CN102158564B - 一种代理移动IPv6域中移动节点和移动IPv6域中通信节点优化通信方法 - Google Patents
一种代理移动IPv6域中移动节点和移动IPv6域中通信节点优化通信方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种PMIPv6域中移动节点和MIPv6域中通信节点通信的路由优化方法，本发明的目的是这样实现的：扩展MAG的功能，让MAG能够支持MIPv6中的BU/BA消息、HoTI/HoT消息和CoTI/CoT消息。MAG具有本地路由功能，当它收到来自MN的数据报文后，会查找路由表，如果找到相应的表项，则根据该表项转发数据报文，若没有找到相应的表项，则启动路由优化过程。该过程包括MAG向LMA发送LRI消息和接收LMA回复的LRA消息，MAG启动RRP过程以及MAG向CN发送BU消息和接收CN回复的BA消息。优化过程完成后MAG会建立一条新的路由表项，使得MAG能够直接与CN通信。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种代理移动IPv6域中移动节点和移动IPv6域中通信节点的优化通信方法。
背景技术
目前IETF已经颁布了IPv6网络承载移动通信的方案RFC3775(MIPv6)。根据MIPv6中的规定，移动节点(MN)可以和通信节点(CN)直接通信。当MN的位置发生改变时，MN需要完成更新过程，该过程包含三个阶段：1、MN先向家乡代理(HA)发送绑定更新消息(BU)，并接收来自HA的绑定确认消息(BA)；2、MN启动RRP过程，向CN发送HoTI和CoTI消息，并接收来自CN的HoT和CoT消息，其中HoTI/HoT消息经由HA转发；3、MN向CN发送BU消息，并接收来自CN的BA消息。
显然，MIPv6是一种全局IP移动性管理方案。在MIPv6中，当MN位置发生改变时，MN需要与HA和CN进行更新，每次更新都会有大量的信令传输，占用大量的带宽。为了减少信令消耗，IETF提出了另一种IP移动性管理机制：代理移动IPv6(Proxy Mobile IPv6，PMIPv6，RFC5213)。
PMIPv6是一种基于网络的局部IP移动性管理机制，它引入了两个新的网络实体：移动接入网关(Mobile Access Gateway，MAG)和本地移动锚(Local MobilityAnchor，LMA)。在PMIPv6中，LMA具有类似HA的功能，MN不需要直接参与更新过程，而是由MAG代替MN完成与LMA的更新过程。
当MN进入PMIPv6域后，它会连接到一个MAG。MAG发现接入的MN时会启用认证机制进行认证。认证成功后，MAG会向LMA发送代理绑定更新消息(Proxy Binding Update，PBU)。LMA收到PBU后会创建或者更新相应的绑定缓存条目(Binding Cache Entry，BCE)，然后向MAG回复代理绑定确认消息(Proxy Binding Acknowledgement，PBA)。这样，就在MAG和LMA之间建立了一条用于传输数据报文的双向隧道。MAG收到PBA之后会把PBA消息中携带的家乡网络前缀(Home Network Prefix，HNP)等信息通过路由公告消息(Router Advertise)发送给MN。MN根据收到的HNP信息来配置自己的家乡地址(HoA)，并使用该地址与CN通信。由于MN在LMA域中的HNP始终不变，MN在PMIPv6域中移动时，它的地址也不发生改变，而且在移动的过程中MAG代替MN完成更新过程，减轻了MN的负担。
在MIPv6中实施了路由优化，MN可以与CN直接通信。但是在PMIPv6中，MN与CN的通信都需要经过MAG和LMA之间的双向隧道，然后由LMA转发出去。这样的传输方案显然不是最优的，会导致传输延迟的时间变长，也更容易加重LMA的负担和发生阻塞。为了克服这些问题，需要对报文的路由路线进行优化。
