CN101562561A - 一种移动网络路由的实现方法及网络 - Google Patents

Abstract

一种移动网络路由的实现方法及网络，其包括：移动网络中的上级移动路由器MR收到下级MR发送的网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括该下级MR及与其连接的所有更下级MR的信息；上级MR收到所述网络拓扑信息后，在本地记录所有与该上级MR连接的下级MR的信息。本发明实施例使得移动网络中的MR可以方便快捷地维护各自的所有下级MR信息，进而可以在移动网络中实现嵌套内部的路由优化处理。

Description

一种移动网络路由的实现方法及网络

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种移动网络路由技术。

背景技术

移动网络随着位置的变化将会不断改变其接入Intemet的接入点，随着接入点的改变，网络的整体迁移称为网络移动性(NEMO，NetworkMobility)，相应的移动网络则称为NEMO网络。在作为移动IP网络扩展的NEMO网络中，至少存在一个移动路由器(MR)及相应的通信对端代理路由器(CR)等实体，以实现整个网络的移动；其中，当MR离开其家乡网络时，需要与其家乡代理(HA)建立一个双向的隧道，以保证MR与其HA之间的通信能够正常进行。

而对于这样的NEMO网络而言，当NEMO网络所嵌套的层次增加的时候，由于每个移动路由器都会建立其和其家乡代理之间的隧道，这就导致数据发出后所经过的路由器嵌套层次太多，而路径太长的问题。例如，在现有的NEMO网络中，当MR下的移动节点(MNN)向外发送报文时，则相应的报文每经过一个上级MR，上级MR便会封装收到的外出报文，相应的报文经过逐层封装后继续传递给相应的HA，以进行后续的发送。

在实现本发明过程中，发明人发现上述现有技术提供的路由处理方式中，没有实现嵌套内部的路由优化；而且，在NEMO网络内部，需要层层封装MNN发出的报文，从而使得报文的开销大大增加，同时该层层封装的处理过程还将大量占用中间设备的处理资源。

发明内容

本发明的实施例提供了一种移动网络路由的实现方法及网络，以在移动网络中实现嵌套内部的路由优化。

一种移动网络路由的实现方法，包括：

移动网络中的上级移动路由器MR收到下级MR发送的网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括该下级MR及与其连接的所有更下级MR的信息；

上级MR收到所述网络拓扑信息后，在本地记录所有与其连接的下级MR的信息。

一种移动网络，包括：

至少一个下级移动路由器MR，所述移动路由器MR包括：

第一接收单元，用于接收与本MR连接的所有下级MR的网络拓扑信息；

第一拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述第一接收单元接收到的网络拓扑信息；

拓扑信息上报单元，用于向上级MR发送网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括本MR及与其连接的所有下级MR的信息；

根移动路由器TLMR，包括：

第二接收单元，用于接收与其连接的下级MR发送的网络拓扑信息；

第二拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述第二接收单元接收到的网络拓扑信息。

一种移动路由器，包括：

接收单元，用于接收与所述移动路由器连接的所有下级移动路由器的网络拓扑信息；

拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述接收单元接收到的网络拓扑信息；

拓扑信息上报单元，用于向上级移动路由器发送网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括本移动路由器及与其连接的所有下级移动路由器的信息。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，其通过由下级MR依次向上级MR传递网络拓扑信息的方式，使得移动网络中的各MR可以方便快捷地维护各自的所有下级节点信息，进而可以在移动网络中实现嵌套内部的路由优化处理。

附图说明

图1为本发明实施例中的MR维护的网络拓扑参数的示意图；

图2为本发明实施例中的应用场景一的结构示意图；

图3为本发明实施例中的扩展的RA消息的格式示意图；

图4为本发明实施例中的RA消息的TLMR选项的格式示意图；

图5为本发明实施例中的RA消息的子MR信息选项的格式示意图；

图6为本发明实施例中的应用场景一下的内绑定消息的格式示意图；

图7为本发明实施例中的MR中维护的网络拓扑信息示意图；

图8为本发明实施例中的TLMR收到的消息中的子MR选项结构示意图；

图9为图8中的子MR选项的具体结构示意图；

图10为本发明实施例中的应用场景二的结构示意图；

图11为本发明实施例中的应用场景二下的内绑定消息的格式示意图；

图12为图11中的内绑定消息中的MR3的子MR选项格式示意图；

图13为图11中的内绑定消息中的MR6的子MR选项格式示意图；

图14为图11中的内绑定消息中的MR5的子MR选项格式示意图；

图15为本发明实施例中的应用场景二下MR1发送的内绑定消息中包含的子MR选项信息；

图16为本发明实施例中的应用场景二下MR2发送的内绑定消息中包含的子MR选项信息；

图17为本发明实施例中的应用场景三的结构示意图；

图18为本发明实施例中的应用场景四的结构示意图；

图19为本发明实施例中的应用场景五的结构示意图；

图20为本发明实施例中的应用场景六的结构示意图；

图21为本发明实施例提供的移动网络结构示意图；

图22为本发明实施例提供的移动路由器结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例是通过建立NEMO网络的内部绑定更新机制，以便TLMR获取整个NEMO网络的网络拓扑信息，MR能够获取其所有下级节点的网络拓扑信息，建立NEMO网络内部拓扑结构，以实现网络嵌套优化。

相应的TLMR及MR获取网络拓扑信息的过程可以包括：移动网络中的下级MR依次向上级MR发送网络拓扑信息，该网络拓扑信息中包括MR及与其连接的所有下级MR的信息；上级MR收到所述网络拓扑信息后，则可以在本地记录所有与该上级MR连接的下级MR的信息，并继续向更上一级MR传递网络拓扑信息；当TLMR收到MR发来的网络拓扑信息后，则可以在TLMR本地保存整个移动网络中的网络拓扑信息，以实现相应的内部绑定处理。

进一步地，相应的下级MR发送的网络拓扑信息可以包括：MR的家乡地址MR_HoA、MR的转交地址MR_CoA、MR的家乡代理MR_HA的信息、MR所维护的下级网络的拓扑信息和MR所维护的下级网络前缀信息，等等。

