CN102215160B - 数据通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据通信系统及方法，该方法基于身份位置分离架构的数据通信系统实现，该系统预先设置转发路径，该方法包括：A、第一路由节点接收第一数据报文后，根据所述第一数据报文中的源、目的地址获取匹配的转发路径上所述第一路由节点的下一路由节点即第二路由节点的路由标识，其中第一路由节点为源接入服务节点(ASN)或转发服务节点(TSN)，第二路由节点为TSN或目的ASN；B、所述第一路由节点将第一数据报文封装为第二数据报文，所述第二数据报文目的地址为第二路由节点的路由标识，并向第二路由节点转发所述第二数据报文。本发明数据通信系统及方法可以改善传输特性。

Description

数据通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是一种涉及身份位置分离网络架构下的数据通信系统及方法。

背景技术

3G和4G是无线通信领域对下一代网络的研究核心，旨在基于全IP分组核心网提高无线移动通信的质量；NGN和NGI分别是电信网和互联网领域对下一代网络融合的研究；CNGI旨在构建基于IPv6的下一代互联网；虽然各种研究存在很大差异，但是各种研究普遍接受的观点是：未来网络是基于分组的统一承载网络。因此研究下一代网络构架将以互联网为主要参考对象。互联网从其诞生以来一直保持高速发展，已成为当前最成功、最具生命力的通信网络，其灵活可扩展性、高效的分组交换、终端强大的功能等特点非常符合新一代网络的设计需要，互联网将是新一代网络设计的主要参考蓝本。然而，互联网的结构还远远没有达到最优，存在很多重大的设计问题。除IP地址空间无法满足应用需要外，还主要表现在以下方面：

互联网发明于二十世纪七十年代，人们难以预计今天世界上将存在大量的移动终端和多家乡终端，因此当时的互联网协议栈主要是针对以“固定”方式连接的终端而设计。在当时的网络环境下，由于终端基本上不会从一个位置移动到其它位置，发送的地址就是接收的地址，路经是可逆的，所以具有身份和位置双重属性的IP地址能够非常好的工作，IP地址的身份属性与位置属性之间没有产生任何冲突。IP地址同时代表身份和位置恰恰满足了当时的网络需求。从当时的网络环境来看，这种设计方案简单有效，简化了协议栈的层次结构。但毋庸置疑的是，IP地址的身份属性与位置属性之间存在着内部矛盾。IP地址的身份属性要求任意两个IP地址都是平等的，虽然IP地址可以按照组织机构进行分配，但是连续编码的IP地址之间没有必然的关系，或者至少在拓扑位置上没有必然的关系；IP地址的位置属性则要求IP地址基于网络拓扑(而不是组织机构)进行分配，处于同一个子网内的IP地址都应该处于一个连续的IP地址块中，这样才可以使网络拓扑中的IP地址前缀聚合，从而减少路由器设备的路由表的条目，保证路由系统的可扩展性。

伴随着网络规模和技术的发展，一些动态分配IP地址的技术逐步出现，如动态主机配置协议(DHCP，DynamicHostConfigurationProtocol)，这就开始打破IP地址唯一表示一个终端的假定。私有IP地址空间的使用和网络地址转换(NAT，NetworkAddressTranslator)技术的诞生使得情况继续恶化。在这种情况下同时具有身份属性与位置属性的IP地址将难以继续胜任它的角色，IP地址的双重属性问题已经凸显出来。除了技术层面的需求发生了显著变化以外，互联网的用户状况也已经发生了巨大的改变。在互联网诞生之后的最初几年中，互联网基本上被一些处于共同团体且相互信任的人员使用，传统互联网协议栈也是基于此种假设而设计的；而目前的互联网用户则是鱼龙混杂，人们难以继续互相信任。在这种情况下，缺乏内嵌安全性机制的互联网也需要发生变革。

总的来说，IP地址双重属性的内在矛盾将导致如下主要问题：

1.路由可扩展问题。

关于互联网路由系统的可扩展性存在一个基本的假定：

“地址按照拓扑进行分配，或者拓扑按照地址进行部署，二者必选其一”。IP地址的身份属性要求IP地址基于终端所属的组织机构(而不是网络拓扑)进行分配，而且这种分配要保持一定的稳定性，不能经常改变；而IP地址的位置属性要求IP地址基于网络拓扑进行分配，以便保证路由系统的可扩展性。这样，IP地址的两种属性就产生了冲突，最终引发了互联网路由系统的可扩展问题。

2.移动性问题。

IP地址的身份属性要求IP地址不应该随着终端位置的改变而变化，这样才能够保证绑定在身份上的通信不中断，也能够保证终端在移动后，其它终端仍能够使用它的身份与之建立通信联系；而IP地址的位置属性则要求IP地址随着终端位置的改变而改变，以便IP地址能够在新的网络拓扑中聚合，否则网络就必须为移动后的终端保留单独的路由信息，从而造成路由表条目的急剧增长。

3.多家乡问题。

多家乡通常指终端或网络同时通过多个ISP的网络接入到互联网。多家乡技术的优点包括增加网络的可靠性、支持多个ISP之间的流量负载均衡和提高总体可用带宽等。但是，IP地址双重属性的内在矛盾使得多家乡技术难以实现。IP地址的身份属性要求一个多家乡终端始终对其它终端展现不变的身份，无论该多家乡终端是通过几个ISP接入到互联网；而IP地址的位置属性则要求一个多家乡终端在不同的ISP网络中使用不同的IP地址通信，这样才能保证终端的IP地址能够在ISP网络的拓扑中聚合。

