CN101204064A - 用于控制分组转发的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种技术，用于减少在MAP向移动网络内分层的移动节点转发分组时所需的封装次数，其中移动网络是嵌套的，并且多个移动路由器在MAP(移动性锚点)后面形成链。MAP120管理每个更低层移动路由器的RCoA和LCoA之间的绑定信息，并捕捉每个更低层移动路由器的前缀，例如，MR140的移动网络104的前缀或MR142的移动网络106的前缀。例如，MAP120向MR140通知移动网络106的前缀以及RCoA和LCoA之间的绑定信息。以此方式，MR140可捕捉从MAP120发送到MN150的分组的下一转发目标，并且分组可到达MN150，除非多次封装该分组。

Description

用于控制分组转发的方法和设备

技术领域

本发明涉及诸如IP(因特网协议)网络的分组交换数据通信网络中的分组转发控制方法和设备。更具体地，本发明涉及用于转发由使用移动IP和HMIP(分级移动IP)的节点发送和接收的分组的分组转发控制方法和设备。

背景技术

目前的许多装置使用IP网络来相互通信。为了提供对移动装置的移动性支持，因特网工程任务部(IETF)已开发了“IPv6中的移动性支持”(见后面的非专利文档1)。在移动IP中，每个移动节点具有永久归属域。当移动节点附连到其归属网络时，其被分配了称为归属地址(HoA)的主全局地址。

当移动节点离开时，即，附连到某个其他外部网络时，其通常被分配称为转交地址(CoA)的临时全局地址。移动性支持的思想是使得即使移动节点附连到其他外部网络时，也可以在归属地址上到达移动节点。

在非专利文档1中，通过引入被称为归属代理(HA)的、归属网络处的实体来做到这一点。移动节点使用绑定更新(BU)消息来通过归属代理注册它们的转交地址。这允许归属代理在移动节点的归属地址和转交地址之间创建绑定。归属代理负责截取定址到移动节点的归属地址的消息，并使用分组封装(即，将将一个分组布置为新分组的有效负载，其也被称为分组隧道传输)来将分组转发给移动节点的转交地址。

尽管移动IP允许IP基础设施的不同静态定址体系中的移动性支持，但是存在一些不足。一个这样的不足是：每当移动装置改变其对因特网的附连点时，需要向归属代理或对端节点发送绑定更新。对于具有高移动性的节点，如交通工具上的移动装置，移动节点需要发送绑定更新的频率变得高得惊人。

为此原因，目前，IETF正开发分级移动IPv6移动性管理协议(HMIP，见后面的非专利文档2)。HMIP中的概念非常类似于后面的专利文档1中包含的概念。这里，定义了被称为移动性锚点(MAP)的实体，其处理相对大的接入网络的区段(segment)，从而允许在由MAP管理的接入网络区段内漫游的任何移动节点使用相同的转交地址。这里的思想是：让移动节点获得用于其当前附连点的本地转交地址(LCoA)，并向MAP注册此LCoA。在注册时，将向移动节点分配区域转交地址(RCoA)，移动节点使用它来向其归属代理发送绑定更新。由此，发送到移动节点的归属地址的任何分组将被其归属代理封装，并被转发到移动节点的RCoA。MAP将截取此分组，并将其隧道传输到移动节点的LCoA。

这大大减少了移动节点需要向其归属代理或对端节点发送的绑定更新的数目。只要移动节点在由同一MAP管理的接入网络区段内移动，移动节点便将仅仅改变其LCoA，而其RCoA保持不变。因此，移动节点仅需要将其LCoA通知给MAP，而不需要向其归属代理或对端节点发送绑定更新。仅当移动节点移出由原始MAP所管理的接入网络区段时，才需要分配新RCoA，并且移动节点向其归属代理或对端节点发送绑定更新。

后面的专利文档2还通过提供一种用于移动节点或对端节点检测MAP的故障的机制，进一步增强了HMIP。当此发生时，专利文档2提供了让移动节点在查找新MAP的位置时退回到使用其LCoA作为转交地址的后退(back-off)方法。

随着无线装置的日益增长，可预见将出现新的移动性技术门类：网络移动性、或NEMO，其中整个节点网络在整体上改变其附连点。将对独立主机的移动性支持的概念扩展到对节点网络的移动性支持，运动解决方案中的网络的目标是提供一种机制，其中，不管移动网络附连到因特网上的何处，移动网络中的节点都可通过它们的主全局地址而到达。

目前，IETF正开发如在后面的非专利文档2中公开的网络移动性的解决方案。这里，规定了移动路由器在向其归属代理发送BU时，将指定移动网络中的节点正使用的网络前缀。使用插入到BU中的特殊选项(被称为网络前缀选项)来指定它们。这允许归属代理构建基于前缀的路由表，使得归属代理将被发送到具有这些前缀的目标的任何分组转发到移动路由器的转交地址。在后面的专利文档3中也描述了使用移动路由器及其归属代理之间的双向隧道的这种思想。

尽管此双向隧道的简单机制允许网络移动性支持，但移动网络的嵌套(nesting)会导致从对端节点到嵌套移动网络中的节点的蜿蜒的路径。这是因为，对于嵌套(即，移动路由器将其自身附连到另一移动路由器所管理的移动网络)的每一级，向最内移动网络的节点发送的分组需要经过附加隧道。因为隧道终点是移动路由器的归属代理，所以这些可能分布在整个因特网上，使得分组经过蜿蜒的路径。

为解决此问题，在后面的非专利文档4中提出的另一解决方案涉及使用反向路由头来避免在移动网络嵌套(即，移动路由器将其自身附连到另一移动移动网络)时具有过多的封装级。这里，下游移动路由器在其对其归属代理的隧道分组中建立反向路由头。当上游移动路由器在其途中截取此隧道分组时，每个上游移动路由器不将此分组封装到另一IP-in-IP隧道中。相反，上游移动路由器将分组中的源地址复制到反向路由头，并将其自身的转交地址作为源地址布置。以此方式，当第一移动路由器的归属代理接收到该分组时，其可确定第一移动路由器及其自身之间的路径上的移动路由器的链。接着，当归属代理希望为第一移动路由器转发另一截取的分组时，其可包括扩展类2路由头，使得直接经由其他上游移动路由器而将其发送到第一移动路由器。

