CN107682903B - 一种基于标识的网络移动路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于标识的网络移动路由方法。本方法为：1)当一携带MNN的移动路由器连接到移动子网NEMO时，该NEMO连接的移动路由器逐级将其覆盖范围内所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的移动路由器；NEMO连接的根移动路由器为nMR；2)nMR所在接入交换路由器nASR将nMR作为MNN的路由标识的映射消息通告给nASR所属管理域内的映射服务器IDMS更新标识映射关系；3)IDMS向MNN的原接入交换路由器oASR发送一映射通告消息，并且oASR向与MNN通信的对端节点CN发送一标识通告消息，使CN的接入交换路由器将该对端节点CN的数据包发送到MNN。本发明提高了子网移动效率。

Description

一种基于标识的网络移动路由方法

技术领域

本发明涉及一种基于标识的网络移动路由方法，属于网络通信技术领域。

背景技术

随着移动用户和各种移动设备(如蜂窝电话、PDA和便携电脑等)的迅猛增加，对于“任何时间、任何地点和任何方式”的移动互联网接入需求正在变成人们日常生活的一个基本保障。为了实现移动和泛在的计算环境，基础网络的当前研究趋势集中在实现全IP的移动互联网，旨在以从移动用户到接入点的IP部署来紧密结合因特网和电信网。而移动性管理，特别是其中的切换管理是全IP移动互联网中最重要的问题，也是最具挑战性的问题，成为下一代IP网络以及新型网络架构的研究重点。

一体化网络与普适服务体系不同于传统的OSI七层模型和互联网TCP/IP模型，它将网络、业务和用户看作一个整体，把网络分为“网通层”和“服务层”两大部分。网通层由虚拟接入子网和虚拟骨干子网构成，引入接入标识(Access Identifier，AID)、路由标识(Route Identifier，RID)及其分离映射机制，将身份与位置进行分离，为数据、语音、视频等业务提供一体化的网络通信平台，实现基于网络的安全认证，移动性支持等功能。服务层采用唯一的标识对各种业务、网络资源和用户进行识别，负责各种业务的会话、控制和管理等。在接入网，多元化的接入技术甚至可以使用不同的协议栈和不同的身份表达方式；在骨干网，又分为交换路由层面和管理层面，前者负责数据包路由，后者对网内终端进行位置管理、认证。交换路由层面包括接入交换路由器(Access Switch Router，ASR)和广义交换路由器(General Switch Router，GSR)等交换路由设备；管理层面包括映射服务器(IDentifier Mapping Server，IDMS)和认证中心(Authentication Center，AC)等管理组件。这种架构不仅适应未来互联网对于高可扩展性以及强安全性的要求，而且对于移动性支持也具有天然的适应性。然而在一体化网络中如何支持整个网络的移动，从而避免嵌套的包头的额外开销及冗余路由是目前亟待解决的技术问题。

作为一体化网络最重要的两个功能实体之一，IDMS负责保存各类型终端的身份、位置映射信息，是整个位置管理系统中最重要的存储实体。ASR是位置管理系统的另外一个重要实体，它除了负责发起位置查询过程之外，还要保存一部分终端的位置信息，作为本地的缓存，以提高查询的效率。ASR根据其维护的两张映射表，按照图1流程进行数据转发，ASR上维护的标识映射关系包括下面两个部分：

1)本地用户映射表

本地用户映射表中保存当前接入本路由器的终端映射信息，ASR为每个新接入的终端分配一个可用的RID，之后将其添加至本地用户表，对数据包路由时使用。

2)对端用户映射表

在ASR为终端建立好一次通信连接之后，会将CN的映射信息保存在对端用户映射表中，这样能够高效地对后续的数据包进行路由操作。另外，为了支持终端移动后能够向CN的ASR及时进行标识映射关系的更新，需要更快的找到当前正在与本地移动终端通信的CN所在ASR的路由标识，所以将这些信息也添加到对端用户存储表中。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于标识的网络移动路由方法。

本发明的技术方案为：

一种基于标识的网络移动路由方法，其步骤包括：

1)当一携带移动网络节点MNN的移动路由器连接到移动子网NEMO时，该移动子网NEMO连接的移动路由器逐级将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的移动路由器；其中，移动子网NEMO连接的移动路由器为嵌套深度为m的移动路由器MR(m)，该移动子网NEMO连接的根移动路由器为nMR，MNN为两通信网络节点中的一网络节点；

