CN101127758A - 移动节点的ip地址获取方法与获取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动节点的IP地址获取方法，包括：地址获取系统中的超级节点接收到发送数据包的源节点发送的用于获取接收所述数据包的目的节点的IP地址的查询请求信息后，根据该查询请求信息中携带的所述目的节点的节点标识信息，从预先建立的用于表示节点标识与IP地址之间的对应关系的对应关系表中获取所述目的节点的IP地址，并将该目的节点的IP地址发送给所述源节点。本发明还公开了一种超级节点及由超级节点构成的移动节点的IP地址获取系统。采用本发明，消除了IP地址的语义过载所带来的一系列问题，简化了通信网络的配置，降低了通信成本，减小了通信时延，提高了实时业务的QoS，方便了用户，还解决了边缘网络管理的问题。

Description

移动节点的IP地址获取方法与获取系统

技术领域

本发明涉及一种网络信息传输技术，尤其是一种移动节点(Mobile Node，MN)的IP地址获取方法与获取系统。

背景技术

移动通信网络与固定通信网络的最大区别在于它的可“移动性”，即：移动终端或移动终端用户可以不受地域限制，随时随地发送和接收信息(话音或数据)。因此，在电信领域，移动通信技术已经成为发展速度最快、最受欢迎、最灵活方便的通信技术之一。移动性包括设备移动性与用户移动性。设备移动性是用户移动性的基础，为了支持MN的设备移动性，移动通信网络需要建立一套有效的移动性管理机制，以便在用户漫游到一个新的服务区后，仍然可以接受服务，即：在整个服务网络内有效支持用户、设备与服务的无缝漫游。MN发送信息时，需要先向网络请求一定的资源，然后才能够与网络进行信息交互。

在传统的话音网络中，通过HLR(本地位置寄存器)/VLR(访问位置寄存器)实现移动性管理。对电路型数据业务的移动性管理可以通过简单IP方式和移动IP(MIP：Mobile IP，MIP)方式两种方式实现。在简单IP方式中，MN可以从PDSN(分组数据业务节点)动态获取IP地址，但获取的IP地址只能在这个PDSN网络中使用，当MN离开该网络时必须释放它所占用的IP地址；另外，因为MN只有主动与移动通信网络建立连接后才能进行数据业务通信，由此，简单IP方式不支持PUSH方式的业务。因此，采用简单IP方式对MN进行移动性管理时，非常不便。

IETF(因特网工程任务组)定义的移动IP(Mobile IP，MIP)是一个支持主机移动的网络层解决方案，其主要思路是：在不更改现有网络路由方式和其它固定主机软硬件的基础上，提供一种位置跟踪和IP数据报文转发机制，当某主机(即：节点)移动时，发向该主机的IP数据报文被安全转发到该主机当前的位置。

在MIP网络中，每个MN有一个属于其家乡网络的永久IP地址，当它移动到外地网络时，它将获得一个临时的转交地址(Care-of Address，CoA)。在家乡网络内部，设有家乡代理(Home Agent，HA)来负责跟踪MN的CoA，当MN获得新的CoA时，HA即更新该HA中记录的MN的CoA。因此，MIP支持MN用户在网络中的平滑移动与漫游。目前，MIP最常用的协议有IPv4与Ipv6两种版本。其中，移动IPv4允许MN在不同的网络中使用相同的IP地址实现数据通信。MIP除设有HA外，还设有功能实体外地代理(Foreign Agent，FA)。MN漫游到外地网络中后，向外地网络的FA申请一个CoA，并且向HA中注册该CoA。MN处于外地网路中时，可以直接向外发送数据包，但其他节点向处于漫游网络中的该MN发出数据包时，发送给该MN的数据包需先被发送到其归属网络中的HA，HA对数据包进行封装，然后发送给HA中该MN注册的CoA。如果该CoA是FA的一个IP地址，封装之后的数据包将被发送给FA，FA解封数据包之后，通过链路层连接发送给MN；如果MN注册的CoA是外地网络的一个IP地址，HA将直接把封装的数据包发送到MN，由MN对该数据包进行解封装。

在MIP的移动通信网络中，PDSN可以同时实现HA和FA功能，由于MN在归属网络中申请得到的IP地址具有全局功能，适用于不同的PDSN网络，因此，通过移动IPv4，允许MN在不同的网络中使用唯一的IP地址，并且，实现了PUSH方式的业务。但是，利用IPv4进行移动性管理时，仍然存在以下缺陷：

