CN1941769A - 一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点备份的方法 - Google Patents

一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点备份的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点(HA/MAP)(HA/MAP)备份的方法，包括至少两台家乡代理或移动驻点(HA/MAP)(HA/MAP)构成冗余备份组，该至少两台HA/MAP通过虚拟路由冗余协议VRRP选举出主用HA/MAP和备用HA/MAP。当主用HA/MAP同移动节点MN进行信令报文交互的时候，处于备用状态的HA/MAP实时获得二者交互的信令报文，并对所述报文进行计算、处理和结果保存，且当所述的主用HA/MAP失效后恢复时，其需要批量备份当前主用HA/MAP的信令报文才可进入实时备份状态。通过本发明，当主用HA/MAP失效时，备用HA/MAP能够及时接管工作，保证了网络主要节点设备的稳定性，而且在主备倒换期间，该方案保证了业务的平滑过渡，使得外地及本地的移动节点感受不到业务流量的变化。

Description

一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点备份的方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种移动IPv6网络中家乡驻点HA(HomeAgent)或移动驻点MAP(Mobile Anchor Point)备份的方法。
背景技术
随着网络技术的发展，以及大量可移动的终端的出现，如笔记本电脑、个人数码助理PDA、手机、车载设备等等，掀起了移动计算的热潮，越来越多的用户可以通过各种各样的终端，在任意地点通过公用移动无线网连接到网络Internet。为解决移动业务的需求，在网络层面上引入了Mobile IP技术。
Mobile IP技术的基本原理是使移动节点MN在移动过程中始终可以用初始的IP地址进行IP通信，从而保证IP网络层承载的上层应用保持移动中的不中断和可接续性。
移动IP的工作原理是这样的，当移动节点连接到它的家乡网络上时，它将采取与其它的固定节点一样的方式工作。若移动节点发现自己已经移动到外地网络上时，它将在收到的路由器宣告信息的基础上通过有状态或者无状态的地址自动配置过程获得外地网络上的转交地址。此时移动节点同时拥有家乡地址和转交地址，移动节点将自己的这个转交地址通过“绑定更新”消息注册到家乡代理上。当移动节点的通话节点CN如果不知道其转交地址，就将按照移动节点的家乡地址将数据包发送到移动节点的家乡网络上，然后其家乡代理将截取到这些数据包，再根据移动节点当前的转交地址，利用隧道机制将这些数据包转发给移动节点。而移动节点发给通话节点的报文也会先通过反向隧道发给家乡代理，再由家乡代理转交给通话节点。因为这种方式下，通话节点和移动节点之间的数据包都要通过家乡代理来中转，所以也称为“三角路由”方式。
为了保证IP网络层承载的上层应用保持移动中的不中断和可接续性，在家乡链路上可以有多台家乡代理HA，当其中一个当前主用的家乡代理HA失效时，家乡代理和移动节点的切换过程如下：
如果移动节点MN无法从家乡代理HA获取到家乡地址前缀或移动节点MN无法向家乡代理HA完成家乡注册，那么移动节点MN将检测到家乡代理的失效；另外如果移动节点MN通过家乡代理HA和外部的CN通信失败，移动节点MN也会检测到家乡代理HA的失效；一旦移动节点MN检测到家乡代理HA失效，它将发送家乡代理地址请求，获得冗余的家乡代理地址；移动节点MN获取家乡代理地址后，移动节点将发送家乡链路前缀请求，以获得自己的家乡地址；随后，移动节点完成家乡注册；移动节点MN再次完成通其它通话节点CN的注册、通信过程。
这样，失效的家乡代理HA保留的绑定信息将全部丢失，实时业务被中断，移动节点MN需重新建立业务连接，花费较多的代价，需要耗费较多的带宽。
目前，现有技术中公开了一种HA/MAP的冗余备份的方法。基本方案如下：
1、在同一家乡链路上的HA通过VRRP协议来完成主用HA/MAP和备用HA/MAP之间的选举；
