6网络返回到IPv4网络后，解除所述在I Pv6网络的网络接口上注册的FHA和MN之间的隧道，并删除所述保存的相应的cache条目(FHoAv6，CoA)和所述FHA在对应关系表(FHoAv4，FHoAv6)中表项。

路由管理模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，根据所述注册管理模块保存的对应关系表信息，通过所述注册管理模块注册的FHA和MN之间的隧道、FHA和HAv4之间的隧道在MN和HAv4之间传递数据包。

本发明所述方法的实施例的具体处理流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤2-1、在网络中布置FHA，在FHA和MN之间、FHA和HAv4之间建立隧道。

本发明首先需要在IPv6网络和IPv4网络的交界处布置一种FHA服务器，FHA服务器同时支持MIP4和MIP6协议，具有IPv6和IPv4的IP地址。

当MN从IPv4的网络漫游到IPv6的网络时，MN在IPv6网络中的AR(接入路由器)上得到一个CoA，并发送PEBU(Proxy Extension BindingUpdate，代理扩展绑定更新)消息到FHA的FHoA_IPv6接口。于是，在MN和FHAv6之间便建立了一个隧道。上述PEBU消息的源地址为MN在AR得到的CoA，目的地址为FHoAv6。上述PEBU消息中携带注册请求扩展选项，并且该注册请求扩展选项中的lifetime(生存时间)必须小于或者等于PEBU消息中的lifetime值。

上述注册请求扩展选项的格式如图3所示。其中的一些参数描述如下：

Type：     TBD(待定)；

Length：   16；

FHoA-IPv4：FHA在IPv4网络中的地址；。

Type-v4：  对应注册消息中的type，参见RFC[3344]。

其它参数参见RFC[3344]。

当FHA收到上述PEBU消息后，根据该消息中的绑定更新扩展选项生成一个注册消息，该注册消息的源地址为FHoAv4，目的地址为HAA。同时FHA也必须生成并保存一个Cache条目，内容为(FHoAv6，CoA)。然后，将该注册消息从FHA在IPv4网络中的接口发送到HAv4。于是，在HAv4和FHAv4口之间便建立了一个隧道。同样，该注册消息的绑定更新扩展选项中的lifetime要小于或者等于注册消息中的lifetime。之后，FHA必须生成和保存一个对应表(FHoAv4，FHoAv6)和另一个Cache条目(HAA，FHoAv4)。

HAv4收到上述FHA发送的注册消息后，必须生成一个Cache条目(HoA，FHoAv4)，否则要根据注册消息更新注册周期，然后，返回一个注册确认消息到FHA的IPv4网络接口。

FHA收到上述注册确认消息后，在FHA的IPv6接口上发送一个PEBack(Proxy Extension Binding Acknowledgement，代理扩展绑定确认)消息到MN，PEBack消息的源地址为FHoAv6，目的地址为MN在AR上得到的CoA。PEBack消息中必须包含有注册确认扩展选项，这个选项根据上述注册确认消息而得到。所述注册确认扩展选项的格式如图4所示，其中的一些参数描述为：Type：TBD；Length：12。其它参数参见RFC[3344]。当MN第一次收到上述PEBack消息后，MN必须生成并保存一个cache条目(CoA，FHoAv6)。

上述PEBU消息和PEBack消息、注册消息和注册确认消息的交互过程示意图如图5所示。

当MN从IPv6网络返回到IPv4网络时，MN必须发送一个注册请求扩展消息到FHA，在注册请求扩展消息中包含有绑定更新扩展选项，在这个选项中的lifetime必须为0。上述绑定更新扩展选项的格式如图6所示，其中的一些参数描述为：Type：TBD；Length：38。其它参数参见RFC[3775]。

当FHA收到上述注册请求扩展消息后，解除原来MN和FHA之间在IPv6网络中的隧道，并且必须删除对应于MN在IPv6网络中注册的的Cache条目及FHA在(FHoAv4，FHoAv6)对应表中的表项。然后，向MN返回一个注册确认扩展消息，在该消息中必须包含有绑定确认扩展选项，该绑定确认扩展选项的格式如图7所示，其中的一些参数描述为：Type：TBD；Length：38。其它参数参见RFC[3775]。

上述当MN从IPv6网络返回到IPv4网络时的FHA和MN之间的消息交互过程如图8所示。

步骤2-2、MN利用上述建立的隧道，通过FHA和IPv4网络中的HA或CN之间进行通讯。

当MN漫游到IPv6网络时，上述FHA作为MN在IPv6网络中的THAv6(临时家乡代理)，MN和CNv6节点的通讯使用正常的MIPv6协议方式，此时THAv6充当MN在IPv6网络中的家乡代理.当MN和CNv4节点进行通讯时，MN通过上述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过上述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到HAv4，HAv4再将数据包发送到相应的CNv4节点.反过来，CNv4节点将数据包发送到HAv4，HAv4通过上述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过上述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到MN.