4.安全和位置隐私问题。

由于IP地址同时包含终端的身份信息和位置信息，所以通信对端和恶意窃听者都可以根据一个终端的IP地址同时获得该终端的身份信息和拓扑位置信息。

总的来说，自从传统互联网的体系结构建立以来，互联网的技术环境和用户群体都已经发生了翻天覆地的变化，互联网需要随之进行革新。IP地址的双重属性问题是困扰互联网继续发展的根本原因之一，将IP地址的身份属性和位置属性进行分离，是解决互联网所面临问题的一个很好的思路。新网络将基于这种思路进行设计，提出一种身份信息与位置信息分离的网络结构，以解决现有互联网存在的一些严重弊端。

为了解决身份和位置的问题，业界进行了大量的研究和探索，所有身份与位置分离方案的基本思想都是将原本绑定在IP地址上的身份与位置双重属性分离。其中，有些方案采用应用层的URL(统一资源定位符UniformResourceLocator，URL是用于完整地描述Internet上网页和其他资源的地址的一种标识方法。)或FQDN(合格域名FullyQualifiedDomainName)作为终端的身份标识等；有些方案引入了新的名字空间作为身份标识，如HIP(HostIdentityProtocol)在以IP地址为位置标识的网络层上增加主机标识；有些方案将IP地址进行分类，部分IP作为身份标识，部分IP作为位置标识，如LISP(Locator/IDSeparationProtocol)位置身份分离协议中使用AID(EndpointID)作为身份标识，RID(RoutingLocator)作为路由标识等；

其中比较有代表性的是基于网络的解决方案，其核心思想是将网络分为两个部分，一个部分是传输网络或者转发网络，位于整个网络的中心；另一部分是边缘网络或者接入网络，通过接入服务节点连接到转发网络；其中接入网络和转发网络的地址空间和路由信息是相互隔离的。

如图1所示，基于网络的身份位置分离方案中将传统的IP地址的双重功能分成身份标识AID(AccessID)和路由标识RID(RouteID)，AID作为端主机的身份标识，作用域在接入网络中；RID作为端主机的路由标识，作用域在转发网络；接入服务节点ASN(AccessServiceNode)完成移动终端AID和RID在映射服务器的注册和查询。

移动终端向通信对端CN发起通信时，由其接入服务节点ASN向身份位置映射服务器发起位置查询过程，查询获得目的终端的当前位置信息的路由标识，返回给源端接入服务节点，保证其能够正确发起通信连接。

ASN：AccessServiceNode，接入服务节点。ASN维护移动终端与网络的连接关系，为移动终端分配RID，处理切换流程，处理登记注册流程，计费/鉴权，维护/查询通信对端的AID-RID映射关系。

ASN封装、路由并转发送达终端或终端发出的数据报文。ASN收到源终端发来的数据报文时，根据报文中的通信对端AID查询本地缓存表中的AID-RID映射表：查到对应的AIDc-RIDc映射条目，将RIDc封装在报文头部并转发到转发网络；没有查到对应的AIDc-RIDc映射条目，向映射转发平面发出查询AIDc-RIDc映射关系的流程。

ASN解封装，ASN从转发网络接收送达本ASN所属的终端的封装报文，进行解封装处理，恢复为AID为地址的报文并发送给终端。

GSR：GeneralSwitchRouter，通用交换路由器。路由并转发以RID为目的地址的数据报文。

转发网络主要功能是根据数据报文中的路由标识RID进行选路和转发数据报文。

映射服务器主要功能是保存移动节点的AID-RID的映射信息，处理移动节点的登记注册流程，处理通信对端的位置查询流程。

在上述的解决方案应用中，转发网络由多个通用交换路由器GSR组成，根据数据报文中的路由标识RID进行选路和转发数据报文。GSR使用互联网协议如RIP(路由信息协议)和OSPF(开放式最短路径优先)进行路由处理，存在一些问题，上述的解决方案比较适合互联网的非实时业务，转发网络的“尽力传送”特性是可以满足的，但是移动通信网络的实时业务对传输时延，传输时延抖动，以及传输带宽的保证，需要转发网络保证良好的传输特性，具体表现在网络传输路径的确定性，传输流量灵活调度等功能上，如果使用现有的互联网路由的资源预留和流程工程等协议来完成，需要升级和改进转发网络的所有路由器，成本和工程量都比较大，为了一类或者新出现的一类业务就需要对整个转发网络进行改造，显然是不合适的。因此需要一种新的数据通信系统及方法来解决这个问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数据通信系统及方法，以改善传输特性。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种数据通信系统，该系统基于身份位置分离架构网络实现，包括通过网络连接的源接入服务节点(ASN)、转发服务节点(TSN)、目的ASN及映射服务器，其中：

源接入服务节点(ASN)和转发服务节点(TSN)，用于接收数据报文，根据接收的数据报文中的源、目的地址从本地缓存或映射服务器获取匹配的转发路径上下一路由节点的路由标识；还用于将接收的数据报文处理为目的地址是所述下一路由节点的路由标识的数据报文，并向下一路由节点转发所述数据报文，其中所述下一个路由节点为目的ASN或TSN；

映射服务器，用于存储映射信息，所述映射信息包括终端的身份标识(AID)和路由标识(RID)的映射关系以及预先设置的源ASN与目的ASN之间的转发路径信息，以及还用于根据所述源ASN、TSN的查询请求匹配转发路径返回查询结果。

进一步地，所述源ASN和TSN包括报文接收模块、映射信息查询模块、缓存模块、报文处理模块及报文发送模块，其中：

报文接收模块，用于接收终端或上一路由节点发送的数据报文；所述路由节点指源ASN或TSN；

映射信息查询模块，与报文接收模块连接，用于根据数据报文的源、目的地址查询缓存模块或向所述映射服务器查询获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识；

缓存模块，与映射信息查询模块连接，用于根据映射信息查询模块的查询结果或映射服务器主动下发的映射信息建立并保存本地映射信息，所述本地映射信息包括AID-RID映射关系和/或转发路径信息；

