CN105577842B - 用于共享IPv6地址的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于共享IPv6地址的方法和系统。其中6Lowpan网关集合中的每个网关定期向集合中的其它网关发送报文，以便向其它网关汇报自身当前的状态。若通过接收到的报文获知集合中的一个网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀网关作为当前主网关，集合中的其它网关均作为学习网关，各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。通过将一个IPv6地址前缀在多个6Lowpan网关之间共享，不同网关间自动同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，有效降低了单个网关失效带来的网络中断延时和终端重新注册地址的开销，增强了6Lowpan网络健壮性。

Description

用于共享IPv6地址的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种用于共享IPv6地址的方法和系统。

背景技术

6Lowpan针对物联网低功耗环境对传统的IPv6报文进行压缩和优化，是一种基于下一代互联网标准的轻量级IPv6协议。

6Lowpan网关负责特定网络所有6Lowpan终端的IPv6地址分配和管理，由于网关对应特定的IPv6前缀，网关失效会引起6Lowpan网络中断，因此多个网关之间需根据6Lowpan的特性进行互操作实现冗余保护。

图1为现有技术中6Lowpan网关管理IPv6地址的示意图。

步骤1a，6Lowpan网关1获取IPv6前缀A。

步骤1b，6Lowpan网关2获取IPv6前缀B。

步骤2a，终端1接入6Lowpan网关1时，通过6Lowpan邻居发现协议(ND)，根据前缀A生成IPv6地址，即[前缀A]：接口地址。

步骤2b，终端2接入6Lowpan网关2时，通过6Lowpan邻居发现协议，根据前缀B生成IPv6地址，即[前缀B]：接口地址。

步骤3a，终端1只与6Lowpan网关1之间进行6Lowpan全局重复地址检测。

步骤3b，终端2只与6Lowpan网关2之间进行6Lowpan全局重复地址检测。

步骤4，在某些情况下，6Lowpan网关1失效。

步骤5，终端1在地址过期后接入6Lowpan网关2，通过6Lowpan邻居发现协议，根据前缀B重新生成IPv6地址，即[前缀B]：接口地址。

由此可知，目前不同的6Lowpan网关管辖范围受限于不同的地址前缀，并带来以下问题：

1、不同的网关分配不同的IPv6地址前缀池，多个网关不能共享同一地址池进行多跳ND分配IPv6地址，造成地址利用率降低。

2、一个网关失效会导致整个6Lowpan网络的失效，即使有其他网关存在终端也必须重新加入网络、获取新前缀的IPv6地址，恢复周期长。

3、不同前缀的6Lowpan网络终端间一般有赖于各自所属网关之间转发，路径不优化。

发明内容

本发明实施例提供一种用于共享IPv6地址的方法和系统。通过将一个IPv6地址前缀在多个6Lowpan网关之间共享，不同网关间自动同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，有效降低了单个网关失效带来的网络中断延时和终端重新注册地址的开销，增强了6Lowpan网络健壮性。

根据本发明的一个方面，提供一种用于共享IPv6地址的方法，包括：

6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态；

若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关；

各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

在一个实施例中，若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关；

当前主网关获取IPv6前缀；

若通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀，则各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

在一个实施例中，当前主网关获取IPv6前缀后，还包括：

当前主网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；

当前主网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关从当前主网关学习IPv6前缀后，还包括：

学习网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；

学习网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，若通过接收到的报文获知当前主网关已失效，则各学习网关通过竞争选举出一个网关作为当前主网关；

当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。

在一个实施例中，失效的网关恢复工作后，作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。

根据本发明的另一方面，提供一种用于共享IPv6地址的系统，包括6Lowpan网关集合，其中6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态，若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关，其中：

学习网关，用于从当前主网关学习IPv6前缀。

在一个实施例中，若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关，其中：

当前主网关，用于获取IPv6前缀；

学习网关，用于在通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀时，从当前主网关学习IPv6前缀。

在一个实施例中，当前主网关还用于在获取IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关还用于在从当前主网关学习IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关还用于在通过接收到的报文获知当前主网关已失效时，通过竞争选举出一个网关作为当前主网关，以便选举出的当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。

在一个实施例中，失效的网关还用于在恢复工作后，作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。

本发明通过在6Lowpan网关间共享IPv6地址池，同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，从而可保持地址唯一性。同时，由于6Lowpan网关之间同步了IPv6地址分配状态等信息，在一个网关失效后其他网关会继续接管该前缀和全局地址注册表的管理维护，6Lowpan终端无需重新生成新的IPv6地址，提高了6Lowpan网络的健壮性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中6Lowpan网关管理IPv6地址的示意图。

图2为本发明用于共享IPv6地址的方法一个实施例的示意图。

图3为本发明用于共享IPv6地址的方法另一实施例的示意图。

图4为本发明用于共享IPv6地址的系统一个实施例的示意图。

图5为本发明6Lowpan网关管理IPv6地址一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本发明用于共享IPv6地址的方法一个实施例的示意图。如图2所示，本实施例的方法步骤如下：