在上述处理过程中，在下级MR向上级MR发送网络拓扑信息前还可以与上级MR之间进行能力协商，确定上级MR是否具备保存及传递网络拓扑信息的能力(即是否支持本发明实施例提供的绑定优化机制)；其中，在能力协商过程中传递的报文中可以包含报文发送端是否为移动路由器或报文发送端是否支持保存及向上级MR传递网络拓扑信息的能力中的至少一项，以便于双方之间进行绑定优化能力的协商。

对于建立内部绑定更新机制的NEMO网络，相应的内部MR之间通信可以直接在NEMO网络内部传递，不必通过各个MR的HA实现信息的传递；相应的NEMO网络内部节点间通信具体可由上级MR直至根MR进行监控，保证内部通信不会溢出网络。进一步地，还可以在内部MR之间通信的过程中引入网络内部重定向机制，通过相应的重定向机制使得内部MR之间的通信路径可以进一步得到优化。对于NEMO网络与外部的通信过程，则可以通过TLMR与CR(对端节点的路由器)绑定实现，或者通过TLMR与HA之间建立的隧道实现，以进一步方便NEMO网络的路由优化。

在上述处理过程中，具体可以通过在NEMO网络中，引入相应的TLMR标识及MR等级信息的方式，构造出层次结构清晰的NEMO网络结构，以避免网络内部路由器连接嵌套，避免在NEMO网络内部形成环路；其中，MR等级信息用于表示该MR与固定网络(如互联网网关或固定路由器等)之间的距离，如TLMR的等级可以为1，以表示其距离固定网络(如互联网网关或固定路由器等)的跳数为1，TLMR标识则用于指示在该NEMO网络中负责与外部通信并管理内部网络的MR的信息。

可见，本发明实施例中具体是对MR进行了分级处理，分组为TLMR和TLMR下的各级MR，其中：

(1)TLMR，通常为网络中距离固定网络(如互联网网关或固定路由器等)最近的MR，其作为NEMO网络的核心功能实体，用于维护一个移动网络，具体可以用于负责优化整个NEMO网络与Internet网络(即固定网络)的通信连接；TLMR具有整个移动嵌套网络代理功能，并作为所有外出隧道(如TLMR与HA之间的隧道，或者，TLMR与CR之间的隧道，等等)的起点，直接与下级MR的HA建立双向隧道连接。在建立TLMR与各级MR的HA之间的隧道的过程中，各级MR可以在接收到的RA(路由通告)中获取相应的TLMR信息，以便嵌套的MR在向其所属的HA注册过程中可以提交TLMR信息，进而可以在TLMR与各HA间建立隧道。

(2)TLMR下的各级MR，逐级接入以TLMR为核心的移动路由器网络，向上级MR进行注册，以将下级网络拓扑信息(即MR信息及其所有下级MR信息)上报给上级MR，使得上级MR能够获知其下级网络的网络拓扑信息，以负责其下面网络的路由，防止内部数据流出NEMO网络；进一步地，各级MR需要维护一个结构缓存，可以但不限于包括所有下级MR的标识(如所有下级MR的IP地址前缀)、移动网络前缀及各MR的家乡代理等下级MR信息，并负责依次向上级MR注册，直至TLMR，以使得TLMR能够建立整个移动网络的层次结构模型；

其中，下级MR向上级MR发送网络拓扑信息的触发条件包括但不限于：当前MR接入移动网络中、当前MR的上级MR发生变化、符合预定的上报时间条件或接收上级MR发来的请求等触发条件中的至少一项。

经过上述分级处理，从而可以将相应的NEMO网络划分为树状层次化结构，各个MR具有层次等级，如根据MR距离Internet网络(如固定路由器或互联网网关)的最短跳数确定各个MR的等级。其中，作为TLMR的MR的等级最高，如其相应的跳数为1，表示TLMR通过一个AR(接入路由器，即固定路由器)便可以接入Internet；TLMR下的MR与Internet距离逐级增加，相应的等级逐级降低。通过该等级可以确保NEMO网络内部的通信在网络内部得到优化；并可以由TLMR负责通过HA及CR实现外部通信，进而实现外部数据流的路由优化处理。

下面将进一步详细说明本发明实施例的具体实现方式，包括在NEMO网络中建立层次树状网络结构的处理过程、建立网络拓扑信息及隧道处理过程，以及基本通信过程的实现。

(一)建立层次树状网络结构的处理过程

本发明实施例中，各个MR需要选择相应的连接路由器(可以为MR或TLMR或固定路由器)作为上级MR，以建立层次树状网络结构，即下级MR接收移动网络中的其他设备(如路由器或终端设备等)发来的信息，并根据其设备类型(如为终端设备还是路由器，以及为固定路由器还是移动路由器，等等)或该设备与互联网关之间的距离信息中的至少一项选择所述上级MR作为其对应的上级MR。

该选择上级MR的过程具体可以包括以下步骤：

步骤1，MR首先确定其所在的网络，以选择相应的TLMR和上级MR；

具体可以根据接收到的路由通告RA消息判断自己是否位于某一个NEMO网络，或者，MR也可主动发送具有表明自身为移动路由器的R标志位的路由请求RS消息，使得上级MR可以根据该RS请求向其发送具有TLMR信息(如TLMT的转交地址等)和MR等级信息(表明MR的等级信息)的RA消息给MR，以便于接收RA消息的MR可以获知TLMR的信息及MR的等级信息，从而为自身确定相应的TLMR和上级MR；

其中，MR若接收到多个路由器发来的RA消息后，在选择上级MR的过程中，优先选择固定路由器作为上级MR，从而可以直接运行现有的相关协议来实现NEMO功能，避免嵌套问题的出现；进一步地，还可以根据不同MR与固定路由器的距离选择相应的上级MR；若可接入的多个MR具有相同的等级(如距离固定网络的跳数相同)，则可以为MR选择IP地址最低的MR作为其上级MR，或者，也可以根据其他规则在多个具有相同的等级的MR中选择相应的上级MR。

