CN102185763B - 一种实现一体化网络子网移动的方法 - Google Patents

Abstract

一种实现一体化网络子网移动的方法，包括以下步骤：1)移动性检测步骤，如果移动路由器检测子网移动到新的网络中，则发送接入请求消息给接入交换路由器并进行下面的步骤2)和3)，否则发送响应消息给接入交换路由器；2)通告映射服务器新映射关系的步骤，接入交换路由器为子网中的终端分配映射关系并通告映射服务器更新映射表；3)更新接入交换路由器上映射关系的步骤，包括删除旧的接入交换器上映射关系、在接入交换路由器上增加通信对端节点的映射关系及更新通信对端接入交换路由器上移动网络内终端的映射关系三个操作。本发明可实现路由优化，有效地支持子网的移动，子网内终端不知道核心网设备的位置，因此可保护核心网的安全。

Description

一种实现一体化网络子网移动的方法

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，涉及一种一体化网络子网移动的方法。

背景技术

随着网络技术的迅速发展和各种新业务的不断出现，越来越多的人希望通过各种无线设备对网络资源进行随时随地的访问。这不仅需要对单个终端的移动性支持，也需要对移动网络的提供移动性支持。所谓移动子网(Mobile Network)是指由若干移动终端所组成的一个相对稳定的集合，例如：小型个域网(PAN，Personal Area Network，包括PDA、移动电话、数字摄像机等)；部署在飞机、轮船、公交车、火车上的传感器网络；部署在公共交通工具上为乘客携带的设备(包括笔记本、摄像机、移动电话等)。

为了研究子网的移动性管理问题，IETF成立了NEMO(NetworkMobility)工作组，设计了一种“移动网络(NEMO)”的协议。研究移动子网的移动性管理和路由可达性问题。在移动子网内部节点看来，外部网络的移动完全透明，内部节点不需要知道链路层切换，也不必支持移动功能。

但是，NEMO协议要求在移动路由器和家乡代理之间建立一条双向隧道，通信对端节点发送数据包给移动子网中的终端必须经过家乡代理，这就存在三角路由问题。而且，移动路由器知道家乡代理的地址，暴露了网络控制者的位置，不利于保护核心网络设备的安全。

一体化网络一种基于身份与位置分离的机制，使用接入标识代表主机的身份信息，交换路由标识代表主机的位置信息。一体化网络引入两种网络实体：接入交换路由器(Access Switch Router，ASR)和映射服务器(Mapping Server，MS)。接入交换路由器实现接入标识到交换路由标识之间的映射，映射服务器管理接入标识到交换路由标识之间的映射关系。子网移动过程中代表子网内终端身份信息的接入标识不变，仅代表其位置信息的交换路由标识发生改变。这样，更新通信对端节点所连接的接入交换路由器上的交换路由标识就可以直接将数据包发送给子网，避免了三角路由。同时，本发明的方法是一种基于网络的移动性管理协议，由接入交换路由器代替移动路由器发送位置更新消息给网络中的位置管理者，移动路由器只需发送接入消息给接入交换路由器。子网内的终端不知道核心网络设备的位置，保护了其安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化网络子网移动的方法，其在一体化网络中实现对子网移动的位置管理，能够避免三角路由，实现路由优化，有效地支持子网的移动，子网内终端不知道核心网设备的位置，因此可保护核心网的安全。

为此，本发明提供了一种实现一体化网络子网移动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)移动性检测步骤，在该步骤中，如果移动路由器检测子网移动到新的网络中，则发送接入请求消息给接入交换路由器并进行下面的步骤2)和3)，否则发送响应消息给接入交换路由器；

2)通告映射服务器新映射关系的步骤，在该步骤中，接入交换路由器为子网中的终端分配映射关系并通告映射服务器更新映射表；

3)更新接入交换路由器上映射关系的步骤，该步骤包括删除旧的接入交换器上映射关系、在接入交换路由器上增加通信对端节点的映射关系及更新通信对端接入交换路由器上移动网络内终端的映射关系三个操作。

优选地，所述步骤1)还包括以下子步骤：

发送网络通告的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器周期性发送网络通告消息，消息内容包含接入交换路由器标识；

