专利名称：一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方法
技术领域：
本发明涉及一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方法，属于移动互联网的技术 领域。
背景技术：
网络移动性是指一组互相联网的固定或移动节点的集合，作为一个相对稳定的整 体进行移动，并接入互联网获取信息和业务的方式。通常情况下，所有这些节点通过路由 器连接构成一个移动网络，移动网络的整体移动是伴随着路由器不断改变网络接入点的过 程。国际标准化组织IETF的NEMO(NetworkMobility)工作组在移动IPv6协议基础上，通 过引入移动路由器MR(M0bileR0Uter)、增加移动路由器的功能选项、扩展绑定更新消息与 路由器通告消息的内容，以及切换处理流程等功能，提出了支持网络移动性管理的标准 RFC3963-NEM0v6 (移动网络基本支持协议)。当移动网络外部的通信对端CN (Correspondent Node)与移动网络内的节点 MNN(Mobile Network Node)进行通信时，其数据包转发的过程为CN-HA_MR-MNN，因此存在 “三角路由”的问题。当不存在嵌套移动网络时，可以使用类似移动IPv6协议中解决“三角 路由”的方案对其进行处理。但是，当存在嵌套移动网络时，处于低层的移动网络仍然会存 在类似“三角路由”的问题，数据包需要通过多重隧道进行封装与解封装，使数据包的传输 时延大大增加，其复杂程度远远大于移动IPv6协议中的“三角路由”问题。参见图1，介绍通信对端与嵌套移动网络MNP3 (Mobile Network prefix 3)中的 节点MN进行通信时的路径(如图中虚线所示)CN-HA3-HA2-HA1-MR1-MR2-MR3-MN。其中 NEM0v6的家乡代理(Home Agent)HA1、HA2和HA3分别是NEM0v6移动路由器MRU MR2和 MR3的家乡代理。在数据包转发过程中，HA3、HA2和HA1依次对数据包进行封装，然后，再由 MR1、MR2和MR3依次对其解封装。反之，从嵌套移动网络MNP3中的节点向通信对端发送数 据包时，则按上述路径的相反方向转发，由移动路由器对数据包进行封装，家乡代理则对数 据包进行解封装。目前，现有技术通过路由优化方式解决多重隧道的封装问题，其基本思想是通过 在顶层移动路由器与低层移动网络的家乡代理之间建立数据转发隧道，减少数据包的隧道 封装层数。但是，路由优化方式可能导致低层移动网络的内部网络拓扑信息被暴露出来，并 且，当中间移动路由器拒绝转发目的地址或者源地址不是其所处移动网络中的地址时，很 可能导致末端网络(stub network)丢弃低层数据包被的缺陷。例如，中国专利申请《一种移动网络路由的实现方法及网络》(申请号 200810104453. 3)提出一种解决嵌套移动网络的路由优化方法，需要下层移动路由器向上 层移动路由器发送自己维护的移动网络以及其下层移动路由器维护的移动网络的网络拓 扑消息，将下层的移动网络作为上层移动网络的一部分，这种方法破坏了移动网络拓扑结 构的隐私性。该专利申请引入根移动路由器TLMR(Top Layer Mobile Router)的概念，所有的移动路由器形成一个树结构(Tree Struct)，每个移动路由器作为树的一个节点，树中的移 动路由器(除了树中作为叶子节点的移动路由器)需要知道其所有子孙移动路由器维护的 网络拓扑信息。上级移动路由器MR接收下级MR发送的网络拓扑信息并记录在上级MR中， 这些网络拓扑信息包括下级MR及与其连接的所有下级MR的家乡地址HoA、转交地址CoA、 家乡代理HA和移动网络前缀MNP等信息。因此，TLMR知道整个嵌套网络的拓扑结构，同时 MR还保存了 TLMR的转交地址TLMR_CoA，MR向自己的HA发送绑定消息，该绑定消息包括 MR的转交地址MR_CoA、MR的家乡地址MR_HoA和TLMR的转交地址。MR的家乡代理收到这 些数据包时，要在缓存中保存这些绑定信息。完成绑定后，TLMR代表MR与MR_HA建立隧道 (参见图1所示)。MR1 (即上述根移动路由器TLMR)保存了 MR2和MR3维护的移动网络的 网络拓扑信息(包括MR2的家乡地址MR2HoA、转交地址MR2_CoA、家乡代理地址HA2、移动 网络前缀MNP2、MR3的家乡地址MR3_HoA、转交地址MR3_CoA、家乡代理地址HA3和移动网 络前缀MNP3)。