报文处理模块，与所述映射信息查询模块及报文接收模块连接，用于对所述报文接收模块接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的目的地址为下一路由节点的RID；

报文发送模块，与所述报文处理模块连接，用于发送所述报文处理模块处理后的数据报文；

所述映射服务器中的映射关系条目与所述转发路径信息条目合设或关联分设。

进一步地，所述源ASN的报文接收模块接收的数据报文是源终端发送的数据报文，其中源、目的地址分别为源、目的终端的身份标识(AID)；所述ASN的缓存模块缓存的本地映射信息包括AID和RID的映射关系及转发路径信息，所述映射关系条目与所述转发路径信息条目合设或关联分设；所述ASN的数据报文处理模块进行报文处理时，将源、目的终端的身份标识封装在数据报文中。

进一步地，所述ASN的映射信息查询模块向所述映射服务器查询时，发送的查询请求中携带源终端标识和目的终端的AID；所述TSN的映射信息查询模块向所述映射服务器查询时，发送的查询请求中携带源终端标识、当前TSN的RID和目的终端的AID，其中所述源终端标识指源终端的AID或RID。

进一步地，所述映射服务器还用于在向ASN返回查询结果时，向匹配的转发路径的TSNk下发映射信息，下发的映射信息至少包括源终端标识、下一路由节点的RID及目的终端的AID，所述TSN的缓存模块缓存的映射信息条目至少包括源终端标识、下一路由节点的AID及目的终端的AID，其中源终端的标识为源终端的AID或RID。

为解决以上技术问题，本发明还提供一种数据通信方法，该方法基于身份位置分离架构的数据通信系统实现，该系统预先设置转发路径，该方法包括：

A、第一路由节点接收第一数据报文后，根据所述第一数据报文中的源、目的地址获取匹配的转发路径上所述第一路由节点的下一路由节点即第二路由节点的路由标识，其中第一路由节点为源接入服务节点(ASN)或转发服务节点(TSN)，第二路由节点为TSN或目的ASN；

B、所述第一路由节点将第一数据报文封装为第二数据报文，所述第二数据报文目的地址为第二路由节点的路由标识，并向第二路由节点转发所述第二数据报文。

进一步地，步骤A中，所述第一路由节点为源接入服务节点(ASN)时，其接收的第一数据报文是源终端发送的数据报文，其中源、目的地址分别为源、目的终端的身份标识(AID)；所述ASN进行报文封装时，将源、目的终端的身份标识封装在数据报文中。

进一步地，步骤A中，所述第一路由节点根据本地缓存的映射信息匹配转发路径获取第二路由节点的路由标识，或向存储映射信息的映射服务器查询后，由所述映射服务器进行转发路径匹配后下发第二路由节点的路由标识。

进一步地，步骤A中，所述第一路由节点为源ASN时，源ASN向所述映射服务器查询第二路由节点的路由标识时，发送的查询请求中携带源终端标识和目的终端的AID；所述第一路由及节点为TSN，TSN向所述映射服务器查询第二路由节点的路由标识时，发送的查询请求中携带源终端的标识、当前TSN的RID及目的终端的AID，所述源终端的标识指源终端的AID或RID。

进一步地，所述数据通信系统中，映射服务器接收到源ASN的转发路径查询后，向该源ASN及其他关联的TSN下发匹配的映射信息，下发到各TSN的映射信息至少包括源终端的标识、下一路由节点的RID及目的终端的AID，所述源终端的标识指源终端的AID或RID。

为解决以上技术问题，本发明还提供另一种数据通信方法，该方法基于身份位置分离架构的数据通信系统实现，该系统预先设置转发路径，该方法包括：

A、源接入服务节点(ASN)接收源终端发送的数据报文，其中源、目的地址为源、目的终端的身份标识(AID)；

B、所述源ASN根据接收的数据报文的源、目的地址获取匹配的转发路径中的下一路由节点的路由标识，所述源ASN对所述接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的目的地址为下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；若下一路由节点为转发服务节点(TSN)，则执行步骤C，若下一路由节点为目的ASN，则执行步骤D；

C、所述TSN接收上一路由节点发送的数据报文后，根据其中的目的地址获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识，将报文中的目的地址转换成下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；循环执行该步骤直到下一路由节点为目的ASN时，执行步骤D；

D、若下一路由节点k为目的ASN，则所述目的ASN接收所述数据报文后向将所述数据报文的源、目的地址还原为源、目的端的身份标识，并向所述目的终端转发还原后的数据报文。

进一步地，步骤B、C中，所述源ASN或TSN根据本地缓存的映射信息匹配转发路径，或向存储映射信息的映射服务器查询后，由所述映射服务器进行转发路径匹配后下发下一路由节点的路由标识。

进一步地，所述数据通信系统中，用于存储映射信息的映射服务器接收到源ASN的转发路径查询后，向所述源ASN以及该转发路径关联的TSN下发匹配的映射信息，下发到各TSN的映射信息至少包括源终端的标识、下一路由节点的路由标识及目的终端的AID，所述源终端的标识指源终端的AID或RID。

本发明数据通信系统及方法的在身份位置分离架构的网络中预先设置转发路径，接入服务节点(AccessServiceNode，ASN)及转发服务节点(TransferServiceNode，TSN)等路由节点在转发数据报文前，先获取匹配的转发路径上下一路由节点的路由标识，再向下一路由节点转发数据报文，本发明在身份位置分离网络间提供确定的转发路径和灵活的流量调度，满足实时性要求高的移动通信业务的转发要求，只需要增加TSM节点，无需升级和改进转发网络的所有路由器即可满足未来的业务需求，可以改善网络的传输特性。