判断子网是否移动的子步骤，在该子步骤中，移动路由器收到上述网络通告消息，比较消息中的接入交换路由器标识和原来存储的接入交换路由器标识；如果两个标识一样，则移动路由器对网络通告消息进行计数，当收到一定数目的网络通告消息后发送响应消息给接入交换路由器，并保持移动路由器与接入交换路由器之间的连接状态，使接入交换路由器继续保存子网内终端的映射关系；如果两个标识不一样，则存储该接入交换路由器标识，并发送接入请求给接入交换路由器。

优选地，所述步骤2)还包括以下子步骤：

接入交换路由器分配映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器收到移动路由器的接入请求消息后，为子网中的终端分配映射关系，为每个终端分配一个交换路由标识；

接入交换路由器通告映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器将上述映射关系通告给本域的映射服务器；

本域的映射服务器更新家乡映射服务器中映射关系的子步骤，在该子步骤中，本域的映射服务器根据本地存储的接入标识和家乡映射服务器之间的映射关系，获得不同接入标识或者接入标识前缀的家乡映射服务器，然后通知家乡映射服务器更新映射关系；

家乡映射服务器更新映射关系并返回映射关系响应消息的子步骤，在该子步骤中，所述更新映射关系为存储新的接入标识与交换路由标识之间的映射关系；

本域的映射服务器给接入交换路由器发送通告响应消息的子步骤，在该子步骤中，本域的映射服务器收到家乡映射服务器返回的映射关系响应消息后，给接入交换路由器发送通告响应消息。

优选地，移动路由器所携带的子网有子网中的固定终端，移动到子网的终端和嵌套到该移动路由器下的子网这三种类型。

优选地，对于子网中的固定终端和嵌套到该移动路由器下的子网，终端的接入标识是可聚合的。

优选地，所述接入交换路由器分配的映射关系的组织形式为<接入标识，交换路由标识>。

优选地，所述接入交换路由器分配的映射关系的组织形式为<接入标识前缀，交换路由标识前缀>。

优选地，所述步骤3)还包括以下子步骤：

删除旧的接入交换路由器上的映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器从移动路由器的接入请求消息中获取终端之前连接的旧的接入交换路由器的地址，然后向旧的接入交换路由器发送映射关系更新消息，使其更新接入标识与交换路由标识之间的映射关系；旧的接入交换路由器将子网移动过程中未转发的数据包发送给接入交换路由器，并在一定时间后删除映射关系以释放存储空间；

旧的接入交换路由器通告接入交换路由器对端节点的映射信息的子步骤，在该子步骤中，旧的接入交换路由器收到接入交换路由器发送的映射关系更新消息后，根据接入标识查询映射表获得正与子网内终端通信的对端节点映射关系，将这些映射关系通告给接入交换路由器；

更新对端节点所连接的接入交换路由器的子步骤，在该子步骤中，对端节点所连接的接入交换路由器获得新的映射关系，使发送给子网的数据包直接路由到接入交换路由器。

优选地，在更新对端节点所连接的接入交换路由器的子步骤中，旧的接入交换路由器除了更新接入交换路由器上对端节点的映射信息，还更新对端节点所连接的接入交换路由器上的移动子网内终端的映射信息。

换句话说，本发明是一种基于网络的移动性管理协议，由接入交换路由器代替移动路由器发送位置更新消息给网络中的位置管理者，包括以下步骤：

1)移动性检测步骤，移动路由器检测移动到新的网络中，发送接入请求消息给接入交换路由器。

2)通告映射服务器新映射关系的步骤，接入交换路由器为子网中的终端分配映射关系并通告映射服务器更新映射表。

3)更新接入交换路由器上映射关系的步骤，包括删除旧接入交换器上映射关系、在新接入交换路由器上增加通信对端节点的映射关系及更新通信对端接入交换路由器上移动网络内终端的映射关系三个操作。

根据本发明，所述步骤1)还包括发送网络通告的子步骤。接入交换路由器周期性发送网络通告消息，消息内容包含接入交换路由器的标识。

根据本发明，所述步骤1)还包括判断子网移动的子步骤。移动路由器收到此广播通告消息，比较消息中的接入交换路由器标识和原来存储的接入交换路由器标识。如果一样，移动路由器进行计数，当收到一定数目的通告消息发送响应消息给接入交换路由器，保持连接状态，使接入交换路由器继续保存子网内终端的映射关系。如果不一样，说明子网发生了移动，存储新的接入交换路由器标识，发送接入请求给接入交换路由器。