嵌套不是网络移动性支持的唯一问题。如同移动IP那样，网络移动性也面临相同的问题，即，在网络快速运动的情况下的频繁的绑定更新。不清楚如何可将HMIP集成到网络移动性支持解决方案中。一个显然的方法是让移动路由器向MAP注册其LCoA，从MAP获得RCoA，并使用此作为向其归属代理发送绑定更新的转交地址。然而，当考虑移动网络的嵌套时，这可能导致蜿蜒的路由。

为说明这一点，考虑图1中绘出的网络部署场景。这里，移动路由器MR142附连到由另一移动路由器MR 140管理的移动网络104。移动路由器MR 140附连到属于由MAP 120管理的接入网络102的接入路由器AR 130。移动路由器MR 142管理移动网络106(其中，示出了一个移动网络节点MN 150)。归属代理HA 110是用于移动路由器MR 140的归属代理，归属代理HA 112是用于移动路由器MR 142的归属代理，归属代理114是用于移动节点MN 150的归属代理，并且，例如，网络100是全球因特网。通过向MAP 120进行注册，所有移动路由器MR 140、142和移动节点MN 150都使用HMIP。

假定CN 160现在向MN 150发送分组。图2绘出了分组将用来到达MN 150的路径。首先，从CN 160定址到MN 150的归属地址的分组将采用至MN 150的归属代理HA 114的路径210。然后，HA 114将向MN 150的RCoA转发该分组。这将产生至MAP 120的路径212。MAP 120截取该分组，并将其隧道传输到MN 150的LCoA。然而，因为根据移动网络106的前缀来配置MN 150的LCoA，所以，其将采用至移动路由器MR 142的归属代理112的路径214。然后，HA112采用返回至MAP 120的路径216，向MR 142的RCoA转发该分组。

MAP 120将该分组隧道传输到MR 142的LCoA。再一次，由于根据移动网络104的前缀配置MR 142的LCoA，所以，将采用至移动路由器MR 140的归属代理HA 110的路径218。然后，HA 110采用到MAP 120的路径220，将该分组发送到MR 140的RCoA。MAP 120通过路径222将该分组隧道传输到MR 140的LCoA。MR 140解封该分组，然后将其转发至MR 142。最后，MR 142解封该分组，并将其转发至MN 150。

通过以上描述，可看到简单地组合HMIP和网络移动性支持的问题。定址到嵌套网络中的移动节点的分组将采取可能多次通过MAP的蜿蜒的路径。这不仅浪费网络资源，也大大地增加了分组等待时间。对于诸如IP语音或其它越来越受欢迎的多媒体会话的实时应用，这是不能接受的。

通过在支持HMIP的网络移动性中的绑定更新来扩展发送前缀信息的概念似乎是合理的。可替换地，当移动路由器向MAP注册时，MAP可委派(delegate)移动路由器的前缀。然后，可在移动路由器所管理的移动网络中使用所委派的前缀，使得附加到移动网络的移动节点可根据所委派的前缀来配置它们的LCoA。

在所述两种情况下，当移动路由器向MAP注册时，MAP将发现由移动路由器处理的前缀。当MAP接收定址到移动节点的RCoA的分组时，其可检查前缀表，并发现移动节点具有移动网络的前缀中的LCoA，并且，不同于将分组直接隧道传输到移动节点的LCoA，其将分组隧道传输到移动路由器。通过去除额外路径214、216、218和220，这样做将大大缩短图2中所示的路由路径。

[专利文档1]：Malki，K.，Soliman，H.，“Hierarchical MobilityManagement For Wireless Networks”，美国专利申请第2001/0046223A1号，2001年11月。

[专利文档2]：Venkitaraman，N.，“Method and Apparatus for RobustLocal Mobility Management in a Mobile Network”，美国专利申请第2003/0185196A1号，2003年10月。

[专利文档3]：Leung，K.K.，“Mobile IP Mobile router”，美国专利第6,636,498号，2003年10月。

[非专利文档1]：Johnson，D.B.，Perkins，C.E.，和Arkko，J.，“MobilitySupport in IPv6”，因特网工程任务部(IETF)请求注解(RFC)3775，2004年6月。

[非专利文档2]：Soliman，H.，et.al.，“Hierarchical Mobile IPv6Mobility Management(HMIPv6)”IETF因特网草案：

draft-ietf-mipshop-hmipv6-04.txt，Work-in-progress，2004年12月。

[非专利文档3]：Devarapalli，V.，et.al.，“NEMO Basic SupportProtocol”，IETF RFC 3963，2005年1月。

[非专利文档4]：Thubert，P.，和Molteni，M.，“IPv6 Reverse RoutingHeader and Its Application to Mobile Networks”，因特网草案：draft-thubert-nemo-routing-header-04.txt，Work In Progress，2004年12月。

虽然前缀信息的使用能够消除蜿蜒路由问题，但是它不能解决所有问题。MAP仍需要封装至移动路由器的分组。为了说明该问题，考虑先前在图2中描绘的例子。虽然MAP 120使用前缀信息来去除不必要的路径214、216、218和220，但是其仍然需要将分组首先隧道传输到MN 150的LCoA，然后隧道传输到MR 142的LCoA，并最终隧道传输到MR 140的LCoA。在HA 114的原始封装基础上4次封装该分组。

这在图3中说明。在此，看到从CN 160到MN 150的路径310需要通过从HA 114到MN 150的隧道320、从MAP 120到MN 150的隧道330、从MAP 120到MR 142的隧道340和从MAP 120到MR 140的隧道350。