附图说明

图1身份和位置分离的网络架构的组成示意图。

图2是本发明数据通信系统的网络架构示意图。

图3是本发明数据通信方法的流程示意图。

图4是本发明数据通信方法的应用实例的流程示意图。

图5是本发明源ASN向映射服务器发起查询的过程示意图。

具体实施方式

本发明数据通信系统及方法的主要思想是在身份位置分离架构的网络中预先设置转发路径，接入服务节点(AccessServiceNode，ASN)及转发服务节点(TransferServiceNode，TSN)等路由节点在转发数据报文前，先获取匹配的转发路径上下一路由节点的路由标识，再向下一路由节点转发数据报文，本发明在身份位置分离网络间提供确定的转发路径和灵活的流量调度，满足实时性要求高的移动通信业务的转发要求，只需要增加TSM节点，无需升级和改进转发网络的所有路由器即可满足未来的业务需求。

本发明的数据通信系统，是基于身份位置分离网络架构下的通信系统，系统由接入服务节点ASN、转发服务节点TSN和映射服务器组成。

如图2所示，本发明的数据通信系统中ASN、TSN都是两个以上的功能相同的网络实体的称呼。

系统主要功能实体的定义如下：

ASN：AccessServiceNode，接入服务节点。ASN用于维护终端与网络的连接关系，为终端分配RID，维护/查询通信对端的AID-RID映射关系；还用于封装、路由终端发出的数据报文，以及从转发网络接收送达本ASN所属的终端的封装报文，进行解封装处理，恢复为AID为地址的报文并发送给终端。

ASN收到终端发来的数据报文时，根据报文中的通信对端AIDc查询本地映射信息(包括AID-RID的映射关系及预置的转发路径信息)：查到对应的本地映射信息，将RIDc封装在报文头部并转发到转发网络；没有查到对应的本地映射信息，向映射服务器发出查询请求，获取AIDc-RIDc映射关系及转发路径上第一转发服务节点TSN的RID或者通信对端的RID，并增加到本地缓存中。

TSN：TransferServiceNode，转发服务节点，TSN是转发网络中的转发路径节点，用于接收映射服务器发送的映射信息或者向映射服务器查询映射信息；还用于维护转发网络数据通信的本地映射信息，并按照转发路径完成转发路径上路由节点的路由标识转换，将转发报文中的目的地址中的路由标识RID转换为下一个转发路径节点的RID。

本发明中ASN和TSN均具有路由转发功能，统称为路由节点，可理解地，源ASN和目的ASN分别为第一个路由节点和最后一个路由节点，转发路径上的第一转发业务节点TSN1的上一个路由节点为源接入服务节点ASNs，最后一个转发服务节点的下一路由节点为目的接入服务节点ASNd。

与本发明相关的，源ASN和TSN具有以下共同点：

用于接收数据报文，根据接收的数据报文中的源、目的地址从本地缓存或映射服务器获取匹配的转发路径上下一路由节点的路由标识；还用于将接收的数据报文处理为目的地址是下一路由节点的路由标识的数据报文，并向下一路由节点转发所述数据报文。对源ASN来说，其下一个路由节点是TSN或目的ASN，对TSN(k)来说其下一个路由节点是TSN(k+1)或目的ASN。

所述源ASN的路由标识指源终端的RID。

具体地，ASN和TSN包括报文接收模块、映射信息查询模块、缓存模块、报文处理模块及报文发送模块，所述ASN为源ASN时，其与TSN的各模块的功能如下：

报文接收模块，用于接收终端或上一路由节点发送的数据报文；对于从源终端到目的终端的路径方向而言，源ASN不存在上一路由节点，TSN(k)的上一路由节点为源ASN或TSN(k-1)；

映射信息查询模块，与报文接收模块连接，用于根据数据报文的源、目的地址查询缓存模块或向所述映射服务器查询获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识；

缓存模块，与映射信息查询模块连接，用于根据映射信息查询模块的查询结果或映射服务器下发的映射信息建立并保存本地映射信息；

报文处理模块，与所述映射信息查询模块及报文接收模块连接，用于对所述报文接收模块接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的目的地址为下一路由节点的RID；

TSN的报文处理模块是利用下一路由节点的RID替换接收到的报文的目的地址(即本节点的RID)；而源ASN的报文处理模块，对接收的报文不改变，使用源终端的RID和下一路由节点的RID进行外层封装。

报文发送模块，与所述报文处理模块连接，用于发送所述报文处理模块处理后的数据报文；

源ASN与TSN的不同之处在于：所述源ASN的报文接收模块接收的数据报文来自终端，其报文的源、目的地址分别为源、目的终端的身份标识；所述ASN的缓存模块还用于缓存AID和RID的映射关系，所述映射关系条目与所述转发路径信息条目合设或关联分设；所述ASN的数据报文处理模块进行报文处理时，将源、目的终端的身份标识封装在数据报文中。

目的ASN包括报文接收模块、报文处理模块及报文发送模块，其中报文接收模块接收的数据报文为最后一个TSN发送的数据报文；数据报文处理模块对数据报文进行解封装，将数据报文的源、目的地址还原为源、目的终端的身份标识；所述报文发送模块，将解封装后的数据报文发送到目的终端。

映射服务器主要功能是保存移动节点的映射信息，处理移动节点的登记注册流程，处理通信对端的路由标识查询流程，为ASN和TSN的路由查询提供服务。映射信息中包括AID-RID映射关系及转发路径信息，转发路径信息为数据转发路径上的各路由节点的路由标识。因此转发路径信息至少包括源终端的路由标识、目的终端的路由标识RID。