由于IPv4地址空间的局限性，IP地址的数量已无法满足MN数量的迅速增长的需要，因此，已无法为每个MN分配固定的IP地址；MN在外地网络中接收数据包时，存在着“三角路由”问题：发送给该MN的数据包必须经过归属网络的HA，再由HA转发给MN，甚至，HA将数据包转发给FA，再由FA转发给MN，这就带来了很大时延，使得许多实时业务的QoS(服务质量)无法得到保证，给MN用户带来极大不便，同时，也不利于移动性管理；IPv4协议不区分水平切换和垂直切换，使得MN在每次切换都必须向HA注册，而且不区分MN的状态，增加了信令开销。

移动IPv6是移动IPv4在IPv6网络中的扩展，它的基本原理与移动IPv4相似。因为IPv6网络中的所有路由器都具有FA的功能，因此，在移动IPv6网络中不需要设置专门的FA，MN漫游到新的IPv6网络中后，可以直接从路由器中获取一个CoA。

利用IPv6协议发送的数据包头中有一个路由信息字段，向处于漫游网络中的目的MN发送数据包的对端MN通过该字段可以指定数据包必须经过或不能经过哪些网络。对端MN维护着一个列表，该列表记录了MN与其CoA之间的对应关系。当对端MN向处于漫游网络中的目的MN发送数据包时，使用对端MN的IP地址作为目的地址，同时在数据包头的路由信息字段中填入目的MN的CoA。因此，发送给目的MN的数据包可以被直接发送到目的MN的CoA，避免了“三角路由”问题。

在MIP网络中，由于MN的运动速度较快，MN需要频繁地改变其CoA，因此，在宏移动性管理中，通常情况下，MN的CoA设置成PDSN的IP地址。在MN漫游到外地网络时，从该网络获得一个CoA，即PDSN的IP地址，然后向起归属网络的HA，即归属网络的PDSN发起注册，在HA中记录其当前的CoA。HA或MN可以向对端MN发送位置绑定信息，对端MN收到位置绑定信息后，记录该MN在归属网络中的固定IP地址与CoA之间的对应关系。当处于漫游网络中的MN通过外地网络向对端MN发送数据包时，将数据包的源地址设置为处于漫游网络中的该MN的固定IP地址。对端MN以后向处于漫游网络中的该MN发送数据包时，将根据其在归属网络中的固定IP地址与CoA之间的对应关系，在数据包头的路由信息中填写处于漫游网络中的该MN当前的CoA，通过该CoA，IPv6网络中的路由器将把数据包发送给处于漫游网络中的该MN当前所属的PDSN。

虽然对端MN中记录了处于漫游网络中的MN在归属网络中的固定IP地址与CoA之间的对应关系，但是，这种对应关系具有一个有效期，有效期届满后，对端MN将删除该对应关系。如果对端MN中没有存储该的位置绑定信息，其发送的数据包将通过处于漫游网络中的MN在归属网络中的固定IP地址寻址到其归属网络，被归属网络的HA截获。HA通过隧道把数据包发送到处于漫游网络中的MN注册的CoA，然后通过微移动性管理发送给处于漫游网络中的该MN，其实质上仍然存在“三角路由”缺陷，向处于漫游网络中的MN发送数据包仍然存在着较大的切换延迟，从而无法保证某些实时业务的QoS；并且，由于移动IPv6需要在网络中部署HA来解决对处于漫游网络中的MN的移动性管理问题，通信成本较高。

总之，不论是移动IPv4还是移动IPv6，都延续使用IP地址来标识节点的身份，无法将节点身份标识和位置标识相分离，使得IP地址不仅作为网络层的设备位置标识，也作为传输层的设备身份标识。但是当节点移动时，仅其位置发生了变化，导致IP地址相应改变，其身份并未变化。之所以这样设计IP地址，其重要原因之一是最初互联网的设计时，并未考虑节点移动的情况。但随着移动设备的逐渐增多，IP地址语义过载的缺陷逐渐显露出来。为此，解决移动性管理问题的关键在于将节点的位置标识与其身份标识分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术中向处于漫游网络中的移动节点发送数据包时存在的三角路由、切换时延大等缺陷与不足，提供一种移动IP网络中向移动节点发送数据的方法，以克服现有技术中存在的缺陷与不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种移动IP网络中向移动节点发送数据的方法，包括：

步骤11，IP地址获取系统中的超级节点接收到发送数据包的源节点发送的用于获取接收所述数据包的目的节点的IP地址的查询请求信息后，根据该查询请求信息中携带的所述目的节点的节点标识信息，从预先建立的用于表示节点标识与IP地址之间的对应关系的对应关系表中获取所述目的节点的IP地址，并将该目的节点的IP地址发送给所述源节点。