所以，存在封装的每个附加级向分组添加大量头开销的问题，因此，将导致每个封装/解封节点处的大量处理延迟。此外，存在另一问题，即路由中的分组碎片的机会也增加。

发明内容

因此，鉴于上述问题，本发明的一个目的是减少在MAP向在移动网络内分层的移动节点转发分组时所需的封装次数，其中移动网络是嵌套的(nested)，并且多个移动路由器在MAP后面形成链。

为达到上述目的，本发明提供了一种在通信系统中控制分组转发的方法，该通信系统包括管理分级网络的移动性锚点、组成移动网络的移动路由器、以及附连到该移动网络的移动节点，该移动性锚点存储与在本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息，其中该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信，移动节点使用基于在移动网络内部通告的前缀而配置的地址来进行通信，其中，在所述移动性锚点的控制之下附连该移动节点，并且其中，所述移动性锚点存储与所述移动路由器和所述移动节点两者有关的地址绑定信息，所述方法包括这样的步骤，其中，所述移动性锚点向位于到移动节点的路由上的移动路由器通知移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀。

此外，除上述之外，本发明的控制分组转发的方法包括：

前缀委派步骤，其中所述移动性锚点向所述移动路由器委派前缀，所委派的前缀可用作所述移动网络的前缀；以及

所述移动性锚点向位于到移动路由器的路由上的移动路由器通知所委派的前缀的步骤。

此外，除上述之外，本发明的控制分组转发的方法包括地址/前缀存储步骤，其中，如果移动节点或移动网络位于比移动路由器更低的层上，则位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器存储移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀，由移动性锚点传播所述地址绑定信息和前缀。

此外，除上述之外，本发明的控制分组转发的方法包括：

第一分组转发步骤，其中移动性锚点在向移动节点转发分组时，将该分组隧道传输到位于到移动节点的路由上的最高层处的移动路由器的本地地址；

第二分组转发步骤，其中位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器在接收到该分组时，通过参照该移动路由器存储的移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀，来确定下一跳移动路由器，将该分组的目标地址改变为所确定的移动路由器的本地地址，然后转发该分组。

此外，除上述之外，在本发明的控制分组转发的方法中，当转发该分组时，在该分组中置入移动节点的地址，以指示该分组的最终接收方是该移动节点。

此外，除上述之外，本发明的控制分组转发的方法包括：

分组发送步骤，其中移动节点在向移动性锚点转发分组时，将该分组隧道传输到位于到该移动性锚点的路由上的最低层处的移动路由器的本地地址；以及

分组转发步骤，其中位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器在接收到该分组时，通过参照该移动路由器存储的移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀，来确定下一跳移动路由器，将该分组的目标地址改变为所确定的移动路由器的本地地址，然后转发该分组。

为实现前述目的，本发明提供了一种用于控制分组转发的设备，其被布置在管理分级网络的移动性锚点中，该设备包括：

注册表存储部件，用于存储与本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息，其中该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信；

前缀存储部件，用于存储位于移动路由器后面的移动网络的前缀，其中在所述注册表存储部件处注册该移动路由器的地址绑定信息；以及

地址通知部件，用于向位于到移动节点的路由上的移动路由器通知在所述注册表存储部件中注册的地址绑定信息和移动网络的前缀。

为实现前述目的，本发明提供了一种用于控制分组转发的设备，其被布置在组成移动网络的移动路由器中，该设备包括：

地址/前缀接收部件，用于从管理与本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息的移动性锚点接收位于比自身更低的层上的移动节点的地址绑定信息、以及位于比自身更低的层上的移动路由器的移动网络的前缀，其中该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信；以及

地址/前缀存储部件，用于存储由所述地址/前缀接收部件接收的地址绑定信息和前缀。

包括前述构成的本发明具有减少在MAP向在移动网络内分层的移动节点转发分组时所需的封装的次数的优点，其中移动网络是嵌套的，并且多个移动路由器在MAP后面形成链。

附图说明

图1是示出现有技术和本发明的实施例中的公共网络布置的示例的图；

图2是示出当利用现有技术时从图1中的CN向MN发送的分组的路由的图；

图3是经由图2所示的路由的多级分组封装的示意图；

图4是示出本发明的实施例中的MAP的体系的示例的图；

图5是示出本发明的实施例中的MR的体系的示例的图；

图6是示出本发明的实施例中MAP存储的注册表或前缀表的示例的图；

图7是示出本发明的实施例中的注册响应消息格式的示例的图；

图8是示出在本发明的实施例中、当MAP的注册单元处理注册消息时使用的算法的示例的流程图；

图9是示出在本发明的实施例中、当MAP的路由单元确定下一跳(hop)目标时使用的算法的示例的流程图；

图10是示出在本发明的实施例中、当MAP的路由单元处理被定址到移动节点的RCoA时使用的算法的示例的流程图；

图11是示出在本发明的实施例中、当MAP的路由单元处理从上游网络接收的分组时使用的算法的示例的流程图；

图12是示出在本发明的实施例中、当MAP的路由单元处理从下游网络接收的分组时使用的算法的示例的流程图；以及

图13是示出图1所示的网络体系中的消息交换的示例的序列图。

具体实施方式

下面将参照附图，对本发明的优选方面给出描述。

本发明描述了由移动性锚点(MAP)用来消除对与移动网络内的移动节点有关的多级隧道封装的需要的方法。基本方法是让MAP将由已注册的下游移动路由器管理的移动网络的前缀信息传播给上游移动路由器，使得当上游移动路由器在其移动网络内嵌套的移动节点和MAP之间转发分组时，上游移动路由器可简单地改变分组的源或目标地址，以消除不必要的隧道传输或克服入口过滤。