同时MR2中也保存了 MR3维护的移动网络的网络拓扑信息。MR3向家乡代 理HA3发送绑定更新消息时，在该消息中包含了根移动路由器MR1的转交地址、自己的转交 地址MR3_CoA和家乡地址MR3_HoA。HA3收到该绑定更新消息后，在缓存中保存这些绑定信 息。完成绑定后，MR1代替MR3与MR3_HA建立隧道。MR2的绑定过程以及隧道建立过程都 与MR3相同。当CN向MR3维护的移动网络MNP3中的节点丽发送数据包时，该数据包的转发路 径如图1中的实线所示CN — HA3 — MR1 — MR2 — MR3，该数据包先发往HA3，由HA3进行 封装(目的地址是MRl_CoA，源地址是HA3)后，通过隧道转发给MR1，MR1收到数据包后，根 据保存的网络拓扑信息，将外层封装的目的地址转变为MR3_CoA。中间移动路由器MR2不对 数据包进行处理而直接转发给MR3，由MR3对数据包解封装转发给MN。当移动网络MNP3中 的节点MN向CN发送数据包时，数据包转发路径与上述路径相反，由MR3对数据包进行封装 (源地址为MR3_CoA，目的地址是HA3)，并转发给MR2，MR2不对数据包进行任何处理而直接 转 发给MR1，MR1将数据包外层封装的源地址改为自身的转交地址MRl_CoA，并将数据包转 发给HA3，HA3对数据包进行解封装后，转发给CN。上述现有技术存在以下两个缺陷首先，现有技术将下级移动网络作为上级移动 网络的一部分(参见图1所示)，每个下级移动网络都要将其网络拓扑信息告知上级移动路 由器，导致移动网络内部拓扑信息被暴露。再者，现有技术的中间移动路由器不对数据包进 行修改；但是，如果中间某一层的移动网络作为末端网络时，可能导致发往或来自低层移动 网络的数据包被丢弃。因此，如何解决现有技术存在的上述两个缺陷，就成为业内科技人员 关注的热点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方法，该 方法提出了嵌套移动网络地址转换表的概念和结构，并依赖该嵌套移动网络地址转换表进 行地址替换和数据包的转发，较好地解决了移动网络的内部拓扑信息被暴露以及末端网络 丢弃低层移动网络数据包的问题。为了达到上述发明目的，本发明提供了一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方 法，其特征在于引入嵌套移动网络地址转换表，该表包括下述三个字段目的移动路由器家乡地址、下一级移动路由器地址和生存期时间；各级移动路由器逐层建立嵌套移动网络 地址转换表以及逐层执行数据包的地址替换与转发，解决了嵌套移动网络在数据转发中的 多次隧道封装与解封装和移动网络内部拓扑信息被暴露的问题，并解决了末端网络丢弃低 层移动网络数据包的缺陷；所述方法包括下列操作步骤(A)移动路由器新接入嵌套移动网络时，收到上一级移动路由器发送的路由通告 消息，如果该路由公告消息表明接入的是移动网络，则新接入的移动路由器为自己配置转 交地址后，执行步骤(B)；否则，向其家乡代理发送绑定更新消息，将其当前转交地址与家 乡地址进行绑定，更新位置信息，结束该流程；(B)建立嵌套移动网络地址转换表新接入的移动路由器申请加入该嵌套移动网 络，各级中间移动路由器和根移动路由器分别为其建立嵌套移动网络地址转换表；(C)对新接入移动路由器的家乡代理绑定进行更新新接入的移动路由器向其家 乡代理发送“绑定更新消息”，更新位置信息；(D)更新各级移动路由器的嵌套移动网络地址转换表嵌套移动网络中的各级中 间移动路由器和根移动路由器分别更新自身嵌套移动网络地址转换表；(E)嵌套移动网络中的节点与通信对端节点实现通信。本发明是一种嵌套移动网络内部数据转发方式的优化方法，该方法是逐层建立嵌 套移动网络地址转换表以及逐层执行数据包的地址替换与转发，对移动路由器的工作机制 进行修改，使得上级移动路由器无需知道其下一级移动路由器所维护的网络拓扑信息，就 能够较好地解决了嵌套移动网络在数据转发中存在的多次隧道封装与解封装的问题，从而 优化了数据包在嵌套移动网络中的转发方式，还同时保护了低层移动网络的内部拓扑信 息；另外，在对数据包地址的逐层替换与转发的过程中，解决了末端网络丢弃低层移动网络 数据包的问题。本发明的操作步骤简单，容易实现，具有很好的推广应用前景。
