CN1588919B - 移动节点自适应选择最优路径的通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种柔性IP网络技术体系中移动节点自适应选择最优路径的通信方法。移动节点主动向基本域管理实体进行询问，获取需要从基本网络域发起访问的因特网服务器列表，同时获取当前访问的基本网络域主机是否为另一个正在漫游的移动节点，判断其数据通信是经过隧道封装后送往基本域管理实体，还是通过扩展网络域的网关直接访问，从而使移动节点无论漫游到任何地方，都能享受与在基本网络域一样的同等访问权限。不但满足了柔性IP网络技术体系中用户的各种应用要求，而且使柔性IP网络技术体系的应用范围更加扩大。
Description
技术领域
本发明属于IP网络技术领域，特别是涉及一种柔性IP网络技术体系中移动节点在扩展网络域漫游时的数据选路方法，具体地说是一种移动节点自适应选择最优路径的通信方法。本发明所说的柔性IP网络技术体系是指由基本域管理实体，扩展域管理实体，接入管理实体，移动节点构成，使局域网中的移动节点能够在全球互联网范围内随意漫游，并且确保移动节点随时能够与其局域网实现交互访问。使用本发明所述的方法，移动节点在移动到扩展网络域后能自动判断基本网络域、扩展网络域的通信能力及访问权限，保证移动节点享有在基本网络域的通信能力。
背景技术
移动IP系统的目标是要实现移动节点在外地网络漫游时，能够以家乡网络原有IP地址身份正常进行各种网络通信，并持续接收发送与家乡网络之间的IP数据包。总的来说，漫游到外地网络的移动节点，其数据访问主要有三类：一类是为了获取家乡网络的各种资源，移动节点对家乡网络固定主机和信息服务器的访问；另一类是为了保证原有的从因特网获取信息的能力，移动节点对因特网上可路由主机或服务器的访问；最后一类是为了实现与其他移动节点的实时通信或者文件传送，访问漫游到其他外地网络移动节点。
现有的传统的移动IP系统对于移动节点的任何数据访问都由外地代理发送回家网，由家乡代理实体转发给家网主机、因特网主机或者处于另一个外地网络的漫游节点。虽然该方法通常能实现移动节点的三种通信，但由于其通信机制的缺陷，导致对任何一种数据传送和通信，都不能实现最高的通信效率。移动节点对因特网主机和资源的访问，一般来说，数据直接通过外地网络的网关发送并接收返回的应答，是一种最优的路径，可以使效率达到最高。但由于因特网上许多服务器的访问权限是基于IP地址设置的，当移动节点移动到外地网络以后，它会以外地网络的可路由IP地址身份访问这些服务器，此时服务器会因为IP地址没有访问许可而拒绝移动节点的访问。这就造成了移动节点移动后，原本在家乡网络可以享受的服务在外地网络不能够继续享用，破坏了移动节点漫游的透明性和权限不变性特征。如果全部数据都经过家网传送，数据包的路由跳数增加，时延加大，同时增加了移动IP系统的负荷。对漫游到另一个外地网络的移动节点，如果数据经过家乡网络转发，同样会加大数据传送的负荷，使时延增大、效率降低，而且传统移动IP系统无法让数据在两个不同外网移动节点间直接传送。以上所说的两种应用会导致正常访问家乡网络的通路被增加了不必要的数据负荷，使整体系统效率降低，真正访问家网资源的效率也就被降低了。
综上所述，传统移动IP由于没有一种有效的自动路径选择方法，所以无法完全解决上述问题，这不仅降低了移动节点的整体效率，还使移动IP系统失去了原有的技术优势，给用户使用造成了极大的不便，会在很大程度上限制移动IP系统的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动节点自适应选择最优路径的通信方法，解决移动节点漫游到扩展网络域后，如何以自适应方式选择最优路径进行通信的问题.