例如，下文中的描述使用图1所示的网络体系作为示例。在图1中，当MAP 120接收被定址到移动节点MN 150的RCoA的分组时，其封装要被隧道传输到MN 150的LCoA的分组。然而，在外部分组的源地址中，MAP 150用移动路由器MR 140的LCoA替代MN 150的LCoA。当MR 140接收到此分组时，基于先前由MAP 120传播的移动网络106的前缀信息，MR 140将目标地址改变为移动路由器MR 142的LCoA。当MR 142接收到此分组时，其再次将分组的目标地址改变为MN 150的LCoA。

以此方式，不需要让MAP 120隧道传输该分组三次：一次是到MN 150的LCoA，一次是到MR 142的LCoA，并且一次是到MR 140的LCoA。仅仅一个隧道就足够了。类似地，当MN 150具有要由MAP 120转发的分组时，其将此分组隧道传输到MAP 120。当MR 142接收到此隧道分组时，其不是进一步封装此分组，而是简单地将该隧道分组的源地址改变为其自身的LCoA。再次，当MR 140接收到此隧道分组时，其将源地址改变为其自身的LCoA。这样，不需要让MN 150、MR 142和MR 140中的每一个都独立地封装分组从而导致三次封装。MN 150的一次封装就足够了。

为实现上述操作，本发明提供了用于MAP和移动路由器的功能体系，分别如图4和图5所示。如图4所示的MAP 120的功能体系包括低级网络接口410、路由单元420、注册单元430和注册表440。

低级网络接口410是代表允许MAP 120与分组交换数据通信网络上的其他节点通信所必需的所有网络硬件、软件和协议的功能块。例如，在国际标准组织(ISO)的开发系统互连(OSI)7层模型下，低级网络接口510将涵盖物理和数据链路层。从网络100或102接收的分组将通过分组路径462或464，以由低级网络接口410处理。如果意图通过物理地址来使分组供MAP 120使用，则其将经由分组路径466传递到路由单元420。

路由单元420处理与互连网络层中的路由有关的所有处理。在OSI模型下，其涵盖网络层的所有功能性。路由单元420负责基于分组最终的目标而将它们转发到它们的后续跳。为正确地完成此工作，路由单元420将需要经由信号路径474来查阅注册表440。这包括检查从RCoA到LCoA的映射、以及验证前缀。此外，如果所接收的分组实际上是来自移动节点的注册消息，则经由信号路径472，将该消息传递到注册单元，以进一步处理。

注册单元430负责维持移动节点的注册。其将在移动节点进行注册时创建移动节点的RCoA到LCoA的映射，并经由信号路径476，将该映射存储到注册表440中。此外，当移动节点是移动路由器时，注册单元430还将在注册表440中维持与移动路由器相关联的移动网络的前缀信息。

注册表440存储来自移动节点的注册的信息。这包括从RCoA到LCoA的映射，并且，在所注册的节点是移动路由器的情况下，还包括由移动路由器管理的移动网络的前缀信息。大多数这样的注册通常具有相关联的有效期(通常被称为寿命)，因此，注册表440还将存储这样的定时信息，以使所存储的信息保持为最新。后面将公开注册表440的细节。

如图5所示，移动路由器MR 140或MR 142的功能体系包括低级网络接口510和路由单元520。未示出应用功能，这是因为，本发明仅仅关注由移动路由器MR 140或MR 142提供的路由功能。本领域技术人员应清楚，可容易地添加应用功能性，而不会对本发明带来任何影响。

低级网络接口510是代表允许MR 140或MR 142与分组交换数据通信网络上的其他节点通信所必需的所有网络硬件、软件和协议的功能块。例如，在国际标准组织(ISO)的开发系统互连(OSI)7层模型下，低级网络接口510将涵盖物理和数据链路层。从网络100、接入网络102、移动网络104或106接收的分组将通过分组路径562，以由低级网络接口510处理。如果意图通过物理地址来将分组送给MR 140或MR 142，则其将经由分组路径566传递到路由单元520。

路由单元520处理与互连网络层中的路由有关的所有处理。在OSI模型下，其涵盖网络层的所有功能性。路由单元520负责基于分组最终的目标而将它们转发到它们的后续跳。为正确地完成此工作，在路由单元520内提供了两个附加模块：隧道模块530和HMIP模块540。

隧道模块530处理到移动路由器的归属代理的分组的必要封装，以及来自移动路由器的归属代理的分组的必要解封。HMIP模块540处理对MAP的注册、以及由MAP传播的前缀信息的维持。由MAP传播的前缀信息被存储在前缀信息表550中，其包括下游移动节点的RCoA和LCoA，并且，在下游移动路由器的情况下，还包括由移动路由器管理的移动网络的前缀信息。大多数这样的注册通常具有相关联的有效期(通常称为寿命)，因此前缀信息表550还将存储这样的定时信息，以使所存储的信息保持为最新。

图6示出了在注册表440和前缀信息表550中存储的内容。这两个表在所存储的内容上基本相同。表中的每一行对应于包含有关移动节点的信息的条目。

RCoA字段610包含移动节点的区域转交地址，并且，LCoA字段620包含移动节点的本地转交地址。如果移动节点是移动路由器，则前缀字段630包含由移动路由器管理的移动网络的前缀信息。如果移动节点不是移动路由器，则前缀字段630留空，表示不存在与该移动节点相关联的前缀。注意到，前缀字段630包括完整的前缀信息：即，前缀的比特模式(bit pattern)以及前缀中的有效比特的数目(更通常地，被称为前缀长度)。

注意到，可以用各种方式来配置与移动网络相关联的前缀。除非明确声明，否则本发明不对与移动网络相关联的前缀进行任何假设。配置前缀的一个方式是：前缀是由其归属网络委派给移动路由器的前缀。通过使用在非专利文档3中定义的移动网络前缀选项，当移动路由器向MAP注册时，使得MAP得知此前缀。另一方式是：由MAP在注册期间将此前缀委派给移动路由器。这意味着，当移动路由器向MAP注册其RCoA和LCoA时，其还插入特殊选项，以请求前缀委派。然后，MAP通过供该移动路由器使用的委派前缀，来在注册响应中答复。可替换地，MAP可采用动态主机配置协议(DHCP)的前缀委派功能性，以向移动路由器分配前缀。