映射信息查询：当源ASN向映射服务器查询通信对端(通信的目的终端)，查询报文中包括通信对端的身份标识AID，映射服务器进行查询处理，如果映射服务器的映射信息中包括转发服务节点信息，映射服务器就向ASN返回查询响应报文，其中包括匹配的转发路径的第一转发服务节点的路由标识RID，优选地，映射服务器同时还向匹配的转发路径的TSNk下发映射信息，优选地，映射服务器主动下发源终端路由标识、下一路由节点的路由标识，并同时下发目的终端的身份标识；如果映射服务器的映射信息中没有转发服务节点信息，则向ASN返回包括通信对端的路由标识RID的查询响应报文。映射服务器还接收TSN的转发路径的查询，并返回转发路径上下一个转发服务节点的路由标识RID。

转发路径的设置：映射服务器根据数据通信业务的需求，规划转发路径，转发路径由源ASN、第一转发服务节点TSN1，第二转发业务节点TSN2、。。。、第m转发业务节点TSNm、目的ASN组成，转发路径从源ASN开始，下一转发服务节点为TSN1，再下一个转发服务节点为TSN2，第m转发业务节点TSNm的下一个转发服务节点是目的ASN，目的ASN是转发路径的最后节点。

可理解地，源ASN的路由标识即源ASN为源终端分配的源终端的路由标识，本文中采用“源ASN的路由标识”的说法只是为了便于对源ASN和转发服务节点的进行统一描述，特此说明。

映射服务器的映射信息处理包括以下几方面：

(1)建立转发路径

在映射服务器中建立数据通信的转发路径，转发路径包括源终端的路由标识RIDs、m个转发服务节点TSN1-m的路由标识RID1-m、目的终端的路由标识RIDd，并将转发路径信息添加到映射信息中，现有的映射信息为目的终端的身份标识AIDd和目的终端的路由标识RIDd构成的映射关系，ASN可以根据目的终端的身份标识AID查询目的终端的路由标识RID，增加转发路径信息后的映射信息为(源终端的路由标识RIDs、目的终端的身份标识AIDs，转发服务节点的路由标识RID1-m，目的终端的路由标识RIDd)。

以下给出两种映射信息的表示方式：

方式一、映射关系与转发路径合设，即映射信息表包含转发路径。其基本形式如下：

映射信息表序号	目的终端身份标识	源终端及转发服务节点路由标识	目的终端路由标识
				。。。	。。。	。。。	。。。
n	AIDd	RIDs，RID1-RIDm	RIDd
				。。。	。。。	。。。	。。。

根据上表，映射服务器使用目的终端的身份标识AIDd可以查询目的终端的路由标识RIDd，或者使用源终端的路由标识RIDs及目的终端的身份标识查询转发路径的路由节点的路由标识。

映射信息表转发路径的另一种形式，转发路径是有顺序的，基本顺序为：源终端的路由标识RIDs，第一转发服务节点TSN1的路由标识RID1，第二转发服务节点TSN2的路由标识RID2，。。。，第m转发服务节点TSNm的路由标识RIDm，目的终端的路由标识RIDd。

方式二、映射关系表与转发路径信息表关联分设

映射关系表包括终端的身份标识与路由标识的映射关系，转发路径信息表包括源终端(即源ASN)的路由标识RIDs、目的终端(即目的ASN)的路由标识RIDd以及该转发路径上顺序排列的各转发服务节点TSN的路由标识。基本顺序为：源终端的路由标识RIDs，第一转发服务节点TSN1的路由标识RID1，第二转发服务节点TSN2的路由标识RID2，。。。，第m转发服务节点TSNm的路由标识RIDm，目的终端的路由标识RIDd。

映射服务器根据源ASNs的查询报文中先查询映射关系表获得目的终端的路由标识RIDd，再根据源终端的路由标识RIDs和目的终端的路由标识，查询转发路径信息表，从而获得下一路由节点的路由标识，若在转发路径信息表中未查询到匹配的转发路径，则默认为未指定转发路径或无需经TSN，直接从RIDs向RIDd转发。

为了提高查询转发路径信息表的效率，也可采用以下方法：

方式三、映射信息表中设置转发路径标记，指示向对应的目的终端发送数据报文时是否需要查询转发路径信息表。

映射信息表序号	目的终端身份标识	目的终端路由标识	转发路径标记
				。。。	。。。	。。。	。。。
n	AIDd	RIDd	i
				。。。	。。。	。。。	。。。

转发路径标记i的值等于0(i＝0)时，表示没有转发路径存在或没有指定的转发路径；非零(i≠0)时表示存在转发路径信息表，需要进一步的查询转发路径信息表。

转发路径信息表，含有转发路径的信息，基本形式如下：

源终端的路由标识RIDs，第一转发服务节点TSN1的路由标识RID1，第二转发服务节点TSN2的路由标识RID2，。。。，第m转发服务节点TSNm的路由标识RIDm，目的终端的路由标识RIDd。

(2)对源接入服务节点ASNs的映射查询处理

映射服务器接收源接入服务节点ASNs的映射查询请求消息，映射查询请求消息中包括目的终端的身份标识AIDd和源ASNs的RIDs或映射查询请求消息中包括源、目的终端的身份标识AIDs和AIDd，映射服务器查询映射信息，并返回响应报文。

若匹配的映射信息的转发路径中有TSN，则响应报文中包含匹配的映射信息中第一转发服务节点的RID1及目的终端的路由标识RIDd；同时映射服务器将该数据通信的映射信息发送给该转发路径上的其他转发服务节点，优选地，映射服务器主动下发源终端的路由标识、下一路由节点的路由标识，并同时下发目的终端的身份标识，以便转发服务节点接收到数据报文后，根据缓存的映射服务器主动下发的映射信息匹配唯一的转发路径，并快速进行处理及报文转发。

