CN101247317A - 路由切换方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路由切换方法，移动节点在接入路由器间切换时，包括：第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息；第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表发送上下文传输消息；第二接入路由器根据该上下文传输消息更新缓存；更新第一接入路由器的目的终端缓存表。本发明还涉及了几种路由切换方法和路由切换系统。本发明基于上下文传输协议使切换过程中接入路由器直接通过上下文传输消息传递与会话连接相关的移动节点的地址信息，不需要新的接入路由器查询路由管理器的流程，因此减少了查询路由管理器导致的延时，从而降低了报文丢失的可能。

Description

路由切换方法及系统
技术领域
本发明涉及因特网协议(Internet Procotol，简称IP)移动性技术，尤其是一种基于网络对切换过程进行优化的方法，以及路由切换系统。
背景技术
当今IP移动性已经成为人们研究的热点，所谓IP移动性是指移动过程中保持已有会话的连续性，即移动节点在不改变IP地址的情况下改变其在因特网中的连接点，因此便于移动节点利用移动节点的本地地址与对应节点进行通信。现在已有的IP移动性的解决方案很多，也具有很多种分类的方式。以终端是否参加移动性管理过程来分类，包括两种管理方式：基于终端的移动性管理和基于网络的移动性管理，所谓基于终端的移动性管理即终端检测移动性，并发起信令流程解决移动性问题，典型例子有移动IPv6协议；而基于网络的移动性管理即移动性管理主要由网络实体通过信令交互过程完成，在这个交互流程中终端不需要参与，典型例子有代理移动IP协议。
现有技术中(Implementation and Evaluation of a Ne twork-ControlledMobility Management Protocol(IP2/MM)：Performance EvaluationCompared with Mobile IPv6)提供了一种基于终端的IP移动性管理的解决方案。在该基于终端的移动性管理方案中，移动节点(Mobile Node，简称MN)，也就是终端，具有两种地址：IP主机地址(IP-host Address，简称IPha)和IP路由地址(IP-routing Address，简称IPra)。IPha作为移动节点的标识符(Identifier)唯一的标识了该移动节点，而IPra作为移动节点的定位符(Locator)代表了该移动节点的实际所处的位置。
该移动性方案的架构如图1所示，在该架构中有一个重要的移动性管理实体，即路由管理器(Routing Manager，简称RM)，RM不但要管理移动节点的IPha和IPra之间的映射关系，还要维护移动节点之间的会话信息。当移动节点相互之间进行通信时，传输层协议使用IPha进行标识，IP层也使用IPha地址作为报文的源地址和目的地址。以图1中所示的各个实体为例，在MN2发送报文给MN1时，在报文中采用IPha作为IP地址，当报文到达接入路由器2(Access Router，简称AR)后，AR2把报文中的IPha转化为IPra，然后通过IPra进行路由将报文发送到对端的AR1，再由AR1将IP头中的IPra地址转化成IPha地址，然后把报文转发给MN1进行处理。
为了实现以上的报文传输流程，发送端和接收端的AR(即AR1和AR2)都需要维护两个移动节点(即MN1和MN2)的IPha与IPra之间的映射关系。以AR1为例，AR1上维护了MN1的源终端缓存表(Cache for Source Terminal，简称CST)和目的终端缓存表(Cache for Destination Terminal，简称CDT)，CST中包含MN1的IPha与IPra间的映射关系，而CDT中则包含了正在和MN1通信的MN2的IPha与IPra间的映射关系。在AR2上则相反，CST中包含了MN2的IPha与IPra间的映射关系，而CDT中则包含了正在和MN2通信的MN1的IPha与IPra间的映射关系。
在该移动性方案中主要包括以下几种流程：终端激活流程、会话发起流程、切换流程等，其中终端激活流程和会话发起流程这里就不赘述了，在该移动性方案中接入路由器切换的流程如图2所示，当MN2从AR2切换到AR3时，执行以下步骤：
步骤101、由于切换刚刚发生，AR3的CDT中还没有MN1的缓存条目，因此MN2发出的数据报文会先被AR3缓存；
步骤102、MN2向AR3发起激活消息；
步骤103、AR3给MN2分配IPra地址，并把IPha和IPra地址在AN消息中通知给RM；
步骤104、RM更新缓存条目中MN2对应的IPra地址；
步骤105、RM向AR1发送IPU通知AR1更新MN2对应的IPra地址；
步骤106、AR1更新CDT后，将IPU Ack消息发送给RM，RM给AR3回IPU消息；
步骤107、AR3创建关于MN2的CST和MN1的CDT，其中包含了他们的IPha和IPra；
步骤108、AR3给MN2回Activation Ack消息；
步骤109、AR3根据CST和CDT中的地址映射处理数据报文，后面的流程与会话建立后的流程相同。
在切换过程中，由于AR3中未存有MN2和MN1的地址映射关系，在AR1中也未存有MN2新的地址映射关系，因此需要MN2的激活流程将MN2和MN1新的地址映射关系更新到AR1、AR3以及RM的缓存条目中，而这个过程的时延比较长，前面已经提到数据报文在切换时会缓存在AR3中，如果在切换过程中AR3的缓存不足，则会导致数据报文的丢失。
