CN101310487B - 通信方法、移动代理装置以及本地代理装置 - Google Patents

通信方法、移动代理装置以及本地代理装置 Download PDF

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Abstract

本发明的通信系统具有：MN；与该MN连接的MFA；以及与MN的本地网络连接的HA，HA将MN的第三层地址和登记请求的发送源的第三层地址相关地保持。MFA将来自MN的第二层帧封装并发送到HA。HA进行解封装并将帧送出到本地网络。HA在从本地网络接收到第二层帧时，确认登记了目的地第三层地址后，将第二层帧封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的登记请求的发送源的第三层地址发送，MFA将所封装的第二层帧解封装并发送到MN。

Description

通信方法、移动代理装置以及本地代理装置
技术领域
本发明涉及用于即使终端在网络间移动，也在移动前和移动后不改变IP地址而进行通信的技术。
背景技术
作为用于即使终端在网络间移动也使用相同IP地址继续通信的现有技术，例如有在RFC3344中规定的Mobile IP技术。
在RFC3344中规定的Mobile IP结构中，预先将FA(Foreign Agent，外地代理)设置在支持Mobile IP的网络内。当终端(MN：Mobile Node，移动节点)与该网络连接时，使用Mobile IP协议发现FA，将自身地址信息通知给FA。并且，FA向设置在互联网上的HA(Home Agent，本地代理)通知连接了终端，HA登记与终端相关的地址信息。从通信对方终端(CN：Correspondent Node，通信节点)向上述终端发送的分组被路由到HA，HA在该分组的目的地地址是登记在自身内的终端的地址的情况下，将分组封装并发送到FA。在FA中从封装中取出的分组使用该访问目的地网络的LAN中的第二层功能来发送到终端。并且，从终端发送的分组由FA捕获，被路由到通信对方终端。
并且，还能采用不使用FA的结构(将此称为CoA模式)。在CoA模式中，当终端(MN)与访问目的地网络连接时，使用DHCP等将访问目的地网络的地址(CoA：Care of Address，转交地址)赋予给终端。并且，终端具有固定的IP地址，将该固定的IP地址和CoA登记在HA内。来自通信对方终端的发往终端的分组被路由到HA，利用CoA来发送到终端。
非专利文献1：C.E.Perkins，“IP Mobility Support for IPv4，”RFC3344，Aug，2002
然而，在上述现有技术中的使用FA的模式中，有必要将FA设置在访问目的地网络内，在终端移动到无FA的网络的情况下，不能进行通信。并且，在FA模式和CoA模式的双方中，有必要事先将Mobile IP功能安装在终端内，因而具有在难以安装Mobile IP功能的设备(例如复印机和POS收银机)中不能利用现有的Mobile IP技术的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作成的，本发明的目的是提供一种在终端或访问目的地的网络内不配备特殊功能而能实现终端的网络间移动的技术。
上述课题使用一种通信方法来解决，该通信方法是通信系统中的通信方法，该通信系统具有：用户终端；与该用户终端连接的移动代理装置；以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述通信方法的特征在于，所述本地代理装置具有存储单元，所述存储单元相关地存储所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址，所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，所述移动代理装置保持所述用户终端的第三层地址，在从所述用户终端向通信对方终端发送分组的情况下，所述移动代理装置从所述用户终端接收第二层帧，在登记了该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址的情况下，将所接收的第二层帧封装并发送到所述本地代理装置，所述本地代理装置将所封装的所述第二层帧解封装并取出所述第二层帧，将该第二层帧送出到所述本地网络，收容本地网络的路由器将分组转发到所述通信对方终端，在从所述通信对方终端向所述用户终端发送分组的情况下，所述本地代理装置从所述本地网络接收第二层帧，确认该第二层帧内的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内，将所述第二层帧封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送，所述移动代理装置接收所封装的所述第二层帧，将其解封装并取出该第二层帧，发送到所述用户终端。