已经描述了MAP和移动路由器的功能体系，现在，我们关注于如何由MAP传播移动路由器的前缀信息。通常，在MAP响应移动节点进行的注册时传播前缀信息。在HMIP中，移动节点发送的注册请求是以绑定更新消息的形式，并且，由MAP发送到移动节点的注册响应是以绑定确认消息的形式。为传播前缀信息，MAP将特殊选项插入注册响应消息的分组头中。下文中，将此特殊选项称为注册/前缀信息，或简称为RP-Info。

将前缀信息放入注册响应中具有这样的优点：将前缀信息的传播限制于仅仅在移动节点的上游的移动路由器。例如，考虑图1所绘出的部署场景。在移动路由器MR 142已成功地向MAP 120进行注册之后，MAP 120将通过注册响应消息而作出响应。在此消息中，将插入与MR 142相关联的前缀信息。因为必须通过MR 140路由该注册响应消息，所以，MR 140能够从注册响应消息中取出所插入的前缀信息。

图7示出了注册响应消息700的内容。源地址字段702包含发送者(即，MAP 120)的地址。目标地址字段704包含第一中间目标的地址。类2路由头710包含期望的最终接收方。RP-Info 720被插入分组700的头中。类型字段722表示此选项作为RP-Info选项。RCoA字段724包含移动节点的RCoA，而LCoA字段726包含移动节点的LCoA。如果移动节点是移动路由器，则前缀字段728包含由移动路由器管理的移动网络的前缀信息。

如前所述，注册响应消息700是绑定确认消息。头730包含绑定确认的细节。注意到，在图7中未示出分组的所有内容。本领域技术人员会意识到，一些其他基本字段与本发明的操作无关，因此被省略了。

为利用插入注册响应的RP-Info选项来传播前缀信息，MAP 120的注册单元430在处理从移动节点接收的注册消息时将遵循图8所示的流程。

在图8中，在步骤810，首先检查所接收的注册消息，以查看该消息是否有效。这可包括但不限于：检查RCoA的有效性。如果注册消息是无效的，则如步骤820所示，将否定响应发回到移动节点。

另一方面，如果注册消息有效，则将执行从830到890的系列步骤。在步骤830中，首先利用在注册消息中传送的信息来更新注册表440。在步骤840中，准备注册响应，其包含用于确认成功注册的适当响应。如步骤850所示，将包含关于移动节点的LCoA和RCoA的信息(以及如果可用的话，前缀信息)的RP-Info选项插入注册消息的分组头。在步骤860中，获得给定移动节点的RCoA的情况下的下一跳目标。用来获得这个下一跳目标的算法在图9中示出并在后面详细描述。

在获得这个下一跳目标之后，在步骤870中，然后，将注册消息的目标字段设置为该下一跳目标。为确保由移动节点接收到该注册消息，在步骤880中，还将包含移动节点的RCoA的类2路由头插入注册消息中。最终，在步骤890中，发出注册消息。

图9示出了由MAP 120的路由单元420用来确定下一中间目标、以在给定移动节点的RCoA的情况下将分组发送给所注册的移动节点的算法。

在图9中，在步骤910中，首先，向注册表440搜索具有与给定RCoA字段匹配的RCoA字段610的条目。如果未找到条目，则将进行步骤950，其中，简单地将下一跳目标给定为移动节点的RCoA。

如果找到了匹配的条目，则算法进入步骤920和930的迭代。在步骤920中，将临时变量设置为包含匹配条目的LCoA字段620。然后，在步骤930中，向注册表440搜索具有前缀字段630的条目，使得在临时变量中包含的地址落入该前缀字段630所指定的前缀中。如果找到了一个这样的条目，则算法重新迭代到步骤920。如果未找到这样的条目，则如步骤940所示，退出该迭代，并且，算法通过在临时变量中存储的地址所给出的下一跳目标而返回。

为使得MAP 120的公开更完整，下面描述在转发分组时、由MAP 120使用的优选算法。这里具体关注的是当MAP将定址到已注册的移动节点的RCoA的分组转发到移动节点的LCoA的时候。图10绘出了在转发这样的分组时、由路由单元120使用的算法。首先，在步骤1010，向注册表440搜索具有与所接收的分组的目标地址匹配的RCoA字段610的条目。如果未找到匹配的条目，则如步骤1020所示，正常地路由该分组。

如果找到了匹配条目，则将进行系列步骤1030至1060，其绘出了要转发到移动节点的LCoA的所接收的分组的封装。在步骤1030中，使用图9所示的算法，来获得在给定移动节点的RCoA的情况下的下一跳目标(即，所接收的分组的目标地址)。然后，如步骤1040所示，将所接收的分组封装到外部分组中，其中，将该外部分组的目标地址设置为从步骤1030获得的下一跳目标。在步骤1050中，将包含移动节点的RCoA的类2路由头插入该外部分组。此类2路由头用于向转发此分组的节点通知哪个节点是期望的最终接收方。最终，如步骤1060所示，发出该分组。

由此，根据本发明的优选实施例完全地公开了MAP 120的功能性。本领域技术人员应清楚，这里的描述不意味着完全。相反，本发明仅仅用于教导如何增强传统的移动性锚点，以遵循本发明。在此文档中未提及的所有其他操作应遵循现有技术中描述的传统移动性锚点的操作。

已经描述了MAP 120的操作，现在，将注意力转到移动路由器MR 140、142。图11示出了在移动路由器从上游网络接收分组时的移动路由器的处理步骤，而图12示出了在移动路由器从下游网络接收分组时的移动路由器的处理步骤。