另外，RM在存储移动节点的IPha和IPra之间的地址映射关系的同时，还要保存移动节点之间的会话信息。这个会话信息可以用在切换流程中，由RM根据会话信息通知对端接入路由器，没有这个会话信息和信令交互流程，切换操作是无法实现的。假设在网络中有m个移动节点，对应于移动节点也就具有m组IPha和IPra之间的映射关系，因此移动节点之间的会话数则可能有m的平方级，远远超过简单保存单个终端IPha和IPra之间映射关系的数量，从而要求RM具有较大的存储容量。
发明内容
本发明实施例的第一目的是针对现有接入路由器切换流程中报文可能丢失的缺陷，提出了一种路由切换方法，适用于基于终端的移动性管理方案，能够减少接入路由器切换过程的时延，从而避免数据报文丢失。
本发明实施例的第二目的是针对现有接入路由器切换流程中报文可能丢失的缺陷，提出了一种路由切换方法，适用于基于网络的移动性管理方案，能够减少接入路由器切换过程的时延，从而避免数据报文丢失。
本发明实施例的第三目的是针对现有接入路由器切换流程中报文可能丢失的缺陷，提出了一种路由切换系统，适用于基于终端的移动性管理方案，能够减少接入路由器切换过程的时延，从而避免数据报文丢失。
本发明实施例的第四目的是针对现有接入路由器切换流程中报文可能丢失的缺陷，提出了一种路由切换系统，适用于基于网络的移动性管理方案，能够减少接入路由器切换过程的时延，从而避免数据报文丢失。
为实现上述第一目的，本发明的实施例提供了一种路由切换方法，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
本实施例利用了接入路由器之间的上下文传输协议，直接通过上下文传输消息将第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址发送给切换后的接入路由器，第三接入路由器不需要向路由管理器发出获取请求，因此减少了切换所耗费的时间，从而克服了延时问题，由此路由管理器也不再需要存储会话信息。但是第一接入路由器不能直接的获得第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，还必须更新第一接入路由器的目的终端缓存表，从而建立切换后移动节点之间的会话连接。
路由切换方法为了实现本发明的第二目的，本发明实施例提供了一种路由切换方法，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
本实施例适用于基于网络的移动性管理方案，尤其是代理移动IP技术中，既能克服延时造成的报文丢失问题，而且还实现了移动节点报文的路由优化。路由切换方法
为了实现本发明的第三目的，本发明实施例提供了一种路由切换系统，包括：
上下文传输模块，用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
第一更新模块，与所述上下文传输模块相连，用于根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
第二更新模块，与所述第一更新模块相连，用于更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
为实现本发明的第四目的，本发明实施例提供了一种路由切换系统，包括：
发送模块，用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
第三更新模块，与所述发送模块相连，用于根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
第四更新模块，与所述第三更新模块相连，用于更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
基于上述技术方案，本发明实施例具有以下优点：
1、基于上下文传输协议使切换过程中接入路由器直接通过上下文传输消息传递与会话连接相关的移动节点的地址信息，不需要新的接入路由器查询路由管理器的流程，因此减少了查询路由管理器导致的延时，从而降低了报文丢失的可能。
2、路由管理器只需保存与会话关联的移动节点的地址信息，不需要保存会话信息，因此减少了对路由管理器存储容量的占用。
附图说明
图1为现有技术中基于终端的移动性管理架构示意图。
图2为现有技术中路由切换的流程示意图。
图3为本发明路由切换方法的第一实施例的流程示意图。
图4为本发明路由切换方法的第二实施例的流程示意图。
图5为本发明路由切换方法的第二实施例的一种终端接入过程的流程示意图。
图6为本发明路由切换方法的第二实施例的一种会话发起过程的流程示意图。
图7为本发明路由切换方法的第二实施例的另一种会话发起过程的流程示意图。
图8为本发明路由切换方法的第二实施例的更新缓存中对端节点信息过程的流程示意图。
图9为本发明路由切换方法的第三实施例的流程示意图。
图10为本发明路由切换方法的第三实施例的一种终端接入过程的流程示意图。
图11为本发明路由切换方法的第三实施例的一种会话发起过程的流程示意图。
图12为本发明路由切换方法的第三实施例的另一种会话发起过程的流程示意图。
图13为本发明路由切换方法的第三实施例的更新缓存中对端节点信息过程的流程示意图。
图14为本发明路由切换方法的第四实施例的流程示意图。
图15为本发明路由切换系统的第一实施例的结构示意图。
图16为本发明路由切换系统的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
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。
本发明利用上下文传输协议(RFC4067)的上下文数据传输(ContextTransfer Data)消息和上下文数据传输应答(Context Transfer DataReply)消息在新旧两个接入路由器之间传送移动节点的IPha和IPra的映射关系，使得新的接入路由器不需向RM查询MN1的IPha和IPra的映射关系就可以完成切换。本文所述的上下文传输协议是一种上下文传输用的消息格式和安全机制，并不限于RFC4067定义的方法，也可以是其他完成相同功能的方法。