2、当主用HA/MAP和移动节点MN进行报文交互时，主用HA/MAP通过扩展VRRP消息生成绑定请求和绑定更新消息，完成从主用HA/MAP到备用HA/MAP的绑定数据库记录的备份；
3、当主用HA/MAP失效的时候，由于在备用HA/MAP保存绑定信息的备份；对于目前正在通信的业务流(三角路由不会产生影响)，备用HA/MAP能够继续转发移动节点MN和通话节点CN之间的业务；
4、由于安全联盟的密钥报文SA没有备份(如果采用动态密钥交互的话)，当移动节点MN的转交地址CoA发生变化需要重新向家乡代理HA注册时，由于以前协商的密钥无法保留；从而导致移动节点MN需要重新与新的家乡代理HA进行密钥交互，延缓了移动节点MN的绑定更新过程。
从现有技术方案的描述中，我们可以看出，现有技术无法进行实时备份，且无法对全部业务进行备份和更新，这样，无法保证移动节点MN和通话节点CN的通信质量。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是实现对HA/MAP完全的实时备份，做到当主用HA/MAP失效的时候，备用HA/MAP能无缝接管，丝毫不影响移动节点MN和通话节点CN之间的通信。
本发明提供一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点(HA/MAP)备份的方法，含有至少两台的HA/MAP构成冗余备份组，包括如下步骤：
A、所述的至少两台的HA/MAP通过虚拟路由冗余协议VRRP选举出主用HA/MAP和备用HA/MAP；
B、当所述的主用HA/MAP同移动节点MN进行信令报文交互的时候，处于备用状态的HA/MAP实时获得所述移动节点MN发送给所述主用HA/MAP的报文和所述主HA/MAP发送给所述移动节点MN的报文；
C、当所述的主用HA/MAP失效时，备用的HA/MAP通过VRRP协议选举出新的主用HA/MAP。
所述的报文包括：绑定更新报文和安全联盟的密钥报文SA和安全策略数据库SPD同安全联盟的密钥报文SA之间的索引关系。
所述的步骤B具体包括：
当所述的主用HA/MAP同移动节点MN进行信令报文交互的时候，在备用HA/MAP、主用HA/MAP和移动节点MN之间建立备份获得通道，以使备用HA/MAP能够实时获得主用HA/MAP同移动节点MN之间的报文。
所述的备份获得通道是在各个启用虚拟路由冗余协议VRRP协议的外部链路接口外的外部交换机连接主用HA/MAP、备用HA/MAP和移动节点MN所形成的备份获得通道。
所述的步骤B具体包括：
当所述的主用HA/MAP同移动节点MN进行绑定更新报文交互的时候，
B1.移动节点MN将发送绑定更新请求给主用HA/MAP，主用HA/MAP对所述的绑定更新报文进行检查；
B2.备用HA/MAP在获得到所述的绑定更新请求后，在备用数据库中建立一条新的记录，并标记为暂不可用，之后，根据获得的主用HA/MAP发出的绑定更新确认报文来将该记录标记为可用或更新该记录。
所述的步骤B1具体包括：
B11，如果移动节点的绑定更新报文中包含自己生成的家乡地址，则主用HA/MAP对所述的绑定更新报文作重复地址检查，接着进行B12，否则进行B14；
B12，如果移动节点的家乡地址与其它移动节点的家乡地址和本地链路节点的地址不重复，则主用HA/MAP直接发送绑定更新确认报文给移动节点MN，否则进行B13；
B13，如果移动节点的家乡地址与其它移动节点的家乡地址和本地链路节点的地址重复，则主用HA/MAP在发送绑定更新确认报文给移动节点MN的同时，在所发送的绑定更新报文中包含建议的家乡地址；
B14，主用HA/MAP为移动节点MN主动分配一个家乡地址，并发送绑定更新确认报文给移动节点。
所述的步骤B2具体包括：
B21.当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中无家乡地址字段时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录标记为可用，否则进行下一步；
B22.当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中包括主动分配的家乡地址时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录中加入所分配的家乡地址，否则进行下一步；