并且，上述课题还使用一种通信方法来解决，该通信方法是通信系统中的通信方法，该通信系统具有：用户终端；与该用户终端连接的移动代理装置；以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述通信方法的特征在于，所述本地代理装置具有存储单元，所述存储单元相关地存储所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址，所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，所述移动代理装置保持所述用户终端的第三层地址，在从所述用户终端向通信对方终端发送分组的情况下，所述移动代理装置从所述用户终端接收第二层帧，在登记了该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址的情况下，将从所接收的第二层帧中删除了第二层报头的分组封装并发送到所述本地代理装置，所述本地代理装置将所封装的所述分组解封装并取出所述分组，根据第三层报头转发该分组，在从所述通信对方终端向所述用户终端发送分组的情况下，所述本地代理装置接收该分组，确认该分组的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内，将所述分组封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送，所述移动代理装置接收所封装的所述分组，将其解封装并取出该分组，发送到所述用户终端。
所述本地代理装置可以将不应与该本地代理装置连接的第2移动代理装置的识别信息和该第2移动代理装置应连接的第2本地代理装置的地址相关地保持在地址对应表内，所述本地代理装置在接收到从所述第2移动代理装置发送的登记请求的情况下，参照所述地址对应表，将包含所述第2本地代理装置的地址的重定向应答发送到所述第2移动代理装置。
根据本发明，可实现一种在终端或访问目的地的网络内不配备特殊功能而能实现终端的网络间移动的技术。
附图说明
图1是本发明的实施方式的系统的概要图。
图2是示出MFA主数据的例子的图。
图3是用于说明正常的登记进程的图。
图4是示出绑定缓存的例子的图。
图5是用于说明包含重定向的登记进程的图。
图6是第二层隧道方式的系统结构图。
图7是第二层隧道方式中的MFA的功能结构图。
图8是第二层隧道方式中的HA的功能结构图。
图9是示出从MFA向HA送出的登记请求分组的格式的图。
图10A是示出从HA向MFA送出的登记应答分组的格式的图。
图10B是示出从HA向MFA送出的登记应答分组的格式的图。
图11是示出HA和MFA双方互发的帧封装分组(Data)的格式的图。
图12是用于说明第二层隧道方式中的MFA的上行方向的数据转发进程的图。
图13是用于说明第二层隧道方式中的HA的上行方向的数据转发进程的图。
图14是用于说明第二层隧道方式中的HA的下行方向的数据转发进程的图。
图15是用于说明第二层隧道方式中的MFA的下行方向的数据转发进程的图。
图16是第三层隧道方式的系统结构图。
图17是第三层隧道方式中的MFA的功能结构图。
图18是第三层隧道方式中的HA的功能结构图。
图19是用于说明第三层隧道方式中的MFA的上行方向的数据转发进程的图。
图20是用于说明第三层隧道方式中的HA的上行方向的数据转发进程的图。
图21是用于说明第三层隧道方式中的HA的下行方向的数据转发进程的图。
图22是用于说明第三层隧道方式中的MFA的下行方向的数据转发进程的图。
标号说明
11：轮询处理部；12、13：以太网(Ethernet，注册商标)处理部；14：UDP/IP功能部；15：上行方向通信处理部；16：下行方向通信处理部；17：各种表；18：ARP处理部；21、22：以太网(Ethernet，注册商标)处理部；23：UDP/IP功能部；24：上行方向通信处理部；25：下行方向通信处理部；26：缓存管理部；27：MFA主表；28：绑定缓存；29：ARP处理部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(系统概要)
参照图1说明本实施方式的系统概要。如图1所示，在本实施方式的系统中，具有与成为移动对象的终端(以下称为MN)一起移动的移动代理装置(以下称为MFA(Mobile Foreign Agent，移动外地代理))。另外，移动代理装置可以内置于MN中。并且，具有本地代理装置(以下称为HA)，该本地代理装置具有将从通信对方终端(以下称为CN)向MN发送的分组转发到MFA的功能。无需将所有特殊功能安装在MN内。
如图1所示，MFA具有2个接口，一个接口与访问目的地网络连接，另一个接口与MN连接。在MFA内事先登记有MN的IP地址。并且，本地代理装置与MN的本地网络连接。另外，本地网络的网络地址和MN的网络地址相同。
以下参照图1说明动作概要。当MN连接的MFA与访问目的地网络连接时，利用DHCP等将访问目的地网络的IP地址赋予给MFA。然后，MFA将包含自身ID(在本实施方式中作为ID使用MFA的MAC地址)的登记请求发送到HA。
接收到登记请求的HA将登记请求发送源的IP地址和MN的IP地址相对应地作为绑定缓存来保持。从CN发送的去往MN的分组被路由到HA，HA通过参照绑定缓存，将分组进行封装并发送到MN连接的MFA。MN和MFA借助第二层链路连接，MFA所接收的发往MN的分组通过第二层链路被发送到MN。当MN向CN发送了分组时，MFA将分组进行封装并发送到HA。
[关于登记进程]
后面说明作为本发明的应用例的第二层隧道方式和第三层隧道方式，首先，说明绑定缓存等信息登记进程。以下说明的登记进程对于第二层隧道方式和第三层隧道方式是共同的。
在HA内事先设定有MFA的ID以及与其下属连接的MN或者HA的地址信息。将该ID和信息称为MFA主数据。图2示出MFA主数据的例子。在图2的例子中意味着，MAC地址是11111111的MFA应与IP地址是A.A.A.A的MN连接，MAC地址是22222222的MFA应与IP地址是B.B.B.B的HA连接。
首先，参照图3对在MFA内设定有适当的HA的IP地址、以及MFA将登记请求发送到适当的HA的情况下的登记进程进行说明。
