CN102957605B - 一种切换实现方法、系统和源出口隧道路由器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种切换实现方法,包括:终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,所述源出口隧道路由器与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。本发明还提供一种切换实现系统以及一种源出口隧道路由器。本发明通过在切换前后的出口隧道路由器之间建立转发隧道,终端切换时的数据转发,防止丢包。

Description

一种切换实现方法、系统和源出口隧道路由器
技术领域
本发明涉及网络技术,尤其涉及一种基于lisp(Location/ID SeparationProtocol,身份位置分离协议)的切换实现方法、系统和源出口隧道路由器。
背景技术
DFZ(Default Free Zone,默认自由区)路由表的大小以逐渐增长的速度增加,它损害了路由的可扩展性和路由汇聚的执行。路由可扩展性问题引起了工业和学术界很大的兴趣。
IAB(Internet Architecture Board,因特网结构委员会)成员进行讨论认为DFZ路由表增加的深层原因是IP地址的双重语义造成的,在现有的网络中IP地址既作标识符又作位置。
目前IRTF RRG(Internet Research Task Force Routing Research Group,互联网研究任务组路由工作组)致力于开发新的路由和地址架构来支持多穴性、流量工程和移动性。
Lisp是以思科公司为首根据RRG(Routing Research Group,路由研究组)对路由和地址研究的需求提出的一个新的路由体系框架,通过将当前IP地址分离为终端标识(EID,End-identifier)和路由位置(RLOC,Routing Locators)来减轻DFZ路由表的大小,增加了扩展并减少了全局可见、路由前缀数目。
Lisp的网络结构如图1所示。LISP的基本思想是在IP层外面再封装一层IP报文头,用于减少边缘网络用户的增加而产生的路由对骨干网络路由表的影响,保持骨干网络路由表(BGP路由表)的稳定。Lisp将现有的IP地址系统分为终端标识(EID)和路由位置(RLOC),并引入了隧道路由器(“Tunnel Routers”)的概念,隧道路由器分为入口隧道路由器(ITR,Ingress Tunnel Router)和出口隧道路由器(ETR,Egress Tunnel Router)。ITR与ETR均需要在映射服务器(Map-Server,简称MS)中注册EID与RLOC的绑定。对ETR侧的主机来说,ETR负责注册此主机的EID与RLOC绑定,ITR负责缓存ETR侧主机的EID/RLOC的绑定。同样对ITR侧主机来说,ITR负责注册此主机的EID与RLOC的绑定。另外,ITR负责数据的封装和映射的查找,根据目的EID信息查找对应的RLOC信息,在原主机报文的外面再封装一层LISP头和IP报文头。ETR负责进行数据报文的解封装。
Lisp数据报文的封装在入口隧道路由器ITR上完成,采用一种“IP-IN-IP”的方式进行封装,在普通IP报文的外面再封装一层IP报文头部。内层IP报文头部的源IP地址和目的IP地址字段分别用源EID和目的EID表示,外层IP报文头部的源IP地址和目的IP地址分别用源RLOC和目的RLOC表示。报文在网络中传递时,只需要根据外层IP报文头部的目的RLOC进行路由寻址和转发,内层IP报文头在传递过程中保持不变,身份标识与位置分离数据报文的解封装在出口隧道路由器ETR上完成。LISP协议的数据转发流程如图2所示。
LISP协议提出的初衷是解决路由表的规模,并不能解决网络的移动性,随着网络的发展,网络的移动性是必要的,且lisp设计的需求要求lisp必须要能解决移动性、多穴性。
华为提出了LISP-PMIP(Proxy Mobile IP,代理移动IP)来解决LISP的移动性,此方案的思想是将PMIP引人LISP,基于LISP-PMIP的移动管理网络结构如图3所示。LISP系统中的ETR作为PMIP中的LMA(Local Mobility Anchor,本地移动锚节点),MS维护MN(移动节点)的EID(EID相当于PMIP中的家乡地址(Home Address,HoA))和ETR的RLOC间映射,在ETR与MN间引入MAG(Mobile Access Gateway,移动接入网关),MAG与ETR间建立PMIP隧道,ETR维持MN的HoA和MAG的代理CoA(Care-of Address,转交地址)间的映射。
PMIP是基于网络的局域性移动性管理的一种解决方案,其目标是定义MIPv6的简单扩展,支持IPv6的基于网络的移动性管理,并重用MIPv6的信令和特性。PMIP能够实现主机的IP移动性而不需要主机参与任何与移动相关的信令。PMIP协议中,网络代替主机负责管理IP的移动性。网络中的移动实体会跟踪主机的移动并且启动必需的移动信令。
PMIP的移动管理网络结构图如图4所示,PMIP只能解决同一个LMA下不同的MAG之间的切换。图4中,由于MAG1和MAG2同属于一个LMA,移动节点可以从MAG1的区域切换到MAG2的区域。PMIP不能解决不同LMA下不同的MAG之间的切换,也就是PMIP不能实现移动节点从图4中的MAG2到MAG3的切换。
PMIP中,LMA负责处理移动节点的路由信息,该路由信息由移动节点目前归属的移动接入网关转发,发往移动节点以及移动节点发出的包都要经过该锚点。当一个移动节点从一个移动接入网关移动到另一个时,移动接入网关会向LMA发起一个路由更新。