图1是现有技术的嵌套移动网络路由实现方法的应用场景示意图。图2是本发明嵌套移动网络中数据转发的优化方法操作步骤流程图。图3是本发明嵌套移动网络路由优化方法中的数据包传输路径示意图。图4是本发明的嵌套移动网络地址转换表结构示意图。图5是本发明的家乡地址通告消息及其更新消息的字段与说明图。图6是本发明的家乡地址通告确认消息及其更新确认消息字段与说明图。图7是本发明方法中的移动路由器加入流程时序图。图8是本发明方法中的数据包传输时报头地址替换过程示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明 作进一步的详细描述。众所周知，当第一个移动网络MNET1 (Mobile Networkl)通过一个外地接入路由器 接入互联网，第二个移动网络MNET2和第三个移动网络MNET3分别通过MNET1和MNET2接 入互联网时，就形成了一个三层嵌套的移动网络。其中，每个移动网络对应的移动路由器MR
8都会与自己的家乡代理HA建立双向转发隧道。此时，处于MNET3中的节点LFN3与通信节点 CN通信时，要对数据进行三重隧道封装，导致数据转发过程中的多次封装与解封装处理，产 生数据传输延迟。虽然现有技术已经解决了嵌套移动网络中的多重隧道问题，能减少数据包长度和 降低数据包的传输时延。但是，它的路由优化是在低层移动路由器中将顶层移动路由器的 转交地址与自身的家乡地址进行绑定，建立低层移动网络的家乡代理与顶层移动路由器之 间的数据转发隧道来实现的。当通信对端向低层移动网络内的节点发送数据包时，该数据 包先被转发到低层移动网络的家乡代理，封装后，直接被转发到顶层移动路由器。这样，只 需要经过一重隧道就能够实现数据包的路由优化。但是，这种路由优化的现有技术存在下 述两个问题首先，低层移动网络必须向高层移动网络通告内部网络拓扑信息，破坏了低层 移动网络的隐私性。再者，末端网络导致低层移动网络的数据包被丢弃。因末端网络为互 联网的边缘网络。末端网络的网关出于安全考虑会丢弃源地址不属于该网络的流出数据包 以及目的地址不属于该末端网络的流入数据包。本发明是一种嵌套移动网络中数据转发的优化方法，该方法引入嵌套移动网络地 址转换表，该表包括下述顺序排列的三个字段目的移动路由器家乡地址、下一级移动路由 器地址和生存期时间(参见图4)，各级移动路由器逐层建立嵌套移动网络地址转换表以 及逐层执行数据包的地址替换与转发，从而改变移动路由器原来的工作机制，使得嵌套移 动网络在数据转发中，不再进行多次隧道封装与解封装的操作。下级移动路由器只需向上 一级移动路由器通告自身及其下级移动路由器的家乡地址HoA，而上一级移动路由器在接 收到这些HoA信息后，将这些家乡地址与其直接相连的下级移动路由器的转交地址进行绑 定。这样，上一级移动路由器就不会获取下级移动网络的内部拓扑信息，保护了移动网络的 拓扑信息隐私性。同时，通过采用地址替换策略解决了末端网络丢弃低层移动网络数据包 的缺陷。参见图2与其他各附图，介绍本发明方法的具体操作步骤步骤A、移动路由器新接入嵌套移动网络时，收到上一级移动路由器发送的路由通 告消息，如果该路由公告消息表明接入的是移动网络，则新接入的移动路由器为自己配置 转交地址后，执行步骤B ；否则，向其家乡代理发送绑定更新消息，将其当前转交地址与家 乡地址进行绑定，更新位置信息，结束该流程。步骤B、建立嵌套移动网络地址转换表新接入的移动路由器申请加入该嵌套移 动网络，各级中间移动路由器和根移动路由器分别为其建立嵌套移动网络地址转换表。该步骤B包括下列具体操作内容(B1)新接入移动路由器向其上一级移动路由器发送“家乡地址通告消息”(参见 图5所示)，该消息中的转交地址字段(MR_CoA)包含该新接入移动路由器的转交地址，家乡 地址字段(MR_HoA)包含该新接入移动路由器的家乡地址及其嵌套移动网络地址转换表中 已记录的移动路由器的家乡地址。(B2)该上一级移动路由器接收到新接入移动路由器发送的“家乡地址通告消息” 后，将该消息中的家乡地址字段中的所有移动路由器的家乡地址与转交地址字段中的转交 地址进行绑定，并保存于自己的嵌套移动网络地址转换表；接着，该上一级移动路由器将该 “家乡地址通告消息”中的转交地址字段的地址替换为自身的转交地址后，向其上一级移动