解决上述问题的技术方案是：所提供的移动节点自适应选择最优路径的通信方法如下：
漫游前位于基本网络域的移动节点主动向基本域管理实体进行询问，获取需要信息，判断其数据通信是经过隧道封装后送往基本域管理实体，还是通过扩展网络域的网关直接访问，即：移动节点从基本域管理实体获取需要从基本网络域发起访问的因特网服务器列表，获取当前访问的基本网络域主机是否为另一个正在漫游的移动节点；
1)对于基本域管理实体指定需要移动节点以基本网络域IP身份访问的因特网地址，移动节点通过路由操作控制使发送的数据经过隧道封装后，发送到基本域管理实体上，基本域管理实体解除封装并把数据发送到相应的目的地址；所说路由操作控制是：
a.针对每个需要经基本网络域访问的地址，移动节点建立一条主机路由，将路由指向移动节点的基本网络域地址接口；
b.如果有一个网段需要经过基本网络域访问，移动节点建立相应的子网路由指向基本网络域地址接口；
c.对于要求全部通过基本网络域访问数据的情况，移动节点修改相应的路由项使基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口，同时，添加目标地址为接入管理实体的特定主机路由，其中下一跳和端口为移动节点在扩展网络域获得的IP地址；
2)其他不需要以基本网络域IP身份访问的因特网地址，由移动节点通过扩展网络域直接访问；
3)对基本网络域主机的访问是：移动节点将发送消息询问该被访问的基本网络域地址是否为另一个正在漫游的移动节点，如果不是移动节点，移动节点的数据请求直接传送回基本网络域，并通过基本域管理实体的代理功能把数据发送给相应的主机；如果是另一个正在漫游的移动节点，基本域管理实体会通过消息通知移动节点，移动节点将判断是否能通过点对点方式直接通信。
本发明从机制上是以最优的路径策略访问基本网络域的主机、其他扩展网络域的漫游用户、因特网上的服务器，使移动节点无论漫游到任何地方，都能享受与在基本网络域时的同等访问权限，满足了柔性IP网络技术体系中用户的各种应用要求，使柔性IP网络技术体系应用范围更加扩大，同时也显著提高了柔性IP网络技术体系的整体效率。
附图说明
图1是启用柔性IP网络技术体系时移动节点对路由表的调整流程图。
图2是关闭柔性IP网络技术体系时移动节点对路由表的恢复流程图。
具体实施方式
1、移动节点在漫游到扩展网络域后正常注册以验证身份，同时建立与基本网络域通信的隧道通路，此时移动节点就能实现传统柔性IP网络技术体系的数据传送功能了；
2、移动节点利用终端上的网络设备或其他装置，设置或自动获取扩展网络域的IP地址身份，成功后，移动节点就建立了利用扩展网络域网关直接访问因特网的能力；
3、移动节点主动向基本域管理实体发送询问消息，查询基本域管理实体上设置的必须经过基本域管理实体访问的因特网IP地址，基本域管理实体收到询问消息后，发送相应的需要基本网络域IP身份访问的因特网地址列表，如果基本域管理实体要求所有对因特网的访问都经过基本网络域访问，基本域管理实体发送响应消息把这一要求通知移动节点；
4、移动节点通过操作系统路由，使得数据的传送能利用系统内核的路由功能直接分流数据。即：针对每个需要经基本网络域访问的地址，移动节点建立一条主机路由，将路由指向移动节点的基本网络域地址接口；如果有一个网段需要经过基本网络域访问，移动节点建立相应的子网路由指向基本网络域地址接口；对于要求全部回基本网络域访问数据的情况，移动节点修改相应的路由项使得基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口，同时，添加目标地址为接入管理实体的特定主机路由，其中下一跳和端口为移动节点在扩展网络域获得的IP地址；