MFA向HA发布包含MFA的MAC地址的登记请求(REG_REQ)，以便在与访问目的地网络连接时在与HA之间生成隧道(步骤1)。
HA在接收到登记请求时，从MFA主数据中取得与登记请求内包含的MAC地址对应的MN的IP地址，将包含该IP地址的登记应答(REG_RES)回发到MFA(步骤2)。MFA使用该IP地址生成过滤器。
接收到登记应答的MFA将登记应答确认(REG_ACK)返回到HA(步骤3)。接收到登记应答确认的HA在绑定缓存表内生成条目。在该条目内，除了MN的IP地址以外，登记请求(REG_REQ)分组的发送源IP地址、端口被记录为到达地址、到达端口，登记请求(REG_REQ)分组的目的地端口被记录为发出端口。图4示出绑定缓存表的一例。另外，在NAPT(Network Address Port Translation，网络地址端口转换)装置介于MFA和HA之间的情况下，登记请求(REG_REQ)分组的发送源IP地址和端口成为NAPT装置的外侧的接口的IP地址和端口编号。即，作为到达地址和到达端口记录有NAPT装置的外侧的接口的IP地址和端口编号。
并且，在NAPT装置内往往配备有FW功能，有时禁止从NAPT内部向特定端口发送端口编号，以及有时禁止从外部的特定端口流入返回分组。因此，在本实施方式中，在HA中不预先确定接收登记请求(REG_REQ)的端口，MFA在可接收到登记应答(REG_RES)之前尝试针对各种端口编号发送登记请求(REG_REQ)。另一方面，即使在HA中接收到登记请求(REG_REQ)并发送了登记应答(REG_RES)，也不保证登记应答到达MFA，因而如图3所示，在使用三次握手来从MFA接收到登记应答(REG_RES)的送达确认即登记应答确认(REG_ACK)之前，不生成绑定缓存。
登记请求(REG_REQ)定期从MFA发送到HA，用作绑定缓存的保持激活(keep-alive)。在HA中，当超过一定时间未接收到登记请求(REG_REQ)时暂停，从绑定缓存中删除相应的条目。
下面参照图5说明MFA未将登记请求发送到适当的HA的情况。在登记于MFA内的HA的IP地址不是与MN的本地网络连接的HA的IP地址的情况下，接收到登记请求的HA1取得与MFA的MAC地址相关地被存储在MFA主表内的与MN的本地网络连接的HA2的IP地址，将包含该IP地址的重定向应答返回到MFA(步骤2)。接收到重定向应答的MFA尝试向该重定向应答内包含的IP地址的HA2再次发布登记请求(步骤3)。然后，只要登记请求的目的地的HA2将与该MFA的MAC地址对应的MN的IP地址保持在MFA主表内，则该HA2便是正确的HA，如图3所说明的那样，该HA2回发登记应答(步骤4)。并且，接收登记确认应答(步骤5)并生成绑定缓存。
通过使用该重定向应答功能，可实现以下说明的自动设定。
在网络上配备由所有MFA共同使用的设定服务器(相当于图5中的HA1)，在该设定服务器内存储所有MFA的MAC地址和该MFA应连接的HA的地址信息。MFA在工厂出货时保持有设定服务器的IP地址，并在该状态下与网络连接时，向设定服务器发布登记请求。设定服务器与上述的HA的重定向应答一样，回发包含该MFA应连接的HA的IP地址的重定向应答。
该方式还可在对使用中的HA进行分割的情况下利用。假定有这样的状况，即：收容在HA内的MFA的数量增多，将一台HA(称为分割前HA)分割成两台。在该情况下，预先新准备两台HA(称为分割后HA)。
然后，在分割前HA中的MFA主表的条目中，将应移到分割后HA的MFA的条目改写为分割后HA的地址。然后，分割前HA针对定期从移设对象MFA发布的登记请求，回发包含分割后HA的IP地址的重定向应答。由此，该MFA与分割后HA连接。
以下将第二层隧道方式作为第1实施方式来说明，将第三层隧道方式作为第2实施方式来说明。
(第1实施方式)
[系统结构概要]
图6示出第二层隧道方式的系统结构。在第二层隧道方式中，MFA和HA执行将MN和本地网络的路由器间连接起来的第二层桥接器的作用，MN经由该第二层桥接器与本地网络的路由器连接。HA与本地网络连接，在本地网络中HA作为第二层交换机进行动作。下面对在MFA和MN存在于访问目的地网络内的情况下的动作概要进行说明。
从MN发送的以太网(注册商标)帧全部由MFA接收(例如，将MFA的MN侧接口设定为混杂(promiscuous)模式)。MFA判定是否登记了所接收的以太网(注册商标)帧内的IP报头的发送源IP地址，在已登记的情况下，将该以太网(注册商标)帧在MIP报头中包含以太网(注册商标)报头来封装并发送到HA。另外，进行封装并将数据发送到特定目的地，这有时表现为“发送到隧道”。进行解封装的装置为隧道的终端点。
HA将所接收的分组解封装，将所得到的以太网(注册商标)帧发送到路由器。路由器根据第三层报头进行通常的动作来转发分组。
从路由器送出到本地网络的以太网(注册商标)帧全部由HA接收。HA判定所接收的以太网(注册商标)帧的第三层报头的目的地地址是否是事先登记在绑定缓存内的地址，在是已登记的地址的情况下，将该以太网(注册商标)帧在MIP报头中封装并发送到MFA。MFA进行解封装，将以太网(注册商标)帧发送到MN。
在要发送的帧是广播帧或组播帧的情况下，HA、MFA均无条件地附上MIP报头来送出分组(送出到隧道)。因此，从MN或在本地网络上的路由器发送的ARP由本地网络上的所有MN接收，即使MN与MFA一起在网络间移动，也能进行IP通信。
[详细装置结构]