本发明提供了一种适用于基于终端的移动性管理方案的路由切换方法，其基本技术方案为：在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，先由第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
如图3所示，为本发明路由切换方法的第一实施例的流程示意图，在本实施例中，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
a101、第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
a102、第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
a103、当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器将该数据报文缓存，并且第二移动节点发起激活过程，更新第三接入路由器和路由管理器中第二移动节点的IP路由地址和IP主机地址之间的映射关系；
a104、第三接入路由器根据缓存的数据报文和用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址的位置更新报文头生成新的数据报文，然后将新的数据报文发送给第一接入路由器；
a105、第一接入路由器识别所述新的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
a106、第一接入路由器从新的数据报文删除所述位置更新报文头，然后发送给第一移动节点。
本实施例在切换时使用上下文传输消息将第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址发送给新的接入路由器，不需要向路由管理器请求，这样就减少了处理流程，所耗费的时间也就变得更少，因此克服了延时带来的报文丢失问题。
由于在切换过程中路由管理器不会主动获得第二移动节点的相关信息，这时作为对端的第一移动节点因为缺少第二移动节点的地址信息而无法向第一移动节点发送数据报文，因此仅仅采用上下文传输消息是不够的，在本实施例的步骤a104中将位置更新报文头加入缓存的数据报文，位置更新报文头能够指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，当第一接入路由器接收到数据报文后，可以根据位置更新报文头更新自身缓存，其他不直接连接移动节点的路由器都不对该位置更新报文头进行识别和处理。
位置更新报文头可以只加入数据报文的报文头，也可以加入其它适合位置，这里给出了一种位置更新报文头的格式作为参考，如下表：
  下一个头   保留
  终端的标识符(IPha地址)   终端的定位符(IPra地址)
在上一实施例中，移动节点在发送和接收报文时始终采用IPha地址，仅在作为本地接入路由器的第二接入路由器和作为对端接入路由器的第一接入路由器进行报文路由时才使用IPra地址，这表示移动节点并不需要了解IPra地址，只需接入路由器了解IPra地址就可以实现。因此本发明实施例对上一实施例所适用的移动性管理方案进行简化，使移动节点只使用一个地址，即IPha地址，由IPha地址唯一的标识移动节点，而IPra地址由接入路由器自身的IP地址所代表，也可以由其他能够表示移动节点的所处位置的地址信息代表。
如图4所示，为本发明路由切换方法的第二实施例的流程示意图。在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
步骤a201、第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
步骤a202、第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
步骤a203、当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器将对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤a204、第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤a205、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后把内层报文发送给第一移动节点。
由于移动节点发送报文时不使用IPra地址，接入路由器不需要为移动节点分配IPra地址，只有当移动节点接入到网络时接入路由器才将自身的IP地址作为IPra地址通知给了路由管理器，由路由管理器进行管理。这里的网络接入可以是链路层或者IP层的接入事件，通常在网络接入鉴权时完成。
在现有技术中接入路由器对移动节点发出的报文进行修改，把IP头中的地址由IPha地址变为IPra地址，这种做法相对比较复杂，因为IP地址的改变可能会导致诸如防火墙穿越、重新计算IP报文中的校验和等一系列问题。当把IPra地址看作接入路由器的地址时，接入路由器可以通过IP in IP的封装来完成报文的路由，而不是修改报文中的IP地址，这样就可以克服诸如防火墙穿越、重新计算IP报文中的校验和等一系列问题。
基于这种移动节点只使用IPha地址的方式，终端接入网络时的过程如图5所示，包括以下步骤：
步骤a401、第二移动节点通过第二接入路由器接入网络时，第二接入路由器向路由管理器发送位置更新请求消息，在所述位置更新请求消息中包括第二接入路由器的IP地址，作为第二移动节点的IP路由地址；