步骤2，各下级MR确定了相应的TLMR及上级MR后，则可以通过上级MR逐级接入TLMR，进而接入以TLMR为核心的移动路由器网络，其中，上级MR负责其下面网络的路由，TLMR负责整个NEMO网络的路由。

通过上述步骤的处理，便可以在NEMO网络中建立层次树状网络结构，从而使得每个MR只有一个上行出口(与上级MR之间的接口)，有效避免NEMO网络中路由器环路的形成。

(二)建立网络拓扑信息的处理过程

本发明实施例中，网络拓扑信息的建立是分层次逐级建立的，在相应的建立过程在，TLMR和MR需要分别执行相应的处理过程，其中：

(1)TLMR上的处理

TLMR通过固定接入路由器直接接入网络，维护一个移动网络，且TLMR维护一个与TLMR_HA之间的隧道；相应的TLMR具体可以在满足RFC3963标准对MR的基本要求基础上，根据下级MR发来的网络拓扑信息维护整个NEMO网络的拓扑结构，例如，维护TLMR下接入的各级MR信息、移动子网网络前缀等信息。

为便于TLMR下的MR可以获知TLMR的信息，则TLMR可以通过扩展后RA消息将TLMR信息通知下级MR，当然，也可以通过专门设置的消息进行相应的TLMR信息的传递；其中，TLMR信息可以包括：

MR标志位，用于表示该TLMR为移动路由器；

MR等级信息，用于表示该路由器与固定网络的距离，对于TLMR，该值可以设置为1，即TLMR的MR等级为1，表示其距离Internet的跳数为1；

TLMR_CoA信息，即TLMR的转交地址，以便于接收RA消息的MR可以获得TLMR的转交地址；

I标志位，用于表示TLMR路由器支持内绑定优化处理，即可以执行本发明实施例提供的内绑定优化处理过程。

在上述TLMR信息中，MR标志位及I标志位为可选项。

(2)MR上的处理

下级MR在接入上级MR维护的NEMO网络，并获得MR的转交地址CoA后，执行RFC3963标准定义的MR所属的HA的动态发现过程，在MR在获得其HA地址之后，MR采用的处理过程可以包括：

步骤1，向上级MR提交MR_HoA(MR的家乡地址)、MR_CoA(MR的转交地址)及MR_HA(MR的家乡代理)信息，可选的，还可以携带待HA确认的MR的移动网络前缀MNP，以便实现向上级MR注册其身份的过程；

在完成相应的注册后，则可以使得上行链路上的MR不对下级MR的消息进行封装，即使得下级MR的报文能够直接路由到TLMR；

步骤2，在获得上级MR发来的确认消息后，则下级MR可以通过绑定更新BU消息向HA进行注册操作，在相应的绑定更新BU消息中添加TLMR信息，以表示自己处在一个以TLMR为顶点的嵌套移动网络中；

在下级MR向HA(即MR_HA)注册过程中，需提交参数包括但不限于：HA@MR(MR的家乡代理)和CoA@TLMR(TLMR的转交地址)；可选地，还可以包括MNP@MR(MR的移动网络前缀)，CoA@MR(MR的转交地址)和HoA@MR(MR的家乡地址)等相关信息中的至少一项；

在完成向HA的注册后，TLMR便可以代替该下级MR建立与相应的HA之间的双向隧道；

步骤3，当根据收到的确认消息得知下级MR的MNP获得家乡代理确认后，下级MR再向上级MR进行内绑定一次，提交MNP信息，至此上级MR在内绑定消息基础上维护一个完整的下级网络信息；

相应的下级网络信息可以包括：下级MR的IP地址(CoA和HoA中的至少一项)、MNP(s)(各个移动网络前缀)和各MR的家乡代理，以便于各MR可以根据相应的信息实现嵌套网络内部通信路由优化。

进一步地，各MR可以采用相应的缓存结构维护移动网络拓扑信息，即各MR可以维护一个移动网络拓扑信息表，在该移动网络拓扑信息表中可以包括该MR家乡代理地址、转交地址、家乡地址、自身路由等级、上级MR转交地址或本地链路地址、所有下级MR家乡代理地址、转交地址等信息、MR所维护的下级网络前缀信息等等，可选的，该表中还可以包括该MR的绑定记录有效时间和所有下级MR的绑定记录有效时间中的至少一项；如图1所示，在MR中维护网络拓扑参数可以包括但不限于：Order@MR(MR的等级信息)，CoA@MR(MR的转交地址)，HoA@MR(MR的家乡地址)，HA@MR(MR的家乡代理)，Prefix List(MR维护的所有子网前缀)和Prefix List Length(Prefix List的长度)。

可选地，在MR上，还可以维护一个对端节点路由器CR绑定缓存，在该缓存中可以包括通信对端路由器IP地址、维护前缀列表、绑定记录有效时间或绑定更新序列号最大值等信息。

(三)建立TLMR与MR的HA之间的处理过程

本发明实施例中，TLMR需要与MR的家乡代理之间建立隧道，即TLMR负责维护建立移动网络内部各级MR与其家乡代理的隧道，相应的TLMR与HA之间的隧道建立过程具体可以包括：

(1)在下级MR获得惟一的CoA后，发送绑定更新BU报文给该MR的HA；在该BU报文中包含I标志位，用于表示该MR所在移动网络支持内部绑定优化(即表示在该NEMO网络中各个MR具有保存和传递网络拓扑信息的能力，该网络拓扑信息是指MR维护的所有下级MR的信息)；在该BU报文中还包含TLMR信息(如TLMR的转交地址等)，用于告知HA与移动网络隧道的端点是TLMR而不是下级MR；

(2)BU报文在NEMO网路内部将直接路由到TLMR，TLMR在下级MR发来的BU报文基础上直接添加封装，添加封装中：源地址为TLMR_CoA(TLMR的转交地址)，目的地址为下级MR_HA(MR的HA)，添加封装后的BU报文将被直接发送到下级MR的HA；

