CN102025606B - 一种数据传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传送方法，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：源终端向源接入支持节点(ASN)发送第一数据包，将源终端的接入标识(AID)和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；源ASN接收到该第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的RID，则采用通用路由封装(GRE)格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，封装为第二数据包；源ASN将第二数据包发送给映射转发平面，该映射转发平面查询目的终端的AID对应的RID，根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN。

Description

一种数据传输方法及系统
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种数据传输方法及系统。
背景技术
目前，因特网广泛使用的TCP/IP(传输控制协议/因特网互联协议)协议中IP地址具有双重功能，既作为网络层的通信终端主机网络接口在网络拓扑中的位置标识，又作为传输层主机网络接口的身份标识。TCP/IP协议设计之初并未考虑主机移动的情况。但是，当主机移动越来越普遍时，这种IP地址的语义过载缺陷日益明显。当主机的IP地址发生变化时，不仅路由要发生变化，通信终端主机的身份标识也发生变化，这样会导致路由负载越来越重，而且主机标识的变化会导致应用和连接的中断。
提出身份标识和位置标识分离的目的是解决IP地址的语义过载和路由负载严重以及安全性等问题，将IP地址的双重功能进行分离，实现对移动性、多家乡性、IP地址动态重分配、减轻路由负载及下一代互联网中不同网络区域之间的互访等问题的支持。
在身份标识和位置标识分离的网络中，对于用户数据的初始数据包，由于ASN尚未获得目的终端的身份标识与位置标识的映射信息，因此，无法在本地查询到目的终端的位置标识，无法进行直接转发，对于该问题的解决，目前存在两种主要的思想，一种是将在本地查询不到映射信息的数据包缓存在ASN上，直到获得映射信息，再进行转发；另一种是将查询不到映射信息的数据包投递到映射转发平面转发，目前这种方式仅是一种思路上的设想，尚没有具体的实现方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数据传送方法及系统，解决ASN无法在本地查询到首数据包的目的终端的位置标识，造成首数据包无法转发的问题，实现对用户数据的首数据包的转发。
为解决上述技术问题，本发明的一种数据传送方法，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：
源终端向源接入支持节点(ASN)发送第一数据包，将源终端的接入标识(AID)和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；
源ASN接收到该第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的RID，则采用通用路由封装(GRE)格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，封装为第二数据包；
源ASN将第二数据包发送给映射转发平面，该映射转发平面查询目的终端的AID对应的RID，根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN。
进一步地，源ASN将该源ASN和接入身份位置寄存器(ILR)的RID，分别作为第二数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，将第二数据包发送给映射转发平面的接入ILR。
进一步地，映射转发平面查询目的终端的AID对应的RID的过程包括：接入ILR解封装接收到的第二数据包，根据目的终端的AID，查询保存该目的终端的AID的映射信息的负责ILR；
接入ILR采用GRE格式封装查询数据包，将接入ILR和负责ILR的RID分别作为该查询数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该查询数据包发送给负责ILR；
负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据目的终端的AID查询对应RID。
进一步地，映射转发平面根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN的过程包括：
负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式封装第三数据包，将该负责ILR和目的ASN的RID，分别作为第三数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该第三数据包发送给目的ASN。
进一步地，负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式，将查询到的RID与目的终端的AID的映射信息封装为净载数据包，将负责ILR和源ASN的RID分别作为传输协议包头的源和目的地址，封装为应答数据包，将该应答数据包发送给源ASN；
源ASN解封装接收到的应答数据包，保存目的终端的AID与RID的映射信息。
进一步地，目的ASN接收到第三数据包后，解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
进一步地，源ASN接收到第一数据包后，若在本地查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE封装，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将源ASN和目的ASN的RID分别作为传输包头的源和目的地址，封装为第四数据包，将第四数据包发送给目的ASN。
进一步地，一种数据传送系统，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：源终端、源ASN、映射转发平面和目的ASN，其中：