步骤a402、路由管理器根据第二移动节点的IP路由地址在自身缓存中创建第二移动节点的缓存条目，并向第二接入路由器发送位置更新应答报文。
在终端接入后，第二移动节点和第一移动节点之间会话建立的过程也区别于现有方式，如图6所示，为本发明路由切换方法的第二实施例的一种会话发起过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤a501、第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向路由管理器发出获取第一移动节点的IP路由地址的IP路由地址消息；
步骤a502、第二接入路由器接收路由管理器发回的IP路由地址确认消息，并根据所述IP路由地址确认消息中的第一移动节点的IP路由地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤a503、第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤a504、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，然后把内层报文发送给第一移动节点。
第一接入路由器在收到第一移动节点给第二移动节点的数据报文时的处理同上所述。
在上述的会话发起流程中，第二接入路由器AR2也可以在首个发给第一接入路由器AR1的报文中使用位置更新报文头，这样第一接入路由器AR1在收到来自第二接入路由器AR2的MN2的数据报文后可以直接保存第二移动节点MN2的IPha地址和IPra地址的对应关系。在第一接入路由器收到MN1发给MN2的数据报文时就不需要再次向路由管理器查询第二移动节点的信息了。修改后的流程如图7所示，为本发明路由切换方法的第二实施例的另一种会话发起过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤a601、第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向路由管理器发出获取第一移动节点的IP路由地址的IP路由地址消息；
步骤a602、第二接入路由器接收路由管理器发回的IP路由地址确认消息，并根据所述IP路由地址确认消息中的第一移动节点的IP路由地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤a603、第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤a604、第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤a605、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后把内层报文发送给第一移动节点。
在接入路由器上缓存了本地移动节点和正在通信的对端的移动节点的IPha和IPra的信息，本地移动节点的信息会在切换或关机时自动删除，而对端移动节点的信息应在会话结束后删除。为了保证接入路由器中关于对端移动节点的IPha和IPra的缓存条目能够删除，可以为该缓存条目设置生存时间，当生存时间到期之后就删除该条目。
由于对端移动节点的缓存条目的生存时间通常小于会话时间，为了避免生存时间到期之后接入路由器重新向路由管理器查询对应的IPra地址，可采用位置查询报文头和位置更新报文头，这两种报文头可以单独作为某一种IP扩展头，或者某种IP头中的某个选项，也可以集成在同一个IP扩展头或者某种IP头中的某个选项中，并通过消息类型字段来区别位置查询和位置更新。
如图8所示，为本发明路由切换方法的第二实施例的更新缓存中对端节点信息过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤a701、当第二接入路由器中存储的第一移动节点的缓存条目即将达到生存时间时，第二接入路由器接收第二移动节点发送的数据报文，并对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置查询报文头，该位置查询报文头中包括第一移动节点的IP主机地址，用于查询所述第一移动节点对应的IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤a702、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置查询报文头，并将所述位置查询报文头中的信息存储在自身缓存中；
步骤a703、当第一移动节点通过第一接入路由器向第二移动节点发送数据报文时，第一接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第二移动节点的IP路由地址和第一移动节点的IP路由地址分别作为目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头中包括第一移动节点当前的IP主机地址和IP路由地址，然后清除自身缓存中存储的位置查询信息，然后将封装后的数据报文发送给第二接入路由器；
步骤a704、第二接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并更新自身缓存中第一移动节点的缓存条目，然后重新设置生存时间。
在第二实施例中，路由管理器不再需要记录会话信息，只需要更新和提供移动节点的地址映射关系，这样就可以极大地降低路由管理器的处理负担。这里的路由管理器是一种逻辑名称，对于实际的物理设备来说，路由管理器可以为移动网络中的家乡位置寄存器(Home Location Register，简称HLR)，或者为固定网络中的域名系统服务器(Domain Name SystemServer，简称DNS Server)。如果采用DNS Server作为路由管理器，则本实施例中接入路由器与路由管理器之间的信令可采用DNS信令实现。
