CN104618525A - 基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，提出一种基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法。该连接方法包括：代理子网的添加或删除，代理子网的广播通告，代理子网查询和响应，代理子网库的管理，本地路由与分组转发。本发明通过基于链路层路由的移动自组织网络与基于网络层路由的固定网络连接方法，实现移动自组织网络与固定网络之间的通信，扩大了固定网络的覆盖率。

Description

基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法
技术领域
发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法。
背景技术
移动自组织网络是由一组带有无线收发机的移动节点组成的多跳、临时性的自治系统。它是一种分布式的网络，不需要网络基础设施，网络中的每个节点处于平等的地位，不在直接通信范围内的节点可以通过其他节点的存储转发进行通信；节点可以随时加入或离开网络，并可以在网络中自由的移动。移动自组织网络组网方式灵活，成本低，具有完全自主的运行方式，能够实现任意节点随时随地的通信，在军事、救灾，大型会议等领域具有广泛的应用场景。将移动自组织网络与固定网络融合，可以提高固定网络接入的灵活性，扩大网络的覆盖范围，消除通信的盲区；同时移动自组织网络节点可以访问固定网络提供的丰富资源和服务。移动自组织与其他网络互联互通能发挥更大的作用，移动自组织网络与固定网络融合可以实现更大型网络的无缝化。
移动自组织网络与固定网络融合的架构，如图1所示：其中，包括移动自组织网络普通节点，网关节点，路由器设备，主机。他们采用的网络协议栈，如图2所示。移动自组织网络中采用AODV，DSR，OLSR等平面路由协议来实现网内任意节点间的通信，IETF对AODV，DSR，OLSR等基于IP路由协议进行了详细的描述；固定网络中的路由器采用OSPF，RIP等基于IP路由协议。由于移动自组织网络与固定网络的网络结构和协议框架不同，要通过移动自组织网络作为传输中介实现不同固定网络主机之间的通信，必须通过网关节点作为桥梁。由图可知，网关节点采用了双协议栈，能够同时与移动自组织网络以及固定网络主机进行通信。
为了解决移动自组织网络与其他网络连接的问题，有人提出了不少的解决方法，不过大多都是基于网络层的移动自组织网络和其他网络的连接方法。而不适用于分层路由跨异构网络的连接方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对基于链路层路由的移动自组织网络和基于网络层路由的固定网络特定的场景，提出了一种基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，以解决异构网络的连接问题，扩大网络的覆盖范围。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，包括：（1）所连接的移动自组织网络基于链路层的二层路由，固定网络基于网络层的三层路由；（2）网关节点采用代理子网库，网关节点的物理地址映射多个代理子网；所述代理子网库记录整个移动自组织网络中每个代理节点的物理地址与代理子网的映射关系，每个代理节点可以代理多个子网；（3）代理节点周期性地进行广播代理子网通告消息，或在添加或删除对应的代理子网时广播代理子网通告消息，以向移动自组织网络通告本地所代理的子网，本节点的物理地址所代理的子网，能够根据物理地址寻址，由该节点做代理转发。
其中，所述移动自组织网络中的节点间的路由方式是基于链路层的二层路由，依赖于物理地址，而所述固定网络中节点间的路由方式是基于网络层的三层路由，依赖于IP地址。
代理节点的分组转发方式采用链路层的二层路由表和网络层的三层路由表相结合；
a、节点收到业务数据报文，若目的地址IP与本节点的IP地址相同，或目的地址IP是广播地址，则转交给上层协议处理；否则，查询本地三层路由表，若查询到，通过有线网口转发，若未查询到，取出目的地址IP，遍历代理子网表，对每项的子网掩码进行逻辑“与”操作，若存在相同的代理子网IP地址，则取出相应的物理地址，然后发送给链路层，否则丢弃。
b、节点收到链路层的数据报文，解析出目标地址IP，比较本节点的IP，若相同，则进入上层协议处理流程，否则，查询三层路由表。
节点采用静态方式添加新的代理子网或删除代理子网；所述添加新的代理子网，即添加一个非本节点所在子网的静态路由的时候，将子网的静态路由所指向的IP目的地址与子网掩码同步添加到需要代理节点物理地址的子网表中；所述删除代理子网，根据待删除的子网IP，查询代理子网表，然后进行删除操作；之后触发广播代理子网通告消息。
节点采用代理子网查询与响应；当节点的代理子网表项超时的次数达到设定值时，根据超时表项的物理地址作为目的物理地址查询本地二层路由表，若有路由，则单播查询；否则，广播查询；接收节点接收到代理查询消息之后，广播代理子网查询响应消息。
当节点收到业务数据报文时，根据IP目的地址与代理子网表中的各项子网掩码进行逻辑“与”操作后，若找不到对应的子网地址，直接丢弃该数据报文；否则转发到固定网络。