(3)MR_HA收到BU报文后，根据插入的TLMR选项及I标志位，可以获知下级MR隶属于的TLMR，并建立与该TLMR之间的隧道，还向TLMR发送封装的绑定确认BA报文，在封装的BA报文中：目的端为TLMR，源端为MR_HA，该BA报文将通过TLMR传递给TLMR下的相应MR。

(四)基本通信过程

该基本通信过程具体可以包括内部通信过程及外部通信过程，其中：

(1)内部通信过程

在嵌套的NEMO网络内部，由于MR维护着下级网络拓扑信息，因此，MR的上行数据不会被上级MR再次追加封装，并可以保证报文能够被正常路由，以减轻中间MR的处理负担。

在MR节点与非MR下级网络中的节点通信的场景中，具体的NEMO网络内部通信过程可以包括：

步骤1，NEMO网络内部非MR节点发出报文后，接收到该报文的第一个MR会为相应报文添加IP报头：源地址为MR_CoA、目的地址为MR_HA地址；

步骤2，添加了IP报头的报文将经由上级MR逐级转发至TLMR，并由TLMR解开封装查找CN地址，根据查找结果：

若CN不属于本地网络，TLMR直接封装报文，并将相应的报文以隧道方式通过TLMR与上述第一个MR的HA之间的隧道发送给上述第一个MR对应的HA；

若CN属于本地网络，则直接查找CN对应的MR(即NEMO网络内的MR)，并修改目的地址为CN对应的MR_CoA，转发给对应的下行接口；此时，TLMR还可以发送封装的重定向报文给通信发起节点MR，告知相应的CN属于内部节点，以使得两个内部MR能够直接通信而不需经由HA中转。

在MR节点与MR下级网络中节点通信的场景中，则由于MR维护着下级网络的拓扑结构，故可以直接封装后发送到下行接口，报文的源地址为MR_CoA、目的地址为对应下级MR_CoA，相应的报文便可以直接路由到相应的下级MR。

(2)外部通信过程

外部通信过程包括TLMR下的MR通过TLMR与MR所属的HA之间的隧道的通信过程，以及TLMR下的MR通过TLMR与CR之间的隧道的通信过程，下面将分别对两通信过程进行描述。

通信过程一

TLMR下的MR通过TLMR与MR所属的HA之间的隧道的通信过程具体可以包括：

当TLMR封装收到的内部网络传递来的报文后，若判断当前报文为发向外部网络的报文，则可以直接封装报文，并将相应的报文以隧道方式通过TLMR与MR的HA之间的隧道发送给MR_HA，以实现外部网络的通信；TLMR还可以接收MR的HA通过TLMR与MR的HA之间的隧道发来的报文，并根据维护的网络拓扑结构信息将报文传递给相应的MR。

通信过程二

TLMR下的MR通过TLMR与CR之间的隧道的通信过程具体可以包括：

步骤1，在TLMR与CR之间建立隧道；

具体可以扩展了RFC3775标准定义的返回路由可达性测试过程，即基于RFC3775标准执行相应的CR发现过程，以进行路由可达性测试，在该路由可达性测试过程中包括：

MR发送路由器家乡测试初始消息Router Home Test Init(RHoTI)和路由器转交测试初始消息Router Care-of Test Init(RCoTI)，在RHoTI消息和RCoTI消息中包含MR的MNP信息和TLMR信息，以便于CR接收到相应的消息后可以获取相应信息；

CR接收到相应的消息后，比较RHoTI消息和RCoTI消息中的MNP信息、TLMR信息的一致性，以确定TLMR身份；

在确定TLMR身份后，向MR返回路由器家乡测试消息Router Home Test(RHoT)和路由器转交测试消息Router Care-of Test(RCoT)，在该RHoT和RCoT消息中包含MR的MNP信息和TLMR信息，以便相应的RHoT和RCoT消息可以正确地传递到相应的MR；

MR根据收到的RHoT和RCoT消息，向CR发送路由器绑定更新RBU消息，消息中含有TLMR信息；

CR收到RBU消息后发送路由器绑定确认RBA消息，以建立TLMR与CR的隧道，以使得由MR发往CN的报文，不再经过MR对应的MR_HA，而是直接由TLMR转发到CR。

步骤2，MR通过其与CR之间的隧道与外部进行通信。

本发明实施例中，相应的TLMR还可以保证隧道的安全，其余由各MR、MNN或CN等节点分别确定自己的通信安全，MR只负责转发。且由于各MR通过上级MR进行路由，故各MR信任TLMR对外出报文的处理。

为便于对本发明实施例的具体应用有进一步理解，下面将结合几种典型应用场景对本发明实施例的具体实现过程进行描述。

(一)场景一

如图2所示，该场景中包括一个TLMR和一个下级移动路由器MR1，其中，TLMR已经接入了Internet，相应的MR1接入到TLMR的过程可以包括：

(1)安全联盟的建立过程

为了在上级MR与下级MR之间建立安全联盟，则在MR1入网时，MR1与TLMR需要向对方提交各自的MR_ID(MR标识)，例如，MR的HoA等信息便可以作为相应的MR_ID；TLMR根据MR1对应的MR1_ID向第三方实体(如AAA等)获得MR1的身份证明；当TLMR确认了MR1的合法性后，TLMR可以为MR1转发数据。同时，MR1在获得TLMR对应的TLMR_ID后，将通过TLMR向第三方实体查询TLMR的身份的合法性。在MR1与TLMR双方身份确认后，则可以建立相应的安全联盟。