源终端，用于向源ASN发送第一数据包，将源终端的AID和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；
源ASN，用于在接收到第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，封装为第二数据包；并将第二数据包发送给映射转发平面；
映射转发平面，用于查询目的终端的AID对应的RID，根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN。
进一步地，源ASN将该源ASN和ILR的RID，分别作为第二数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，将第二数据包发送给映射转发平面的接入ILR。
进一步地，映射转发平面查询目的终端的AID对应的RID的过程包括：
接入ILR解封装接收到的第二数据包，根据目的终端的AID，查询保存该目的终端的AID的映射信息的负责ILR；
接入ILR采用GRE格式封装查询数据包，将接入ILR和负责ILR的RID分别作为该查询数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该查询数据包发送给负责ILR；
负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据目的终端的AID查询对应RID。
进一步地，映射转发平面根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN的过程包括：
负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式封装第三数据包，将该负责ILR和目的ASN的RID，分别作为第三数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该第三数据包发送给目的ASN。
进一步地，负责ILR，还用于在根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式，将查询到的RID与目的终端的AID的映射信息封装为净载数据包，将负责ILR和源ASN的RID分别作为传输协议包头的源和目的地址，封装为应答数据包，将该应答数据包发送给源ASN；
源ASN解封装接收到的应答数据包，保存目的终端的AID与RID的映射信息。
进一步地，目的ASN，用于在接收到第三数据包后，解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
进一步地，源ASN，还用于在接收到第一数据包后，若在本地查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE封装，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将源ASN和目的ASN的RID分别作为传输包头的源和目的地址，封装为第四数据包，将第四数据包发送给目的ASN。
综上所述，本发明采用GRE(通用路由封装)格式，对终端的数据包进行重封装，由于GRE是一种通用封装格式，在现有IP网络中被广泛支持，因此，采用GRE格式，可以减少对现网设备的修改，封装后的数据包可以在IP骨干网上正常路由，骨干网上的路由器不需要做任何修改；GRE对于内层和外层封装均没有限制，因此，可以灵活的支持各种用户标识和位置标识的编码协议；GRE协议规定了多种扩展，通过对协议扩展支持，可以较好的解决安全，校验，保序等问题；并且，本发明的数据转发性能高，可以采用网络处理器进行处理，封装格式易于扩展，便于版本升级。
附图说明
图1为身份标识和位置标识分离的网络的架构图；
图2为另一种身份标识和位置标识分离的网络的架构图；
图3为本发明数据传送方法的流程图。
具体实施方式
图1所示为一种实现身份标识和位置标识分离的网络的架构，本架构将网络划分为接入网和骨干网。接入网位于骨干网的边缘，用于负责所有终端的接入。骨干网负责通过接入网接入的终端间数据报文的路由和转发。接入网与骨干网在拓扑关系上没有重叠。
本架构的网络中有两种标识类型：接入标识(AID：Access Identifier)和路由标识(RID：Routing Identifier)。其中，AID是终端的用户身份识别，用于标识终端用户(也简称为用户)的身份，网络为每个终端用户唯一分配一个AID，在接入网使用，在终端的移动过程中始终保持不变；RID是为终端分配的位置标识，在骨干网使用。
本架构中，接入网络的终端可以是移动终端、固定终端和游牧终端中的一种或多种，如手机、固定电话、电脑和应用服务器等等。
本架构中，接入网用于为终端提供到二层(物理层和链路层)接入手段，维护终端与ASN之间的物理接入链路。可能的二层接入手段包括：蜂窝移动网技术(GSM/CDMA/TD-SCDMA/WCDMA/WiMAX/LTE)、DSL、宽带光纤接入或WiFi接入等等。
本架构的骨干网组网时分为两个平面：广义转发平面和映射转发平面，还包括接入服务节点(ASN：Access Service Node)和认证中心。
ASN是广义转发平面、映射转发平面与接入网的分界节点，具有与接入网、广义转发平面和映射转发平面的接口。用于为终端提供接入服务、维护终端与网络的连接，为终端分配RID，到映射转发平面登记注册和查询终端的RID，维护AID-RID映射信息，以及实现数据报文的路由和转发。
广义转发平面主要用于根据数据报文中的RID进行选路和转发以RID为目的地址的数据报文，广义转发平面内的数据路由转发行为与传统IP网络一致。如图所示，广义转发平面的主要网元包括通用路由器(CR：CommonRouter)和互联服务节点(ISN：Interconnect Service Node)。
映射转发平面主要用于保存终端的身份位置映射信息(即AID-RID的映射信息)，处理对终端位置的登记注册和查询，路由并转发以AID为目的地址的数据报文。如图所示，映射转发平面的主要网元包括身份位置寄存器/分组转发功能(ILR/PTF：Identity Location Register/Packet TransferFunction)。
认证中心，用于记录本架构网络终端用户的属性信息如用户类别、认证信息和用户服务等级等，完成对终端的接入认证和授权，还可具有计费功能。认证中心支持终端与网络间的双向认证，可产生用于认证、完整性保护和加密的用户安全信息。
在另一架构中，ASN在架构的划分中独立于骨干网，位于骨干网和接入网的分界节点，具有与接入网和骨干网的接口，如图2所示。其实际完成的功能与图1是一样的。