2)该nMR所在接入交换路由器nASR将该nMR作为该MNN的路由标识的映射消息通告给该nASR所属管理域内的映射服务器IDMS更新标识映射关系；

3)该映射服务器IDMS向该MNN的原接入交换路由器oASR发送一映射通告消息，使该oASR将缓存的该MNN的数据包重定向到该nASR；并且该oASR向与该MNN通信的对端节点CN发送一标识通告消息，从而使该对端节点CN的接入交换路由器CN_ASR能够将该对端节点CN的数据包发送到该MNN。

进一步的，所述该移动子网NEMO连接的移动路由器MR逐级将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的移动路由器MR的方法为：携带移动网络节点MNN的移动路由器MR向根移动路由器nMR发送该MNN的标识映射关系，对于以nMR为根移动路由的每一层移动路由器，如果第n层移动路由器MR(n)维护着该MNN的映射且路由标识为MR(n+1)，则结束；否则将该MR(n)设置MR(n+1)为MNN的路由标识，并继续向MR(n-1)发送MNN的标识映射关系；n取值为0～m。

进一步的，步骤1)之后，该nMR向其所在接入交换路由器nASR发送该MNN的标识信息进行认证；认证成功后进行步骤2)。

进一步的，当该MNN在移动子网NEMO内移动时，则该MNN的新旧移动路由器的分支节点对该MNN的路由标识进行更新，且该分支节点将该MNN的新的路由标识更新给该MNN的旧移动路由器，使该MNN的旧移动路由器能够将缓存的该MNN的数据包重路由给该MNN。

进一步的，所述映射服务器IDMS维护的标识映射关系表的映射条目中设有路由标识信息；所述路由标识信息包括路由标识，标志位和用以维护根移动路由器标识的扩展信息。

进一步的，所述扩展信息具有最高优先级，当MNN的路由标识被请求时，IDMS优先恢复所述扩展信息，使该MNN的数据包能够被直接路由到对应的根移动路由器。

进一步的，该对端节点CN向该MNN发送数据包的方法为：该对端节点CN向该MNN发出一数据包，该数据包的源地址为该对端节点CN的身份标识CN_ID、目的地址为该MNN的身份标识MNN1_ID；当该数据包到达该移动子网NEMO的接入交换路由器ASR_i时，该接入交换路由器ASR_i请求该对端节点CN的路由标识以及该MNN的路由标识，该对端节点CN所连接的接入交换路由器ASR_j将源地址和目的地址替换为该对端节点CN的路由标识以及该MNN的路由标识，并且将该MNN的身份标识携带在数据包的扩展头部中，将该数据包传输到该接入交换路由器ASR_i；该接入交换路由器ASR_i通过查询自己维护的映射表将数据包转发给该MNN接入的移动路由器MR，然后该移动路由器MR将数据包转发给该MNN。

进一步的，该MNN向该对端节点CN发送数据包的方法为：该MNN向该对端节点CN发出一数据包，该数据包的源地址为该MNN的身份标识、目的地址为该对端节点CN的身份标识；当该数据包到达该移动子网NEMO的接入交换路由器ASR_i时，该接入交换路由器ASR_i替换身份标识为路由标识；并将该MNN的身份标识携带在数据包的扩展头部；当该数据包到达对端节点CN所连接的接入交换路由器ASR_j时，接入交换路由器ASR_j将该数据包的扩展头部的身份标识作为源地址，目的地址修改为该对端节点CN的身份标识并将数据包最终发送给该对端节点CN。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明通过多层标识映射流程，实现子网内的移动路由器MR将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的MR，大大提高了移动网络节点与对端通信节点之间的路由效率，可以避免IPv6网络移动机制中嵌套的包头的额外开销及冗余路由，从而提高了子网移动的效率。

附图说明

图1为基于标识替换的数据转发流程图；

图2为基于多层标识映射的通信流程；

图3为基于标识分离的网络移动机制示意图；

图4为数据包传输机制示意图；

(a)从CN向MNN1发送的数据包，(b)从MNN1发送给CN的数据包。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

1、多层标识映射机制

为了保证数据包能够在子网嵌套情况下被移动路由器一层层传输，本发明提出多层标识映射机制，其主要目的是通过逐级的位置更新让子网内的移动路由器(MobileRouter，MR)将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的MR。而通告到IDMS的节点的路由标识为根MR的路由标识。其多层标识映射流程为：

如果一个新的移动路由器MR携带移动网络节点MNN(Mobile Network Node，即移动网络内部的可以移动或固定的节点)连接到嵌套深度为m的移动路由器MR(m)下面的子网，其中，m为嵌套深度,n为变量(0～m)，初始值为m；