B23.当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中包含建议的家乡地址时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录更新为所建议的家乡地址。
所述的步骤B具体包括：
当所述的主用HA/MAP同移动节点MN进行IPSec(IP Security)报文交互的时候，备用HA/MAP通过获得分析所述的主用HA/MAP同所述的移动节点MN之间的IPSec报文，来保持同所述主用HA/MAP发送序列号和接收滑动窗口的实时同步。
所述的步骤C还进一步包括：
C1、当所述的HA/MAP失效后重新恢复时，所述的HA/MAP向当前主用HA/MAP发起批量备份请求，当前主用HA/MAP根据所述HA/MAP的请求发送批量备份报文到所述HA/MAP；
C2、当所述HA/MAP完成批量备份后，所述HA/MAP进入实时备份状态。
所述的步骤C1具体包括：
C11.当所述的HA/MAP发送的批量备份请求中含有其所需的备份信息时，当前主用HA/MAP发送携带有所述的HA/MAP所需的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息的备份响应，接着进行C13，否则进行下一步；
C12、当所述的HA/MAP发送的批量备份请求中不含有其所需的备份信息时，当前主用HA/MAP向所述的HA/MAP发送携带有当前的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息的备份响应；
C13、当所述的HA/MAP收到当前主用HA/MAP的响应后，根据自己的需求确定下载的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息，并再次发送批量备份请求到当前主用HA/MAP，当前主用HA/MAP根据再次收到的请求下载，发送备份信息到备用HA/MAP。
通过本发明所提供的一种移动IPv6网络中HA/MAP的冗余备份方法，当主用HA/MAP失效时，备用HA/MAP能够及时接管工作；保证了网络主要节点设备的稳定性，最低限度的降低了单点故障对网络运营的影响。而且在主备倒换期间，该方案保证了业务的平滑过渡，使得外地及本地的移动节点感受不到业务流量的变化。
附图说明
图1为本发明的基本组网方案示意图；
图2为本发明的实时备份示意图；
图3为本发明实施例中备用HA/MAP实时获得信令报文示意图；
图4为本发明实施例中批量备份示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为本发明的基本组网方案，图2为本发明的实时备份示意图。参见图1和图2，本方法包括：
步骤1、在移动节点的家乡链路上，有多台HA/MAP构成冗余备份组；各台HA/MAP通过VRRP协议选举出主用HA/MAP。主用HA/MAP通过virtual Ipv6address和virtual mac address同外部网络进行通信。
步骤2、当所述的主用HA/MAP同移动节点MN进行报文交互的时候，处于备用状态的HA/MAP实时获得所述移动节点MN发送给所述主用HA/MAP的报文和所述主HA/MAP发送给所述移动节点MN的报文，并对所述报文进行计算、处理和结果保存；
主用HA/MAP与备用HA/MAP的配置相同，即二者的安全策略数据库SPD应该相同；如果二者采用手工建立安全联盟的方式，那么二者的安全联盟数据库SADB也应该相同。当主用HA/MAP同移动节点MN采用因特网密钥交换(IKE)建立安全联盟的密钥报文SA的时候，安全联盟的密钥报文SA需要备份到备用HA/MAP；同时安全策略数据库SPD同安全联盟的密钥报文SA之间的索引关系也需要备份，建议采用的备份报文使用VRRP for ipv6的扩展报文。
为了使备用HA/MAP能够获得主用HA/MAP同MN之间的信令报文，需要建立备份获得通道。比较好的获得方式如图3所示，在各个启用VRRP协议的外部链路接口间建立备份通道；移动节点MN发给主用HA/MAP(HA1)的信令报文和绑定更新BU报文也被外部链路的交换机拷贝到备用HA/MAP上(HA2和HA3)；同时，主用HA/MAP(HA1)发给移动节点MN的信令报文和绑定更新BU应答消息也被外部链路的交换机拷贝到备用的HA/MAP上(HA2和HA3).