9路由器转发新的“家乡地址通告消息”。(B3)所有中间移动路由器收到“家乡地址通告消息”后，都执行步骤(B2)的操作， 直至根移动路由器接收到“家乡地址通告消息”。本发明中，根移动路由器是位于嵌套移动 网络顶层、直接接入互联网，获取服务的出口移动路由器，中间移动路由器是嵌套移动网络 中新接入移动路由器与根移动路由器之间的所有移动路由器。(B4)根移动路由器接收到“家乡地址通告消息”后，将消息中家乡地址字段中的 家乡地址与转交地址字段中的转交地址进行绑定，并记录于自己的嵌套移动网络地址转换表。(B5)根移动路由器向原来给其发送“家乡地址通告消息”的下一级移动路由器返 回“家乡地址通告确认消息”(参见图6所示)，该消息包含根移动路由器的转交地址。(B6)中间移动路由器接收到“家乡地址通告确认消息”后，记录根移动路由器的转 交地址，同时向原来给其发送“家乡地址通告消息”的下一级移动路由器返回该“家乡地址 通告确认消息”。(B7)所有中间移动路由器收到“家乡地址通告确认消息”后，都执行步骤(B6)的 操作，直至新接入的移动路由器接收到该“家乡地址通告确认消息”后，保存该消息中的根 移动路由器的转交地址。(B8)新接入的移动路由器判断其是否连接下一级移动路由器，若是，则新接入移 动路由器继续向下一级移动路由器转发该“家乡地址通告确认消息”，下一级移动路由器则 继续执行步骤(B7)的操作；否则，停止转发，结束步骤B的流程。步骤C、对新接入移动路由器的家乡代理绑定进行更新新接入的移动路由器向 其家乡代理发送“绑定更新消息”，更新位置信息。步骤C包括下列具体操作内容(C1)新接入移动路由器向其家乡代理发送“绑定更新消息”，对当前转交地址与家 乡地址进行绑定，更新位置信息；并在该“绑定更新消息”中分别设置嵌套网络标识位和家 乡地址选项，前者标识其当前接入的是嵌套网络；后者中的地址为该新接入移动路由器的 家乡地址。(C2)上一级移动路由器接收到该“绑定更新消息”后，将消息中的源地址替换为自 己的转交地址，然后向其上一级移动路由器转发“绑定更新消息”。(C3)所有中间移动路由器收到“绑定更新消息”后，都执行步骤(C2)的操作，直至 根移动路由器接收到“绑定更新消息”。(C4)根移动路由器接收到“绑定更新消息”后，将消息中的源地址替换为自己的转 交地址，然后将其发送到新接入移动路由器的家乡代理。(C5)新接入移动路由器的家乡代理接收到来自根移动路由器的“绑定更新消息” 后，将新接入移动路由器的家乡地址与根移动路由器的转交地址进行绑定，并返回“绑定确 认消息”，向新接入移动路由器宣告完成新接入移动路由器的地址绑定；该绑定确认消息中 包含第二类路由头字段，该字段中的地址为该新接入移动路由器的家乡地址。(C6)根移动路由器接收到“绑定确认消息”后，根据其中第二类路由头字段中的地 址，先在嵌套移动网络地址转换表中查询到该地址所对应的“下一级移动路由器地址”；再 用该“下一级移动路由器地址”替换“绑定确认消息”中的目的地址；然后，向对应的下一级移动路由器转发该“绑定确认消息”；同时，根移动路由器与新接入移动路由器的家乡代理 建立隧道。(C7)中间移动路由器收到“绑定确认消息”后，检查消息中的第二类移动路由头字 段中的地址是否与自身的家乡地址相匹配；如果匹配，表明该移动路由器就是该“绑定确认 消息”的接收者，结束步骤(C)的流程；否则，中间移动路由器根据其中第二类路由头字段 中的地址，在嵌套移动网络地址转换表中查询到该地址所对应的下一级移动路由器地址； 再用该下一级移动路由器地址替换“绑定确认消息”中的目的地址；并向下一级移动路由器 转发该“绑定确认消息”。(C8)所有下级移动路由器收到“绑定确认消息”后，都执行步骤(C7)的操作，直至 结束步骤(C)的流程。图7是本发明上述三个步骤中，嵌套网络中的各个网元的相关操作时序。步骤D、更新各级移动路由器的嵌套移动网络地址转换表嵌套移动网络中的各 级中间移动路由器和根移动路由器分别更新自身的嵌套移动网络地址转换表。本发明的嵌套移动网络地址转换表(参见图4)中某个移动路由器对应条目中的 生存期时间为0时，表明此时该移动路由器已经离开该嵌套移动网络，应删除该移动路由 器在嵌套移动网络地址转换表中所对应的条目；因此，嵌套移动网络中的每个移动路由器 都要周期性地向其上一级移动路由器发送“家乡地址更新消息”，维持自己的生存时间。