若匹配的映射信息的转发路径中无TSN，则响应报文中包含的目的终端的路由标识RIDd。

(3)转发服务节点TSNk的转发路径查询处理

一般来说，在映射服务器主动下发映射信息后，转发服务节点根据本地缓存的映射服务器主动下发的映射信息即可匹配唯一的转发路径，获取下一路由节点的路由标识，并快速进行处理及报文转发；但在实际应用过程中，可根据映射服务器下发映射信息的是否全面或其他策略由转发服务节点向映射服务器发起转发路径查询。

映射服务器接收转发服务节点TSNk的转发路径查询报文，该报文中包括源ASNs的路由标识RIDs和TSNk的路由标识RIDk及目的终端的身份标识AIDd，映射服务器查询映射信息，并返回响应报文，其中至少包含匹配的映射信息中下一个路由节点的路由标识RID(k+1)。

ASN的处理流程，包括：

(1)ASN对接收的源终端发送的报文处理

源ASN接收源终端发来的报文，报文中的地址格式为：(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)

源ASN获取下一个路由节点的路由标识；

源ASN可通过以下两种方式获取下一个路由节点的路由标识：

方式一、源ASN根据目的终端的AIDd查询本地缓存，得到下一个路由节点的路由标识RIDn(第一转发服务节点的RID1或者目的终端的RIDd)；

方式二、如果查询本地映射表没有匹配表项，ASNs向映射服务器发送映射查询请求消息，映射查询请求消息中包括目的终端的身份标识AIDd和源ASNs的RIDs，映射服务器返回映射信息查询响应报文，该响应报文中包含下一个路由节点的路由标识RIDn(第一转发服务节点的RID1或者目的终端的RIDd)，源ASNs将该路由标识加入本地映射信息表，供ASNs进行源终端发送报文的封装处理时使用。

源ASN根据获取的下一个路由节点RIDn的路由标识及为源终端分配的路由标识RIDs对接收到的报文进行封装处理，然后通过转发网络进行转发。

封装后的报文的地址格式为两层，其中内层地址格式为(目的终端的AIDd，源终端的AIDs)；封装的外层地址格式为

(下一个路由节点的路由标识RIDn，源终端的路由标识RIDs)

ASN接收转发网络送到目的终端的报文处理：

目的ASNd接收转发网路送达的报文，报文的地址格式为：(目的终端的路由标识RIDd，源终端的路由标识RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)；ASNd解封装处理，去除封装报文的外层地址-路由标识，保留内层地址，解封装处理后的报文地址格式为：(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)；ASNd将解封装后的报文发送给目的终端，目的终端的省份标识AIDd。

TSN对接收的数据报文的处理：

TSNk接收转发路径的上一路由节点(k-1)通过转发网络发来的报文，报文地址格式为：

(RIDk，RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)

TSNk根据报文的外层地址中的RIDs和目的终端的身份标识AIDd查询本地映射信息，得到下一个路由节点的路由标识RID(k+1)，如果本地缓存中没有匹配表项，TSNk向映射服务器发送映射查询请求消息，其中包括TSNk的路由标识RIDk、源终端的路由标识RIDs和目的终端的身份标识，映射服务器返回映射信息查询响应报文，其中至少包含下一个路由节点的路由标识；TSNk进行地址转换处理将接收报文外层地址的RIDk转换为转发路径上下一路由节点(k+1)的路由标识RID(k+1)(转发路径上最后一个转发服务节点的下一路由节点为目的接入服务节点ASNd)，并将该报文通过转发网络转发给转发路径上的下一个转发服务节点，地址转换后的报文地址为：

(RID(k+1)，RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)。

TSN对映射服务器下发的信息及查询响应报文的处理：

TSN接收映射服务器主动下发的映射信息或根据TSN的查询请求下发的映射信息查询响应报文，建立本地的映射信息表，映射信息表包括源ASNs的路由标识RIDs、本转发服务节点的路由标识RIDk、下一个路由节点的路由标识RID(k+1)及目的终端的身份标识，供TSN进行报文地址转换处理时使用，地址转换将接收报文外层地址中的目的地址RIDk转换为RID(k+1)。

概括来说，本发明数据通信方法基于身份位置分离架构的数据通信系统实现，该系统预先设置转发路径，如图3所示，该方法包括：

步骤301：第一路由节点接收第一数据报文后，根据所述第一数据报文中的源、目的地址获取匹配的转发路径上所述第一路由节点的下一路由节点即第二路由节点的路由标识，其中第一路由节点为源接入服务节点(ASNs)或转发服务节点(TSN)，第二路由节点为TSN或目的ASNd；

步骤302：所述第一路由节点将第一数据报文封装为第二数据报文，所述第二数据报文目的地址为第二路由节点的路由标识，并向第二路由节点转发所述第二数据报文。

进一步地展开来说，该方法也可描述为：

A、源接入服务节点(ASN)接收源终端发送的数据报文，其中源、目的地址为源、目的终端的身份标识(AID)；

B、所述源ASN根据接收的数据报文的源、目的地址获取匹配的转发路径中的下一路由节点的路由标识，所述源ASN对所述接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的源、目的地址分别为源终端的路由标识及下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；若下一路由节点为转发服务节点(TSN)，则执行步骤C，若下一路由节点为目的ASN，则执行步骤D；

C、所述TSN接收上一路由节点发送的数据报文后，根据其中的目的地址获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识，将报文中的目的地址转换成下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；循环执行该步骤直到下一路由节点为目的ASN时，执行步骤D；

D、若下一路由节点k为目的ASN，则所述目的ASN接收所述数据报文后将所述数据报文的源、目的地址还原为源、目的端的身份标识，并向所述目的终端转发还原后的数据报文。