当代理节点收到代理子网通告消息、查询响应消息，以及代理子网表项超时，代理子网库进行更新操作。
具体的，所述代理子网库的记录包括：PID域，用来记录代理节点的物理地址；proxy main域，用来记录代理节点的IP地址与子网掩码；proxy subnet域，记录代理子网IP地址和子网掩码；number域，记录代理子网数目；time域，记录超时时间；count域，记录超时次数。
本发明的优点是：使用本发明所述方法，能够成功实现移动自组织网络与固定网络进行通信，扩大网络覆盖范围。
附图说明
图1 是现有的移动自组织网络与固定网络无缝连接的网络结构图。
图2 是现有的移动自组织网络节点、网关以及固定网络主机的协议框架图。
图3 是本发明移动自组织网络与以太网无缝连接的网络结构图。
图4 是数据流从网络层到链路层示意图。
图5 是数据流从链路层到网络层示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，并不能用来限制本发明的保护范围。
如图3所示的网络结构，本发明包括以下几部分：
（1）        添加新的代理子网或删除代理子网：添加新的代理子网，即添加一个非本节点所在子网的静态路由的时候，将子网的静态路由所指向的IP目的地址与子网掩码同步添加到需要代理节点物理地址的子网表中。删除代理子网，根据待删除的子网IP，查询代理子网表，然后进行删除操作。之后触发广播代理子网通告消息。
（2）        代理子网的通告消息：代理子网节点周期性地向移动自组织网络广播代理子网通告消息，或在添加或删除对应的代理子网是广播代理子网通告消息。
（3）        代理子网查询与响应：
a、当节点的代理子网表项超时的次数达到设定值时，根据超时表项的物理地址作为目的物理地址PID查询本地二层路由表，若有路由，则单播查询；否则，广播查询。接收节点接收到代理查询消息之后，广播代理子网查询响应消息。
b、当节点收到业务数据报文时，根据IP目的地址与代理子网表中的各项子网掩码进行“与”操作后，若找不到对应的子网地址，直接丢弃该数据报文；否则转发到固定网络。
（4）        代理子网库的管理：代理子网库记录整个移动自组织网络中每个代理节点的物理地址PID与代理子网的映射关系，每个代理节点可以代理多个子网。当代理节点收到代理子网通告消息，查询响应消息，以及代理子网表项超时，代理子网库进行更新操作。
（5）        分组转发模块：该模块主要为数据流的转发模块分为下行（从网络层到链路层）以及上行（从链路层到网络层）。
以下为一实施例的具体介绍。
步骤1，静态添加与删除代理子网。
1.1、在进行代理子网的添加与删除之前，先更新本地代理子网表。
1.2、代理子网的添加，具体地，在代理节点静态添加本地代理子网的IP地址与子网掩码，并保存在与本地物理地址PID相对应的代理子网表中。
1.3、代理子网的删除，具体的，根据待删除的代理子网IP地址与子网掩码，查询代理子网表，若存在，则从本地代理子网删除该项。
1.4、之后，触发广播代理子网通告消息。
步骤2，周期性广播代理子网通告消息。
代理节点周期性地进行广播代理子网通告消息，以向移动自组织网络通告本地所代理的子网，本节点的PID所代理的子网，即目的是到该子网的，可根据PID寻址，由该节点做代理转发。该消息的格式，包括proxy number域，用来记录代理子网的个数；proxy main address域，用来记录本地代理节点的IP地址；proxy main address net mask域，用来记录本地代理节点网络掩码；proxy subnet域，用来记录代理子网IP地址；net mask域：用来记录代理子网掩码。
步骤3，代理子网查询与响应。
代理子网查询消息格式，包括：PID proxy subnet，记录源PID代理哪些子网。
代理子网查询响应消息格式，包括：proxy number，用来记录代理的子网个数；PID proxy subnet，用来记录代理子网的PID；over time number，用来记录超时次数；proxy main address，用来记录节点的主IP地址；proxy main address net mask，用来记录节点主地址的掩码；proxy subnet，用来记录代理子网地址；proxy net mask，用来记录代理子网的掩码。
当代理节点的代理子网表项超时的次数达到MAX_OVERTIME_NUM-1时，根据超时表项的物理地址PID作为目的物理地址查询本地二层路由表，若有路由，则单播查询；否则，广播查询。接收节点接收到代理查询消息之后，广播代理子网查询响应消息。
当代理节点收到业务数据报文时，根据IP目的地址与代理子网表中的各项子网掩码进行“与”操作后，若找不到对应的子网地址，直接丢弃该数据报文；否则转发到固定网络。
非子网代理节点接收到广播查询消息，则先查询本地代理子网库,如果足够新，即查到的表项超时次数不大于两次,则构造查询响应消息直接将该消息回送源节点并停止该包的继续广播，否则，继续广播。
接收节点接收到代理查询消息之后，广播一个代理子网查询响应消息。
步骤4，代理子网库的管理。