下面详细说明实现第二层隧道方式的MFA和HA的功能结构。图7示出MFA的功能结构。如图7所示，MFA具有：发布登记请求的轮询处理部11，进行以太网(注册商标)的通信处理的以太网(Ethernet，注册商标)处理部12、13，进行UDP/IP的通信处理的UDP/IP功能部14，进行上行方向的通信处理的上行方向通信处理部15，进行下行方向的通信处理的下行方向通信处理部16，以及各种表17。MFA的功能可以使用逻辑电路来实现，也可以通过将用于实现各处理部的处理的程序安装在具有CPU和存储器等的计算机上来实现。该程序可从CD-ROM和存储器安装。并且，还能经由网络进行下载。各种表被存储在存储器等存储装置内。
如图7所示，在各种表17内包含有HA设定表和MN过滤器表。
在HA设定表内存储有HA的IP地址和端口编号。HA设定表由轮询处理部11参照，轮询处理部11向设定在该表内的HA定期发布登记请求。另外，在MFA的初始发货时设定了设定服务器的IP地址，当使用MFA时，根据登记重定向应答改写适当的HA的IP地址。并且，根据登记应答(正常的登记q应答)设定端口编号。
在MN过滤器表内存储有被存储在登记应答分组内的MN的IP地址。另外，可以将MN的IP地址预先存储在MFA内。MN过滤器表由上行方向通信处理部15参照，上行方向通信处理部15在接收到以太网(注册商标)帧时，读取帧内的IP报头，在发出IP地址被登记在该表内的情况下，将该帧在MIP报头中封装并发送到HA。
接下来，参照图8说明HA的功能结构。如图8所示，HA具有：以太网(Ethernet，注册商标)处理部21、22；UDP/IP功能部23；上行方向通信处理部24；下行方向通信处理部25；缓存管理部26；MFA主表27；以及绑定缓存28。HA可通过将用于实现各处理部的处理的程序安装在具有CPU和存储器等的计算机上来实现。该程序可从CD-ROM和存储器安装。并且，还能经由网络进行下载。并且，各种表和绑定缓存被存储在存储器等存储装置内。
在MFA主表27内由管理员等预先存储MFA的信息。该MFA的信息包含MFA的硬件ID信息(在本实施方式中是MAC地址)、IP地址以及地址类型。将它们进行了相关。当地址类型是MN时，该地址是与该MFA连接的MN的IP地址，当地址类型是HA时，该地址表示该MFA应连接的HA的IP地址。
绑定缓存28是将MN的地址和MFA的地址进行了相对应的信息。HA在从本地网络接收到帧时，读取目的地IP地址，检索该绑定缓存。当发现该IP地址时，将所登记的发出端口编号作为发送源端口封装并发送到所登记的MFA的IP地址和端口。
当接收到登记应答确认分组时，绑定缓存28被自动更新。HA将登记请求分组的发送源MFA连接的MN的地址作为关键字，从登记应答确认分组的发送源设定到达地址和到达端口。并且，将该登记应答确认分组的目的地设定为绑定缓存的发出端口。当超过一定时间没有从该MFA发来登记请求时，相应条目作为旧数据被删除。
[MIP报头]
这里说明在登记关系的MIP分组和通信数据的封装中使用的MIP报头。另外，以下说明与第2实施方式中的第三层隧道方式也是共同的。
图9是示出从MFA向HA送出的登记请求分组的格式的图。
Ver是系统的版本编号，固定为2。在Type中设定了表示是登记请求的05h。在Length中设定了包含填充(padding)的本分组整体的长度。MPDU是向HA指示分解组装的最大分组长度(包含封装报头而不包含UDP/IP报头)。大于该值的数据不能送入隧道。Hardware ID是被设定在MFA内的MAC地址。在有多个接口且具有多个MAC地址的情况下，设定其中值最小的地址。
Protocol Type用于向HA提议隧道是使用第二层隧道还是使用第三层隧道。在第三层隧道的情况下，用于指定网络地址是IPv4还是IPv6。AuthLength以字节数表示BasicAuthData字段的大小。BasicAuthData是根据在RFC2617的基本认证中规定的方式对设定在MFA内的证书进行了编码的字符串。Padding是可以设定任意数据，以便自由改变该分组的大小的字段。
图10A示出从HA向MFA送出的登记应答分组的格式。在Type中设定了表示是登记应答分组的07h。在Length中设定了包含padding的本分组整体的长度。在Protocol Type中设定了针对登记请求的结果。当该字段是0010h时是登记批准，在是0020h时是重定向。无论是登记批准时还是重定向时都通知地址信息。
Address Type是地址协议，使用该协议来决定每一地址的数据长度。在Number of Address中指定随后存储的地址数量。Address Type的具体的值、协议、地址长度如图10B所示。
图11示出HA和MFA双方互发的帧封装分组(Data)的格式。在Type中设定了表示是Data的10h。在Length中设定了本分组整体的长度。在Protocol Type中设定了在登记时所认证的隧道方式(第二层隧道、第三层隧道的类别)。当该标识符指定第二层时，数据部是包含以太网(注册商标)报头的第二层帧，当指定了第三层时是包含IP报头的IP数据报。Group ID在本分组是进行了帧分割后的片段的情况下为非0。只要GroupID为非0时，TotalLength和Offset字段就有效，表示长的数据被分割并被封装。在HA或MFA中，将相同的GroupID的数据片进行组装，然后送出到MN或CN。
[动作详情]
下面详细说明第二层隧道方式中的各装置的动作。另外，以下的MFA和HA的登记动作与第三层隧道方式是共同的。
(1)MFA的登记动作
首先，说明MFA的登记动作。
在MFA中，轮询处理部11每隔一定时间起动。起动后的轮询处理部11读取HA设定表，向所登记的IP地址发送登记请求。