在PMIPv6中路由优化也称为本地路由，即允许MAG具有本地路由功能。文献1(https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-netext-pmip6-lr-ps/，I-D.ietf-netext-pmip6-lr-ps)陈述了本地路由优化需要注意的问题，并把需要优化的情况总结为四种情况：
A11、MN和CN连接在同一个MAG上，并且在同一个LMA中注册，如图1所示；
A12、MN和CN连接在同一个MAG上，但是在不同的LMA中注册，如图2所示；
A21、MN和CN连接在不同的MAG上，但是在同一个LMA中注册，如图3所示；
A22、MN和CN连接在不同的MAG上，并且在不同的LMA中注册，如图4所示。
文献2(https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-netext-pmip-lr/，I-D.ietf-netext-pmip-lr)针对上面的前三种情况提出了解决方法。在A11中，LMA检测到MN和CN连接在同一个MAG上时，会发送一个本地路由初始消息(LRI)到MAG启动本地路由功能，MAG会回复本地路由确认消息(LRA)，这样MN和CN就可以通过MAG直接通信。在A12中，由MAG发起本地路由请求，当MAG发现MN和CN都与自己直接相连时，MAG向LMA1和LMA2各发送一个LRI消息，当且仅当MAG收到来自LMA1和LMA2的LRA消息时，才能实现本地路由功能，让MN和CN通过MAG直接通信。在A21中，由LMA决定并触发本地路由优化，在两个MAG之间建立一个双向隧道，这样MN和CN就可以通过两个MAG及它们之间的隧道进行通信。A22中的网络情形属于域间路由优化，文献3(A Route Optimization Scheme based on Roaming in PMIPv6(pROR)，Sang-Seok Oh，Hyon-Young Choi，and Sung-Gi Min，2009FifthInternational Joint Conference on INC，IMS and IDC)根据各LMA之间的距离把域间优化问题分成了5种情形，并针对每种情形提出了具体的优化方案。
在因特网中不仅存在PMIPv6域，也存在MIPv6域。如图5所示，MN在PMIPv6域中，而CN在MIPv6域中。按照PMIPv6的规定，MN发往CN的数据报文需要经过MAG和LMA之间的双向隧道到达LMA再由LMA发往CN，而CN发往MN的数据报文也是沿着这条路径到达MN。显然，这条传输路径也不是最优的，本发明针对这种情况，提出了一种PMIPv6域中移动节点和MIPv6域中通信节点通信的路由优化方法。
发明内容
本发明提出一种PMIPv6域中移动节点和MIPv6域中通信节点通信的路由优化方法。该方法通过扩展PMIPv6中的MAG的功能，使其可以代表MN直接与CN通信，而CN则完全按照MIPv6中的规范来操作。本发明是这样实现的：
MN连接到MAG之后先按照PMIPv6中的规定，在LMA中完成注册过程，并且在注册过程中把MAG中的本地路由标志位设为1。本发明要求MAG能够支持MIPv6中的BU/BA消息、HoTI/HoT消息和CoTI/CoT消息，MN产生的数据报文必须满足MIPv6的格式要求。
当MAG收到来自MN的数据报文时，MAG会首先查看自己的本地路由标志位，若标志位的值为0，则说明该MAG不允许进行本地路由，相应地也不能通过优化的路由路径来传输数据报文；若标志位的值为1，说明MAG允许进行本地路由，接着MAG会查找路由表。MAG的操作流程如图6所示。
如果找到相应的表项，则说明该通信过程已经在使用优化的路径，MAG根据找到的路由表项转发数据报文。若没有找到相应的表项，则说明这个数据报文是该组通话中的第一个来自MN的数据报文，MAG会启动路由优化过程。