步骤201，6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态。

步骤202，若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关。

例如，主网关可在初始状态下直接获取前缀信息，或通过手工配置获得前缀信息。

步骤203，各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

通过共享IPv6前缀，主网关和学习网关可分别利用共享的IPv6前缀为接入终端产生IPv6地址。

基于本发明上述实施例提供的用于共享IPv6地址的方法，通过在6Lowpan网关间共享IPv6地址池，同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，从而可保持地址唯一性。同时，由于6Lowpan网关之间同步了IPv6地址分配状态等信息，在一个网关失效后其他网关会继续接管该前缀和全局地址注册表的管理维护，6Lowpan终端无需重新生成新的IPv6地址，提高了6Lowpan网络的健壮性。

图3为本发明用于共享IPv6地址的方法另一实施例的示意图。如图3所示：

步骤301，6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态。

步骤302，若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关。

由于如何进行竞争选举并非本发明的发明点所在，因此这里不展开描述。

步骤303，当前主网关获取IPv6前缀。

步骤304，若通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀，则各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

通过共享IPv6前缀，主网关和学习网关可分别利用共享的IPv6前缀为接入终端产生IPv6地址。

在一个实施例中，当前主网关在获取IPv6前缀后，还包括：

当前主网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关。IPv6地址可以为[前缀]：接口地址。

之后，当前主网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关在从当前主网关学习IPv6前缀后，还包括：

学习网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关。IPv6地址可以为[前缀]：接口地址。

之后，学习网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在上述实施例中，涉及的同步可以为定期同步或在每个6Lowpan终端协商IPv6地址后即时同步；地址注册表条目必须包含6Lowpan网关的链路层地址、IPv6地址、网关地址等元素；创建特定地址注册表条目的网关拥有该条目的所有权，包括修改，删除等，从而避免IPv6地址分配的冲突。

在一个优选实施例中，由于考虑到全局IPv6地址注册表是由主网关维护的，学习网关并不能确保与主网关实时同步全局IPv6地址注册表，因此学习网关在与接入终端协商IPv6地址后，首先根据本地IPv6地址注册表信息判断该协商的IPv6地址是否已被使用，若已被使用则重新协商；若尚未被使用，为了确保IPv6地址不产生全局冲突，还需要向主网关进行地址查询，从而确保生成的IPv6地址是唯一的。

在一个实施例中，若通过接收到的报文获知当前主网关已失效，则各学习网关通过竞争选举出一个网关作为当前主网关，例如可将优先级最高的网关选作当前主网关。当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。当然，新选出的当前主网关也应具备相应的对外双向连接能力。

在一个实施例中，之前失效的网关恢复工作后，或者有新6Lowpan网关加入6Lowpan网关集合时，均作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。

通过上述处理，在共享IPv6前缀的同时，还可以减少不必要的切换，增强了6Lowpan网络的健壮性。

在一个优选实施例中，为了进一步增强系统的健壮性，在当前主网关正常运行时，各学习网关也可通过竞争选举一个备用主网关，在当前主网关失效时，备用主网关可直接接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目，从而可有效减小切换延迟。

图4为本发明用于共享IPv6地址的系统一个实施例的示意图。如图4所示，该系统可包括6Lowpan网关集合401，其中6Lowpan网关集合401中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态，若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关402，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关403，其中：

学习网关403，用于从当前主网关402学习IPv6前缀。

通过共享IPv6前缀，主网关和学习网关可分别利用共享的IPv6前缀为接入终端产生IPv6地址。

基于本发明上述实施例提供的用于共享IPv6地址的系统，通过在6Lowpan网关间共享IPv6地址池，定期同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，从而可保持地址唯一性。同时，由于6Lowpan网关之间同步了IPv6地址分配状态等信息，在一个网关失效后其他网关会继续接管该前缀和全局地址注册表的管理维护，6Lowpan终端无需重新生成新的IPv6地址，提高了6Lowpan网络的健壮性。

在一个实施例中，若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关402，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关403。其中：

当前主网关402，用于获取IPv6前缀。

学习网关403，用于在通过接收到的报文获知当前主网关402已获取IPv6前缀时，从当前主网关学习IPv6前缀。

通过共享IPv6前缀，主网关和学习网关可分别利用共享的IPv6前缀为接入终端产生IPv6地址。

由于如何进行竞争选举并非本发明的发明点所在，因此这里不展开描述。

在一个实施例中，当前主网关402还用于在获取IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关403还用于在从当前主网关402学习IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，以便终端能够利用生成的IPv6地址直接接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

在一个实施例中，学习网关403还用于在通过接收到的报文获知当前主网关402已失效时，通过竞争选举出一个网关作为当前新的主网关，以便选举出的当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。