我们通过术语“上游网络”来表示其中附连了移动路由器的网络。例如，参照图1，MR 140的上游网络将是接入网络102，并且，MR 142的上游网络将是移动网络104。在行业中、且本领域技术人员也将其称之为出口网络(egress network)。

相反，我们通过术语“下游网络”来表示其中移动路由器充当默认路由器的网络。例如，参照图1，MR 140的下游网络将是移动网络104，并且MR 142的下游网络将是移动网络106。在行业中、且本领域技术人员也将其称之为入口网络(ingress network)。

在图11中，当移动路由器MR 140或MR 142的路由单元520从上游网络接收到分组时，如步骤1110所示，其首先检查所接收的分组的源地址是否为MAP的地址。如果该源地址不是MAP的地址，则进行步骤1180，其中按照IPv6或NEMO基本支持所指定的那样来路由该分组。

另一方面，如果由MAP发送了该分组，则将进行步骤1120。这里，检查所接收的分组，以查看在分组头中是否存在RP-Info选项。如果存在，则如步骤1130所示，使用在该RP-Info选项中存储的信息来更新前缀信息表550。

在检查RP-Info选项之后，在步骤1140中，接着检查分组，以查看类2路由头的存在性。如果不存在，则如步骤1180所示，正常地路由该分组。否则，进行步骤1150，其中，向前缀信息表550搜索具有等于在类2路由头中存储的地址的RCoA字段610的匹配条目。

如果未找到匹配条目，则如步骤1180所示，正常地路由分组。如果找到了匹配条目，则遵循步骤1160和1170的迭代，以便将所接收的分组的目标地址改变为其下一个中间地址。

在步骤1160中，首先将所接收的分组的目标地址设置为在前缀信息表550中找到的匹配条目的LCoA字段620。然后，在步骤1170中，再次向前缀信息表550搜索具有前缀字段630的条目，使得所接收的分组的当前目标地址落入该前缀字段630指定的前缀中。如果找到了一个这样的条目，则算法重新迭代到步骤1160。如果未找到这样的条目，则如步骤1190所示，退出迭代，并转发该分组。

在图12中，当移动路由器MR 140或MR 142的路由单元520从下游网络接收到分组时，如步骤1210所示，其首先检查所接收的分组的目标地址是否是MAP的地址。如果该目标地址不是MAP的地址，则进行步骤1220，其中如NEMO基本支持所要求的那样，将分组隧道传输回到移动路由器的归属代理。

另一方面，如果目标地址是MAP的地址，则进行步骤1230。这里，向前缀信息表550搜索具有等于所接收的分组的源地址的LCoA字段620的匹配条目。如果找到一个这样的条目，则将分组的源地址改变为移动路由器的LCoA，并且向上游转发该分组，如步骤1260所示。如果未找到这样的条目，则进行步骤1240，其中向前缀信息表550搜索具有前缀字段630的条目，使得所接收的分组的源目标地址落入该前缀字段630所指定的前缀中。

如果找到一个这样的条目，则如步骤1260所示，将分组的源地址改变为移动路由器的LCoA，并且向上游转发该分组。如果未找到这样的条目，则路由单元520不能确定改变分组的源地址是安全的。因为分组被定址到MAP，所以，到移动路由器的归属代理的隧道不是必要的。相反，如步骤1250所示，将分组封装到MAP指定的隧道中。

为说明RP-Info 720如何工作，图13示出了图解在注册期间、在移动节点MN 150、移动路由器MR 140、142和MAP 120之间发送的消息的消息序列图。注意，从图13中省略了发送到归属代理的绑定更新。在图13中，注册消息、响应消息、隧道分组、隧道封装、隧道解封、注册处理、RP-Info处理、目标地址改变处理、源地址改变处理被分别称为REG、RES、TUNNEL、TE、TD、REG、PID、DA和SA。

消息序列1301到1303示出了MR 140向MAP 120注册。首先，MR 140向MAP 120发送注册消息1301。注册消息1301的源地址包含MR 140的LCoA，并且，归属地址选项包含MR 140的RCoA。如注册(REG)处理1302所示，MAP120更新注册表440。这包括：向注册表440添加从MR 140的LCoA到RCoA的映射、以及移动网络104的前缀信息。需提醒，前缀信息可以是移动路由器MR 140所拥有的前缀，或者(可能由MAP 120自己)委派给MR 140的前缀。然后，MAP 120利用注册响应1303进行答复，以确认注册。

消息序列1311到1319示出MR 142向MAP 120注册。首先，MR 142向MAP 120发送注册消息1311。注册消息1311的源地址包含MR 142的LCoA，并且归属地址选项包含MR 142的RCoA。注册消息1311被移动路由器140截取。因为注册消息1311的目标地址是MAP 120，所以将进行图12的步骤1230。然而，在前缀信息表550中未找到与注册消息1311的源地址匹配的条目。因此，将进行步骤1250，其中将分组1311封装到MAP 120。这在图13中示出为隧道封装(TE)处理1312。这产生具有等于MR 140的LCoA的源地址、等于MAP 120的地址的目标地址、以及包含MR 140的RCoA的归属地址选项的隧道分组1313。

然后，如隧道解封(TD)处理1314所示，MAP 120解封该分组1313，并处理注册消息1311。这在图13中示出为处理1315，其包括：向注册表440添加从MR 142的LCoA到RCoA的映射、以及移动网络106的前缀信息。然后，MAP 120利用注册响应1316进行答复，以确认注册。

根据图8所示的算法，消息1316的目标地址将包含MR 140的LCoA，类2路由头将包含MR 142的RCoA，并且分组头将被插入RP-Info选项。当MR 140接收到此分组1316时，其注意到RP-Info选项。由此，根据图11的步骤1130，如处理1317所示，MR 140将把在RP-Info选项中存储的信息插入到其前缀信息表550中。此后，根据图11的步骤1140到1170，MR 140将用MR 142的LCoA来替代分组1316的目标地址。这被示出为目标地址改变(DA)处理1318，并产生被转发到MR 142的分组1319。根据MR 140采用的处理的说明，可意识到，需要图11的步骤1230和1130(其中，使用RP-Info选项来更新前缀信息表550)在改变目标地址(步骤1140到1170)之前发生。