(2)MR配置本地转交地址的过程

MR1发送路由请求RS消息，以请求TLMR向本端发送相应的路由公告RA消息，该RA消息的格式如图3至图5所示，在现有的RA消息中的选项Option字段增加TLMR选项TLMR Option及MR信息选项MR Information Option，其中，TLMR Option的格式可以如图4所示，用于承载TLMR的转交地址，MR Information Option的格式可以如图5所示，用于承载MR的等级信息(如MR与固定网络间的跳数等)和MR的子网前缀信等；MR1接收到TLMR发来的RA消息后，则可以在RA消息中获得TLMR的全局地址TLMR_CoA、当前MR距离互联网网关(InternetGateway，IGW)或固定路由器的跳数(MR路由器等级选项，TLMR对应的该值为1)和本地子网前缀等信息；获得相应的本地子网前缀后，MR1便可以根据本地子网前缀配置一个本地地址MR1_CoA；

在该过程中，TLMR也可以主动发送相应的RA消息，此时，无需MR1发送RS消息。

(3)TLMR收集网络拓扑信息的过程

MR1在获得本地转交地址MR1_CoA后，便可以向其上级MR(图2中为TLMR)，发送内绑定(Inner BU，IBU)消息，如图6所示，在该IBU消息中包含子MR选项SubMR Option(SMRO)，在该SubMR Option中包含MR1及其下级所有MR(包括直接和间接下级MR)的转交地址CoA、HA的地址以及维护的子前缀SubPrefix等信息；

TLMR接收到该IBU消息后，在TLMR中形成相应的绑定条目，该绑定条目中可以包括：MR1_CoA、MR1_HA和MR1_SubPrefix；从而使得TLMR完成了相应的网络拓扑信息的收集操作；

假设NEMO网络的拓扑结构如图7所示，则TLMR收到的IBU消息可以如图8所示，IBU消息中的SubMR Option中各MR信息的顺序可以按MR的深度进行排列，图8中各个Option的具体结构可以如图9所示，当然，该Option也可通过其他结构实现。

(4)绑定信息建立过程

步骤1，MR1在获得所属的TLMR的转交地址TLMR_CoA后，便要向MR1_HA发送BU消息，在消息中携带承载着TLMR_CoA的字段，以要求MR1_HA将TLMR_CoA、MR1_HoA、MR1_CoA以及分配给MR1的下级子网前缀MR1_SubPrefix绑定在一起，形成以下绑定条目：

[MR1_HoA，MR1_CoA，TLMR_CoA，MR1_SubPrefix]；

MR1_HA还与TLMR之间建立隧道，隧道的两端分别为：TLMR和MR1_HA；其后，MR1_HA向MR1返回绑定确认BA消息，在该BA消息中包含绑定的确认，以及下级子网前缀MR1_SubPrefix的确认或分配。

步骤2，TLMR接收到MR1_HA发来的BA消息，则解开封装，并根据BA消息中承载的MR1_CoA确定该BA消息所属的下级MR(即确定该BA消息应该发给TLMR下的哪一个MR)，并直接内部正常路由到该MR1；

步骤，3，MR1收到其MR1_HA的成功BA消息后，再次向上级MR发起绑定更新过程，向TLMR发送IBU消息，此时，IBU消息中的MR1_SubPrefix为新分配给MR1的下级子网前缀或经过确认的MR1的下级子网前缀，以便进一步明确其维护的子网前缀；上行接口上的MR逐级注册到TLMR，从而建立完整的内部网络结构，完成绑定信息的建立

可选择地，此时MR1_SubPrefix字段还可以使用MR1与TLMR之间安全联盟的密钥进行加密。

在上述处理过程中，若MR1_HA不支持嵌套优化，则直接将BA消息发到MR发来的BU消息中的MR1_CoA所示的地址，同时BA消息中不含I标志位。

经过上述处理后，可以保证内部节点间的通信不会溢出网络；而且，针对内部向外部发送的信息，如MR1发送到NEMO外部的数据包，只需要执行一层封装操作即可，无需在各MR上分别进行逐层封装，而且，相应的发送到NEMO网络外部的数据包无需经过TLMR的家乡代理便可以进行正常的发送，从而优化了数据包的传送路径。

若相应的MR不希望嵌套优化，则可以不执行上述绑定信息建立过程，而仅执行RFC2963标准规定的处理过程即可。

(二)场景二

如图10所示，各个MR都完成了入网身份验证过程，需要通过内绑定形成相应的拓扑结构，并且在各个MR上建立其下级的路由缓存信息，即实现相应的多级MR内绑定过程。

参照图10所示，相应的多级MR内绑定的过程可以包括：

(1)内绑定首先从树型拓扑结构的末梢开始进行内绑定IBU消息的发送，例如，在图10中，先由MR3、MR6和MR5分别向其上级MR提交内绑定IBU消息，具体的内绑定消息的格式如图11至图14所示，其中，MR3发送的内绑定消息的格式如图11和图12所示，图12为图11所示的IBU消息的Mobility Options字段中的子MR选项SubMR Option，MR6发送的内绑定消息的格式如图11和图13所示，图13为图11所示的IBU消息的Mobility Options字段中的子MR选项SubMR Option，MR5发送的内绑定消息的格式如图11和图14所示，图14为图11所示的IBU消息的Mobility Options字段中的子MR选项SubMR Option；

(2)MR4和MR2接收到内绑定IBU消息后，提取IBU消息中的子MR选项SubMR Option，并将该提取获得的SubMR Option加入到自身的新生成的IBU消息中，继续向上级MR提交；

(3)MR1接收到MR3和MR4的IBU消息后，对两个IBU消息中的信息进行汇总，并生成新的IBU消息发送给TLMR；

(4)TLMR收到来自MR1与MR2的IBU消息后，根据各个IBU消息中的信息生成整个NEMO网络内部的路由缓存列表，并与各个MR的HA之间建立相应的隧道；

其中，MR1发来的内绑定消息的格式如图15所示，包含了MR1、MR3、MR4和MR6的信息；MR2发来的内绑定消息的格式如图16所示，包含了MR2和MR5的信息；使得TLMR可以获得其管辖的所有MR(MR1至MR6)的信息，以便于维护整个移动网络(NEMO网络)的网络拓扑信息。