首先，MR向MR(1)发送MNN的标识映射关系；对于以MR(1)为根MR的每一层移动路由器，如果第n层移动路由器MR(n)维护着MNN的映射且路由标识是MR(n+1)，则结束；否则将MR(n)设置MR(n+1)为MNN的路由标识，MR(n)继续向MR(n-1)发送MNN的标识映射关系。

当MR(1)收到底层MR的映射更新消息时，MR(1)向ASR发送MNN的标识信息进行认证；当MR(1)所在ASR认证MNN成功后，MR(1)所在ASR向此ASR所属管理域内的IDMS更新标识映射关系(MNN,MR(1))，ASR按照上述映射更新消息发送流程逆向向MR返回映射响应消息；否则，ASR按照上述映射更新消息发送流程逆向向MR返回映射错误提示信息，不允许MNN接入；MR(n)确认映射响应。

对于MR(m)中的每个中间MR，维护了其所覆盖网络内的所有MNN和MNN对应的直连MR的关系。如果发生移动子网NEMO(Network Mobility)内的移动(即根MR没有变化)，当映射消息到达分支MR时，分支MR只需要更新直连MR信息而无需为MNN继续进行标识更新，图2示例此流程原理。

图2右侧子网间切换时，当MR3接入MR4,MR3向MR4发送标识映射消息，当MR4收到该标识映射消息后，MR4将MNN1的路由标识设置为MR3。同理，MR4继续向上发送标识映射消息，ASR3将MNN1的路由标识设置为MR4。那么ASR3和MR4中的标识映射条目如表1、表2所示。

表1为ASR3映射条目

接入标识	路由标识
		MNN1	MR4

表2为MR4映射条目

接入标识	路由标识
		MNN1	MR3

而ASR3收到各MR(n)确认映射响应消息后，将这些映射信息更新到IDMS，IDMS维护的标识映射关系如表3所示。在IDMS的映射条目中，本发明扩展了路由标识信息，增加了扩展信息用以维护根MR的标识。扩展信息具有最高优先级，当MNN的路由标识被请求时，IDMS优先恢复扩展信息。这样，MNN的数据包就能够被直接路由到对应的根MR，但是基于扩展信息传输的数据包仍然携带着MNN的ID信息。

表3为IDMS的映射表

图2左侧子网内切换时，当MR3接入MR5,MR3向MR5发送映射消息，当MR5收到消息后，MR5将MNN1的路由标识设置为MR3。同理，MR5继续向上发送映射消息，但是MR1维护着MNN1的映射条目，所以只是将MNN1的路由标识设置为MR5。MR1不再继续向ASR2发送映射消息，直接向MR5反馈映射响应消息。

2、移动性管理

基于上述标识映射机制，本发明提出的基于标识分离机制的网络移动方案如图3所示。假设通信双方中的一个节点MNN随着其移动路由器接入到新的移动路由器(nMR)，那么在子网间移动场景下，根MR发生了变化，所以映射消息到达了ASR，且有可能是一个新的ASR(nASR)。nASR将nMR(示例中的根MR)作为MNN的路由标识并将此映射消息通告给IDMS。由于IDMS接收到同一个MNN的新的映射更新消息，IDMS就向该MNN的旧ASR(oASR)发送一个映射通告消息，从而使oASR将缓存的MNN的数据包重定向到nASR。另一方面，oASR向与该MNN通信的对端节点发送这个标识通告消息，从而使对端节点的ASR(CN_ASR)能够将新的数据包发送到MNN的当前位置。

在子网内移动场景下，MR移动到不同的接入路由器但是仍然在同一个根MR下面。那么只有新旧移动路由器的分支节点需要将MNN的路由标识进行更新，且分支路由器将MNN的新的路由标识更新给MNN旧的移动路由器，从而使旧的移动路由器能够将缓存的MNN的数据包重路由给MNN。

3、数据包传输

以图2中子网间切换为例，MNN1与CN进行通信，其流程如图4所示。对于从CN向MNN1发送的数据包，源地址和目的地址分别为CN的身份标识(CN_ID)以及MNN1的身份标识(MNN1_ID)。当数据包到达ASR3时，ASR3请求CN的路由标识(CN_locator)以及MNN的路由标识(MR4_locator)，ASR4从而将源地址和目的地址替换为这两个路由标识，并且将MNN1的身份标识携带在数据包中的扩展头部中。基于该路由标识，数据包被传输到ASR3。通过基于MNN1_ID查询自己维护的映射表，ASR3将目的地址替换为MR4的身份标识，并将数据包转发给MR4。MR4收到数据包后，同理将数据包转发给MR3。MR3发现MNN1在自己的子网内，从而将MNN1的身份标识作为目的地址把数据包最终转发给MNN1。