上述移动节点只采用IPha地址的网络接入、会话发起、切换流程、缓存删除和更新的方法都可以应用到代理移动IP。其中，IPha地址可以对应为移动节点的家乡地址(Home Address，简称HoA)，IPra地址可以对应为移动节点的转交地址(Care-of Address，简称CoA)，路由管理器可以对应为家乡代理(Home Agent，简称HA)的集合；网络接入过程中的位置更新请求和位置更新应答消息可以扩展移动IPv4的注册请求、注册应答报文来完成，也可以扩展移动IPv6的绑定更新、代理绑定应答来完成。
本发明也提供了一种适用于基于网络的移动性管理方案的路由切换方法，其基本技术方案为：在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
如图9所示，为本发明路由切换方法的第三实施例的流程示意图，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
步骤b201、第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
步骤b202、第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
步骤b203、当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的家乡地址和转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤b204、第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤b205、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后将内层报文发送给第一移动节点。
本实施例中移动节点发送报文时不使用转交地址，接入路由器不需要为移动节点分配转交地址，只有当移动节点接入到网络时接入路由器才将自身的IP地址作为转交地址向家乡代理通知。这里的网络接入可以是链路层或者IP层的接入事件，通常在网络接入鉴权时完成。
本实施例还提供了一种接入网络的方式，如图10所示，为本发明路由切换方法的第三实施例的一种终端接入过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤b401、第二移动节点通过第二接入路由器接入网络时，第二接入路由器向家乡代理发送位置更新请求消息，在所述位置更新请求消息中包括第二接入路由器的IP地址，作为第二移动节点的转交地址；
步骤b402、家乡代理根据第二移动节点的转交地址在自身缓存中创建第二移动节点的缓存条目，并向第二接入路由器发送位置更新应答消息。
如图11所示，为本发明路由切换方法的第三实施例的一种会话发起过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤b501、第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向家乡代理发出获取第一移动节点的转交地址的转交地址消息；
步骤b502、第二接入路由器接收家乡代理发回的转交地址确认消息，并根据所述转交地址确认消息中的第一移动节点的转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤b503、第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤b504、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，然后把内层报文发送给第一移动节点。
第一接入路由器在收到第一移动节点给第二移动节点的数据报文时的处理同上所述。
如图12所示，为本发明路由切换方法的第三实施例的另一种会话发起过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤b601、第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向家乡代理发出获取第一移动节点的转交地址的转交地址消息；
步骤b602、第二接入路由器接收家乡代理发回的转交地址确认消息，并根据所述转交地址确认消息中的第一移动节点的转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤b603、第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的家乡地址和转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤b604、第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
步骤b605、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后将内层报文发送给第一移动节点。
以上两种接入方式都使接入路由器保存了HoA和CoA之间的映射关系，因此使得接入路由器可以在后续会话过程中直接传输，而不需要通过家乡代理，从而实现了移动节点之间的路由优化过程。
在接入路由器上缓存了本地移动节点和正在通信的对端的移动节点的地址信息，本地移动节点的信息会在切换或关机时自动删除，而对端移动节点的信息应在会话结束后删除。由于对端移动节点的缓存条目的生存时间通常小于会话时间，为了避免生存时间到期之后接入路由器重新向家乡代理查询对应的IPra地址，可采用位置查询报文头和位置更新报文头，这两种头可以单独作为某一种IP扩展头，或者某种IP头中的某个选项，也可以集成在同一个IP扩展头或者某种IP头中的某个选项中，并通过消息类型字段来区别位置查询和位置更新。