基于PMIP的切换流程如图5所示,包括:
首先,移动节点和新移动节点建立连接链路,包括:
移动节点向新移动接入网关(NMAG)发送RtrSol(Router SolicitationMessages,路由请求信息),该信号的IPv6源地址头可能是移动节点的局部连接地址(Link-local address),也可能是一个非特定的地址(RFC4861)。
NMAG在收到路由请求信号后,发送RtrAdv(Router Advertisement Messages,路由广播信息)给移动节点,该信号包含移动节点的家乡网络前缀,该前缀将作为连接前缀。
至此,该移动节点和新移动接入网关的连接链路建立。
在建立链路后,执行如下步骤:
步骤501:链路层(2层)切换:当移动节点到达NMAG(New Mobile Access Gateway,新移动接入网关)的范围内,就会接收到发自NMAG的无线信号,这个信号包含路由广播信息,由此移动节点可以获得NMAG的前缀信息。
步骤502:OMAG(旧移动接入网关)向LMA发送代理绑定更新(PBU,Proxy BindingUpdate)信号,通知LMA移动节点即将产生切换,请求解除前移动接入网关(MAG)的代理转交地址(Proxy-CoA)与移动节点的MN-HoA的绑定。
步骤503:LMA向OMAG发送代理绑定确认(PBA,Proxy Binding Acknowledgement)信号,表示代理绑定更新信号已经收到。
步骤504:NMAG向LMA发送PBU信号,请求建立移动节点的MN-HoA和NMAG的Proxy-CoA的绑定。
步骤505:LMA向NMAG发送PBA信号,表示代理绑定更新信号已经收到。
步骤506:NMAG和LMA之间的双向隧道建立。双向隧道隐藏了网络拓扑,移动节点利用其家乡网络前缀的地址,可以方便的使用任意网络链接接入移动接入网关,双向隧道采用“IP-in-IP”的方式封装。详细见RFC2473。
PMIP协议仅给出了移动终端在同一个LMA下的切换管理,对于移动出LMA的管理范围现有的PMIP协议不能解决。
这样不变的锚点会引发一系列的问题。比如,导致业界广泛承认的路由迂回问题:终端在一次连接及使用业务的过程中,终端的位置可以发生变化。当终端目前位置远离其锚点时,终端与外界交互的数据流还要通过其锚点转发。特别是当终端目前位置距离其访问的业务源较近时,路由迂回问题将会更加明显。路由迂回一方面会导致浪费运营商的传输承载资源,不利于节约成本;另一方面增加了终端与通信对端收发IP数据包的时延,不利于改善用户的业务体验;再一方面是增大了终端的IP包在网络上传递时遭遇网络拥塞的可能性,造成终端业务受阻甚至不能实现(如,语音视频等实时业务)。
在现有技术LISP-PMIP中,提出了锚点发生改变的移动性场景。LISP-PMIP中,采用层次化的PMIP来实现跨锚点的移动性,也就是当终端移动从一个锚点(旧的ETR,简称OETR)切换到另一个锚点(新的ETR,简称NETR)时,移动终端附着到NETR,此时移动终端使用新的IP地址也就是NETR所在的NRLOC进行通信,但移动终端的EID不变。LISP中的映射服务器更新其存储的EID与移动终端附着的ETR所在的RLOC的映射。移动终端附着的ETR更新其存储的EID与MAG所在的CoA的映射,也就是此时旧的ETR(OETR)删除其本来存储的OMAG所在的CoA与EID的绑定,NETR更新存储NMAG所在的CoA与EID的绑定。NETR将NRLOC与EID的映射更新注册到MS。LISP中MS的更新保证了MN的数据包通过新的ETR发送到CN。
上文中lisp-PMIP描述的只是一个简略的锚点改变的移动性场景,关于终端移动时从其附着的OETR切换到NETR时终端通信过程中,数据流如何通过OETR转发切换到通过NETR转发,均没有具体的方案介绍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于lisp的切换通知的实现方法、系统和源出口隧道路由器,保证切换时数据流能正确转发。
为了解决上述问题,本发明提供了一种切换实现方法,包括:
终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,所述源出口隧道路由器与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
进一步的,上述方法还可具有以下特点,所述源出口隧道路由器与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道包括:
映射服务器在所述终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器后,向所述源出口隧道路由器发送切换通知,携带所述目标出口隧道路由器的路由位置;
所述源出口隧道路由器接收到映射服务器发送的切换通知后,根据所述切换通知中携带的所述目标出口隧道路由器的路由位置,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
进一步的,上述方法还可具有以下特点,所述方法还包括:所述源出口隧道路由器接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述目标出口隧道路由器,由所述目标出口隧道路由器转发给所述终端。
进一步的,上述方法还可具有以下特点,所述方法还包括:所述源出口隧道路由器或目标出口隧道路由器在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