5、要使基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口，需要判断路由表的每一条缺省路由条目，即：如果路由表中只有一条缺省路由，记录此缺省路由的位置，以备调整；如果有多条缺省路由，记录度量值最小的一项的位置；具体的路由调整方法如下：
方法1：
删除或修改路由表中需要调整的缺省路由；使移动节点产生一条新的缺省路由，这条新加缺省路由的下一跳和端口均为移动节点在基本网络域原有的IP地址。
方法2：
修改路由表中需要调整的缺省路由的度量值为合法的值A；添加新的缺省路由，这条新加缺省路由的下一跳和端口均为移动节点在基本网络域原有的IP地址，度量值为合法的值B，使新添加的缺省路由的优先级高于原来缺省路由的优先级；
6、移动节点结束漫游状态时，移动节点将路由表恢复正常，其方法仍然是操作系统路由表的指针，查找判断路由表的每一条缺省路由，找到下一跳和端口均为移动节点在基本网络域原有的IP地址的缺省路由，可以按以下方法恢复路由表：
方法1：删除调整路由表时添加的缺省路由；恢复原来的缺省路由，这条缺省路由的下一跳和端口均为移动节点在扩展网络域获得的IP地址。
方法2：删除路由表中度量值为B的缺省路由；恢复路由表中度量值为A的缺省路由的度量值为修改以前的值。(此步骤可选，也可以不恢复)
然后删除目的地址为接入管理实体的特定主机路由；
7、移动节点访问基本网络域主机时，将发送消息询问该被访问的基本网络域地址是否为另一个正在漫游的移动节点，如果不是移动节点，移动节点的数据请求直接传送回基本网络域，并通过基本域管理实体的代理功能把数据发送给相应的主机；
8、如果移动节点正在访问的主机是另一个正在漫游的移动节点，基本域管理实体会通过消息通知移动节点，移动节点将判断是否能通过点对点方式直接通信，减少基本域管理实体的负担，提高整个柔性IP网络技术体系的性能。
在上述过程中，启用柔性IP网络技术体系时移动节点对路由表的调整如图1所示：
得到路由表指针→匹配需要调整的缺省路由(如果只有一条缺省路由，找到即可；如果有多条缺省路由，需要匹配度量值最小的)→修改缺省路由→增加特定主机路由→正常进行柔性IP网络技术体系的其他工作.
关闭柔性IP网络技术体系时移动节点对路由表的恢复如图2所示：
得到路由表指针→匹配需要恢复的缺省路由(匹配端口为移动节点在基本网络域原有的IP地址的一条缺省路由)→恢复缺省路由→删除特定主机路由→正常进行柔性IP网络技术体系的其他退出工作。
本方法的核心是移动节点动态判断当时访问的最优路径，同时针对各种访问情况，进行相应的处理：即，通过基本网络域访问因特网主机时，前述的路由表操作控制是指动态对路由表进行调整，使移动节点的相应数据都进入隧道，经隧道封装后送到基本域管理实体，基本域管理实体再进行转发。在移动节点的通信对端看来，它始终在与移动节点的在基本网络域配置的固定IP地址进行通信；对于所有的基于移动节点的基本网络域地址进行身份认证或权限认证的应用，并不会由于移动节点的移动而失效；在调整路由表的路由同时，为了保证注册过程顺利进行，需要增加一条到接入管理实体的主机路由。
对于移动节点访问基本网络域主机的问题，本方法主要通过在两个同时漫游的外地移动节点间建立点对点直接通信，减少了柔性IP网络技术体系的数据传送载荷，相应提高整个系统的处理能力。
本发明所涉及的相关技术术语如下：
1、基本域管理实体：有一个端口与移动节点所在的基本网络域相连的网络设备，为发生漫游的移动节点提供权限认证以及身份代理。
2、扩展域管理实体：在移动节点的扩展网络域上的网络设备，为移动节点转发域权限认证消息以及数据包。
3、接入管理实体：具有可在因特网路由IP地址的网络设备，它位于基本域管理实体与扩展域管理实体之间，进行域权限认证消息以及数据包转发的中继设备
4、移动节点：可以将接入因特网的位置从一条链路切换到另一条链路上，而仍然以基本网络域配置的IP地址身份保持所有正在进行的通信的设备。
5、基本网络域：移动节点漫游前所在的网络.