本实施例中源ASN将接收到的源终端发送的第一数据包采用GRE格式封装为第二数据包，并将第二数据包发给到映射转发平面，映射转发平面进行RID查询和数据包转发等操作。GRE是一种通用封装协议，其报文格式如下：
  Delivery Header
  GRE Header
  Payload packet
在GRE格式中，将需要封装并路由的数据包作为净载数据包(payloadpacket)，将净载数据包进行GRE封装，即，加上一个GRE包头，成为GRE数据包(内部数据包)，再通过另一种外层协议承载并转发，即，再加上一个外层协议的包头，用以承载GRE数据包的外层协议称为传输协议(deliveryprotocol)。
在身份标识与位置标识分离的框架中，将以身份标识为地址的数据包作为净载数据包，将位置标识作为传输协议的包头中的地址，封装格式如下：
  RID作为地址的IP Header(protocol＝47)
  6RE Header(protocol type＝0x800)
  AID作为地址的IP Header
  用户数据DATA
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
图3为本实施方式数据传输方法的流程，包括：
301：源终端通过接入网向源ASN发送第一数据包，第一数据包的源地址为源终端的AID(源AID)，目的地址为目的终端的AID(目的AID)；
数据包的格式为标准的Ipv4或Ipv6数据包格式。
302：源ASN接收到源终端发送的第一数据包后，根据目的AID，在本地AID-RID映射信息中查询目的AID对应的目的RID，如果查询到，则执行步骤308；如果未查询到，则执行步骤303；
303：源ASN将接收到的第一数据包进行GRE封装，封装为第二数据包，将第一数据作为净载数据包，添加GRE和传输协议包头，将源ASN和接入ILR的RID分别作为第二数据包的传输协议包头的源和目的地址，将第二数据包发送给映射转发平面的接入ILR；
304：接入ILR解封装接收到第二数据包，根据解封装得到的第一数据包中的目的AID，查询保存了该目的AID的映射信息的负责ILR；
可在接入ILR中保存查询表，在查询表中记录AID与负责ILR的对应关系。
305：接入ILR向查询到的负责ILR发送查询数据包，该查询数据包采用GRE封装，传输协议包头的源和目的地址为接入ILR和负责ILR的路由标识，并携带第一数据包；
306：负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据目的AID查询对应的目的RID，并将查询到的目的RID与目的AID的映射信息封装为净载数据包，传输协议包头的源和目的地址为负责ILR和源ASN的RID，采用GRE格式封装应答数据包，将应答数据包发送给源ASN；
源ASN接收到应答包后，保存目的AID与目的RID的映射信息。
307：负责ILR将第一数据包作为第三数据包的净载数据包，将负责ILR和目的ASN的RID分别作为第三数据包的传输协议包头的源地址和目的地址，进行GRE封装，将第三数据包发送给目的ASN，跳转到步骤309；
308：源ASN将第一数据包作为第四数据包的净载数据包，将源ASN和目的ASN的RID分别作为第四数据包传输包头的源和目的地址，进行GRE封装，通过广义转发平面将第四数据包发送给目的ASN；
309：目的ASN从接收到的数据包中解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
本发明还提供了一种数据传送系统，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：源终端、源ASN、映射转发平面和目的ASN，其中：
源终端，用于向源ASN发送第一数据包，将源终端的AID和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；
源ASN，用于在接收到第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将该源ASN和接入ILR的RID，分别作为第二数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，封装为第二数据包，将第二数据包发送给映射转发平面的接入ILR；
源ASN，还用于在接收到第一数据包后，若在本地查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE封装，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将源ASN和目的ASN的RID分别作为传输包头的源和目的地址，封装为第四数据包，将第四数据包发送给目的ASN。
映射转发平面，用于查询目的终端的AID对应的RID，根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN。
映射转发平面查询目的终端的AID对应的RID的过程包括：
接入ILR解封装接收到的第二数据包，根据目的终端的AID，查询保存该目的终端的AID映射信息的负责ILR；
接入ILR采用GRE格式封装查询数据包，将接入ILR和负责ILR的RID分别作为该查询数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该查询数据包发送给负责ILR；
负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据目的终端的AID查询对应RID。
映射转发平面根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN的过程包括：负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式封装第三数据包，将该负责ILR和目的ASN的RID，分别作为第三数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带第一数据包，将该第三数据包发送给目的ASN。
负责ILR，还用于在根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式，将查询到的RID与目的终端的AID的映射信息封装为净载数据包，将负责ILR和源ASN的RID分别作为传输协议包头的源和目的地址，封装为应答数据包，将该应答数据包发送给源ASN；
源ASN解封装接收到的应答数据包，保存目的终端的AID与RID的映射信息。