根据本发明，所述步骤2)还包括接入交换路由器分配映射关系的子步骤。接入交换路由器收到移动路由器的接入请求消息，将为子网中的终端分配映射关系。移动路由器所携带的子网可能有三种类型，子网中的固定终端，移动到子网的终端和嵌套到该移动路由器下的子网。对于子网中的固定终端和嵌套到该移动路由器下的子网，终端的接入标识是可聚合的。为减小映射表的规模，接入交换路由器分配的交换路由标识也应该是可聚合的，其映射关系的组织形式为<接入标识前缀，交换路由标识前缀>。对于移动到该移动路由器下的终端，接入交换路由器为每个终端分配一个交换路由标识，其映射关系的组织形式为<接入标识，交换路由标识>。

根据本发明，所述步骤2)还包括接入交换路由器通告映射关系的子步骤。接入交换路由器将接入标识，交换路由标识之间的映射关系通告给本域的映射服务器。

根据本发明，所述步骤2)还包括本域的映射服务器更新家乡映射服务器中映射关系的子步骤。本域的映射服务器根据本地存储的<接入标识，家乡映射服务器>映射表，获得不同的接入标识或者接入标识前缀的家乡映射服务器，映射服务器分别到它们的家乡映射服务器更新映射关系。

根据本发明，所述步骤2)还包括家乡映射服务器存储映射关系并返回映射关系响应消息的子步骤。家乡映射服务器收到更新消息，存储新的接入标识与其交换路由标识之间的映射关系，然后返回映射关系响应消息。

根据本发明，所述步骤2)还包括本域的映射服务器给接入交换路由器发送通告响应消息的子步骤。本域的映射服务器收到家乡映射服务器的响应消息后，给接入交换路由器发送通告响应消息。

根据本发明，所述步骤3)还包括删除旧接入交换路由器上映射关系的子步骤。新接入交换路由器从移动路由器的接入请求消息中获取到终端之前连接的接入交换路由器地址，然后向旧接入交换路由器更新接入标识与交换路由标识之间的映射关系。旧接入交换路由器将子网移动过程中未转发的数据包发送给新接入交换路由器，一定时间后删除映射关系，释放存储空间。

根据本发明，所述步骤3)还包括旧接入交换路由器通告新接入交换路由器对端节点的映射信息的子步骤。旧接入交换路由器收到新接入交换路由器发送的映射关系更新消息后，根据接入标识查询映射表获得正与子网内终端通信的对端节点映射关系，将这些映射关系通告给新的接入交换路由器。这样，新的接入交换路由器不用查询就可以获得对端的映射关系，减少了信令开销和查询时延。

根据本发明，所述步骤3)还包括更新通信对端节点所连接的接入交换路由器的子步骤。旧接入交换路由器除了更新新的接入交换路由器上通信对端节点的映射信息，还更新通信对端节点所连接接入交换路由器上的移动子网内终端的映射信息。对端节点所连接的接入交换路由器获得新的映射关系，使发送给子网的数据包直接路由到新的接入交换路由器，避免了三角路由。

附图说明

图1为本发明的一体化网络系统示意图；

图2为一体化网络接入交换路由器上映射信息条目的示意图；

图3为一体化网络移动路由器上注册表的示意图；

图4为本发明具体实施例的终端处理网络通告的流程图；

图5为本发明具体实施例的子网移动的位置更新流程图。

具体实施方式

有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：

图1为本发明的一体化网络中位置管理系统结构的示意图。在图1中，附图标记11表示接入交换路由器；附图标记12表示广义交换路由器；附图标记13表示映射服务器；附图标记14表示移动路由器；附图标记15表示接入路由器；附图标记16表示移动终端；附图标记17表示固定终端；附图标记1表示映射域；附图标记2表示移动子网；附图标记3表示固定子网。

一体化网络首先根据映射服务器的位置划分为多个映射域1，映射服务器13管理其所在的映射域，存储着本地终端接入标识与交换路由标识之间的映射关系。接入交换路由器11作为核心网与接入网之间的分界，实现接入标识与交换路由标识的分离映射功能。移动路由器14通过无线链路连接到接入交换路由器11上，它作为移动子网的管理者，实现了子网内的终端16、17与互联网内其他终端17的通信。