此时的目的地端口编号可随机选择。当没有应答时，依次选择不同的端口编号，并向各种目的地端口编号发送登记请求，直到返回正常的登记应答。
当下行方向通信处理部16接收到登记应答时，在登记应答是正常应答的情况下，将此时的登记请求的目的地端口编号设定在HA设定表内。然后，轮询处理部11仅向该端口编号发布登记请求。并且，在正常的登记应答内存储有MN的IP地址，将该信息设定在过滤器表内。然后向HA回发登记应答确认。
当登记应答是重定向应答时，使用存储在重定向应答内的IP地址改写HA表的IP地址，清除HA端口编号和过滤器表。由此，轮询处理部11针对新的HA进行登记处理。
当MFA在超过一定时间未接收到登记应答时，认为HA已被删除，将HA表的IP地址重写为初始值，清除HA端口编号和过滤器表。
(2)HA的登记动作
下面说明HA的登记动作。
当HA的上行方向通信处理部24接收到来自MFA的登记请求时，将处理交给缓存管理部26。在缓存管理部26中将登记请求内包含的MFA的MAC地址作为关键字检索MFA主表，查找相应记录。
当所提取的记录的记录类型是MN时，上行方向通信处理部24将该MN的IP地址存储在登记应答分组内，向MFA返回登记正常应答。另一方面，当记录类型是HA时，返回包含重定向目的地IP地址的登记重定向应答。
当HA的上行方向通信处理部24接收到来自MFA的登记应答确认时，处理被交给缓存管理部26。缓存管理部26根据登记应答确认或登记请求的分组的地址信息来更新绑定缓存。
(3)MFA的上行方向数据转发进程
下面参照图12的流程图说明第二层隧道方式中的MFA的上行方向数据转发进程。
MFA的上行方向通信处理部从与MN连接的接口接收所有分组，包含以太网(注册商标)报头在内(步骤1)。当所接收的以太网(注册商标)帧的目的地地址是广播地址或组播地址时(步骤2的“是”)，进入隧道转发动作(步骤4)。并且，在所接收的以太网(注册商标)帧包含IP分组，并且发送源IP地址被登记在MN过滤器表内的情况下(步骤3的“是”)，也进入隧道转发动作(步骤4)。在除此以外的情况下，什么也不进行。
在步骤4中，MFA参照HA设定表，当登记了HA的IP地址和端口编号时，在应发送的以太网(注册商标)帧之前附加MIP共同报头，使用UDP来向所登记的HA发送分组。
(4)HA的上行方向数据转发进程
下面参照图13的流程图说明第二层隧道方式中的HA的上行方向数据转发进程。
在HA中的接收来自MFA的分组的接口中，发往自身IP地址的UDP分组与目的地端口编号的值无关地全部接收(步骤11)。HA判断在UDP分组之后是否有MIP报头，当有MIP报头时，判断为是发往自身HA的分组(步骤12的“是”)。
当所接收的分组是发往自身HA的分组时，HA参照分组的MIP报头，判断是登记关联分组还是用户帧存储分组(步骤13)。当是登记关联分组时，将该分组交给缓存管理部，进行所述的登记处理。
当是用户帧分组时，取下MIP报头，从分组中取出以太网(注册商标)帧(步骤14)。
当在步骤14中取出的以太网(注册商标)帧是单播且PDU是IP分组时(步骤15的单播)，取出目的地IP地址。然后参照绑定缓存，调查是否登记了相应IP地址(步骤16)。如果在绑定缓存内有该IP地址，则将该每个以太网(注册商标)帧再次封装并送出到隧道(步骤17)。
当该IP地址不存在于绑定缓存内时(步骤16的“否”)，该以太网(注册商标)帧被送出到本地网络侧，从而由其目的地MAC地址保持者(本地网络的路由器等)接收(步骤18)。
当在步骤15中以太网(注册商标)帧的目的地MAC地址是广播地址或组播地址时，HA将该以太网(注册商标)帧送出到本地网络，并参照绑定缓存，将以太网(注册商标)帧再次封装并送出到当前开设的所有隧道(步骤19)。发送目的地的IP地址和UDP端口以及发送源端口编号依照绑定缓存的相应条目的登记。由此，广播/组播帧与是否正在移动无关，由与本地网络连接的所有节点接收。因此，即使是彼此正在移动的MN间，ARP机理也动作，因而可实现Mobile IP通信。
(5)HA的下行方向数据转发进程
下面参照图14说明第二层隧道方式中的HA的下行方向数据转发进程。
HA在与该HA的本地网络连接的接口中接收所有分组，包含以太网(注册商标)报头在内(步骤21)。
当所接收的以太网(注册商标)帧是单播且PDU是IP分组时(步骤22的单播)，提取目的地IP地址，参照绑定缓存来调查是否登记了相应MN(是否正在移动)(步骤23)。当在绑定缓存内未登记该IP地址时，什么也不再进行。
当在绑定缓存内登记有目的地IP地址时(步骤23的“是”)，将该每个以太网(注册商标)帧封装并送出到隧道(步骤24)。发送目的地的IP地址和UDP端口以及发送源端口编号依照绑定缓存的相应条目的登记。
当所接收的以太网(注册商标)帧的目的地MAC地址是广播或组播时(步骤22的广播等)，将该帧封装并送出到登记在绑定缓存内的所有隧道(步骤25)。发送目的地的IP地址和UDP端口以及发送源端口编号依照绑定缓存的相应条目的登记。
(6)MFA的下行方向数据转发进程
下面参照图15说明第二层隧道方式中的MFA的下行方向数据转发进程。
与MFA的访问目的地网络连接的接口借助访问目的地网络的DHCP等的地址分配功能被分配IP地址。来自HA的分组到达该接口。
MFA将来自HA的分组作为UDP数据报来接收(步骤31)。由于数据报内包含有MIP报头，因而通过进行解封装并删除报头来提取以太网(注册商标)帧(步骤32)。
将解封装后的以太网帧送出到MN连接的接口(步骤33)。当以太网(注册商标)帧是广播或组播时，由与该接口连接的所有MN接收。当以太网(注册商标)帧是单播时，该以太网(注册商标)帧仅由具有其目的地的MAC地址的MN接收。