路由优化过程由MAG触发，MAG向LMA发送LRI消息，LRI的源地址是MAG的地址，目的地址是LMA的地址，LRI消息中包含MN的HoA和ID。LMA收到LRI消息后会回复LRA消息，LRA消息的源地址是LMA的地址，目的地址是MAG的地址，根据目的地址LRA发往MAG。
当MAG收到LMA回复的LRA消息后，MAG会启动MIPv6中的RRP过程，产生HoTI消息和CoTI消息。HoTI消息和CoTI消息的格式与MIPv6中的格式一致。HoTI消息的源地址是MN的HoA，目的地址是CN的地址，消息中的HoA域填入MN的HoA。HoTI消息先通过隧道传输到LMA，再由LMA转发到CN。CoTI消息的源地址是MAG的地址，目的地址是CN的地址，消息中的HoA域填入MN的HoA，CoTI消息直接发往CN。
CN收到HoTI和CoTI消息后会回复HoT消息和CoT消息时，其中HoT消息通过LMA转发到MAG，CoT消息直接发往MAG。MAG收到这两个消息后会发送BU消息，BU消息的格式与MIPv6中的格式一致，消息的源地址是MAG的地址，目的地址是CN的地址，根据目的地址，BU消息将被发往CN。CN收到BU消息后，会建立一个绑定缓存，该绑定中包含MN的HoA和MAG地址，然后向MAG回复BA消息。
当MAG收到CN回复的BA消息后，MAG在路由表中创建一条新的路由表项并给出相应的生存时间。表项中的目的前缀为CN的家乡网络前缀，下一跳地址为MN到CN的路径中距离MAG最近的路由器接口地址，度量值为MN到CN的路径中所包含的路由器的数量。
当MN离开MAG时，MAG会删除相应的路由表项，并发送PBU消息将MN离开的消息告诉LMA。
本发明中涉及的信令传输流程如图7所示。
附图说明
图1 A11网络结构图；
图2 A12网络结构图；
图3 A21网络结构图；
图4 A22网络结构图；
图5 PMIPv6节点和MIPv6节点通信结构图；
图6 MAG收到数据报文处理流程；
图7 路由优化信令流程；
图8 实施实例拓扑图
具体实施方式
本发明提供了一种PMIPv6节点和MIPv6节点的优化通信方法。其基本思想是：借鉴MIPv6中的路由优化过程，在MAG和CN之间建立一条优化的路由路径，使MAG够代替MN与CN直接通信。
下面给出本发明的一个具体实例，并结合图8详细说明本发明的具体实施方式。
1、实例拓扑图如图8所示，其中CN的地址为cec0:0:0:1::1/64，LMA的地址为aec0:0:0:1::1/64，MAG的地址为bec0:0:0:1::1/64。其中MAG具有本地路由功能，即本地路由标志位的值为1。
MN连接到MAG后，按照PMIPv6中的规定，向MAG发送RA请求，MAG会发送PBU到LMA，LMA回复PBA消息并为MN分配HNP，MAG收到PBA之后发送RA给MN。MN根据RA中包含的HNP等信息配置HoA地址，此处地址设为aec0:0:0:2::1/64。
2、MN发送第一个数据报文给CN，数据报文的源地址是aec0:0:0:2::1/64，目的地址是cec0:0:0:1::1/64，数据报文根据链路层地址先传播到MAG。
由于MAG已经具有本地路由功能，在接收到给数据报文后，取出报文的源地址查找路由表。发现没有相应的表项，MAG会向LMA发送LRI消息，LRI的源地址是bec0:0:0:1::1/64，目的地址是aec0:0:0:1::1/64，LRI消息中包含MN的HNP和MN的识别号(ID)，并且消息中包含MN的HoA，即aec0:0:0:2::1/64。
3、LMA收到来自MAG的LRI消息后，会回复LRA消息。LRA消息的源地址为aec0:0:0:1::1/64，目的地址为bec0:0:0:1::1/64。根据目的地址，LRA将被发往MAG。