步骤D包括下列具体操作内容(D1)移动路由器发现自己的生存期时间快要为0时，向上一级移动路由器发送 “家乡地址更新消息”(参见图5所示)；该消息结构与“家乡地址通告消息”相同，其中转交 地址字段(MR_CoA)包含该移动路由器的转交地址，家乡地址字段(MR_HoA)包含该移动路 由器的家乡地址。(D2)该上一级移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”后，修改嵌套移动网络地 址转换表中该移动路由器对应条目的生存时间后，将其中转交地址字段中的地址替换为自 身的转交地址，再向其上一级移动路由器转发该“家乡地址更新消息”。(D3)所有中间移动路由器收到“家乡地址更新消息”后，都执行步骤D2的操作，直 至根移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”。(D4)根移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”后，修改嵌套移动网络地址转换 表中该移动路由器对应条目的生存时间后，向原来给其发送“家乡地址更新消息”的下一级 移动路由器发送“家乡地址更新确认消息”(参见图6所示)，该消息中包含根移动路由器 的转交地址；(D5)该下一级移动路由器接收到“家乡地址更新确认消息”后，记录根移动路由器 的转交地址；同时，将该消息发送给原来给其发送“家乡地址更新消息”的中间移动路由器。(D6)所有中间移动路由器收到“家乡地址更新确认消息”后，都执行步骤D5的 操作，直至发起该更新嵌套移动网络地址转换表的移动路由器收到该家乡地址更新确认消 肩、o(D7)发起该更新嵌套移动网络地址转换表的移动路由器收到家乡地址更新消息 后，保存根移动路由器的转交地址，结束步骤(D)的流程。步骤E、嵌套移动网络中的节点与通信对端节点实现通信。本发明嵌套移动网络中的节点与通信对端节点实现通信时有下述两种场景参见图8 (A)，介绍第一种场景上行数据传输-嵌套移动网络中的移动节点MN向 通信对端CN发送数据；该通信场景E1中，进一步包括下列操作内容(E11)丽发送数据包，其中源地址为丽的地址，目的地址为CN的地址。(E12)MN所在移动网络的移动路由器接收到该数据包后，对其进行封装，其中的源 地址为该移动路由器的转交地址，目的地址为其家乡代理的地址；同时，移动路由器在该数 据包头中增加其数值为该移动路由器家乡地址的家乡地址选项；然后，移动路由器向其上 一级移动路由器转发该数据包。(E13)该上一级移动路由器收到该数据包后，检查数据包中是否包含家乡地址选 项，如果包含，则将该数据包源地址替换为自己的转交地址，再向其上一级移动路由器转发 数据包；否则，表明该数据包是本移动网络中某个移动节点发送的，就按照步骤(E12)方法 对该数据包进行处理。(E14)所有中间移动路由器接收到该数据包后，都执行步骤(E13)的操作，直至根 移动路由器接收到该数据包。(E15)根移动路由器接收到该数据包后，将其中源地址替换为自己的转交地址，通 过隧道将该数据包发送给MN所在移动网络的移动路由器的家乡代理；(E16)MN所在移动网络的移动路由器的家乡代理收到该数据包后，对数据包进行 解封装后，再将该数据包转发给通信对端CN，结束步骤E的通信流程。参见图8(B)，介绍第二种场景下行数据传输-通信对端向嵌套移动网络中的移 动节点发送数据。该通信场景E2中，进一步包括下列操作内容(E21)CN发送数据包，其中源地址是CN的地址，目的地址是移动节点丽的地址； 该数据包按照常规路由被转发至MN所在移动网络的家乡代理后，家乡代理对该数据包进 行封装，其中源地址为家乡代理地址，目的地址是该移动网络所在的嵌套移动网络的根移 动路由器的转交地址；该数据包还包含第二类路由头字段，其中的地址为MN所在移动网络 的移动路由器的家乡地址；然后，该数据包被转发至嵌套移动网络的根移动路由器。(E22)移动路由器接收到该数据包后，先检查其中第二类移动路由头字段中的地 址是否与该移动路由器的家乡地址相同，若相同，则执行后续步骤(E23)；否则，跳转执行 步骤(E24)。(E23)因数据包中的第二类移动路由头字段中的地址与该移动路由器的家乡地址 相同，表明该移动路由器就是目的移动节点所在移动网络的移动路由器；该移动路由器对 数据包进行解封装，并在本移动网络内进行转发；目的移动节点接收到该数据包，结束步骤 E的通信流程；(E24)该移动路由器根据数据包中第二类路由头字段中的地址，先在嵌套移动网 络地址转换表中查询到该地址所对应的“下一级移动路由器地址”后；再用该“下一级移动 路由器地址”替换该数据包中的目的地址；然后，向对应的下一级移动路由器转发该数据 包；该下一级移动路由器接收到该数据包后，执行步骤(E22)的操作。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。