(三)场景三

如图17所示，在该场景下，相应的内绑定过程已经完成，且MR1的下级节点需要与CN进行通信，此时，相应的移动节点对外通信过程可以包括：

1、MNN1向CN发送数据包的处理过程

(1)MNN1向CN发送数据包，数据包IP头为：[Addr_MNN1|CN]，其中，Addr_MNN1和CN分别代表该数据包的源地址和目的地址；

(2)MNN1发送的数据包首先到达MR1，在MR1上，将进行相应的增加封装处理，具体增加封装的内容为：[CoA_MR1|MR1_HA]，即封装上了MR1的转交地址及HA信息；

(3)由MR1增加封装后的数据包继续传送到TLMR，如果MR1和TLMR之间还有上级MR(s)，这些上级MR(s)会发现该数据包已经有MR(即MR1)对其进行了封装，故不再对该数据包进行加封装操作，而直接继续向上传送；

(4)在相应的数据包到达TLMR后，TLMR根据自身维护的条目：[MR1_CoA，MR1_HA，MR1_SubPrefix]；对数据包进行拆封装处理，以更换封装为：[TLMR_CoA|MR1_HA]，并将更换封装后的数据包发送到MR1_HA。

(5)MR1_HA接收到所述数据包后，根据其中的绑定信息：[MR1_HoA，MR1_CoA，TLMR_CoA，MR1_SubPrefix]，对数据包进行解封装操作，并将解封装后的数据包发送到CN。

2、CN向MNN1发送数据包的处理过程

(1)CN向MNN1发送数据包，数据包IP头为：[CN|Addr_MNN1]，其中，CN和Addr_MNN1分别代表该数据包的源地址和目的地址；

(2)CN发送的数据包首先到达MR1_HA，MR1_HA截获数据包后，根据自身的绑定条目：[MR1_HoA，MR1_CoA，TLMR_CoA，MR1_SubPrefix]，对数据包进行增加封装处理，增加封装的信息为：[MR1_HA|TLMR_CoA]；

(3)MR1_HA增加封装后的数据包继续传送到TLMR，TLMR接收到所述数据包后，根据本地维护的条目信息：[MR1_CoA，MR1_HA，MR1_SubPrefix]，更换数据包的封装为：[MR1_HA|MR1_CoA]，即更新数据包的源地址和目的地址信息，并继续向下转发更换封装后的数据包；

(4)如果MR1和TLMR之间还有上级MR(s)，这些上级MR(s)会更换封装后的数据包到达TLMR后，在TLMR中，由于已知MR1_CoA在TLMR下级的路由路径上，所以直接向下转发该数据包，即向MR1发送所述数据包；

(5)MR1接收到数据包后，对数据包进行解封装操作，并将解封装后的数据包转发给MNN1。

(四)场景四

如图18所示，在NEMO网络中，相应的内部绑定操作已经全部完成，此时，MR3下的MNN3希望与MR1下的MNN1通信，且MR3不知道MNN1属于嵌套网络内部节点，则MR下的各个MR内部间的通信过程包括：

(1)MNN3向MNN1发送数据包，相应的数据包的源地址和目的地址分别为：[Addr_MNN3|Addr_MNN1]；

(2)MNN3发送的数据包首先到达MR3，MR3对数据包进行增加封装处理，并继续传递该增加封装后的数据包，MR3增加封装的源地址和目的地址分别：[MR3_CoA|MR3_HA]；

(3)在MR3与TLMR之间如果还有MR的话，中间的MR则由于相应的数据包已经被MR封装过，则不再对其进行增加封装处理，也不对其进行拆封装处理，而是直接将相应的数据包继续向上级MR传递，直到相应的数据包到达TLMR；

(4)TLMR收到MNN3发来的数据包后，则对数据包进行拆开封装的处理，拆开封装后发现MNN3发出的原始数据包的IP头中目的地址Addr_MNN1的前缀在本NEMO网络内部，并且路由路径是：TLMR-MR1-MNN1，则将封装的源地址和目的地址更改为：[TLMR_CoA|MR1_CoA]，并向MR1方向发送该更改封装后的数据包；

TLMR还可以向MR3发送重定向Redirect消息，告知MNN1属于嵌套网络内部，以便于MNN3再次向MNN1发送消息时，MR3可以直接将相应的数据包的源地址和目的地址封装为：[MR3_CoA|MR1_CoA]。

(5)MR1接收到相应的数据包后对其进行解开封装的操作，并根据解封装后获得的信息将该接收到的数据包转发给MNN1。

(五)场景五

如图19所示，在该场景下，NEMO网络的内部绑定过程已经全部完成，此时，MR1下的MNN1希望与MR3下的MNN3通信，且MR1已经获知MNN3属于嵌套网络内部节点，则MR下的各个MR内部间的通信过程包括：

(1)MNN1向MNN3发送数据包，该数据包的源地址和目的地址为：[Addr_MNN1|Addr_MNN3]；

(2)MNN1发出的数据包首先到达MR1，MR1发现MNN3属于嵌套网络内部节点，则无需通过HA转发该数据包，直接增加封装相应的源地址和目的地址为：[MR1_CoA|MR3_CoA]，并将该数据发送给MR2；

(3)MR2收到MR1发来的数据包后，发现数据包已经被MR1封装过，则不再对其增加封装，也不进行拆封处理，而是在确认数据包地址有效的情况下，将该数据包转发给MR3；

(4)MR3接收到MR2发来的数据包后，则由于MR3为连接用户的节点，故MR3将对数据包进行拆开封装的处理，拆开封装后发现MNN1发送的原始数据包的IP头中目的地址Addr_MNN3的前缀在本NEMO网络内部，则将原始数据包传递给MNN3；

在MR3上，发现封装报文的源地址不是TLMR，而是MR1_CoA，则MR3确认MNN1属于嵌套网络内部节点，并建立相应的缓存条目记录MNN1的信息，以便于以后发往MNN1的数据包不再发往MR3的HA，而是直接封装后经由MR2发送给MR1，再由MR1发送给MNN1即可。