应用实例1

若数据通信系统中设置移动终端A(源终端)到移动终端B(目的终端)的转发路径为：

ASNs-TSN1-TSN2-...TSN(k-1)-TSNk-TSN(k+1)...TSNm-ASNd，

其对应的转发路径信息为：

RIDs-RID1-RID2-...RID(k-1)-RIDk-RID(k+1)...-RIDd。

移动终端A向移动终端B发送数据报文的过程为：

如图4所示，数据通信方法的流程包括：

步骤601：源终端向目的终端发起通信，通过无线网络发送报文，报文的地址格式为：

(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)；

步骤602：源ASNs接收步骤601的报文，源ASNs根据目的终端的AIDd查询本地缓存，得到第一个转发服务节点TSN1的路由标识RID1，同时使用源ASNs为源终端分配的路由标识RIDs对接收到的报文进行封装处理，封装后的报文增加外层地址路由标识，地址格式为：

(RID1，RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)

步骤603：源ASNs通过转发网络转发602封装后的报文；

步骤604：第一个转发服务节点TSN1接收步骤603报文，根据RIDs和RID1查询本地映射信息表，得到下一个转发服务节点TSN2的路由标识RID2，进行报文的地址转换处理，将报文中的目的地址RID1转换成RID2；

步骤605：TSN1通过转发网络发送地址转换后的报文，报文的地址格式为(RID2，RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)；

步骤606：转发服务节点TSNk接收转发路径上前一个转发服务节点TSN(k-1)发来的报文，根据RIDs和RIDk查询本地映射信息表，得到下一个转发服务节点的路由标识RID(k+1)，进行报文的地址转换处理，将报文中的目的地址RIDk转换成RID(k+1)。

步骤607：TSNk通过转发网络发送地址转换后的报文，报文的地址格式为：

(RID(k+1)，RIDs)(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)

步骤608：目的ASNd接收报文，进行解封装处理，去除外层地址的路由标识，解封装后报文的地址格式为

(目的终端的身份标识AIDd，源终端的身份标识AIDs)

步骤609：目的ASNd通过无线网络发送解封装后的报文，目的移动终端接收报文。

反向通信的流程可以类推。

在步骤602中，源ASNs根据目的终端的AIDd查询本地缓存，如果本地缓存中没有目的终端AIDd的表项，需要向映射服务器查询，查询流程如图5所示：

701，源ASNs发送映射信息查询报文，报文中包含源终端的路由标识RIDs和目的终端的身份标识AIDd；

702，映射服务器处理映射信息查询报文，查询映射信息表，映射信息表中包括转发路径，从源接入服务节点ASNs、m个转发服务节点TSN1-TSNm、到目的接入服务节点ASNd止，转发路径是按顺序的，如ASNs下一路由节点是第一转发服务节点，目的接入服务节点ASNd的上一路由节点是第m个转发服务节点TSNm。同样可以说第一转发服务节点的上一路由节点为ASNs，第m个转发服务节点TSNm的下一路由节点是目的接入服务节点ASNd，根据源终端的路由标识RIDs和目的终端的身份标识AIDd匹配唯一的转发路径；

703，映射服务器返回映射信息查询响应报文，报文包含匹配的转发路径的下一个路由节点即第一转发服务节点的路由标识RID1；

704，映射服务器向匹配的转发路径中关联的其他路由节点即转发服务节点发送映射信息，优选地，下发的映射信息包括以下有效信息：源终端的RID、下一路由节点的RID及目的终端的AID；

705，源ASNs接收映射信息查询响应报文，建立目的终端的映射表项，并增加到本地映射信息表中，映射表项为(目的终端的AIDd，第一转发服务节点的路由标识RID1，目的终端的RIDd)；

706，转发服务节点TSNk接收映射服务器发送的转发路径，建立本地映射信息表项，该本地映射信息至少表项包括源终端RIDs，下一个路由节点路由标识RID(k+1)，目的终端的身份标识AIDd。

在以上图4所示的实施例中，源ASN和转发路由节点TSN发送的数据报文的源地址均为源ASN的路由标识，除此之外，源地址还可以是发送数据报文的当前节点的路由标识，可以理解地，本发明主要根据预先设置的转发路径确定下一个路由节点，并据此改变数据报文的目的地址来实现报文的路由，而并不关注源地址的表现方式。

本发明的主要思想是根据业务需求预置转发路径，以便转发网络中的各路由节点根据预置的转发路径进行数据报文的转发，基于该思想，映射服务器及各路由节点存储AID-RID映射关系及转发路径信息的方式可以有多种变换的实现方式，如在映射服务器及各路由节点用相同的标识或序号指向某一转发路径信息，该标识或序号可携带在数据报文中，使得接收到该数据报文的路由节点可以快速从本地缓存或映射服务器匹配转发路径获得下一路由节点的路由标识，并快速转发数据报文。

本发明中所涉及的映射信息，在映射服务器需要同时保存合设或分设的转发路径信息及映射关系，ASN和TSN的本地映射信息中可以同时保存合设或分设的转发路径信息及映射关系，也可以仅保存映射关系或转发路径信息，再从映射服务器获取转发路径信息或映射关系，还可以在本地保存合设的映射信息的有效部分，如在ASN的本地映射信息保存源终端AID、目的终端AID及下一个路由节点的RID，源ASN可以根据这样的有效映射信息条目匹配唯一的转发路径，获取TSN的RID，实现报文的封装转发；TSN的本地映射信息表项包括源终端RIDs、下一个路由节点路由标识，目的终端的身份标识AIDd。