1权利要求
一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方法，其特征在于引入嵌套移动网络地址转换表，该表包括下述三个字段目的移动路由器家乡地址、下一级移动路由器地址和生存期时间；各级移动路由器逐层建立嵌套移动网络地址转换表以及逐层执行数据包的地址替换与转发，解决了嵌套移动网络在数据转发中存在的多次隧道封装与解封装和移动网络内部拓扑信息被暴露的问题，并解决了末端网络丢弃低层移动网络数据包的缺陷；所述方法包括下列操作步骤(A)移动路由器新接入嵌套移动网络时，收到上一级移动路由器发送的路由通告消息，如果该路由公告消息表明接入的是移动网络，则新接入的移动路由器为自己配置转交地址后，执行步骤(B)；否则，向其家乡代理发送绑定更新消息，将其当前转交地址与家乡地址进行绑定，更新位置信息，结束该流程；(B)建立嵌套移动网络地址转换表新接入的移动路由器申请加入该嵌套移动网络，各级中间移动路由器和根移动路由器分别为其建立嵌套移动网络地址转换表；(C)对新接入移动路由器的家乡代理绑定进行更新新接入的移动路由器向其家乡代理发送“绑定更新消息”，更新位置信息；(D)更新各级移动路由器的嵌套移动网络地址转换表嵌套移动网络中的各级中间移动路由器和根移动路由器分别更新自身的嵌套移动网络地址转换表；(E)嵌套移动网络中的节点与通信对端节点实现通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述根移动路由器是嵌套移动网络中能 够直接接入互联网，获取服务的出口移动路由器；所述中间移动路由器是嵌套移动网络中 新接入移动路由器与根移动路由器之间的所有移动路由器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)进一步包括下列操作内容(B1)新接入移动路由器向其上一级移动路由器发送“家乡地址通告消息”，该消息中的转交地址字段(MR_CoA)包含该新接入移动路由器的转交地址，家乡地址字段(MR_HoA)包 含该新接入移动路由器的家乡地址及其嵌套移动网络地址转换表中已记录的移动路由器 的家乡地址；(B2)该上一级移动路由器接收到新接入移动路由器发送的“家乡地址通告消息”后，将 该消息中的家乡地址字段中的所有移动路由器的家乡地址与转交地址字段中的转交地址 进行绑定，并保存于自己的嵌套移动网络地址转换表；接着，该上一级移动路由器将该“家 乡地址通告消息”中的转交地址字段的地址替换为自身的转交地址后，向其上一级移动路 由器转发新的“家乡地址通告消息”；(B3)所有中间移动路由器收到“家乡地址通告消息”后，都执行步骤(B2)的操作，直至 根移动路由器接收到“家乡地址通告消息”；(B4)根移动路由器接收到“家乡地址通告消息”后，将消息中家乡地址字段中的家乡地 址与转交地址字段中的转交地址进行绑定，并记录于自己的嵌套移动网络地址转换表；(B5)根移动路由器向原来给其发送“家乡地址通告消息”的下一级移动路由器返回“家 乡地址通告确认消息”，该消息包含根移动路由器的转交地址；(B6)中间移动路由器接收到“家乡地址通告确认消息”后，记录根移动路由器的转交地 址，同时向原来给其发送“家乡地址通告消息”的下一级移动路由器返回该“家乡地址通告 确认消息”；(B7)所有中间移动路由器收到“家乡地址通告确认消息”后，都执行步骤(B6)的操作， 直至新接入的移动路由器接收到该“家乡地址通告确认消息”后，保存该消息中的根移动路 由器的转交地址；(B8)新接入的移动路由器判断其是否连接下一级移动路由器，若是，则新接入移动路 由器继续向下一级移动路由器转发该“家乡地址通告确认消息”，下一级移动路由器则继续 执行步骤(B7)的操作；否则，停止转发，结束步骤(B)的流程。