上述技术方案中，所述步骤11之前，还执行：步骤10，所述源节点向所述超级节点发送所述查询请求信息，该查询请求信息中携带有所述目的节点的节点标识信息。

所述步骤11之后，还执行：步骤12，所述源节点根据所述目的节点的IP地址，将所述数据包发送给所述目的节点。

所述步骤10之前，还执行：根据SHA-1哈希函数生成唯一标识其身份的节点标识，并将该节点标识分配给所述目的节点。具体为：利用哈希其公钥生成节点标识，或者利用哈希其移动台ISDN号码获得节点标识。

另外，所述步骤10之前，还执行以下操作：步骤A，选择移动性、通信网络带宽、存储能力与覆着于通信网络的时间满足预先规定的数值的节点作为超级节点；步骤B，根据DHT算法，由所述超级节点构建IP地址获取系统。

所述步骤B与所述步骤10之间，还执行：步骤C，所述目的节点漫游到外地网络，根据预先设置的参数，获取记载有多个距离较近的超级节点及其相应的地址信息的灯塔表。

所述步骤C与所述步骤10之间还执行：步骤D，所述目的节点漫游到外地网络，建立所述目的节点的节点标识与其当前的IP地址之间的对应关系表，并将该对应关系表发送给所述超级节点。

所述步骤10包括：所述源节点根据所述灯塔表，选择IP地址获取系统中的一个源超级节点，向该源超级节点发送获取所述目的节点的IP地址的查询请求信息，该查询请求信息中携带有所述目的节点的节点标识信息。相应的，所述步骤11包括：步骤111，所述源超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤115；否则，执行步骤112；步骤112，所述源超级节点通过DHT算法选择中间超级节点，向该中间超级节点转发所述查询请求信息；步骤113，所述中间超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤114；否则，以该中间超级节点作为源超级节点，执行步骤112；步骤114，所述中间超级点向所述源超级节点返回所述目的节点的IP地址；步骤115，所述源超级节点向所述源节点转发所述目的节点的IP地址。

所述步骤D中，建立所述对应关系表时，还向该对应关系表中写入该对应关系表的有效期限信息。相应的，所述步骤11具体为：步骤11a，所述源超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤11b；否则，执行步骤11c；步骤11b，所述源超级节点根据所述有效期限信息判断所述目的节点的节点标识信息与所述目的节点的IP地址之间的对应关系表是否有效，是，执行步骤11g，否则，结束操作；

步骤11c，所述源超级节点通过DHT算法选择中间超级节点，向该中间超级节点转发所述查询请求信息；

步骤11d，所述中间超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，否，以该中间超级节点作为源超级节点，执行步骤11c；是，执行步骤11e；步骤11e所述中间超级节点根据所述有效期限信息判断所述目的节点的节点标识信息与所述目的节点的IP地址之间的对应关系表是否有效，是，执行步骤11f，否则，结束操作；步骤11f，所述中间超级点向所述源超级节点返回所述目的节点的IP地址；步骤11g，所述源超级节点向所述源节点转发所述目的节点的IP地址。

上述任一方法中，还包括所述目的节点更新所述对应关系表的操作。

本发明提供的一种超级节点，其中设有与应用层连接的IP地址获取模块，用于存储节点的节点标识与该节点当前的IP地址之间的对应关系表以及通信网络中其他超级节点及其相应的地址信息的灯塔表，提供节点的IP地址，以及从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

上述超级节点中的所述IP地址获取模块包括：

地址映射单元，与所述应用层连接，用于存储所述对应关系表，并根据该对应关系表获取节点的IP地址；

路由单元，与所述应用层连接，用于存储所述灯塔表，并从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

另外，所述IP地址获取模块还包括：节点连接单元，与所述路由单元连接，用于与所述中间超级节点实现节点层面的通信。

本发明提供的一种移动节点的IP地址获取系统，包括设置在通信网络中的多个超级节点，所述超级节点中设有与应用层连接的IP地址获取模块，用于存储节点的节点标识与该节点当前的IP地址之间的对应关系表以及通信网络中其他超级节点及其相应的地址信息的灯塔表，提供节点的IP地址，以及从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

上述IP地址获取系统的超级节点中，所述IP地址获取模块包括：地址映射单元，与所述应用层连接，用于存储所述对应关系表，并根据该对应关系表获取节点的IP地址；路由单元，与所述应用层连接，用于存储所述灯塔表，并从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

另外，所述IP地址获取模块还包括：节点连接单元，与所述路由单元连接，用于与所述中间超级节点实现节点层面的通信。

基于上述技术方案，本发明可带来以下有益的技术效果：

1，对IP地址的双重功能进行了分离，将节点标识与其当前所在地址的位置标识相分离，由于节点标识唯一代表结点的身份，其不随节点的移动而变化，地址标识则反映节点在网络中的位置，仅用于网络层路由，因此本发明可以较好地支持移动性，消除了IP地址的语义过载所带来的一系列问题；