如图13所示，为本发明路由切换方法的第三实施例的更新缓存中对端节点信息过程的流程示意图，包括以下步骤：
步骤b701、当第二接入路由器中存储的第一移动节点的缓存条目达到生存时间时，第二接入路由器接收第二移动节点发送的数据报文，并对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置查询报文头，该位置查询报文头中包括第一移动节点的家乡地址，用于查询所述第一移动节点对应的转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
步骤b702、第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置查询报文头，并将所述位置查询报文头中的信息存储在自身缓存中；
步骤b703、当第一移动节点通过第一接入路由器向第二移动节点发送数据报文时，第一接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第二移动节点的转交地址和第一移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头中包括第一移动节点当前的家乡地址和转交地址，并清除自身缓存中存储的位置查询信息，然后将封装后的数据报文发送给第二接入路由器；
步骤b704、第二接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置更新头，并更新自身缓存中第一移动节点的缓存条目，然后重新设置生存时间。
如图14所示，为本发明路由切换方法的第四实施例的流程示意图，在本实施例中不是使用位置更新头而是使用注册报文来发送第二移动节点的家乡地址和转交地址，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
步骤c201、第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
步骤c202、第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
步骤c203、第三接入路由器向第一接入路由器发送注册报文，该注册报文中携带有第二移动节点的家乡地址和转交地址；
步骤c204、第一接入路由器根据注册报文中第二移动节点的家乡地址和转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表。
本实施例通过信令方式(注册报文)将移动节点的地址信息传送，而不再需要将位置更新报文头进行封装到数据报文中，在实现上更加灵活。
如图15所示，为本发明路由切换系统的第一实施例的结构示意图，该系统包括以下模块：上下文传输模块4、第一更新模块5和第二更新模块6。其中上下文传输模块4用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址。第一更新模块5与上下文传输模块相连，在第三接入路由器接收到上下文传输消息时，根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表。第二更新模块6与第一更新模块5相连，能够对第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表进行更新。
本实施例适用于基于终端的移动性管理方案，能够基于上下文传输协议使切换过程中接入路由器直接通过上下文传输消息传递与会话连接相关的移动节点的地址信息，不需要新的接入路由器查询路由管理器的流程，因此减少了查询路由管理器导致的延时，从而降低了报文丢失的可能。
如图16所述，为本发明路由切换系统的第二实施例的结构示意图，该系统包括以下模块：发送模块7、第三更新模块8和第四更新模块9。其中发送模块7用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址。第三更新模块8与发送模块7相连，可以根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表。第四更新模块9与第三更新模块8相连，用于更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
本实施例适用于基于网络的移动性管理方案，能够基于上下文传输协议使切换过程中接入路由器直接通过上下文传输消息传递与会话连接相关的移动节点的地址信息，不需要新的接入路由器查询路由管理器的流程，因此减少了查询路由管理器导致的延时，从而降低了报文丢失的可能。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (17)

1. 一种路由切换方法，其特征在于，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
2. 根据权利要求1所述的路由切换过程，其特征在于，所述更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表的操作具体为：
当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器将该数据报文缓存，并且第二移动节点发起激活过程，更新第三接入路由器和路由管理器中第二移动节点的IP路由地址和IP主机地址之间的映射关系；
第三接入路由器根据缓存的数据报文和用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址的位置更新报文头生成新的数据报文，然后将新的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器识别所述新的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第一接入路由器从新的数据报文删除所述位置更新报文头，然后发送给第一移动节点。