当主用HA/MAP同移动节点MN进行绑定更新的时候，各个处于备份状态的HA/MAP也能够获得到移动节点MN发送给主用HA/MAP的报文，对这些绑定更新报文进行计算、处理和结果保存。当各个HA/MAP收到绑定更新BU请求后，如果其中包含移动节点MN自己生成的家乡地址，则需要主用HA/MAP对其作DAD检查(重复地址检查)，检查方法包括查询本地家乡链路邻居数据库、发送DAD检查报文、或查询邻居代理；如果DAD检查通过，则主用HA/MAP直接发送绑定更新确认BUAck报文给移动节点MN；如果不通过，还需要在绑定更新确认BU Ack中包含建议的家乡地址。备用的HA/MAP在获得到绑定更新BU请求报文后，在备份数据库建立一条新的记录，并标记为暂不可用；之后根据获得的主用HA/MAP发出的绑定更新确认BU Ack来将该记录标记为可用或更新该记录。当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中无家乡地址字段时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录标记为可用；当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中包括主动分配的家乡地址时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录中加入所分配的家乡地址；当主用HA/MAP发送绑定更新确认报文中包含建议的家乡地址时，备用HA/MAP在所述数据库中该新的记录更新为所建议的家乡地址。
此外，备用HA/MAP还需要同步主用HA/MAP的安全联盟的密钥报文SA的发送序列号以及接收滑动窗口。备用HA/MAP通过获得并分析主用HA/MAP同移动节点MN节点间的IPSec报文，可以对所接收到的IPSec报文进行安全过滤，即备用HA/MAP只接收来自于主用HA/MAP同移动节点MN间的IPSec报文，这样可以保持同主用HA/MAP的安全联盟的密钥报文SA的发送序列号和接收滑动窗口的同步。
步骤3，当所述的主用HA/MAP失效时，备用的HA/MAP通过VRRP协议选举出新的主用HA/MAP。
当主用HA/MAP由于正常原因维护或异常原因失效的时候，备用HA/MAP将接管其工作，并声明为新的主用HA/MAP。如果前主用HA/MAP恢复，其通过VRRP协议的选举它将成为新的备用HA/MAP，此时，它没有任何安全策略数据库SDP、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU数据库记录的信息，它需要从当前的主用HA/MAP获取这些信息，完成备份工作。即使前主用HA/MAP是Virtual Ipv6Address的拥有者，它也需要从当前主用HA/MAP处批量下载备份信息后，才能被选举为新的主用HA/MAP。图4为备用HA/MAP批量备份当前主用HA/MAP的报文信息的示意图。参见图4，当前主用HA/MAP恢复后，其通过VRRP协议的选举它将成为新的备用HA/MAP，该备用HA/MAP向主用HA/MAP发起批量备份请求；
当主用HA/MAP收到备用HA/MAP发送的批量备份请求时，该主用HA/MAP首先判断该备用HA/MAP是否携带其所需的备份信息的索引，若该备用HA/MAP携带了其所需的备份信息的索引，则当前主用HA/MAP发送携带有该备用HA/MAP所需的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息的备份响应；当所述的HA/MAP发送的批量备份请求中不含有其所需的备份信息时，当前主用HA/MAP向所述的HA/MAP发送携带有当前的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息的备份响应；当所述的HA/MAP收到当前主用HA/MAP的响应后，根据自己的需求确定下载的安全策略数据库SPD、安全联盟数据库SADB和绑定更新BU的索引信息，并再次发送批量备份请求到当前主用HA/MAP，当前主用HA/MAP根据再次收到的请求下载，发送备份信息到备用HA/MAP。当该备用HA/MAP完成批量备份后，其进入实时备份状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种移动IPv6网络中家乡代理或移动驻点备份的方法，其特征在于，含有至少两台的家乡代理或移动驻点构成冗余备份组，包括以下步骤：
A、所述的至少两台的家乡代理或移动驻点通过虚拟路由冗余协议选举出主用家乡代理或移动驻点和备用家乡代理或移动驻点；
B、当所述的主用家乡代理或移动驻点同移动节点进行信令报文交互的时候，处于备用状态的家乡代理或移动驻点实时获得所述移动节点发送给所述主用家乡代理或移动驻点的报文和所述主用家乡代理或移动驻点发送给所述移动节点的报文；