2，将MN的节点标识与其当前的IP地址之间的对应关系表分布式保存在IP地址获取系统中的超级节点中，实现了对MN的分布式管理，以及从节点标识空间到IP地址空间的全局解析，因此，通信网络中不再需要设置专门的FA与HA等管理实体，简化了通信网络的配置，降低了通信成本；同时，避免了FA与HA等管理实体对众多移动节点的地址信息的集中处理所带来的时延，提高了实时业务的QoS，方便了用户；

3，因为采取分布式的管理方式，本发明还可以解决边缘网络管理的问题，即使在DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机分配协议)服务器失效、边缘设备发生移动等情况下，也不会对边缘网络通信造成影响。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的节点ID地址到IP地址解析的示意图。

图2为现有技术的TCP/IP协议栈的结构示意图。

图3为本发明的超级节点实施例一的结构示意图。

图4为本发明的超级节点实施例二的结构示意图。

图5为本发明的超级节点实施三的结构示意图。

图6为现有技术OpenDHT的网络结构示意图。

图7为本发明IP地址获取系统系统实施例的结构示意图。

图8为本发明移动节点IP地址的获取方法实施例的流程图。

图9为应用本发明的方法向移动节点发送数据实施例一的流程图。

图10为应用本发明的方法向移动节点发送数据实施例二的流程图。

具体实施方式

本发明为一种解决在向漫游到外地网络中的节点发送数据时，因IP地址的语义过载所带来的一系列问题的方法，是一种通过在移动IP网络中分布式获取IP地址来实现移动路由的方法以及实现该方法的系统，其核心思想是：将唯一标识MN的节点标识(Node Identity，NID)与其当前所在地址的位置ID分离，当MN漫游到外地网络时，建立该MN的NID与其当前的IP地址之间的对应关系<NID，IP>表，并通过一个满足特定条件的超级节点(SuperNode，SN)保存在IP地址获取系统中，当SN接收到向该MN发送数据包的源节点发送的查询该MN的IP地址的查询请求信息后，查询预先保存的对应关系<NID，IP>表，根据NID获取该MN的当前IP地址，然后将该MN的IP地址发送给源节点，使得源节点与该MN进行通信。

因为NID唯一的标识一个节点，因此，在每一个节点初始入网前，即应向其分配唯一标识该节点的身份的NID。该NID可以根据SHA-1哈希函数生成，具体的，利用哈希其公钥生成，或者，利用哈希其移动台ISDN号码(MSISDN，Mobile Subscirber International ISDN/PSTN number)获得。例如，向某一移动终端分配的MSISDN为13908888888。

目前，最常用的做法是以IP地址来代表节点的地址。为了实现移动路由，在原来的IP地址空间上，引入了一个NID地址空间，实现NID地址到IP地址的全局解析，具体如图1所示。因为ID地址空间是个逻辑上的概念，其有别于物理的IP网络，图中以虚线表示。

图2所示为现有技术的TCP/IP协议栈的结构示意图，其由依次连接的应用层、传输层、网络层、链路层与物理层构成。

为了可靠的将数据包转发给MN，需要构建一个IP地址获取系统，选择属性符合要求的一些节点作为SN，来存储MN的NID与IP地址的对应关系<NID，IP>信息，实现由NID到IP地址的映射，以便于源节点根据该MN当前所在的IP地址将数据包转发给该MN。图3所示为本发明的SN实施例一的结构示意图，该SN包括依次连接的应用层、传输层、网络层、链路层与物理层，另外，应用层还连接一IP地址获取模块，该IP地址获取模块用于存储MN的NID与该节点当前的IP地址之间的对应关系表，以及与通信网络中其SN及其相应的地址信息的灯塔表(Beacon Table，BT)，提供MN的IP地址，以及从BT选择用于获取IP地址的中间超级节点。

图4所示为本发明的SN实施例二的结构示意图，SN中的IP地址获取模块由分别由与应用层连接的地址映射单元以及路由单元构成，其中，为了选择合适的中间SN，应用层用于向地址映射单元发起查询与某一NID对应的IP地址的查询请求信息；地址映射单元用于存储MN的NID与其当前的IP地址之间的对应关系<NID，IP>表，进行由NID到IP地址的映射，以NID为索引，查询该NID当前对应的有效IP地址；路由单元，用于存储BT，负责路由与SN定位，从自己存储的BT中选择用于获取某MN的当前IP地址的合适的中间SN节点。