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(C)进一步包括下列操作内容 (C1)新接入移动路由器向其家乡代理发送“绑定更新消息”，更新位置信息；并在该“绑定更新消息”中分别设置嵌套网络标识位和家乡地址选项，前者标识其当前接入的是嵌 套网络；后者中的地址为该新接入移动路由器的家乡地址；(C2)上一级移动路由器接收到该“绑定更新消息”后，将其中的源地址替换为自己的转 交地址，然后向其上一级移动路由器转发“绑定更新消息”；(C3)所有中间移动路由器收到“绑定更新消息”后，都执行步骤(C2)的操作，直至根移 动路由器接收到“绑定更新消息”；(C4)根移动路由器接收到“绑定更新消息”后，将消息中的源地址替换为自己的转交地 址，然后将其发送到新接入移动路由器的家乡代理；(C5)新接入移动路由器的家乡代理接收到来自根移动路由器的“绑定更新消息”后，将 新接入移动路由器的家乡地址与根移动路由器的转交地址进行绑定，并返回“绑定确认消 息”，宣告完成新接入移动路由器的地址绑定；该绑定确认消息中包含第二类路由头字段， 该字段中的地址为该新接入移动路由器的家乡地址；(C6)根移动路由器接收到“绑定确认消息”后，根据其中第二类路由头字段中的地址， 先在嵌套移动网络地址转换表中查询到该地址所对应的“下一级移动路由器地址”;再用该 “下一级移动路由器地址”替换“绑定确认消息”中的目的地址；然后，向对应的下一级移动 路由器转发该“绑定确认消息”；同时，根移动路由器与新接入移动路由器的家乡代理建立 隧道；(C7)中间移动路由器收到“绑定确认消息”后，检查其中第二类移动路由头字段中的 地址是否与自身的家乡地址相匹配；如果匹配，表明该移动路由器就是该“绑定确认消息” 的接收者，结束步骤(C)的流程；否则，中间移动路由器根据其中第二类路由头字段中的地 址，在嵌套移动网络地址转换表中查询到该地址所对应的下一级移动路由器地址；再用该 下一级移动路由器地址替换“绑定确认消息”中的目的地址；并向下一级移动路由器转发该 “绑定确认消息”；(C8)所有下级移动路由器收到“绑定确认消息”后，都执行步骤(C7)的操作，直至结束 步骤(C)的流程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述嵌套移动网络地址转换表中某个移 动路由器对应条目中的生存期时间为0时，表明此时该移动路由器已经离开该嵌套移动网 络，应删除该移动路由器在嵌套移动网络地址转换表中所对应的条目；因此，嵌套移动网络 中的每个移动路由器都要周期性地向其上一级移动路由器发送“家乡地址更新消息”，维持 自己的生存时间。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述步骤(D)进一步包括下列操作内容(D1)移动路由器发现自己的生存期时间快要为0时，向上一级移动路由器发送“家乡 地址更新消息”；该消息结构与“家乡地址通告消息”相同，其中转交地址字段(MR_CoA)包 含该移动路由器的转交地址，家乡地址字段(MR_HoA)包含该移动路由器的家乡地址；(D2)该上一级移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”后，修改嵌套移动网络地址转 换表中该移动路由器对应条目的生存时间后，将其中转交地址字段中的地址替换为自身的 转交地址，再向其上一级移动路由器转发该“家乡地址更新消息”；(D3)所有中间移动路由器收到“家乡地址更新消息”后，都执行步骤(D2)的操作，直至 根移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”；(D4)根移动路由器接收到该“家乡地址更新消息”后，修改嵌套移动网络地址转换表中 该移动路由器对应条目的生存时间后，向原来给其发送“家乡地址更新消息”的下一级移动 路由器发送“家乡地址更新确认消息”，该消息中包含根移动路由器的转交地址；(D5)该下一级移动路由器接收到“家乡地址更新确认消息”后，记录根移动路由器的转 交地址，同时，将该消息发送给原来给其发送“家乡地址更新消息”的中间移动路由器；(D6)所有中间移动路由器收到“家乡地址更新确认消息”后，都执行步骤(D5)的操作， 直至发起该更新嵌套移动网络地址转换表的移动路由器收到该家乡地址更新确认消息；(D7)发起该更新嵌套移动网络地址转换表的移动路由器收到家乡地址更新消息后，保 存根移动路由器的转交地址，结束步骤(D)的流程。