代理子网库记录整个移动自组织网络中每个节点物理地址PID与代理子网IP和掩码的映射关系，每个节点可以代理多个子网。其中，记录包括：PID域，用来记录代理节点的物理地址PID；proxy main域，用来记录代理节点的IP地址与子网掩码；proxy subnet：记录代理子网IP地址和子网掩码；number：记录代理子网数目；time：记录超时时间；count：记录超时次数。
代理子网库的更新依赖于接收到的代理子网查询响应消息与代理子网通告消息处理,以及代理子网库time的超时次数；
当接收到代理子网查询响应消息或代理子网通告消息，根据PID查询代理子网库，并做更新操作。当代理子网库中time超时次数达到MAX_OVERTIME_NUM -1次时，根据代理子网库中的PID作为目的PID查询二层链路路由表的结果决定，单播或广播代理子网查询消息。若查询超时未收到代理子网查询响应消息，则删除该表项，否则根据PID更新或替换该表项。
步骤5，本地路由与分组转发。
如图4所示，节点收到业务数据报文，若目的地址IP与本节点的IP地址相同，或其目的地址IP是广播地址，则转交给上层协议处理；否则，查询本地三层路由表，若查询到，通过以太网网口转发，否则，取出目的地址IP，遍历代理子网表，对每项的proxy subnet中子网掩码进行“与”操作，若proxy subnet中存在相同的代理子网IP地址，则取出相应的物理地址PID作为目标地址，然后发送给链路层，否则丢弃。
如图5所示，节点收到链路层的数据报文，解析出目标地址IP，比较本节点的IP，若相同，则进入上层协议处理流程，否则，查询以太网三层路由表并进入以太网协议栈处理流程。

Claims (8)

1.基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，（1）所连接的移动自组织网络基于链路层的二层路由，固定网络基于网络层的三层路由；（2）网关节点采用代理子网库，网关节点的物理地址映射多个代理子网；所述代理子网库记录整个移动自组织网络中每个代理节点的物理地址与代理子网的映射关系，每个代理节点可以代理多个子网；（3）代理节点周期性地进行广播代理子网通告消息，或在添加或删除对应的代理子网时广播代理子网通告消息，以向移动自组织网络通告本地所代理的子网，本节点的物理地址所代理的子网，能够根据物理地址寻址，由该节点做代理转发。
2.根据权利要求1所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，所述移动自组织网络中的节点间的路由方式依赖于物理地址，而所述固定网络中节点间的路由方式依赖于IP地址。
3.根据权利要求2所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，所述代理节点的分组转发方式采用链路层的二层路由表和网络层的三层路由表相结合；
a、节点收到业务数据报文，若目的地址IP与本节点的IP地址相同，或目的地址IP是广播地址，则转交给上层协议处理；否则，查询本地三层路由表，若查询到，通过有线网口转发，若未查询到，取出目的地址IP，遍历代理子网表，对每项的子网掩码进行逻辑“与”操作，若存在相同的代理子网IP地址，则取出相应的物理地址，然后发送给链路层，否则丢弃；
b、节点收到链路层的数据报文，解析出目标地址IP，比较本节点的IP，若相同，则进入上层协议处理流程，否则，查询三层路由表。
4.根据权利要求1所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，节点采用静态方式添加新的代理子网或删除代理子网；所述添加新的代理子网，即添加一个非本节点所在子网的静态路由的时候，将子网的静态路由所指向的IP目的地址与子网掩码同步添加到需要代理节点物理地址的子网表中；所述删除代理子网，根据待删除的子网IP，查询代理子网表，然后进行删除操作；之后触发广播代理子网通告消息。
5.根据权利要求4所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，节点采用代理子网查询与响应；当节点的代理子网表项超时的次数达到设定值时，根据超时表项的物理地址作为目的物理地址查询本地二层路由表，若有路由，则单播查询；否则，广播查询；接收节点接收到代理查询消息之后，广播代理子网查询响应消息。
6.根据权利要求5所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，当节点收到业务数据报文时，根据IP目的地址与代理子网表中的各项子网掩码进行逻辑“与”操作后，若找不到对应的子网地址，直接丢弃该数据报文；否则转发到固定网络。
7.根据权利要求1所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，当代理节点收到代理子网通告消息、查询响应消息，以及代理子网表项超时，代理子网库进行更新操作。
8.根据权利要求1所述基于分层路由跨异构网络的无缝连接的方法，其特征在于，所述代理子网库的记录包括：PID域，用来记录代理节点的物理地址；proxy main域，用来记录代理节点的IP地址与子网掩码；proxy subnet域，记录代理子网IP地址和子网掩码；number域，记录代理子网数目；time域，记录超时时间；count域，记录超时次数。
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