(第2实施方式)
[系统结构概要]
下面说明作为本发明的第2实施方式的第三层隧道方式。图16示出第三层隧道方式的系统结构。在第三层隧道方式中，HA作为路由器(第三层交换机)进行动作。以下说明第三层隧道方式的动作概要。
在MFA中与MN连接的接口不具有IP地址，MFA接收从MN发送的所有以太网(注册商标)帧。并且，当从MN发送了ARP请求时，MFA判定该ARP请求的发送源IP地址与登记在过滤器内的MN的IP地址是否一致，在一致的情况下，MFA针对该ARP应答自身MAC地址。即，MFA作为代理ARP进行动作。
接下来从MN发送单播帧。当发送源IP地址已登记在过滤器内时，MFA删除以太网(注册商标)报头，从IP报头封装并发送到HA。HA将从隧道所接收的帧解封装，取出IP分组。然后，HA根据IP报头将IP分组转发到适当的目的地。即，HA发挥路由器的功能。
在HA从CN或本地网络接收到IP数据报的情况下，HA参照绑定缓存，当登记了目的地IP地址时，根据记载在其条目内的到达地址进行IP-in-IP封装，并经由隧道将分组发送到MFA。MFA判定目的地的IP地址与记载在过滤器内的地址是否一致，当是一致时，使用ARP获得目的地的MAC地址，附加以太网(注册商标)报头并作为单播帧送出到MN。
图17和图18分别示出MFA、HA的装置结构。如图17、18所示，与第1实施方式的MFA、HA的不同点是分别具有ARP处理部。
[动作详情]
下面详细说明第三层隧道方式中的各装置的动作。
(1)MFA的上行方向数据转发进程
首先，参照图19说明第三层隧道方式中的MFA的上行方向数据转发进程。
在MFA的MN侧接口中接收发往自身MAC地址的以太网(注册商标)帧。并且，当是广播帧时，仅接收ARP请求(步骤41)。
在所接收的帧是ARP请求的情况下(步骤42的ARP)，MFA取出通信请求源的IP地址并与MN过滤器表对照，当该地址被登记在过滤器表内时(步骤43的“是”)，由于该ARP请求是从MN被发出，因而进到步骤44。
在步骤44中，MFA不论ARP请求的请求目的地IP地址是什么样的地址，都向MN回发将自身MAC地址设定在Target MAC内的应答。由此从MN发出的单播帧可由MFA接收。
在步骤42中MFA接收到发往自身MAC地址的单播帧的情况下，MFA取下所接收的单播帧的以太网(注册商标)报头，确认PDU是IP数据报。只要能从该IP报头确认发送源IP地址已登记在MN过滤器表内(步骤45的“是”)，就将IP数据报封装，使用UDP发送到HA(步骤46)。
(2)HA的上行方向数据转发进程
下面参照图20说明第三层隧道方式中的HA的上行方向数据转发进程。
HA的互联网侧接口接收从CN向本地网络发送的IP分组以及通过隧道从MN发送的所封装的IP分组这两种。
当HA接收到分组时(步骤51)，判定该分组是从隧道接收的分组，还是从CN发送的分组(步骤52)。这里，当分组是发往自身IP地址且为UDP数据报而且之后有MIP报头时，判定为是从隧道接收的帧。将除此以外的IP数据报判定为是从CN发送的分组。
在判定为接收分组是从隧道接收的分组的情况下(步骤52的隧道)，HA去除MIP报头，用作通常的IP分组(步骤53)。在是从CN接收的IP分组的情况下(步骤52的CN)，直接移到下一处理。
接下来，当IP分组的目的地IP地址是本地网络时，HA参照绑定缓存来调查是否登记了目的地MN(步骤54)。当在绑定缓存内发现了相应地址时，该IP分组被封装并被送出到指定的地址和端口(步骤55)。当在绑定缓存内未发现目的地IP地址时(步骤54的“否”)，根据IP地址转发IP分组(步骤56)。即，当IP地址表示本地网络时，将IP分组送出到本地网络侧，在IP分组的目的地不是本地网络的情况下，由于该分组是去往CN的分组，因而将该IP分组向互联网送出。
(3)HA的下行方向数据转发进程
下面参照图21说明第三层隧道方式中的HA的下行方向数据转发进程。
HA在MN侧接口中接收发往自身MAC的以太网(注册商标)帧以及广播帧中的仅ARP请求(步骤61)。
当在步骤62中，所接收的以太网(注册商标)帧是ARP请求时(步骤62的“是”)，取出通信请求目的地的Target IP(步骤63)。判定该地址是否是自身IP地址、或者是否登记了与绑定缓存对照为一致的MN(步骤64)。当判定结果一致时(步骤64的“OK”)，进到步骤65，以便返回ARP应答。当不一致时，由于不应返回ARP应答，因而HA什么也不做。
在步骤65中，即ARP请求的请求目的地IP地址指向自身IP地址(这是在要将分组发送到在默认路由上的HA以使与本地网络连接的节点与互联网连接时产生的)、或者正在移动的MN的情况下，由于HA暂时必须接收分组，因而以ARP应答进行应答(步骤65)。在要回发的ARP应答内存储与HA的本地网络侧连接的接口的MAC地址。
在步骤62中，当所接收的以太网(注册商标)帧是发往自身MAC地址的单播帧时(步骤62的“否”)，HA去除所接收的单播帧的以太网(注册商标)报头并确认PDU是IP数据报后，从该IP报头中取出目的地IP地址(步骤66)。当该IP地址已登记在绑定缓存内时(步骤67的“是”)，进行封装并使用UDP送出到相应MFA(步骤68)。当在步骤67中IP地址未登记在绑定缓存内时，由于该IP地址是发往CN的IP地址，因而将该IP分组向互联网送出(步骤69)。
(4)MFA的下行方向数据转发进程
下面参照图22说明第三层隧道方式中的MFA的下行方向数据转发进程。