图5所示为本发明的SN实施例三的结构示意图，该实施例中，SN中的IP地址获取模块中还包括节点连接单元，该节点连接单元与路由单元连接，用于与路由单元选择的中间SN实现节点层面的通信。

在本发明的SN中，应用层不再以IP地址区分节点，而是以全局唯一的NID标识节点；传输层不再同IP地址绑定，而是同NID绑定；新增加的NID实现节点层面的路由，以及将NID映射为IP地址，网络层及其以下的结构及功能与现有技术中TCP/IP协议栈相同。

Open DHT(Open Distributed Hash Table，公布式哈希表)是一个公共DHT服务，其网络结构如图6所示。该OpenDHT服务分为三层，其分布系统的路由基于BambooDHT的实现，OpenDHT与一般的DHT不同，其接口使用简单的put和get命令通过Sun RPC和XML RPC来实现，使用OpenDHT的客户端不需要运行一个DHT结点，利用put和get操作通过任意一个节点都可以访问OpenDHT网络中所有需要访问的节点。客户端可以使用Put命令将(key，value)值对存储至OpenDHT节点，也可以使用get命令来获取相应key的value。这样的接口虽然不是很灵活，但却具有良好的通用性，并且易于使用和理解。通过SUN RPC和XML RPC，几乎所有的编程语言和平台都可以使用OpenDHT的服务，并且可以穿越NAT和防火墙，其服务模型极大地简化了部署客户端应用程序，客户端不需要维护甚至不需要知道DHT。

本发明创建的IP地址获取系统类似于OpenDHT，由满足条件的多个SN构成创建IP地址获取系统的步骤包括：

步骤A，选择移动性、通信网络带宽、存储能力以及覆着于通信网络的时间等属性符合预先规定的数值条件的节点作为超级节点。一个节点是否能成为SN要考虑各种影响节点能力的属性，其中，节点的移动性M最重要，选择作为SN的节点的位置应比较固定，并且，其存储能力较强，通信网络带宽较大，覆着于通信网络的时间较长。

步骤B，根据DHT算法，例如：Chord算法、Pastry算法、Kademlia算法，由选择的SN构建逻辑网络。如图1所示，通过使用这个逻辑网络提供的NID解析与存储功能，网络中的每个节点把自己的NID与其IP地址的对应关系<NID，IP>表存储在IP地址获取系统中的一个SN中。IP地址获取系统中对应关系表的查找、路由及对该对应关系表的维护只由这些SN完成，网络的其他节点不用维护或部署分布式DHT，就可以实现MN的NID到IP地址的映射。

图7所示为由上述方法创建的本发明IP地址获取系统系统一实施例的结构示意图，为方便起见，其由两个SN构成，其连接关系适用于由多个SN构成的IP地址获取系统系统。该实施例中，SN采用了图5所示的SN的结构，此外，还可以采用图3或图4所示的SN。

MN漫游到一个新的外地网络后，从该外地网络中获取一个IP地址，同时，根据预先设置的参数，获取存储有多个距离较近的SN及其相应的地址信息的BT。当MN加入某个外地网络时，先找到一个物理上的邻居节点，从该邻居节点中获取其存储的BT，该BT最初可以是从其它节点上复制的，或者通过检测周围的SN及其地址信息创建的；然后，MN建立自己的NID与IP地址的对应关系的对应关系<NID，IP>表，发送给BT中H_F值满足预先规定的数值的条件的一个SN，通过这个SN把对应关系表存储到网络的IP地址获取系统中。当然，MN也可以选择BT表中的其它SN存储自己的对应关系表，之所以选择该SN，是为了减小SN实现对目的MN的从NID到IP地址的映射的时延。如下表1所示为SN中存储的对应关系表的一个具体内容示意表。

表1

NID	IP地址	有效期限(TTL/s)	最后更新时间(UpTime)
				131222222	10.2.35.101	10000	06.1.119:00:00
133444444	20.5.8.103	20000	06.2.38:00:00

表1中，NID是全局唯一标识目的节点的节点标识；IP地址是MN当前的IP地址；UpTime表示MN最近一次更新<NID，IP>的时间；TTL表示该对应关系<NID，IP>的有效期，单位为秒。为了确保对应关系表的有效性，MN要在规定的TTL内，更新自己的对应关系表。TTL是动态设定的，MN可以根据自己IP地址的变化频率设定，如果MN的移动性较强，其IP地址变化较快，则TTL的数值应设置的较小，反之，TTL的数值应设置的较大。