3. 根据权利要求2所述的路由切换方法，其特征在于，所述第三接入路由器根据缓存的数据报文和用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址的位置更新头生成新的数据报文的操作具体为：所述第三接入路由器将用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址的位置更新头加入所述缓存的数据报文的报文头。
4. 根据权利要求1所述的路由切换方法，其特征在于，所述更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表的操作具体为：
当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后把内层报文发送给第一移动节点。
5. 根据权利要求4所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括移动节点接入网络的过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器接入网络时，第二接入路由器向路由管理器发送位置更新请求消息，在所述位置更新请求消息中包括第二接入路由器的IP地址，作为第二移动节点的IP路由地址；
路由管理器根据第二移动节点的IP路由地址在自身缓存中创建第二移动节点的缓存条目，并向第二接入路由器发送位置更新应答消息。
6. 根据权利要求4所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括会话发起过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向路由管理器发出获取第一移动节点的IP路由地址的IP路由地址消息；
第二接入路由器接收路由管理器发回的IP路由地址确认消息，并根据所述IP路由地址确认消息中的第一移动节点的IP路由地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，然后把内层报文发送给第一移动节点。
7. 根据权利要求4所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括会话发起过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向路由管理器发出获取第一移动节点的IP路由地址的IP路由地址消息；
第二接入路由器接收路由管理器发回的IP路由地址确认消息，并根据所述IP路由地址确认消息中的第一移动节点的IP路由地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的IP主机地址和IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后把内层报文发送给第一移动节点。
8. 根据权利要求4-7任一所述的路由切换方法，其特征在于，还包括更新缓存中对端节点信息的操作，包括以下步骤：
当第二接入路由器中存储的第一移动节点的缓存条目达到生存时间时，第二接入路由器接收第二移动节点发送的数据报文，并对数据报文进行IP inIP封装，把第一移动节点的IP路由地址和第二移动节点的IP路由地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置查询报文头，该位置查询报文头中包括第一移动节点的IP主机地址，用于查询所述第一移动节点对应的IP路由地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置查询报文头，并将所述位置查询报文头中的信息存储在自身缓存中；
当第一移动节点通过第一接入路由器向第二移动节点发送数据报文时，第一接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第二移动节点的IP路由地址和第一移动节点的IP路由地址分别作为目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头中包括第一移动节点当前的IP主机地址和IP路由地址，然后清除自身缓存中存储的位置查询信息，然后将封装后的数据报文发送给第二接入路由器；
第二接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并更新自身缓存中第一移动节点的缓存条目，然后重新设置生存时间。
9. 一种路由切换方法，其特征在于，在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，包括以下步骤：
第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
第三接入路由器根据该上下文传输消息更新自身缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
10. 根据权利要求9所述的路由切换方法，其特征在于，所述更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表的操作具体为：
当第二移动节点通过第三接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第三接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的家乡地址和转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后将内层报文发送给第一移动节点。