本发明还提供一种源出口隧道路由器,包括隧道建立单元:用于当附着在所述源出口隧道路由器的终端从所述源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
其中,所述源出口隧道路由器还包括路由位置信息处理单元:用于接收映射服务器发送的携带所述目标出口隧道路由器的路由位置的切换通知;
所述隧道建立单元是用于:根据所述目标出口隧道路由器的路由位置,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
其中那个,所述源出口隧道路由器还包括数据转发单元,用于接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述目标出口隧道路由器。
其中,所述出口隧道路由器还包括隧道拆除单元,用于在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
本发明还提供一种切换实现系统,所述系统包括上述源出口隧道路由器,还包括映射服务器,所述映射服务器用于:在所述终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器后,向所述源源出口隧道路由器发送切换通知,携带所述目标出口隧道路由器的路由位置。
其中,所述系统还包括目标出口隧道路由器,所述目标出口隧道路由器用于接收到所述源出口隧道路由器转发的发给所述终端的数据时,将所述数据转发给所述终端。
其中,所述目标出口隧道路由器还用于:在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
本发明在lisp的移动性管理过程中,通过MS通知OETR MN所在NETR的新地址,OETR主动与NETR之间建立隧道,移动切换后通过NETR发送报文,做到了lisp网络无路由迂回的无缝切换。
附图说明
图1是lisp网络结构示意图;
图2是Lisp数据转发过程示意图;
图3基于lisp-PMIP的移动管理网络结构示意图;
图4是PMIP的移动管理网络结构示意图;
图5是PMIP切换管理信号流程示意图;
图6是lisp切换通知流程网络结构示意图;
图7是lisp移动切换方法流程图;
图8是本发明实施例源出口隧道路由器框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例中,MN从OETR切换到NETR后,NETR将EID/NRLOC(NETR所在的IP地址)映射在MS中进行注册更新,MS接收到NETR发送来的EID/NRLOC映射请求后,MS将其内存储的MN的EID/ORLOC映射更新为EID/NRLOC,同时MS发送切换通知给OETR,通知OETR MN已切换到NETR的地址NRLOC。
本发明实施例中,EID通过静态配置获得,在lisp网络中,MN的EID在切换前后保持不变。当MN从一个位置A移到另一个位置A时,MN从所连接的OETR切换到NETR,OETR与NETR所在的IP地址是不同的,也就是MN的路由地址分别是ORLOC与NRLOC,但MN的身份标识EID不变,也就是在MN移动前后,MN用不同的RLOC与对端CN进行通信,但其身份标识EID不变,保证了lisp网络的无缝切换。
本发明提出了一种基于lisp的切换实现方法包括:
终端从其附着的OETR切换到NETR时,所述OETR与所述NETR建立转发隧道。
其中,所述OETR与所述NETR建立转发隧道包括:
终端从其附着的OETR切换到NETR后,MS发送切换通知给OETR,通知所述源出口隧道路由器所述终端已切换到目标出口隧道路由器,携带所述NETR的路由位置;
所述OETR接收到映射服务器发送的切换通知后,根据所述切换通知中携带的所述NETR的路由位置,与所述NETR建立转发隧道。建立转发隧道时,所述OETR将所述终端的身份标识和所述OETR的路由位置发送给所述NETR。
所述方法还包括:所述OETR接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述NETR,由所述NETR转发给所述终端。
所述方法还包括:所述OETR或NETR在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。可以在OETR处设置定时器,超时后由OETR发起,也可以在NETR处设置定时器,超时后由NETR发起隧道拆除。
本发明体系结构如图6所示,包括lisp网络、MN、ETR、ITR和映射服务器MS。其中映射服务器MS存储ETR在其注册的EID/RLOC映射。流程如图7所示,包括:
步骤701a:MN从OETR切换到NETR后,NETR将EID/NRLOC在MS中进行注册更新,即NETR发送EID/NRLOC映射注册/更新请求给MS;
步骤701b:MS将其存储的EID/ORLOC更新为EID/NRLOC,并返回注册/更新响应给NETR,消息中携带MN的NRLOC和EID;
步骤702a:步骤701a后,MS发送切换通知给OETR,消息中携带EID与NRLOC;
其中,步骤702a与步骤701b没有先后次序。
步骤702b:OETR收到切换通知后,发送切换响应给MS;
步骤703a:步骤702a后,OETR发送建立隧道请求给NETR,消息中携带EID与ORLOC;
步骤703b:NETR收到建立隧道请求后,根据移动性相关的消息与OETR建立转发隧道,并返回建立隧道响应给OETR。NETR在建立转发隧道的同时在本地启用一个定时器t,当定时器超时,拆除隧道。也可以由OETR启用定时器,当定时器超时,拆除隧道。
转发隧道建立后,MN的下行数据通过OETR和NETR进行转发。定时器超时后,MN直接通过NETR及NMAG收发数据。