各路由节点(包括ASN和TSN)向映射服务器请求查询时携带的信息以及各路由节点本地映射信息以能匹配到唯一的转发路径为原则，在本发明的具体应用中，可在该原则的基础上，根据映射关系及转发路径信息的具体体现方式进行变化。可理解地，匹配到唯一转发路径的根基在于源、目的终端的身份标识，而源终端的身份标识和路由标识对转发网络而言，在匹配转发路径时，两者的效果相同，能可替换地，匹配到唯一的转发路径，如在源ASN向映射服务器进行映射信息查询时，可携带源、目的终端的身份标识，也可携带源终端的路由标识(即源ASN完成了源终端身份标识与路由标识的映射处理)及目的终端的身份标识；在转发服务节点的查询请求、本地缓存信息及映射服务器下发的信息中，均可将其中的源终端的路由标识和源终端的身份标识进行替换，因此可理解概括为源终端的标识(即身份标识或路由标识)。

以上实施例中，源ASN对源终端发送的数据报文进行处理时，是采用二层封装的方式携带源、目的终端AID的，可变换的，可利用报文扩展头(如目的地选项头)将源、目的终端的AID带到目的ASN，从而实现数据报文的还原。

本发明方法还可扩展至网间通信，对于网间通信来说，连接两个网络的互通服务节点(InterconnectServiceNode，ISN)其功能实质上也是转发路由，与本发明转发路由节点(TSN)在这一点上是相同的，因此，可理解地，本发明所说的TSN广义上包括互通服务节点(ISN)。

Claims (7)

1.一种数据通信系统，其特征在于，该系统基于身份位置分离架构网络实现，包括通过网络连接的源接入服务节点ASN、转发服务节点TSN、目的ASN及映射服务器，其中：

源接入服务节点ASN和转发服务节点TSN，用于接收数据报文，根据接收的数据报文中的源、目的地址从本地缓存或映射服务器获取匹配的转发路径上下一路由节点的路由标识；还用于将接收的数据报文处理为目的地址是所述下一路由节点的路由标识的数据报文，并向下一路由节点转发所述数据报文，其中所述下一个路由节点为目的ASN或TSN；

映射服务器，用于存储映射信息，所述映射信息包括终端的身份标识AID和路由标识RID的映射关系以及预先设置的源ASN与目的ASN之间的转发路径信息，以及还用于根据所述源ASN、TSN的查询请求匹配转发路径返回查询结果；

所述源ASN和TSN包括报文接收模块、映射信息查询模块、缓存模块、报文处理模块及报文发送模块，其中：

报文接收模块，用于接收终端或上一路由节点发送的数据报文；所述路由节点指源ASN或TSN；

映射信息查询模块，与报文接收模块连接，用于根据数据报文的源、目的地址查询缓存模块或向所述映射服务器查询获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识；

缓存模块，与映射信息查询模块连接，用于根据映射信息查询模块的查询结果或映射服务器主动下发的映射信息建立并保存本地映射信息，所述本地映射信息包括AID-RID映射关系和/或转发路径信息；

报文处理模块，与所述映射信息查询模块及报文接收模块连接，用于对所述报文接收模块接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的目的地址为下一路由节点的RID；

报文发送模块，与所述报文处理模块连接，用于发送所述报文处理模块处理后的数据报文；

所述映射服务器中的映射关系条目与所述转发路径信息条目合设或关联分设。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述源ASN的报文接收模块接收的数据报文是源终端发送的数据报文，其中源、目的地址分别为源、目的终端的身份标识AID；所述ASN的缓存模块缓存的本地映射信息包括AID和RID的映射关系及转发路径信息，所述映射关系条目与所述转发路径信息条目合设或关联分设；所述ASN的数据报文处理模块进行报文处理时，将源、目的终端的身份标识封装在数据报文中。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述ASN的映射信息查询模块向所述映射服务器查询时，发送的查询请求中携带源终端标识和目的终端的AID；所述TSN的映射信息查询模块向所述映射服务器查询时，发送的查询请求中携带源终端标识、当前TSN的RID和目的终端的AID，其中所述源终端标识指源终端的AID或RID。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述映射服务器还用于在向ASN返回查询结果时，向匹配的转发路径的TSNk下发映射信息，下发的映射信息至少包括源终端标识、下一路由节点的RID及目的终端的AID，所述TSN的缓存模块缓存的映射信息条目至少包括源终端标识、下一路由节点的AID及目的终端的AID，其中源终端的标识为源终端的AID或RID。

5.一种数据通信方法，其特征在于，该方法基于身份位置分离架构的数据通信系统实现，该系统预先设置转发路径，该方法包括：

A、源接入服务节点ASN接收源终端发送的数据报文，其中源、目的地址为源、目的终端的身份标识AID；

B、所述源ASN根据接收的数据报文的源、目的地址获取匹配的转发路径中的下一路由节点的路由标识，所述源ASN对所述接收的数据报文进行处理，处理后的数据报文的目的地址为下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；若下一路由节点为转发服务节点TSN，则执行步骤C，若下一路由节点为目的ASN，则执行步骤D；

C、所述TSN接收上一路由节点发送的数据报文后，根据其中的目的地址获取匹配的转发路径的下一路由节点的路由标识，将报文中的目的地址转换成下一路由节点的路由标识，并向下一路由节点转发处理后的数据报文；循环执行该步骤直到下一路由节点为目的ASN时，执行步骤D；

D、若下一路由节点k为目的ASN，则所述目的ASN接收所述数据报文后向将所述数据报文的源、目的地址还原为源、目的端的身份标识，并向所述目的终端转发还原后的数据报文。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤B、C中，所述源ASN或TSN根据本地缓存的映射信息匹配转发路径，或向存储映射信息的映射服务器查询后，由所述映射服务器进行转发路径匹配后下发下一路由节点的路由标识。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述数据通信系统中，用于存储映射信息的映射服务器接收到源ASN的转发路径查询后，向所述源ASN以及该转发路径关联的TSN下发匹配的映射信息，下发到各TSN的映射信息至少包括源终端的标识、下一路由节点的路由标识及目的终端的AID，所述源终端的标识指源终端的AID或路由标识RID。