当MN在IPv4网络时，MN和CNv4节点之间的通讯可以使用正常的MIPv4协议(请参见RFC3344)。当MN和CNv6节点进行通讯时，MN将数据包发送到HAv4，HAv4通过上述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过上述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到CNv6节点。上述数据包传递过程要求FHA和每个CNv6节点都建有隧道。反过来，CNv6节点通过反相隧道将数据包传送到达FHA，FHA再通过隧道将数据包传送到HAv4，HAv4再将数据包发送到MN。

在上述本发明所述方法的处理流程中，对MN、FHA和HA的操作要求分别如下：

MN的操作：

1、当MN处在IPv6网络时，当MN从一个链路移动另一个链路，或者注册将要过期时，必须立即向FHA发送PEBU消息到FHA。并且在该PEBU消息中的注册请求扩展选项中的lifetime必须小于或者等于PEBU消息中的lifetime值。

3、当MN第一次收到FHA返回的PEBU消息的确认消息PEBack消息后，MN必须生成一个cache条目(CoA，FHoAv6)。

4、当MN从IPv6网络返回到IPv4网络时，MN必须向FHA发送一个注册请求扩展消息，并且在该消息中的绑定更新扩展选项的lifetime必须为0。

FHA的操作：

1、当FHA收到来自MN的PEBU消息后，它必须根据该消息中的注册请求扩展选项生成一个注册消息。同时，FHA也必须生成一个Cache条目(FHoAv6，CoA)。然后，将生成的注册消息由FHA的IPv4网络接口发送到HA。之后，FHA还生成一个对应表(FHoAv4，FHoAv6)和另一个Cache条目(HAA，FHoAv4)。

2、当收到HA的注册确认消息后，FHA必须返回一个PEBack消息给MN，该PEBack消息中的注册确认扩展选项是根据注册确认消息而生成的。

3、当FHA收到注册请求扩展消息中绑定更新扩展选项中的lifetime为0时，它必须删除对应的Cache条目及(FHoAv4，FHoAv6)的对应表。

HA的处理过程：

1、当HA第一次收到来自FHA的注册消息后，必须生成一个Cache条目(HoA，FHoAv4)，否则要根据注册消息更新注册周期。

2、作为对注册消息的回应，必须回答一个注册确认消息到FHA。

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 (9)

1.一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的装置，其特征在于，包括：

外地家乡代理FHA：具有因特网协议版本6IPv6和因特网协议版本4IPv4的IP地址，在移动节点MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络和IPv4网络的网络接口上分别注册隧道；

所述的FHA具体包括：

注册建立模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，在IPv6网络的网络接口上注册FHA和MN之间的隧道，在IPv4网络的网络接口上注册FHA和MN在IPv4网络中的家乡代理HAv4之间的隧道，并生成和保存相应的对应关系表；

路由管理模块：在MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，根据所述注册建立模块保存的对应关系表信息，通过所述注册建立模块注册的隧道在MN和HAv4之间传递数据包。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的FHA还包括：

注册解除模块：在MN从IPv6网络返回到IPv4网络后，解除所述在IPv6网络的网络接口上注册FHA和MN之间的隧道，并删除所述保存的相应的对应关系表。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的FHA设置于IPv6网络和IPv4网络的交界范围内或者同时运行IPv6网络和IPv4网络的混合网络中。

4.一种实现节点在因特网协议版本6网络中漫游的方法，其特征在于，包括：

A、移动节点MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，获得转交地址CoA，发送源地址为所述CoA、目的地址为MN从外地家乡代理FHA得到的IPv6外地家乡地址FHoAv6的代理扩展绑定更新PEBU消息到FHA，在MN和FHA的IPv6网络接口FHAv6之间建立隧道；

B、所述FHA根据收到的所述PEBU消息生成注册消息，所述注册消息的源地址为MN从FHA得到的IPv4外地家乡地址FHoAv4、目的地址为HAv4的地址HAA，将所述注册消息发送到MN在IPv4网络中的家乡代理HAv4，在HAv4和FHA之间建立隧道。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述的PEBU消息中携带注册请求扩展选项，该注册请求扩展选项的生存时间lifetime小于或者等于PEBU消息的lifetime；

所述的注册消息中携带绑定更新扩展选项，该绑定更新扩展选项的生存时间lifetime小于或者等于注册消息的lifetime。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

所述FHA生成并保存FHoAv6和CoA之间的对应关系表、HAA和FHoAv4之间的对应关系表、FHoAv4和FHoAv6之间的对应关系表。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

C、所述HAv4收到所述注册消息后，生成并保存HoA和FHoAv4之间的对应关系表，向FHA返回注册确认消息；

D、FHA收到所述注册确认消息后，向MN返回一个代理扩展绑定确认PEBack消息，该PEBack消息中包括根据所述注册确认消息得到的注册确认扩展选项，MN收到所述PEBack消息后，生成并保存CoA和FHoAv6之间的对应关系表。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

E、当MN从IPv6网络返回到IPv4网络后，MN向FHA发送注册请求扩展消息，该注册请求扩展消息中包含lifetime值为0的绑定更新扩展选项；

F、FHA收到该注册请求扩展消息后，解除所述MN和FHA之间的隧道，删除所述保存的FHoAv6和CoA之间的对应关系表，所述FHA在所述FHoAv4和FHoAv6之间的对应关系表中的表项，向MN返回注册确认扩展消息。

9.根据权利要求4、5、6、7或8所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

MN从IPv4网络移动到IPv6网络后，MN通过所述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过所述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到HAv4，HAv4再将数据包发送到相应的在IPv4网络中的通信节点CNv4节点；

CNv4节点将数据包发送到HAv4，HAv4通过所述建立的FHA和HAv4之间的隧道将数据包发送到FHA，FHA通过所述建立的FHA和MN之间的隧道将数据包发送到MN。

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