与MFA的访问目的地网络连接的接口，使用访问目的地网络中的DHCP等的地址分配功能被分配网络地址。MFA在该接口接收来自HA的分组(步骤71)。所接收的分组作为UDP数据报被接收。由于数据报内包含有MIP报头，因而通过删除报头来将IP分组解封装(步骤72)。取出该IP报头内包含的目的地IP地址，参照MN过滤器表。当地址信息一致时(步骤73的“是”)，使用通常的ARP处理来将该IP分组送出到MN侧网络(步骤74)。
如以上说明那样，通过使用在第1和第2实施方式中说明的系统，不用在MN和移动目的地网络内配备特殊结构就能实现Mobile IP。特别是无需在MN内配备特殊结构，因而可将不能事先安装特殊软件的复印机和POS收银机用作MN。
另外，本发明不限于上述实施方式，可在权利要求范围内进行各种变更和应用。
本国际申请主张基于在2005年11月16日所申请的日本专利申请第2005-331763号的优先权，并将其全部内容引用在本国际申请中。

Claims (12)

1.一种通信方法，其是通信系统中的通信方法，该通信系统具有：用户终端，与该用户终端连接的移动代理装置，以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述通信方法的特征在于，
所述本地代理装置具有存储单元，所述存储单元相关地存储所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址，
所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，所述移动代理装置保持所述用户终端的第三层地址，
在从所述用户终端向通信对方终端发送分组的情况下，所述移动代理装置从所述用户终端接收第二层帧，在登记了该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址的情况下，将所接收的第二层帧封装并发送到所述本地代理装置，
所述本地代理装置将所封装的所述第二层帧解封装并取出所述第二层帧，将该第二层帧送出到所述本地网络，收容本地网络的路由器将分组转发到所述通信对方终端，
在从所述通信对方终端向所述用户终端发送分组的情况下，所述本地代理装置从所述本地网络接收第二层帧，确认该第二层帧内的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内，将所述第二层帧封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送，
所述移动代理装置接收所封装的所述第二层帧，将其解封装并取出该第二层帧，发送到所述用户终端。
2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述本地代理装置将不应与该本地代理装置连接的第2移动代理装置的识别信息和该第2移动代理装置应连接的第2本地代理装置的地址相关地保持在地址对应表内，
所述本地代理装置在接收到从所述第2移动代理装置发送的登记请求的情况下，参照所述地址对应表，将包含所述第2本地代理装置的地址的重定向应答发送到所述第2移动代理装置。
3.一种通信方法，其是通信系统中的通信方法，该通信系统具有：用户终端，与该用户终端连接的移动代理装置，以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述通信方法的特征在于，
所述本地代理装置具有存储单元，所述存储单元相关地存储所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址，
所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，所述移动代理装置保持所述用户终端的第三层地址，
在从所述用户终端向通信对方终端发送分组的情况下，所述移动代理装置从所述用户终端接收第二层帧，在登记了该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址的情况下，将从所接收的第二层帧中删除了第二层报头的分组封装并发送到所述本地代理装置，
所述本地代理装置将所封装的所述分组解封装并取出所述分组，根据第三层报头转发该分组，
在从所述通信对方终端向所述用户终端发送分组的情况下，所述本地代理装置接收该分组，确认该分组的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内，将所述分组封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送，
所述移动代理装置接收所封装的所述分组，将其解封装并取出该分组，发送到所述用户终端。
4.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述本地代理装置将不应与该本地代理装置连接的第2移动代理装置的识别信息和该第2移动代理装置应连接的第2本地代理装置的地址相关地保持在地址对应表内，
所述本地代理装置在接收到从所述第2移动代理装置发送的登记请求的情况下，参照所述地址对应表，将包含所述第2本地代理装置的地址的重定向应答发送到所述第2移动代理装置。
5.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述移动代理装置在从所述用户终端接收到ARP请求的情况下，当确认该ARP请求的发送源第三层地址被登记在该移动代理装置内时，将自身MAC地址作为对ARP请求的应答发送到所述用户终端。