6、扩展网络域：移动节点漫游后所到达的网络.
7、通信对端：移动节点移动到扩展网络域以后，与其建立通信的主机或服务器。
8、隧道：一种把IP数据报的报头和数据当作新的荷载，重新封装新的报头而进行数据传输的方法。
9、路由表：路由表是操作系统路由选择的依据，路由表由一个或多个路由条目组成，路由条目一般包括：目的地址、掩码、网关地址(下一跳地址)、本地端口和度量值。
10、缺省路由：路由表中目的地址和掩码全为0.0.0.0的路由。通常情况下，移动节点访问公网时会匹配到此项路由。
11、特定主机路由：掩码为255.255.255.255的路由。
Claims (5)
1.一种移动节点自适应选择最优路径的通信方法，其特征在于漫游前位于基本网络域的移动节点主动向基本域管理实体进行询问，获取需要信息，判断其数据通信是经过隧道封装后送往基本域管理实体，还是通过扩展网络域的网关直接访问，即：移动节点从基本域管理实体获取需要从基本网络域发起访问的因特网服务器列表，获取当前访问的基本网络域主机是否为另一个正在漫游的移动节点；
1)对于基本域管理实体指定需要移动节点以基本网络域IP身份访问的因特网地址，移动节点通过路由操作控制使发送的数据经过隧道封装后，发送到基本域管理实体上，基本域管理实体解除封装并把数据发送到相应的目的地址；所说路由操作控制是：
a.针对每个需要经基本网络域访问的地址，移动节点建立一条主机路由，将路由指向移动节点的基本网络域地址接口；
b.如果有一个网段需要经过基本网络域访问，移动节点建立相应的子网路由指向基本网络域地址接口；
c.对于要求全部通过基本网络域访问数据的情况，移动节点修改相应的路由项使基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口，同时，添加目标地址为接入管理实体的特定主机路由，其中下一跳和端口为移动节点在扩展网络域获得的IP地址；
2)其他不需要以基本网络域IP身份访问的因特网地址，由移动节点通过扩展网络域直接访问；
3)对基本网络域主机的访问是：移动节点将发送消息询问该被访问的基本网络域地址是否为另一个正在漫游的移动节点，如果不是移动节点，移动节点的数据请求直接传送回基本网络域，并通过基本域管理实体的代理功能把数据发送给相应的主机；如果是另一个正在漫游的移动节点，基本域管理实体会通过消息通知移动节点，移动节点将判断是否能通过点对点方式直接通信。
2.按照权利要求1所述的通信方法，其特征是所述的移动节点是指可以将接入因特网的位置从一条链路切换到另一条链路上，而仍然以基本网络域配置的IP地址身份保持所有正在进行的通信的设备。
3.按照权利要求1所述的通信方法，其特征是所述的基本域管理实体是指有一个端口与移动节点所在的基本网络域相连的网络设备，为发生漫游的移动节点提供权限认证以及身份代理。
4.如权利要求1所述的通信方法，其特征是使基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口是指：
1)如果路由表中只有一条缺省路由，记录此缺省路由的位置，以备调整；
2)如果有多条缺省路由，记录度量值最小的一项的位置；
调整方法如下：删除或修改路由表中需要调整的缺省路由，使移动节点产生一条新的缺省路由，这条新加缺省路由的下一跳和端口均为移动节点在基本网络域的固定IP地址。
5.如权利要求1所述的通信方法，其特征是使基本网络域主机地址成为默认网关地址对应的接口是指：
1)如果路由表中只有一条缺省路由，记录此缺省路由的位置，以备调整；
2)如果有多条缺省路由，记录度量值最小的一项的位置；
调整方法如下：修改路由表中需要调整的缺省路由的度量值为合法的值A；添加新的缺省路由，这条新加缺省路由的下一跳和端口均为移动节点在基本网络域的固定IP地址，度量值为合法的值B，使新添加的缺省路由的优先级高于原来缺省路由的优先级.
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