C、当所述的主用家乡代理或移动驻点失效时，备用的家乡代理或移动驻点通过虚拟路由冗余协议选举出新的主用家乡代理或移动驻点。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的报文包括：绑定更新报文、安全联盟的密钥报文和安全策略数据库同安全联盟的密钥报文之间的索引关系。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：
当所述的主用家乡代理或移动驻点同移动节点进行信令报文交互的时候，在备用家乡代理或移动驻点、主用家乡代理或移动驻点和移动节点之间建立备份获得通道，以使备用家乡代理或移动驻点能够实时获得主用家乡代理或移动驻点同移动节点之间的报文。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的备份获得通道是通过在各个启用虚拟路由冗余协议的外部链路接口外的外部交换机连接主用家乡代理或移动驻点、备用家乡代理或移动驻点和移动节点所形成的。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：
当所述的主用家乡代理或移动驻点同移动节点进行绑定更新报文交互的时候，
B1.移动节点将发送绑定更新请求给主用家乡代理或移动驻点，主用家乡代理或移动驻点对所述的绑定更新报文进行检查；
B2.备用家乡代理或移动驻点在获得到所述的绑定更新请求后，在备用数据库中建立一条新的记录，并标记为暂不可用，之后，根据获得的主用家乡代理或移动驻点发出的绑定更新确认报文来将该记录标记为可用或更新该记录。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B1具体包括：
B11.如果移动节点的绑定更新报文中包含自己生成的家乡地址，则主用家乡代理或移动驻点对所述的绑定更新报文作重复地址检查，接着进行B12，否则进行B14；
B12.如果移动节点的家乡地址与其它移动节点的家乡地址和本地链路节点的地址不重复，则主用家乡代理或移动驻点直接发送绑定更新确认报文给移动节点，否则进行B13；
B13.如果移动节点的家乡地址与其它移动节点的家乡地址和本地链路节点的地址重复，则主用家乡代理或移动驻点在发送绑定更新确认报文给移动节点的同时，在所发送的绑定更新报文中包含建议的家乡地址；
B14.主用家乡代理或移动驻点为移动节点主动分配一个家乡地址，并发送绑定更新确认报文给移动节点。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2具体包括：
B21.当主用家乡代理或移动驻点发送绑定更新确认报文中无家乡地址字段时，备用家乡代理或移动驻点在所述数据库中该新的记录标记为可用，否则进行下一步；
B22.当主用家乡代理或移动驻点发送绑定更新确认报文中包括主动分配的家乡地址时，备用家乡代理或移动驻点在所述数据库中该新的记录中加入所分配的家乡地址，否则进行下一步；
B23.当主用家乡代理或移动驻点发送绑定更新确认报文中包含建议的家乡地址时，备用家乡代理或移动驻点在所述数据库中该新的记录更新为所建议的家乡地址。
8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：
当所述的主用家乡代理或移动驻点同移动节点进行IP安全报文交互的时候，备用家乡代理或移动驻点通过获得分析所述的主用家乡代理或移动驻点同所述的移动节点之间的IP安全报文，来保持同所述主用家乡代理或移动驻点发送序列号和接收滑动窗口的实时同步。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤C还进一步包括：
C1.当所述的家乡代理或移动驻点失效后重新恢复时，所述的家乡代理或移动驻点向当前主用家乡代理或移动驻点发起批量备份请求，当前主用家乡代理或移动驻点根据所述家乡代理或移动驻点的请求发送批量备份报文到所述家乡代理或移动驻点；
C2.当所述家乡代理或移动驻点完成批量备份后，所述家乡代理或移动驻点进入实时备份状态。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述的步骤C1具体包括：
C11.当所述的家乡代理或移动驻点发送的批量备份请求中含有安全策略数据库、安全联盟数据库和绑定更新的索引信息时，当前主用家乡代理或移动驻点发送携带有所述的家乡代理或移动驻点所需的安全策略数据库、安全联盟数据库和绑定更新的索引信息的备份响应，接着进行C13，否则进行下一步；
C12.当所述的家乡代理或移动驻点发送的批量备份请求中不含有其所需的备份信息时，当前主用家乡代理或移动驻点向所述的家乡代理或移动驻点发送携带有当前的安全策略数据库、安全联盟数据库和绑定更新的索引信息的备份响应；
C13.当所述的家乡代理或移动驻点收到当前主用家乡代理或移动驻点的响应后，根据自己所需确定下载的安全策略数据库、安全联盟数据库和绑定更新BU的索引信息，并再次发送批量备份请求到当前主用家乡代理或移动驻点，当前主用家乡代理或移动驻点根据再次收到的请求下载，发送备份信息到备用家乡代理或移动驻点。
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