6.一种移动代理装置，其是在通信系统中使用的移动代理装置，该通信系统具有：用户终端；与该用户终端连接的移动代理装置；以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述移动代理装置的特征在于，
所述移动代理装置向所述本地代理装置发送包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，
并且所述移动代理装置从所述本地代理装置接收对所述登记请求的登记应答，将所述登记应答中包含的所述用户终端的第三层地址存储到存储单元，将对所述登记应答的登记应答确认发送到所述本地代理装置，并且，
所述移动代理装置具有：
从所述用户终端接收第二层帧，在该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址被登记在所述存储单元内的情况下，将所接收的第二层帧封装并发送到所述本地代理装置的单元；以及
从所述本地代理装置接收所封装的第二层帧，将其解封装并取出该第二层帧，发送到所述用户终端的单元。
7.一种移动代理装置，其是在通信系统中使用的移动代理装置，该通信系统具有：用户终端；与该用户终端连接的移动代理装置；以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述移动代理装置的特征在于，
所述移动代理装置向所述本地代理装置发送包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，
并且所述移动代理装置从所述本地代理装置接收对所述登记请求的登记应答，将所述登记应答中包含的所述用户终端的第三层地址存储到存储单元，将对所述登记应答的登记应答确认发送到所述本地代理装置，并且，
所述移动代理装置具有：
从所述用户终端接收第二层帧，在该第二层帧内的第三层报头中的发送源第三层地址被登记在所述存储单元内的情况下，将从所接收的第二层帧中删除了第二层报头而得到的分组封装并发送到所述本地代理装置的单元；以及
从所述本地代理装置接收所封装的分组，将其解封装并取出该分组，发送到所述用户终端的单元。
8.根据权利要求7所述的移动代理装置，其特征在于，所述移动代理装置在从所述用户终端接收到ARP请求的情况下，在该ARP请求的发送源第三层地址被登记在所述存储单元内的情况下，将自身MAC地址作为对ARP请求的应答发送到所述用户终端。
9.一种本地代理装置，其是通信系统中的本地代理装置，该通信系统具有：用户终端；与该用户终端连接的移动代理装置；以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述本地代理装置的特征在于，
所述本地代理装置具有将所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址相关地存储的存储单元；
所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，
并且，所述本地代理装置还具有：
从所述移动代理装置接收包含发往通信对方终端的分组的所封装的第二层帧，将其解封装并取出所述第二层帧，将该第二层帧发送到所述本地网络的路由器的单元；以及
从所述本地网络接收包含分组的第二层帧，在该第二层帧内的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内的情况下，将所述第二层帧封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送的单元。
10.根据权利要求9所述的本地代理装置，其特征在于，所述本地代理装置将不应与该本地代理装置连接的第2移动代理装置的识别信息和该第2移动代理装置应连接的第2本地代理装置的地址相关地保持在地址对应表内，
所述本地代理装置在接收到从所述第2移动代理装置发送的登记请求的情况下，参照所述地址对应表，将包含所述第2本地代理装置的地址的重定向应答发送到所述第2移动代理装置。
11.一种本地代理装置，其是通信系统中的本地代理装置，该通信系统具有：用户终端，与该用户终端连接的移动代理装置，以及与所述用户终端的本地网络连接的本地代理装置，所述本地代理装置的特征在于，
所述本地代理装置具有将所述移动代理装置的识别信息和所述用户终端的第三层地址相关地存储的存储单元；
所述本地代理装置从所述移动代理装置接收包含所述移动代理装置的识别信息在内的登记请求，从所述存储单元取得与所述登记请求中包含的所述识别信息对应的所述用户终端的第三层地址，将所述用户终端的第三层地址和所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口编号相关地登记在地址对应表内，
并且，所述本地代理装置还具有：
将所封装的发往通信对方终端的分组解封装并取出该分组，根据第三层报头将该分组向所述通信对方终端转发的单元；以及
确认所接收的分组的第三层报头中的目的地第三层地址被登记在所述地址对应表内，将所述分组封装并向与该目的地第三层地址相关地被登记的所述登记请求的发送源的第三层地址和所述登记请求的发送源的端口发送的单元。
12.根据权利要求11所述的本地代理装置，其特征在于，所述本地代理装置将不应与该本地代理装置连接的第2移动代理装置的识别信息和该第2移动代理装置应连接的第2本地代理装置的地址相关地保持在地址对应表内，
所述本地代理装置在接收到从所述第2移动代理装置发送的登记请求的情况下，参照所述地址对应表，将包含所述第2本地代理装置的地址的重定向应答发送到所述第2移动代理装置。
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