(六)场景六

如图20所示，在该场景下，移动网络内部内绑定的过程已经完成，且TLMR与MR1至MR4的各个家乡代理之间均已经建立了相应的隧道。在初始时，MR4为依附在MR3下作为MR3的下级MR；之后，由于MR4的移动，MR4接收到来自MR1的路由通告，并根据路由通告中的MR信息选项MR Information Option中的MR列表MRDist和MR的前缀MRPref选项，决定从MR3切换到MR1下，作为MR1的下级MR。

相应的MR下的各MR间的内部移动切换的处理过程包括：

(1)MR4先与MR1交换MR标识MR_ID，并进行对方身份的认证；

MR1根据MR4的标识MR4_ID，向第三方实体(如AAA等)认证MR4身份，在认证成功后，为MR4提供转发数据的服务；

MR4根据MR1的标识MR1_ID，向第三方实体(如AAA等)认证MR1身份，在认证通过后，MR1与MR4的互信建立，并且建立相应的安全联盟；

(2)MR4接收MR1发来的RA消息后，根据MR1发来的RA消息，在本地配置新的MR4_CoA*；还根据切换前所具有的内绑定缓存条目，生成内部绑定IBU消息发送给上级MR(即MR1)，相应的上级MR将IBU消息逐级上递，最后到达TLMR；

(3)MR4也向MR4_HA(MR4对应的HA)发送绑定更新BU消息，根据该BU消息可以将HA中原来的绑定条目：[MR4_HoA，MR4_CoA，TLMR_CoA，MR4_SubPrefix]，更改为：[MR4_HoA，MR4_CoA*，TLMR_CoA，MR4_SubPrefix]；

(4)MR4_HA完成相应的缓存条目的更改操作后向MR4返回BA消息；当MR4收到相应的BA消息后，便可以使用新的RA消息向其下级子网传播，以更新MR信息选项MR InformationOption；

MR4还可以主动向MR3发送表示注销的IBU消息，以更新MR3中的绑定条目信息；或者，MR3中的绑定条目信息也可以通过其他机制进行更新，如NEMO网络中设置的定时更新机制等。

在上述处理过程中，若MR4存在下级MR，则MR4的下级节点(即下级MR)接收到新的RA消息时，则比较原来的RA消息，发现仅为MR信息选项MR Information Option消息中MR列表MRDist字段有所改变，则不向上级MR发送内部绑定IBU消息，也不向家乡代理发送绑定更新BU消息，而仅向下级MR继续进行新RA消息的传播；直到MR4下级节点中的最末梢的MR接收到新RA消息后，向上级发送内部绑定IBU消息进行内绑定处理，且IBU消息逐级汇总上递，直到传递到MR4处。通过该处理可以防止MR4的某些下级MR没有随着MR4切换，从而避免在TLMR处出现路由信息混乱的情况。

在MR4接收到最末梢的MR依次返回的新的IBU消息后，判断IBU消息中的信息与自身的内绑定缓存中的信息是否相同，若相同，则无需继续向上发送IBU消息，若存在不同，则需要继续向上级MR发送IBU消息，以便于向上级MR更新相应的下级MR的变更情况。

在上述NEMO网络内部切换的场景下，还可以在切换过程中，进行MR之间的相关安全信息的上下文迁移。

在上述各个本发明实施例中，还可以通过同样的处理过程将绑定关系都优化为都通过TLMR的家乡代理来进行，即将上述由TLMR完成的功能均由TLMR的家乡代理完成，其他处理过程类似，故不再重复描述。

本发明实施例中，对于非嵌套的NEMO网络，相应的MR相当于TLMR，网络对外流量经由一条MR与MR_HA之间的隧道实现。

本发明实施例还提供了一种移动网络，其具体实现结构如图21所示，主要包括以下组成部分：

(1)至少一个下级移动路由器MR，该MR包括：第一接收单元，通过该第一接收单元接收与本MR连接的所有下级MR的网络拓扑信息，并提供给第一拓扑信息维护单元；第一拓扑信息维护单元，通过该第一拓扑信息维护单元保存和维护第一接收单元提供的网络拓扑信息；拓扑信息上报单元，通过该拓扑信息上报单元向上级MR发送网络拓扑信息，该网络拓扑信息中包括本MR及与其连接的所有下级MR的信息。

可选的，该MR还可以包括第三接收单元，通过该第三接收单元接收根移动路由器TLMR发送的包括TLMR_CoA的TLMR信息。

可选的，该MR还可以包括上级MR选择单元，用于接收移动网络中的其他MR发来的信息，并根据其他MR的路由器类型或路由器与互联网关之间的距离信息中的至少一项选择对应的上级MR；

可选地，在该移动网络中，还可以包括能力协商单元，具体可以设置于MR中，用于实现下级MR与上级MR之间进行能力协商，确定上级MR是否具备保存及传递网络拓扑信息的能力，即确定上级MR是否支持本发明实施例提供的绑定协商处理过程；相应的在实现能力协商过程中传递的报文中可以包括报文发送端是否为移动路由器的信息和/或报文发送端是否支持保存及向上级MR传递网络拓扑信息的能力的信息。