本发明引入分布式地址映射服务，MN的节点标识与其当前的IP地址之间的对应关系<NID，IP>表分布式保存在IP地址获取系统的不同SN中，各个MN共同维护地址映射<NID，IP>，并保持<NID，IP>内容的同步，实现了对MN的分布式管理，以及从NID空间到IP地址空间的全局解析，因此，通信网络中不再需要设置专门的FA与HA等管理实体，简化了通信网络的配置，降低了通信成本；同时，避免了FA与HA等管理实体对众多移动节点的地址信息的集中处理所带来的时延，提高了实时业务的QoS，方便了用户；另外，还可以解决边缘网络管理的问题，在DHCP服务器失效、边缘设备发生移动等情况下，都不会对边缘网络通信造成影响。

图8所示为本发明移动节点IP地址的获取方法实施例的流程图，其包括：

步骤801，IP地址获取系统中的SN接收发送数据包的源节点发送的用于获取接收该数据包的目的MN的IP地址的查询请求信息。

步骤802，SN根据该查询请求信息中携带的目的MN的NID信息，从预先建立的用于表示NID与IP地址之间的对应关系的对应关系<NID，IP>表中获取该目的MN的IP地址，并将该目的MN的IP地址发送给源节点。

图9所示为应用本发明的方法向MN发送数据的实施例一的流程图，假设MN131222222由归属地的P网络漫游到了外地的Q网络，其获取到Q网络分配给自己的IP地址为10.2.35.101，并且，从邻居节点处获取到了3个当前距离自己较近的SN的IP地址信息，其中，移动性、通信网络带宽、存储能力以及覆着于通信网络的时间满足预先规定的数值条件的SN的IP地址为200.200.000.000，NID131222222在06.1.11.9:00:00时刻建立其NID131222222与当前IP地址10.2.35.101的对应关系表，然后将对应关系表发送给IP地址为200.200.000.000的SN，由SN将其存储在IP地址获取系统中。当一节点(假设号码为131111111)向该MN131222222发送数据包时，其具体执行的步骤如下：

步骤901，NID为131111111的源节点通过自己存储的BT表，选择IP地址获取系统中的一个SN作为源SN，向该源SN发送获取NID为131222222的目的节点的IP地址的查询请求信息，该查询请求信中携带有NID131222222及源节点的Node131111111。

步骤902，源SN查询自己存储的对应关系表中是否存在131222222的NID，是，执行步骤906；否则，执行步骤903。

步骤903，源SN通过DHT算法，例如：Kademlia算法选择合适的中间SN，为方便，将该中间SN称作第二SN，向第二SN转发查询请求信息。

步骤904，第二SN查询自己存储的对应关系表中是否存在131222222的NID，是，则执行步骤905；否则，以该第二SN作为源SN，执行步骤903，直到查询到与NID131222222对应的IP地址为止。

步骤905，查询到与NID131222222对应的IP地址的第N个SN，依次通过向自己发送查询请求信息的SN向源SN返回查询到的NID131222222对应的IP地址10.2.35.101。

步骤906，源SN向NID为131111111的源节点转发目的节点NID131222222的IP地址10.2.35.101。

步骤907，NID为131111111的源节点通过IP地址10.2.35.101将数据包发送给目的节点NID131222222。

对IP地址双重功能进行了分离，将NID与其当前所在位置的地址标识相分离，由于NID唯一代表结点的身份，其不随节点的移动而变化，IP地址则反映节点在网络中的位置，仅用于网络层路由，因此，本发明可以较好地支持移动性，消除了IP地址的语义过载所带来的“三角路由”、时延大等一系列问题。

图10所示为应用本发明的方法向MN发送数据的实施例二的流程图，假设MN131222222由归属地的P网络漫游到了外地的Q网络，其获取到Q网络分配给自己的IP地址为10.2.35.101，并且，从邻居节点处获取到了3个当前距离自己较近的SN的IP地址信息，其中，移动性、通信网络带宽、存储能力以及覆着于通信网络的时间满足预先规定的数值条件的SN的IP地址为200.200.000.000，NID131222222在06.1.11 9:00:00时刻建立其节点标识131222222与当前IP地址10.2.35.101的对应关系表，另外，还在该对应关系表中说明了该对应关系表的有效期限为10000秒，然后将对应关系表发送给IP地址为200.200.000.000的SN，由SN将其存储在IP地址获取系统中。当NID为131111111的源节点向该MN131222222发送数据包时，其具体执行的步骤如下：

步骤1001，NID为131111111的源节点通过自己存储的BT表，选择IP地址获取系统中的一个SN作为源SN，向该源SN发送获取NID为131222222的目的节点的IP地址的查询请求信息，该查询请求信中携带有NID131222222及源节点的Node131111111。