消息序列1321到1334示出了移动节点MN 150向MAP 120注册。首先，MN 150向MAP 120发送注册消息1321。注册消息1321的源地址包含MN 150的LCoA，并且归属地址选项包含MN 150的RCoA。注册消息1321被移动路由器MR 142截取。因为注册消息1321的目标地址是MAP 120，所以将进行图12的步骤1230。然而，在前缀信息表550中未找到与注册消息1321的源地址匹配的条目。因此，将进行步骤1250，其中将分组1321封装到MAP 120。这在图13中示出为隧道封装处理1322。这产生具有等于MR 142的LCoA的源地址、等于MAP 120的地址的目标地址、以及包含MR 142的RCoA的归属地址选项的隧道分组1323。

当MR 140接收到此分组时，根据图12的步骤1230找到匹配条目。由此，如源地址改变(SA)处理1324所示，将分组的源地址改变为MR 140的LCoA，从而产生分组1325。然后，MAP 120解封该分组(处理1326)，并基于内部注册消息来更新注册表440(处理1327)。

然后，MAP 120利用注册响应1328进行答复，以确认注册。根据图8所示的算法，消息1328的目标地址将包含MR 140的LCoA，类2路由头将包含MN 150的RCoA，并且分组头将被插入RP-Info选项。当MR 140接收到此分组1328时，其注意到RP-Info选项。由此，根据图11的步骤1130，如处理1329所示，MR 140将把在RP-Info选项中存储的信息插入到其前缀信息表550中。

此后，根据图11的步骤1140到1170，MR 140将用MR 142的LCoA来替代分组1328的目标地址。这被示出为处理1330，并产生被转发到MR 142的分组1331。再次，MR 142将注意到RP-Info选项，并且，如处理1332所示，将在RP-Info选项中存储的信息插入到其前缀信息表550中。此后，根据图11的步骤1140到1170，MR 142将用MN 150的LCoA来替代分组1331的目标地址。这被示出为处理1333，并产生被转发到MN 150的分组1334。

以上描述说明了如何通过每个移动节点/路由器的注册来传播前缀信息。消息序列1340到1361说明了如何在MN 150和对端节点CN 160之间传递分组。当MN 150想要发送分组到CN 160时，它首先封装该分组，以按照移动IPv6规范来转发到其归属代理HA 114。这在处理1340中示出。因为发送到归属代理HA 114的隧道分组具有MN 150的RCoA作为源地址，所以，通过处理1341来进一步封装该分组，以向MAP 120转发。这产生了具有等于MN 150的LCoA的源地址、并具有等于MAP 120的地址的目标地址的分组1342。

然后，分组1342被移动路由器MR 142截取。因为分组1342的目标地址是MAP 120，所以将采用图12的步骤1230。现在，可在MR 142的前缀表440中找到包含MN 150的LCoA的条目。因此，如处理1343所示，MR 142将分组1342的源地址改变为MR 142的LCoA。然后，所得到的分组1344被转发到MR 140。

当MR 140接收到此分组时，根据图12的步骤1230找到匹配条目。因此，如处理1345所示，分组的源地址被再次改变为MR 140的LCoA，从而产生分组1346。然后，MAP 120封装分组(处理1347)，并将内部分组1348转发到全球因特网100。此分组1348是具有等于MN 150的RCoA的源地址和等于HA114的地址的目标地址的第一隧道分组。HA 114在接收到此分组时解封它，并提取内部数据分组。这在图13中示出为办处理1349。最终将内部数据分组路由到CN 160。

当CN 160向MN 150发送分组1351时，因为目标地址是MN 150的归属地址，所以，其将被路由到HA 114。如处理1352所示，HA 114将封装此分组1350，以转发到MN 150的RCoA。然后，将所得到的分组1353路由到MAP120。MAP 120在接收到此分组时，检查其注册表440，并找到用于MN 150的RCoA的条目。根据图10的步骤1030到1060，MAP 120将通过等于MR 140的LCoA的目标地址来进一步封装此分组，并插入包含MN 150的RCoA的类2路由头。这在图13中被示出为处理1354。然后，将所得到的分组1355转发到MR 140。

当MR 140接收到此分组1355时，根据图11的步骤1140到1170，MR 140将用MR 142的LCoA来替代分组1355的目标地址。这被示出为处理1356，并产生被转发到MR 142的分组1357。再次，MR 142将使用图11所示的算法，并用MN 150的LCoA来替代分组1357的目标地址。这被示出为处理1358，并产生被转发到MN 150的分组1359。然后，MN 150执行两次解封，以取出由CN 160发送的原始数据分组1351。第一解封1360是要解封由MAP 120封装的隧道。第二解封1361是要解封由HA 114封装的隧道。

根据上述说明，可看出，即使MN 150在两个移动路由器(MR 140和142)的后面，但在MN 150和MAP 120之间仅存在一个附加隧道。与图3所示的三隧道封装相比，这的确是一个改进。事实上，本领域技术人员可容易地扩展此文档中所示的示例，并显示出，不管移动节点所附连到的移动路由器的数目是多少，在移动节点和移动性锚点之间都将仅需要一个附加隧道。因此可清楚地达到本发明的目的。

此外，本领域技术人员可意识到，本发明达到与诸如在非专利文档4中描述的反向路由头之类的基于路由头的解决方案相同的效果。事实上，在本发明中，中间移动路由器将以与将反向路由头附连到分组的十分相同的方式，改变朝向上游的入口分组的源地址，并且中间移动路由器将以与将类2路由头附连到分组的十分相同的方式，改变朝向下游的出口分组的目标地址。这是本发明最大的效果，其消除了前缀信息的传播对使用反向和扩展路由头的需要。因为不如数据分组的发送/接收那么频繁地传播前缀信息，所以，本发明更好地利用了带宽。