(2)根移动路由器TLMR，该TLMR包括：

第二接收单元，通过该第二接收单元接收与其连接的下级MR发送的网络拓扑信息，并提供给第二拓扑信息维护单元；

第二拓扑信息维护单元，通过该第二拓扑信息维护单元保存和维护第二接收单元提供的网络拓扑信息。

可选的，该TLMR还可以包括信息通知单元，通过该信息通知单元将包括TLMR_CoA的TLMR信息通知给下级MR。

可选地，该TLMR还可以包括隧道建立单元，用于建立与下级MR对应的HA之间的隧道，以便于所述下级MR通过TLMR与HA之间的隧道与HA通信。

需要说明的是，上述部分单元也可以同时设置于同一MR中，使得MR既可以作为TLMR，也可以作为TLMR下的各级MR。

如图22所示，相应的移动路由器的结构可以包括：

接收单元，通过该接收单元接收与该移动路由器连接的所有下级移动路由器的网络拓扑信息，并提供给拓扑信息维护单元；

拓扑信息维护单元，通过该拓扑信息维护单元保存和维护接收单元提供的网络拓扑信息；

拓扑信息上报单元，通过该拓扑信息上报单元向上级移动路由器发送网络拓扑信息，该网络拓扑信息中包括本移动路由器及与其连接的所有下级移动路由器的信息。

可选的，该移动路由器还可以包括隧道建立单元，用于在该移动路由器作为TLMR时，建立与其连接的下级MR对应的家乡代理HA之间的隧道。

可选的，该移动路由器中还可以包括信息通知单元，用于在该移动路由器作为TLMR时，通过该信息通知单元将包括TLMR_CoA的TLMR信息通知给下级MR。

可选地，在该移动路由器中还可以包括所述上级MR选择单元或所述能力协商单元中的至少一项，以实现相应的功能操作。

综上所述，本发明实施例中通过了有效的拓扑收集机制，以及拓扑更新机制(如在内部切换等情况下的拓扑更新机制等)，使得在网络中各个MR及TLMR均可以方便快捷地维护各自的所有下级MR的信息，这就使得本发明实施例的应用可以产生以下优点：

1、由于网络中的TLMR掌握了整个NEOM网络的网络拓扑信息，因而使得NEOM网络内部的通信数据流量可以在TLMR的管理下在NEMO网络内部传递，而不会流出嵌套的NEMO网络；而且，对于NEMO网络内部的通信，则通信的两个节点在一次整体内部绑定基础上，仅需要进行一次优化即可以实现通信的两个节点之间采用最优的路径(不经由TLMR)进行通信；

2、整个NEMO网络中，各MR的外出隧道采用的是在TLMR与该MR对应的HA之间建立的隧道，因此，各MR向外传递的报文仅需要在首次经由的MR进行一次封装，并在TLMR处进行解封装处理即可，对于中间的MR无需进行相应的封装处理，从而可以有效减轻中间MR的处理负担，并可以使得NEMO网络的对外通信就能达到最优。

3、MR在NEMO网络内部无需运行路由协议，便可以实现各个MR(包括TLMR)的网络拓扑信息的收集操作。

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 (14)

1、一种移动网络路由的实现方法，其特征在于，包括：

移动网络中的上级移动路由器MR收到下级MR发送的网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括该下级MR及与其连接的所有更下级MR的信息；

上级MR收到所述网络拓扑信息后，在本地记录所有与其连接的下级MR的信息。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上级MR收到下级MR发送的网络拓扑信息之前，还包括：

所述下级MR接入移动网络中；或，

所述下级MR的上级MR发生变化；或，

所述下级MR确定符合预定的上报时间条件；或，

所述上级MR请求所述下级MR发送网络拓扑信息。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上级MR收到下级MR发送的网络拓扑信息前还包括：

所述上级MR与所述下级MR进行能力协商，确定所述上级MR是否具备保存及传递网络拓扑信息的能力。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的能力协商过程中传递的报文中包含以下至少一项：

报文发送端是否为移动路由器的信息；

报文发送端是否支持保存及向上级MR传递网络拓扑信息的能力的信息。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上级MR收到下级MR发送的网络拓扑信息前还包括：

所述下级MR接收移动网络中的其他设备发来的信息，并根据其设备类型或该设备与互联网关之间的距离信息中的至少一项选择所述上级MR作为其对应的上级MR。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述下级MR收到根移动路由器TLMR发送的包括TLMR信息的通知消息，所述TLMR信息包括TLMR的转交地址TLMR_CoA。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，下级MR收到所述TLMR发送的包括TLMR信息的通知消息后，还包括：

所述下级MR向其对应的HA发送包含TLMR信息的报文，所述HA接收报文后，建立所述下级MR信息和所述TLMR信息之间的绑定关系，并在所述HA与所述TLMR之间建立隧道。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下级MR发送的网络拓扑信息包括：MR的家乡地址MR_HoA、MR的转交地址MR_CoA、MR的家乡代理MR_HA的信息、MR所维护的下级网络的拓扑信息和MR所维护的下级网络前缀信息。

9、一种移动网络，其特征在于，包括：

至少一个下级移动路由器MR，所述移动路由器MR包括：

第一接收单元，用于接收与本MR连接的所有下级MR的网络拓扑信息；

第一拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述第一接收单元接收到的网络拓扑信息；

拓扑信息上报单元，用于向上级MR发送网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括本MR及与其连接的所有下级MR的信息；

根移动路由器TLMR，包括：

第二接收单元，用于接收与其连接的下级MR发送的网络拓扑信息；

第二拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述第二接收单元接收到的网络拓扑信息。

10、根据权利要求9所述的网络，其特征在于，所述TLMR还包括信息通知单元，用于将包括TLMR_CoA的TLMR信息通知给下级MR；且所述移动路由器MR还包括第三接收单元，用于接收所述TLMR发送的包括TLMR_CoA的TLMR信息。

11、根据权利要求8至10任一项所述的网络，其特征在于，所述TLMR还包括隧道建立单元，用于建立与所述MR对应的HA之间的隧道。

12、一种移动路由器，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收与所述移动路由器连接的所有下级移动路由器的网络拓扑信息；

拓扑信息维护单元，用于保存和维护所述接收单元接收到的网络拓扑信息；

拓扑信息上报单元，用于向上级移动路由器发送网络拓扑信息，所述的网络拓扑信息中包括本移动路由器及与其连接的所有下级移动路由器的信息。

13、根据权利要求12所述的移动路由器，其特征在于，该移动路由器还包括隧道建立单元，用于在该移动路由器作为根移动路由器TLMR时，建立与其连接的下级移动路由器对应的家乡代理HA之间的隧道。

14、根据权利要求12所述的网络，其特征在于，所述移动路由器还包括：信息通知单元，用于在该移动路由器作为TLMR时，将包括TLMR_CoA的TLMR信息通知给下级移动路由器。

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