步骤1002，源SN查询自己存储的对应关系表中是否存在131222222的NID，是，执行步骤1003；否则，执行步骤1004。

步骤1003，源SN查询其存储的对应关系表中与NID131222222对应的有效期限信息与最后更新时间信息，根据该有效期限信息与最后更新时间信息判断NID131222222的对应关系表是否有效，是，则执行步骤1008；否则，执行步骤1010。

以CurTime表示当前时间，SN可以通过以下方式判断NID131222222当前的IP地址的有效性：

if(CurTime＜UpTime+TTL)

当前IP地址有效；

else

当前IP地址无效。

步骤1004，源SN通过DHT算法，例如：Kademlia算法选择合适的中间SN，为方便，将该中间SN称作第二SN，向第二SN转发查询请求信息。

步骤1005，第二SN查询自己存储的对应关系表中是否存在131222222的NID，是，则执行步骤1006；否则，以该第二SN作为源SN，执行步骤1004，直到查询到与NID131222222对应的IP地址为止。

步骤1006，查询到与NID131222222对应的IP地址的第N个SN查询其存储的对应关系表中与NID131222222对应的有效期限信息与最后更新时间信息，根据该有效期限信息与最后更新时间信息判断NID131222222的对应关系表是否有效，是，则执行步骤1007；否则，执行步骤1010。

步骤1007，查询到与NID131222222对应的IP地址的第N个SN，依次通过向自己发送查询请求信息的SN向源SN返回查询到的NID131222222对应的IP地址10.2.35.101。

步骤1008，源SN向NID为131111111的源节点转发目的节点NID131222222的IP地址10.2.35.101。

步骤1009，NID为131111111的源节点通过IP地址10.2.35.101将数据包发送给目的节点NID131222222。

步骤1010，结束。

查询到MN当前的IP地址时，先根据对应关系表的有效期限信息判断该对应关系表是否有效，无效时，及早结束流程，以避免将数据包发送给无效的IP地址带来的网络负担，以及造成的数据包的丢失。

若MN向SN发送的对应关系表不包含有效期限信息，或者当MN在NID与IP地址的对应关系表尚有效的情况下离开该外地网络时，可以向存储自己的对应关系表的SN发送请求信息，删除其对应关系表，而当MN检测出自身进入新的外地网络并获得新的IP地址后，立即更新其对应关系表，方便了SN对MN的对应关系信息的维护与更新。

若网络中的域名唯一，并且可以及时的对动态IP进行注册，利用本发明的分布式地址映射服务，可以实现动态的域名解析，从而实现动态DNS(Domain Name System，域名系统)功能。相对于现有技术中DNS服务采用的集中式树型服务器结构，本发明可以解决边缘网络管理的问题，在DHCP服务器失效、边缘设备发生移动等情况下，都不会对边缘网络通信造成影响。

总的有益效果：

1，对IP地址双重功能进行了分离，将节点标识与其当前所在地址的位置标识相分离，由于节点标识唯一代表结点的身份，其不随节点的移动而变化，地址标识则反映节点在网络中的位置，仅用于网络层路由，因此本发明可以较好地支持移动性，消除了IP地址的语义过载所带来的一系列问题；

2，将MN的节点标识与其当前的IP地址之间的对应关系表分布式保存在IP地址获取系统的超级节点中，实现了对MN的分布式管理，以及从节点标识空间到IP地址空间的全局解析，因此，通信网络中不再需要设置专门的FA与HA等管理实体，简化了通信网络的配置，降低了通信成本；同时，避免了FA与HA等管理实体对众多移动节点的地址信息的集中处理所带来的时延，提高了实时业务的QoS，方便了用户；

3，因为采取分布式的管理方式，本发明还可以解决边缘网络管理的问题，即使在DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机分配协议)服务器失效、边缘设备发生移动等情况下，也不会对边缘网络通信造成影响。

4，通过对应关系表的有效期限信息判断对应关系表是否有效，无效时，及早结束流程，避免了将数据包发送给无效的IP地址带来的网络负担，以及造成的数据包的丢失。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种移动节点IP地址的获取方法，其中，包括：

步骤11，IP地址获取系统中的超级节点接收到发送数据包的源节点发送的用于获取接收所述数据包的目的节点的IP地址的查询请求信息后，根据该查询请求信息中携带的所述目的节点的节点标识信息，从预先建立的用于表示节点标识与IP地址之间的对应关系的对应关系表中获取所述目的节点的IP地址，并将该目的节点的IP地址发送给所述源节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤11之前，还执行：