图2为接入交换路由器11的映射信息条目的定义示意图。本发明中接入交换路由器11为每个移动终端或者子网前缀建立映射表项，包括移动网络内终端的映射信息和多个正与该移动子网内终端通信的对端节点的映射信息。其中“接入标识”代表移动到子网里的终端身份信息，或者接入标识以聚合形式出现，如图中的“接入标识前缀”代表移动子网内终端或者嵌套移动子网内终端的身份信息。“交换路由标识/交换路由标识前缀”标志移动终端或者子网的位置信息，由接入交换路由器为其分配。“定时器”用于管理映射条目，当定时时间为0时表明移动子网离开了该接入交换路由器管理的范围，映射条目将被删除。“标志位”表示终端或者移动子网是否连接在当前的接入交换路由器。“新交换路由标识/新交换路由标识前缀”只有当子网内移动终端或者移动子网不连接在当前的接入交换路由器才有效，表示新的接入交换路由器给移动终端或移动子网分配的新交换路由标识。

对端节点映射信息中的“接入标识”标志通信对端节点的身份信息，“交换路由标识”标志通信对端节点的位置信息；“定时器”表示通信对端节点映射条目的删除时间。接入交换路由器为每一个对端节点映射条目保存一个“定时器”。每次数据包发送给对端节点或者来自对端节点，“定时器”都被设置为最大值。如果时间超时，接入交换路由器将删除该对端节点的映射信息。

图3为一体化网络的移动路由器注册表的定义示意图。本发明中移动路由器每次切换到新的接入交换路由器，移动路由器都要替代子网中的终端进行位置更新。但是，此操作没有必要为每个终端都进行，只有子网内的终端和互联网中的其他终端通信才需要位置的更新。因此，移动路由器中保存一个注册表，当子网切换的时候移动路由器代表注册表中的终端发起位置更新。

下面通过实施例，结合附图详细说明本发明的实现过程，包括终端处理网络通告的过程和子网移动的位置更新机制。

图4为本实施例中一体化网络终端处理网络通告的过程，具体实施过程如下。移动路由器14收到接入交换路由器11发送的网络通告(步骤S401)，比较消息中的接入交换路由器标识和原来存储的接入交换路由器标识(步骤S402)。如果两个标识一样，移动路由器14计算收到的网络通告数目，累积到一定数目后发送响应消息给接入交换路由器11。这样可以保持移动路由器14与接入交换路由器11之间的连接状态，使接入交换路由器继续保存子网内终端的映射关系(步骤S403)。如果不一样，说明子网发生了移动。移动路由器14将存储新的接入交换路由器标识，同时查询获得移动路由器14注册表中终端的标识(步骤S404)。之后，移动路由器14发送接入请求给接入交换路由器11，消息内容中包含旧交换路由器标识、移动路由器的标识和注册表中终端的标识(步骤S405)。这样，终端处理网络通告的过程完成(步骤S406)。

图5为本实施例中一体化网络子网移动的位置更新机制，具体实施过程如下。移动路由器初始接入在映射域1中的接入交换路由器1上，子网发生移动，连接到新映射域2的接入交换路由器2上。移动路由器发送接入请求消息给接入交换路由器2，接入交换路由器2分配交换路由标识给子网中的终端，并将新的接入标识与交换路由标识之间的映射关系通告给新映射域2的映射服务器2(步骤S501)。映射服务器2存储子网内终端的映射关系，并发送位置更新消息给每一个子网内终端的家乡映射服务器(步骤S502)。家乡映射服务器存储新的子网内终端的接入标识与交换路由标识之间的映射关系，返回更新映射关系响应消息给映射服务器2(步骤S503)。映射服务器2再通告接入交换路由器2映射注册完成(步骤S504)。

此外，接入交换路由器2通告接入交换路由器1子网发生了移动(步骤S505)。接入交换路由器1收到此消息，将映射表项中与该子网内终端通信的对端节点的映射信息发送给接入交换路由器2(步骤S506)。同时，接入交换路由器1通告映射服务器1删除映射关系(步骤S507)，映射服务器1删除后发送响应消息(步骤S508)。接入交换路由器1也更新通信对端节点接入的接入交换路由器3(步骤S509)，接入交换路由器3更新子网内终端新的映射信息，返回映射响应消息给接入交换路由器1(步骤S510)。