11. 根据权利要求10所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括移动节点接入网络的过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器接入网络时，第二接入路由器向家乡代理发送位置更新请求消息，在所述位置更新请求消息中包括第二接入路由器的IP地址，作为第二移动节点的转交地址；
家乡代理根据第二移动节点的转交地址在自身缓存中创建第二移动节点的缓存条目，并向第二接入路由器发送位置更新应答消息。
12. 根据权利要求10所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括会话发起过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向家乡代理发出获取第一移动节点的转交地址的转交地址消息；
第二接入路由器接收家乡代理发回的转交地址确认消息，并根据所述转交地址确认消息中的第一移动节点的转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，然后把内层报文发送给第一移动节点。
13. 根据权利要求10所述的路由切换方法，其特征在于，在路由切换过程之前还包括会话发起过程，包括以下步骤：
第二移动节点通过第二接入路由器向第一移动节点发送数据报文时，第二接入路由器缓存该数据报文，并向家乡代理发出获取第一移动节点的转交地址的转交地址消息；
第二接入路由器接收家乡代理发回的转交地址确认消息，并根据所述转交地址确认消息中的第一移动节点的转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第二接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头用于指示第二移动节点的家乡地址和转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器识别所述封装后的数据报文中的位置更新报文头，并根据所述位置更新报文头更新自身缓存中的目的终端缓存表；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，并删除所述位置更新报文头，然后将内层报文发送给第一移动节点。
14. 根据权利要求10-13任一所述的路由切换方法，其特征在于，还包括更新缓存中对端节点信息的操作，包括以下步骤：
当第二接入路由器中存储的第一移动节点的缓存条目达到生存时间时，第二接入路由器接收第二移动节点发送的数据报文，并对数据报文进行IP inIP封装，把第一移动节点的转交地址和第二移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置查询报文头，该位置查询报文头中包括第一移动节点的家乡地址，用于查询所述第一移动节点对应的转交地址，然后将封装后的数据报文发送给第一接入路由器；
第一接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置查询报文头，并将所述位置查询报文头中的信息存储在自身缓存中；
当第一移动节点通过第一接入路由器向第二移动节点发送数据报文时，第一接入路由器对数据报文进行IP in IP封装，把第二移动节点的转交地址和第一移动节点的转交地址分别作为外层封装的目的地址和源地址，并在外层的IP报文中使用位置更新报文头，该位置更新报文头中包括第一移动节点当前的家乡地址和转交地址，并清除自身缓存中存储的位置查询信息，然后将封装后的数据报文发送给第二接入路由器；
第二接入路由器对封装后的数据报文进行解封装，识别所述封装后的数据报文中的位置更新头，并更新自身缓存中第一移动节点的缓存条目，然后重新设置生存时间。
15. 根据权利要求9所述的路由切换方法，其特征在于，，所述更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表的操作具体为：
第三接入路由器向第一接入路由器发送注册报文，该注册报文中携带有第二移动节点的家乡地址和转交地址；
第一接入路由器根据注册报文中第二移动节点的家乡地址和转交地址更新自身缓存中的目的终端缓存表。
16. 一种路由切换系统，其特征在于，包括：
上下文传输模块，用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的IP主机地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的IP主机地址和IP路由地址；
第一更新模块，与所述上下文传输模块相连，用于根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
第二更新模块，与所述第一更新模块相连，用于更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
17. 一种路由切换系统，其特征在于，包括：
发送模块，用于在第二移动节点的接入路由器由第二接入路由器切换为第三接入路由器时，使第二接入路由器向第三接入路由器发送上下文传输消息，该上下文传输消息中包括第二移动节点的家乡地址，以及与第二移动节点建立会话连接的第一移动节点的家乡地址和转交地址；
第三更新模块，与所述发送模块相连，用于根据该上下文传输消息更新第三接入路由器缓存中的目的终端缓存表和源终端缓存表；
第四更新模块，与所述第三更新模块相连，用于更新第一接入路由器缓存中的目的终端缓存表。
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