本发明实施例还提供一种源出口隧道路由器,如图8所示,包括:
隧道建立单元:用于当附着在所述源出口隧道路由器的终端从所述源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
路由位置信息处理单元:用于接收映射服务器发送的携带所述目标出口隧道路由器的路由位置的切换通知;所述隧道建立单元是用于:根据所述目标出口隧道路由器的路由位置,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
数据转发单元,用于接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述目标出口隧道路由器。
隧道拆除单元,用于在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
本发明实施例还提供一种切换实现系统,所述系统包括上述源出口隧道路由器,还包括映射服务器,
所述映射服务器用于:在所述终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器后,向所述源源出口隧道路由器发送切换通知,并携带所述目标出口隧道路由器的路由位置。
其中,所述系统还包括目标出口隧道路由器,所述目标出口隧道路由器用于接收到所述源出口隧道路由器转发的发给所述终端的数据时,将所述数据转发给所述终端。
其中,所述目标出口隧道路由器还用于:在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
本发明通过MS收到NETR在MS中注册EID/NRLOC映射时获得NETR所在的新地址即NRLOC,并通过OETR与NETR之间建立转发隧道的方法来解决lisp网络中终端移动时从其附着的OETR切换到NETR时终端通信过程中数据流通过OETR转发切换到通过NETR转发。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (9)

1.一种切换实现方法,其特征在于,基于身份位置分离协议LISP网络结构,包括:
终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,所述源出口隧道路由器与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道;
所述源出口隧道路由器与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道包括:
映射服务器在所述终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器后,向所述源出口隧道路由器发送切换通知,携带所述目标出口隧道路由器的路由位置和终端的终端标识EID;
所述源出口隧道路由器接收到映射服务器发送的切换通知后,根据所述切换通知中携带的所述目标出口隧道路由器的路由位置,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:所述源出口隧道路由器接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述目标出口隧道路由器,由所述目标出口隧道路由器转发给所述终端。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:所述源出口隧道路由器或目标出口隧道路由器在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
4.一种源出口隧道路由器,其特征在于,基于身份位置分离协议LISP网络结构,包括隧道建立单元和位置信息处理单元,其中:
路由位置信息处理单元,用于接收映射服务器发送的携带目标出口隧道路由器的路由位置的切换通知,所述切换通知携带所述目标出口隧道路由器的路由位置和终端的终端标识EID;
隧道建立单元,用于当附着在所述源出口隧道路由器的终端从所述源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器时,根据所述切换通知中携带的所 述目标出口隧道路由器的路由位置,与所述目标出口隧道路由器建立转发隧道。
5.如权利要求4所述的源出口隧道路由器,其特征在于,
所述源出口隧道路由器还包括数据转发单元,用于接收到发给所述终端的数据时,通过所述转发隧道将所述数据发送给所述目标出口隧道路由器。
6.如权利要求4或5所述的源出口隧道路由器,其特征在于,所述出口隧道路由器还包括隧道拆除单元,用于在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
7.一种切换实现系统,其特征在于,所述系统包括如权利要求4所述的源出口隧道路由器,还包括映射服务器,其中:
所述映射服务器用于:在所述终端从其附着的源出口隧道路由器切换到目标出口隧道路由器后,向所述源出口隧道路由器发送切换通知,携带所述目标出口隧道路由器的路由位置和终端的终端标识EID。
8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括目标出口隧道路由器,所述目标出口隧道路由器用于接收到所述源出口隧道路由器转发的发给所述终端的数据时,将所述数据转发给所述终端。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述目标出口隧道路由器还用于:在建立所述转发隧道超过指定时间后,拆除所述转发隧道。
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