4、当MAG收到LMA回复的LRA消息后，MAG会产生HoTI消息和CoTI消息。HoTI消息和CoTI消息的格式与MIPv6中的格式一致。HoTI消息的源地址是aec0:0:0:2::1/64，目的地址是cec0:0:0:1::1/64，消息中的HoA域填入aec0:0:0:2::1/64。HoTI消息先通过隧道传输到LMA，再由LMA转发到CN，隧道的端口地址分别为bec0:0:0:1::1/64和aec0:0:0:1::1/64。CoTI消息的源地址是bec0:0:0:1::1/64，目的地址是cec0:0:0:1::1/64，消息中的HoA域填入aec0:0:0:2::1/64，CoTI消息直接发往CN。
5、CN收到HoTI和CoTI消息之后会回复HoT和CoT消息。HoT消息的源地址是cec0:0:0:1::1/64，目的地址是aec0:0:0:2::1/64，CoT消息的源地址是cec0:0:0:1::1/64，目的地址是bec0:0:0:1::1/64。根据目的地址HoT消息会发往LMA，再由LMA转发到MAG，CoT消息直接发往MAG。
6、MAG收到HoT和CoT消息后，会向CN发送BU消息，BU消息的格式与MIPv6中的格式一致，消息的源地址是bec0:0:0:1::1/64，目的地址是cec0:0:0:1::1/64，根据目的地址，BU消息将被发往CN。
7、CN收到BU消息后会建立一个绑定，绑定信息中包含MN的HoA，即aec0:0:0:2::1/64，以及MAG的地址bec0:0:0:1::1/64。并回复BA消息，BA消息的源地址是cec0:0:0:1::1/64，目的地址是bec0:0:0:1::1/64，根据目的地址，BA消息将发往MAG。
8、MAG收到CN回复的BA消息，就会在路由表中建立一个表项，表项中的目的前缀是cec0:0:0:1::1/64，由于此处MAG与CN之间没有其它的路由器，下一跳地址和度量值为0。
9、MAG根据建立的路由表项，把MN传来的数据报文发往CN。
10、若MN离开了MAG，MAG会发送PBU消息通知LMA，PBU消息的源地址是bec0:0:0:1::1/64，目的地址是aec0:0:0:1::1/64，根据目的地址，PBU消息将发往LMA。LMA收到PBU消息后会向MAG会与一个PBA消息。
Claims (2)
1.一种代理移动IPv6(PMIPv6)域中移动节点(MN)和移动IPv6(MIPv6)域中通信节点(CN)优化通信方法，其特征在于：
A、接入网关(MAG)能够支持MIPv6中的绑定更新/绑定确认(BU/BA)消息、家乡测试初始/家乡测试(HoTI/HoT)消息和转交测试初始/转交测试(CoTI/CoT)消息；
B、当收到来自MN的数据包时，MAG会查看自己的本地路由标志位，标志位为0，则按照PMIPv6转发数据包，若标志位为1，则查找路由表，若存在相关路由表项，则根据表项中的信息路由，若不存在，则启动路由优化过程；
C、MN离开MAG时，MAG会删除相应的路由表项，并发送代理绑定更新(PBU)消息将MN的离开消息告诉本地移动锚(LMA)。
2.根据权利要求1所述的一种PMIPv6域中MN和MIPv6域中CN优化通信方法，其特征在于所述步骤B具体包括：
(1)MAG向LMA发送本地路由初始(LRI)消息，LRI的源地址是MAG的地址，目的地址是LMA的地址，LRI消息中包含MN的家乡地址前缀(HNP)和标识(ID)；
(2)MAG收到LMA回复的本地路由应答(LRA)消息后，MAG会启动MIPv6中的返回路由可达过程(RRP)，产生HoTI消息和CoTI消息，HoTI消息和CoTI消息的格式与MIPv6中的格式一致，HoTI消息先通过隧道传输到LMA，再由LMA转发到CN；
(3)收到CN回复的HoT消息和CoT消息后，MAG会向CN发送BU消息，CN根据收到的BU消息更新自己的绑定缓存，并回复BA消息；
(4)当MAG收到BA消息后，创建一条新的路由表项，表项的目的前缀为CN的家乡网络前缀，下一跳地址为MN到CN的路径中距离MAG最近的路由器接口地址。
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