对于从MNN1发送给CN的数据包，在子网内传输时，都是用MNN1和CN的身份标识作为源和目的地址。当数据包到达ASR3时，ASR3替换身份标识为路由标识。其中，MNN1的身份标识为MR4的路由标识，而MNN1的身份标识被携带在数据包的扩展头部。当数据包到达CN所连接的ASR4时，ASR4直接将扩展头部的身份标识作为源地址，目的地址修改为CN的身份标识并将数据包最终发送给CN。

通过上述的多层标识映射流程，提高了MNN1与对端通信节点CN之间的路由效率，避免了IPv6网络移动机制中嵌套的包头的额外开销及冗余路由，提高了子网移动的效率。

以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种基于标识的网络移动路由方法，其步骤包括：

1)当携带移动网络节点MNN的移动路由器连接到移动子网NEMO时，该移动子网NEMO连接的移动路由器逐级将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的移动路由器；其中，移动子网NEMO连接的移动路由器为嵌套深度为m的移动路由器MR(m)，该移动子网NEMO连接的根移动路由器为nMR，MNN为两通信网络节点中的一网络节点；该移动子网NEMO连接的移动路由器MR逐级将其覆盖范围内的所有节点的路由标识设置为与该节点直接相连的移动路由器MR的方法为：携带移动网络节点MNN的移动路由器MR向根移动路由器nMR发送该MNN的标识映射关系，对于以nMR为根移动路由的每一层移动路由器，如果第n层移动路由器MR(n)维护着该MNN的映射且路由标识为MR(n+1)，则结束；否则将该MR(n)设置MR(n+1)为MNN的路由标识，并继续向MR(n-1)发送MNN的标识映射关系；n取值为0～m；

2)该nMR所在接入交换路由器nASR将该nMR作为该MNN的路由标识的映射消息通告给该nASR所属管理域内的映射服务器IDMS更新标识映射关系；

3)该映射服务器IDMS向该MNN的原接入交换路由器oASR发送一映射通告消息，使该oASR将缓存的该MNN的数据包重定向到该nASR；并且该oASR向与该MNN通信的对端节点CN发送一标识通告消息，从而使该对端节点CN的接入交换路由器CN_ASR能够将该对端节点CN的数据包发送到该MNN；当该MNN在移动子网NEMO内移动时，则该MNN的新旧移动路由器的分支节点对该MNN的路由标识进行更新，且该分支节点将该MNN的新的路由标识更新给该MNN的旧移动路由器，使该MNN的旧移动路由器能够将缓存的该MNN的数据包重路由给该MNN。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)之后，该nMR向其所在接入交换路由器nASR发送该MNN的标识信息进行认证；认证成功后进行步骤2)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射服务器IDMS维护的标识映射关系表的映射条目中设有路由标识信息；所述路由标识信息包括路由标识，标志位和用以维护根移动路由器标识的扩展信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述扩展信息具有最高优先级，当MNN的路由标识被请求时，IDMS优先恢复所述扩展信息，使该MNN的数据包能够被直接路由到对应的根移动路由器。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该对端节点CN向该MNN发送数据包的方法为：该对端节点CN向该MNN发出一数据包，该数据包的源地址为该对端节点CN的身份标识CN_ID、目的地址为该MNN的身份标识MNN1_ID；当该数据包到达该移动子网NEMO的接入交换路由器ASR_i时，该接入交换路由器ASR_i请求该对端节点CN的路由标识以及该MNN的路由标识，该对端节点CN所连接的接入交换路由器ASR_j将源地址和目的地址替换为该对端节点CN的路由标识以及该MNN的路由标识，并且将该MNN的身份标识携带在数据包的扩展头部中，将该数据包传输到该接入交换路由器ASR_i；该接入交换路由器ASR_i通过查询自己维护的映射表将数据包转发给该MNN接入的移动路由器MR，然后该移动路由器MR将数据包转发给该MNN。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该MNN向该对端节点CN发送数据包的方法为：该MNN向该对端节点CN发出一数据包，该数据包的源地址为该MNN的身份标识、目的地址为该对端节点CN的身份标识；当该数据包到达该移动子网NEMO的接入交换路由器ASR_i时，该接入交换路由器ASR_i替换身份标识为路由标识；并将该MNN的身份标识携带在数据包的扩展头部；当该数据包到达对端节点CN所连接的接入交换路由器ASR_j时，接入交换路由器ASR_j将该数据包的扩展头部的身份标识作为源地址，目的地址修改为该对端节点CN的身份标识并将数据包最终发送给该对端节点CN。

Images