步骤10，所述源节点向所述超级节点发送所述查询请求信息，该查询请求信息中携带有所述目的节点的节点标识信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤11之后，还执行：

步骤12，所述源节点根据所述目的节点的IP地址，将所述数据包发送给所述目的节点。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤10之前，还执行：

根据SHA-1哈希函数生成唯一标识其身份的节点标识，并将该节点标识分配给所述目的节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据SHA-1哈希函数生成节点标识具体为：利用哈希其公钥生成节点标识，或者利用哈希其移动台ISDN号码获得节点标识。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤10之前，还执行：

步骤A，选择移动性、通信网络带宽、存储能力与覆着于通信网络的时间满足预先规定的数值的节点作为超级节点；

步骤B，根据DHT算法，由所述超级节点构建IP地址获取系统。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤B与所述步骤10之间，还执行：

步骤C，所述目的节点漫游到外地网络，根据预先设置的参数，获取记载有多个距离较近的超级节点及其相应的地址信息的灯塔表。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤C与所述步骤10之间还执行：

步骤D，所述目的节点漫游到外地网络，建立所述目的节点的节点标识与其当前的IP地址之间的对应关系表，并将该对应关系表发送给所述超级节点。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤10包括：

所述源节点根据所述灯塔表，选择IP地址获取系统中的一个源超级节点，向该源超级节点发送获取所述目的节点的IP地址的查询请求信息，该查询请求信息中携带有所述目的节点的节点标识信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述步骤11包括：

步骤111，所述源超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤115；否则，执行步骤112；

步骤112，所述源超级节点通过DHT算法选择中间超级节点，向该中间超级节点转发所述查询请求信息；

步骤113，所述中间超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤114；否则，以该中间超级节点作为源超级节点，执行步骤112；

步骤114，所述中间超级点向所述源超级节点返回所述目的节点的IP地址；

步骤115，所述源超级节点向所述源节点转发所述目的节点的IP地址。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤D中，建立所述对应关系表时，还向该对应关系表中写入该对应关系表的有效期限信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤11具体为：

步骤11a，所述源超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，是，执行步骤11b；否则，执行步骤11c；

步骤11b，所述源超级节点根据所述有效期限信息判断所述目的节点的节点标识信息与所述目的节点的IP地址之间的对应关系表是否有效，是，执行步骤11g，否则，结束操作；

步骤11c，所述源超级节点通过DHT算法选择中间超级节点，向该中间超级节点转发所述查询请求信息；

步骤11d，所述中间超级节点查询是否存储有所述目的节点的节点标识信息，否，以该中间超级节点作为源超级节点，执行步骤11c；是，执行步骤11e；

步骤11e所述中间超级节点根据所述有效期限信息判断所述目的节点的节点标识信息与所述目的节点的IP地址之间的对应关系表是否有效，是，执行步骤11f，否则，结束操作；

步骤11f，所述中间超级点向所述源超级节点返回所述目的节点的IP地址；

步骤11g，所述源超级节点向所述源节点转发所述目的节点的IP地址。

13.根据权利要求3至12任意一项所述的方法，其中，还包括所述目的节点更新所述对应关系表的操作。

14.一种超级节点，其特征在于，该超级节点中设有与应用层连接的IP地址获取模块，用于存储节点的节点标识与该节点当前的IP地址之间的对应关系表以及通信网络中其他超级节点及其相应的地址信息的灯塔表，提供节点的IP地址，以及从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

15.根据权利要求14所述的超级节点，其特征在于，所述IP地址获取模块包括：

地址映射单元，与所述应用层连接，用于存储所述对应关系表，并根据该对应关系表获取节点的IP地址；

路由单元，与所述应用层连接，用于存储所述灯塔表，并从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

16.根据权利要求15所述的超级节点，其特征在于，所述IP地址获取模块包括：

节点连接单元，与所述路由单元连接，用于与所述中间超级节点实现节点层面的通信。

17.一种移动节点的IP地址获取系统，包括设置在通信网络中的多个超级节点，其特征在于，所述超级节点中设有与应用层连接的IP地址获取模块，用于存储节点的节点标识与该节点当前的IP地址之间的对应关系表以及通信网络中其他超级节点及其相应的地址信息的灯塔表，提供节点的IP地址，以及从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述IP地址获取模块包括：

地址映射单元，与所述应用层连接，用于存储所述对应关系表，并根据该对应关系表获取节点的IP地址；

路由单元，与所述应用层连接，用于存储所述灯塔表，并从所述灯塔表选择用于获取IP地址的中间超级节点。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述IP地址获取模块包括：

节点连接单元，与所述路由单元连接，用于与所述中间超级节点实现节点层面的通信。

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