优选的，之前失效的网关还用于在恢复工作后，作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。

下面通过一个具体示例对本发明进行说明。

图5为本发明6Lowpan网关管理IPv6地址一个实施例的示意图。在该实施例中，设6Lowpan网关集合中包括3个6Lowpan网关。其中：

步骤501，每个6Lowpan网关定期向集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态。

步骤502，若通过接收到的报文获知集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出网关1作为当前主网关，此时网关2和网关3均作为学习网关。

步骤503，当前主网关获取IPv6前缀A。

若网关1已获取前缀A，则可省略步骤502、步骤503，直接将具有前缀A的网关1作为当前主网关，网关2和网关3均作为学习网关。

步骤504a，若通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀，则网关2从当前主网关学习IPv6前缀A。

步骤504b，若通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀，则网关3从当前主网关学习IPv6前缀A。

步骤505a，当终端1接入网关1时，网关1利用前缀A生成IPv6地址，即[前缀A]：接口地址。

步骤505b，当终端2接入网关2时，网关2利用前缀A生成IPv6地址，即[前缀A]：接口地址。

步骤505c，当终端3接入网关3时，网关3利用前缀A生成IPv6地址，即[前缀A]：接口地址。

由于终端1-3在接入不同网关时生成的IPv6地址中包括相同的前缀A，因此终端1-3可利用该IPv6地址直接接入集合中的其它6Lowpan网关。

步骤506，网关1-3中的任一网关在与各自接入的终端协商IPv6地址后，在多个网关之间同步全局地址注册表，以便避免IPv6地址分配的冲突。

步骤507，在某种情况下，作为当前主网关的网关1失效。

步骤508，若通过接收到的报文获知当前主网关已失效，则网关2和网关3通过竞争选举出网关2作为当前主网关。

步骤509，网关2作为当前主网关，接管前缀A的管理、发布以及接管所有全局地址注册条目。

步骤510，终端1利用当前的IPv6地址直接接入网关2或网关3，网关2或网关3改写对应地址注册表的所有权。

步骤511，失效的网关1克服故障，开始恢复工作。

步骤512，网关1从作为主网关的网关2学习前缀A。

通过实施本发明，通过将一个IPv6地址前缀在多个6Lowpan网关之间共享，不同网关间自动同步6Lowpan终端的地址分配注册状态等信息，有效降低了单个网关失效带来的网络中断延时和终端重新注册地址的开销，增强了6Lowpan网络健壮性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种用于共享IPv6地址的方法，其特征在于，包括：

6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态；

若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关；

各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关；

当前主网关获取IPv6前缀；

若通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀，则各学习网关分别从当前主网关学习IPv6前缀。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

当前主网关获取IPv6前缀后，还包括：

当前主网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，使得终端能够利用生成的IPv6地址接入所述集合中的其它6Lowpan网关；

当前主网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

学习网关从当前主网关学习IPv6前缀后，还包括：

学习网关在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，使得终端能够利用生成的IPv6地址接入所述集合中的其它6Lowpan网关；

学习网关与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，

若通过接收到的报文获知当前主网关已失效，则各学习网关通过竞争选举出一个网关作为当前主网关；

当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

失效的网关恢复工作后，作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。

7.一种用于共享IPv6地址的系统，其特征在于，包括6Lowpan网关集合，其中6Lowpan网关集合中的每个6Lowpan网关定期向所述集合中的其它6Lowpan网关发送报文，以便向所述其它6Lowpan网关汇报自身当前的状态，若通过接收到的报文获知所述集合中的一个6Lowpan网关已获取IPv6前缀，则将具有IPv6前缀的6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关，其中：

学习网关，用于从当前主网关学习IPv6前缀。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

若通过接收到的报文获知所述集合中的任何一个6Lowpan网关都未获取IPv6前缀，则所述集合中的全部6Lowpan网关通过竞争选举出一个6Lowpan网关作为当前主网关，所述集合中除当前主网关之外的6Lowpan网关均作为学习网关，其中：

当前主网关，用于获取IPv6前缀；

学习网关还用于在通过接收到的报文获知当前主网关已获取IPv6前缀时，从当前主网关学习IPv6前缀。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

当前主网关还用于在获取IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，使得终端能够利用生成的IPv6地址接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

学习网关还用于在从当前主网关学习IPv6前缀后，在终端接入时，利用IPv6前缀生成IPv6地址，使得终端能够利用生成的IPv6地址接入所述集合中的其它6Lowpan网关；还用于与所述集合中的其它6Lowpan网关同步全局IPv6地址注册表。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的系统，其特征在于，

学习网关还用于在通过接收到的报文获知当前主网关已失效时，通过竞争选举出一个网关作为当前主网关，以便选举出的当前主网关接管IPv6前缀的管理和发布、以及所有全局地址注册表条目。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，

失效的网关还用于在恢复工作后，作为学习网关从当前主网关学习IPv6前缀。