综上所述，本发明提出了一种实现一体化网络子网移动的方法，该方法基于一体化网络的身份与位置分离机制，主要包括三个步骤：移动性检测的步骤；通告映射服务器新映射关系的步骤；更新接入交换路由器上映射关系的步骤。这三个步骤实现了子网的接入和其位置信息在全网内的更新，能够避免三角路由，实现路由优化，有效支持了子网的移动。本发明是一种基于网络的移动性管理协议，由接入交换路由器代替移动路由器发送位置更新消息给网络中的位置管理者，子网内终端不知道核心网设备的位置，保护了核心网的安全。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。即凡依本发明的思想和精神所做的等同变化与修改，皆为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种实现一体化网络子网移动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)移动性检测步骤，在该步骤中，如果移动路由器检测子网移动到新的网络中，则发送接入请求消息给接入交换路由器并进行下面的步骤2)和3)，否则发送响应消息给接入交换路由器；

2)通告映射服务器新映射关系的步骤，在该步骤中，接入交换路由器为子网中的终端分配映射关系并通告映射服务器更新映射表；

3)更新接入交换路由器上映射关系的步骤，该步骤包括删除旧的接入交换器上映射关系、在接入交换路由器上增加通信对端节点的映射关系及更新通信对端接入交换路由器上移动网络内终端的映射关系三个操作，

所述步骤1)还包括以下子步骤：

发送网络通告的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器周期性发送网络通告消息，消息内容包含接入交换路由器标识；

判断子网是否移动的子步骤，在该子步骤中，移动路由器收到上述网络通告消息，比较消息中的接入交换路由器标识和原来存储的接入交换路由器标识；如果两个标识一样，则移动路由器对网络通告消息进行计数，当收到一定数目的网络通告消息后发送响应消息给接入交换路由器，并保持移动路由器与接入交换路由器之间的连接状态，使接入交换路由器继续保存子网内终端的映射关系；如果两个标识不一样，则存储该接入交换路由器标识，并发送接入请求给接入交换路由器，

所述步骤2)还包括以下子步骤：

接入交换路由器分配映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器收到移动路由器的接入请求消息后，为子网中的终端分配映射关系，为每个终端分配一个交换路由标识；

接入交换路由器通告映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器将上述映射关系通告给本域的映射服务器；

本域的映射服务器更新家乡映射服务器中映射关系的子步骤，在该子步骤中，本域的映射服务器根据本地存储的接入标识和家乡映射服务器之间的映射关系，获得不同接入标识或者接入标识前缀的家乡映射服务器，然后通知家乡映射服务器更新映射关系；

家乡映射服务器更新映射关系并返回映射关系响应消息的子步骤，在该子步骤中，所述更新映射关系为存储新的接入标识与交换路由标识之间的映射关系；

本域的映射服务器给接入交换路由器发送通告响应消息的子步骤，在该子步骤中，本域的映射服务器收到家乡映射服务器返回的映射关系响应消息后，给接入交换路由器发送通告响应消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，移动路由器所携带的子网有子网中的固定终端，移动到子网的终端和嵌套到该移动路由器下的子网这三种类型。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于子网中的固定终端和嵌套到该移动路由器下的子网，终端的接入标识是可聚合的。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接入交换路由器分配的映射关系的组织形式为<接入标识，交换路由标识>。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接入交换路由器分配的映射关系的组织形式为<接入标识前缀，交换路由标识前缀>。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)还包括以下子步骤：

删除旧的接入交换路由器上的映射关系的子步骤，在该子步骤中，接入交换路由器从移动路由器的接入请求消息中获取终端之前连接的旧的接入交换路由器的地址，然后向旧的接入交换路由器发送映射关系更新消息，使其更新接入标识与交换路由标识之间的映射关系；旧的接入交换路由器将子网移动过程中未转发的数据包发送给接入交换路由器，并在一定时间后删除映射关系以释放存储空间；

旧的接入交换路由器通告接入交换路由器对端节点的映射信息的子步骤，在该子步骤中，旧的接入交换路由器收到接入交换路由器发送的映射关系更新消息后，根据接入标识查询映射表获得正与子网内终端通信的对端节点映射关系，将这些映射关系通告给接入交换路由器；

更新对端节点所连接的接入交换路由器的子步骤，在该子步骤中，对端节点所连接的接入交换路由器获得新的映射关系，使发送给子网的数据包直接路由到接入交换路由器。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在更新对端节点所连接的接入交换路由器的子步骤中，旧的接入交换路由器除了更新接入交换路由器上对端节点的映射信息，还更新对端节点所连接的接入交换路由器上的移动子网内终端的映射信息。

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