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(E)嵌套移动网络中的节点与通 信对端节点进行通信的场景包括下述两种(E1)上行数据传输嵌套移动网络中的移动节点MN向通信对端CN发送数据； (E2)下行数据传输通信对端向嵌套移动网络中的移动节点发送数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述通信场景(E1)中，进一步包括下列 操作内容(E11)移动节点MN发送数据包，其中的源地址为MN的地址，目的地址为通信对端CN的 地址；(E12)丽所在移动网络的移动路由器接收到该数据包后，对其进行封装，其中的源地址 为该移动路由器的转交地址，目的地址为其家乡代理的地址；同时，移动路由器在该数据包 头中增加其数值为该移动路由器家乡地址的家乡地址选项；然后，移动路由器向其上一级 移动路由器转发该数据包；(E13)该上一级移动路由器收到该数据包后，检查数据包中是否包含家乡地址选项，如 果包含，则将该数据包源地址替换为自己的转交地址，再向其上一级移动路由器转发数据 包；否则，表明该数据包是本移动网络中某个移动节点发送的，就按照步骤(E12)方法对该 数据包进行处理；(E14)所有中间移动路由器接收到该数据包后，都执行步骤(E13)的操作，直至根移动 路由器接收到该数据包；(E15)根移动路由器接收到该数据包后，将其中源地址替换为自己的转交地址，通过隧 道将该数据包发送给MN所在移动网络的移动路由器的家乡代理；(E16)MN所在移动网络的移动路由器的家乡代理收到该数据包后，对数据包进行解封装后，再将该数据包转发给通信对端CN，结束步骤(E)的通信流程。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述通信场景(E2)中，进一步包括下列 操作内容(E21)CN发送数据包，其中的源地址是CN的地址，目的地址是移动节点MN的地址；该 数据包按照常规路由被转发至MN所在移动网络的家乡代理后，家乡代理对该数据包进行 封装，其中源地址为家乡代理地址，目的地址是该移动网络所在的嵌套移动网络的根移动 路由器的转交地址；该数据包还包含第二类路由头字段，其中的地址为MN所在移动网络的 移动路由器的家乡地址；然后，该数据包被转发至嵌套移动网络的根移动路由器；(E22)移动路由器接收到该数据包后，先检查其中第二类移动路由头字段中的地址是 否与该移动路由器的家乡地址相同，若相同，则执行后续步骤(E23)；否则，跳转执行步骤 (E24)(E23)因数据包中的第二类移动路由头字段中的地址与该移动路由器的家乡地址相 同，表明该移动路由器就是目的移动节点所在移动网络的移动路由器；该移动路由器对数 据包进行解封装，并在本移动网络内进行转发；目的移动节点接收到该数据包，结束步骤 (E)的通信流程；(E24)该移动路由器根据数据包中第二类路由头字段中的地址，先在嵌套移动网络地 址转换表中查询到该地址所对应的“下一级移动路由器地址”后；再用该“下一级移动路由 器地址”替换该数据包中的目的地址；然后，向对应的下一级移动路由器转发该数据包；该 下一级移动路由器接收到该数据包后，执行步骤(E22)的操作。
全文摘要
一种在嵌套移动网络中数据转发的优化方法，该方法引入了嵌套移动网络地址转换表，该表包括下述三个字段目的移动路由器家乡地址、下一级移动路由器地址和生存期时间；各级移动路由器逐层建立嵌套移动网络地址转换表以及逐层执行数据包的地址替换与转发，使得上级移动路由器无需知道其下一级移动路由器所维护的网络拓扑信息，就能较好地解决嵌套移动网络在数据转发中存在的多次隧道封装与解封装的问题，从而优化了数据包在嵌套移动网络中的转发方式，并同时保护低层嵌套移动网络内部拓扑信息的隐私性；并且，解决了末端网络丢弃低层移动网络数据包的缺陷。本发明的操作步骤简单，容易实现，具有很好的推广应用前景。
文档编号H04W28/06GK101854664SQ20101020307
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者叶武迪, 司琳, 胡博, 袁韬, 邹仕洪, 陈山枝 申请人:北京邮电大学