目的ASN，用于在接收到第三数据包后，解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
系统中网元的其它功能，请参考方法内容的描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数据传送方法，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：
源终端向源接入支持节点ASN发送第一数据包，将源终端的接入标识AID和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；
源ASN接收到该第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的路由标识RID，则采用通用路由封装GRE格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，封装为第二数据包；将所述源ASN和映射转发平面的接入身份位置寄存器ILR的RID，分别作为所述第二数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，将所述第二数据包发送给所述映射转发平面的所述接入ILR；
所述接入ILR解封装接收到的第二数据包，根据所述目的终端的AID，查询保存该目的终端的AID的映射信息的负责ILR；
所述接入ILR采用GRE格式封装查询数据包，将接入ILR和负责ILR的RID分别作为该查询数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带所述第一数据包，将该查询数据包发送给所述负责ILR；
所述负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据所述目的终端的AID查询对应RID；
所述负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式封装第三数据包，将该负责ILR和目的ASN的RID，分别作为所述第三数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带所述第一数据包，将该第三数据包发送给所述目的ASN。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式，将查询到的RID与目的终端的AID的映射信息封装为净载数据包，将负责ILR和源ASN的RID分别作为传输协议包头的源和目的地址，封装为应答数据包，将该应答数据包发送给所述源ASN；
所述源ASN解封装接收到的应答数据包，保存所述目的终端的AID与RID的映射信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述目的ASN接收到所述第三数据包后，解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
源ASN接收到第一数据包后，若在本地查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE封装，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将源ASN和目的ASN的RID分别作为传输包头的源和目的地址，封装为第四数据包，将第四数据包发送给目的ASN。
5.一种数据传送系统，应用于身份标识和位置标识分离的网络中，包括：源终端、源接入支持节点ASN、映射转发平面和目的ASN，其中：
所述源终端，用于向源ASN发送第一数据包，将源终端的接入标识AID和目的终端的AID分别作为该第一数据包的源地址和目的地址；
所述源ASN，用于在接收到第一数据包后，若在本地未查询到目的终端的AID对应的路由标识RID，则采用通用路由封装GRE格式，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，封装为第二数据包；所述源ASN将该源ASN和映射转发平面的接入身份位置寄存器ILR的RID，分别作为所述第二数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并将所述第二数据包发送给所述映射转发平面的所述接入ILR；
所述映射转发平面，用于按照以下方式查询目的终端的AID对应的RID：接入ILR解封装接收到的第二数据包，根据所述目的终端的AID，查询保存该目的终端的AID的映射信息的负责ILR；所述接入ILR采用GRE格式封装查询数据包，将接入ILR和负责ILR的RID分别作为该查询数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带所述第一数据包，将该查询数据包发送给所述负责ILR；所述负责ILR解封装接收到的查询数据包，根据所述目的终端的AID查询对应RID；按照以下方式根据查询到的RID将第一数据包发送给目的ASN：所述负责ILR根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式封装第三数据包，将该负责ILR和目的ASN的RID，分别作为所述第三数据包的传输协议包头中的源地址和目的地址，并携带所述第一数据包，将该第三数据包发送给所述目的ASN。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述负责ILR，还用于在根据目的终端的AID查询到对应的RID后，采用GRE格式，将查询到的RID与目的终端的AID的映射信息封装为净载数据包，将负责ILR和源ASN的RID分别作为传输协议包头的源和目的地址，封装为应答数据包，将该应答数据包发送给所述源ASN；
所述源ASN解封装接收到的应答数据包，保存所述目的终端的AID与RID的映射信息。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述目的ASN，用于在接收到所述第三数据包后，解封装出第一数据包，将第一数据包通过接入网发送给目的终端。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述源ASN，还用于在接收到第一数据包后，若在本地查询到目的终端的AID对应的RID，则采用GRE封装，将第一数据包作为净载数据包，并添加GRE包头和传输协议包头，将源ASN和目的ASN的RID分别作为传输包头的源和目的地址，封装为第四数据包，将第四数据包发送给目的ASN。
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