尽管在此将本发明示出和描述成构思为是最实用和优选的实施例，但本领域技术人员将理解，可对设计细节和参数进行修改，而不会脱离本发明的范围和界限。例如，在图1中，移动性锚点120被绘出为接入网络102中的固定节点。也可以在移动路由器上部署移动性锚点功能性。本领域技术人员将认识到，当MAP 120也是移动路由器时，本发明主要会以相同的方式操作。

此外，还可以分布这些功能性。例如，移动性锚点的某些功能性可在多个节点之间分布，可以按分级方式。作为另一示例，图1中的接入路由器AR130本身可部分或全部地实现移动性锚点功能性。事实上，也可以让AR 130部分或全部地实现移动路由器功能性。甚至可以假设，接入路由器部分或全部地实现移动性锚点和移动路由器功能性这两者。本领域技术人员应意识到，如前述那些的变更也在本发明的范围内。

另外，有意按照使得移动网络的前缀信息的细节保持一般性的方式来公开本发明。一个优选布置是每个移动路由器具有向其管理的移动网络通知的两个前缀。两个前缀之一由归属网络委派，该归属网络被正常地通告，使得普通移动网络节点会根据此前缀来配置它们的地址。此前缀通常不用改变，使得普通移动网络节点无需重新配置它们的地址。

另一前缀可由归属网络委派，或由接入网络(如MAP)委派。按照不会使得普通移动网络节点根据此前缀配置它们的地址的方式来通告该前缀。相反，仅仅希望使用由MAP提供的服务的移动节点才会根据此前缀配置它们的LCoA。以此方式，可以让移动路由器决定是否基于所用的地址来改变源/目标地址。本领域技术人员将理解，这样的修改仍会落入本发明的范围和界限内。

工业实用性

本发明具有减少在MAP向移动网络内分层的移动节点转发分组时需要的封装次数的优点，其中移动网络是嵌套的，并且多个移动路由器在MAP后面形成链。本发明可用于分组交换数据通信网络的通信技术、或分组转发和处理技术。

Claims (8)

1.一种在通信系统中控制分组转发的方法，该通信系统包括管理分级网络的移动性锚点、组成移动网络的移动路由器、以及附连到该移动网络的移动节点，该移动性锚点存储与本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息，其中该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信，该移动节点使用基于在移动网络内部通告的前缀而配置的地址来进行通信，其中在所述移动性锚点的控制下附连该移动节点，并且其中，所述移动性锚点存储与所述移动路由器和所述移动节点两者有关的地址绑定信息，所述方法包括如下步骤：其中，所述移动性锚点向位于到移动节点的路由上的移动路由器通知移动节点的地址绑定信息、以及移动网络的前缀。

2.如权利要求1所述的控制分组转发的方法，包括：

前缀委派步骤，其中所述移动性锚点向所述移动路由器委派前缀，所委派的前缀可用作所述移动网络的前缀；以及

所述移动性锚点向位于到移动路由器的路由上的移动路由器通知所委派的前缀的步骤。

3.如权利要求1所述的控制分组转发的方法，包括地址/前缀存储步骤，其中，如果移动节点或移动网络位于比移动路由器更低的层上，则位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器存储移动节点的地址绑定信息、以及移动网络的前缀，由移动性锚点传播所述地址绑定信息和前缀。

4.如权利要求3所述的控制分组转发的方法，包括：

第一分组转发步骤，其中移动性锚点在向移动节点转发分组时，将分组隧道传输到位于到移动节点的路由上的最高层处的移动路由器的本地地址；

第二分组转发步骤，其中位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器在接收到该分组时，通过参照该移动路由器存储的移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀，来确定下一跳移动路由器，将该分组的目标地址改变为所确定的移动路由器的本地地址，然后转发该分组。

5.如权利要求4所述的控制分组转发的方法，其中，当转发该分组时，在该分组中置入移动节点的地址，以指示该分组的最终接收方是该移动节点。

6.如权利要求3所述的控制分组转发的方法，包括：

分组发送步骤，其中移动节点在向移动性锚点转发分组时，将该分组隧道传输到位于到该移动性锚点的路由上的最低层处的移动路由器的本地地址；以及

分组转发步骤，其中位于移动节点和移动性锚点之间的路由上的移动路由器在接收到该分组时，通过参照该移动路由器存储的移动节点的地址绑定信息和移动网络的前缀，来确定下一跳移动路由器，将该分组的目标地址改变为所确定的移动路由器的本地地址，然后转发该分组。

7.一种用于控制分组转发的设备，其被布置在管理分级网络的移动性锚点中，该设备包括：

注册表存储部件，用于存储与本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息，其中该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信；

前缀存储部件，用于存储位于移动路由器后面的移动网络的前缀，其中在所述注册表存储部件处注册该移动路由器的地址绑定信息；以及

地址通知部件，用于向位于到移动节点的路由上的移动路由器通知在所述注册表存储部件中注册的地址绑定信息、以及移动网络的前缀。

8.一种用于控制分组转发的设备，其被布置在组成移动网络的移动路由器中，该设备包括：

地址/前缀接收部件，用于从管理与本地地址和全局地址之间的绑定有关的地址绑定信息的移动性锚点接收位于比自身更低的层上的移动节点的地址绑定信息、以及位于比自身更低的层上的移动路由器的移动网络的前缀，其中，该本地地址用于标识移动性锚点的网络内的通信节点的位置，该全局地址由对端节点用来与网络外部进行通信；以及

地址/前缀存储部件，用于存储由所述地址/前缀接收部件接收的地址绑定信息和前缀。

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