专利名称：一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6的方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6方法。
背景技术：
Internet和移动通信是当今世界信息领域中两个最引人瞩目的产业。在任何时候、任何地点，人们都希望获得Internet服务,于是就产生了将Internet与移动通信相结合的技术-移动IP (MIP)。MIP技术也就是移动节点(MN，通常指的是计算机或者路由器等) 以固定的IP地址或者IP地址前缀，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证网络IP的网络权限在漫游过程中不会改变，如图I所示。MIP是Internet所承载的最主要应用之一，其中IPv4网络所承载的MIP称为MIPv4，而IPv6网络所承载的MIP称为MIPv6。目前，IETF对MIPv6的研究主要有移动 IPv6 (Mobile IPv6, MIPv6, RFC3775, RFC6275)、代理移动 IPv6 (Proxy Mobile IPv6,PMIPv6, RFC5213)、分层移动 IPv6 (Hierarchical Mobile IPv6, HMIPv6, RFC5380)和双栈移动 IPv6 (Dual-Stack Mobile IPv6, DSMIPv6, RFC5454, RFC5555)等。这些 MIP 的网络部署都是集中式的。网络中的中心实体(HA/LMA/MAP)要分配给MN—个IP地址或者地址前缀，这个地址或者地址前缀在MN移动的时候都保持不变，从而实现IP会话的连续性。这种集中式的移动性管理方案，存在着不足和局限性，主要表现在如下方面(I)存在路由不优化的现象。如果MN与通信对端(CN)都比较靠近接入路由器，然而它们之间发送的数据报文必须经过通过中心实体的转发。这样使得路由不优化，同时也提闻了网络的延时；(2)中心实体不仅维持MN的有关上下文，而且还要对MN的相关数据报文具有封装或者解封装的能力。当网络的规模扩大，丽和CN数量的增加，丽和CN之间的数据报文都需要这个中心实体的处理，中心实体将不堪重负；(3)容易受到单点失效的影响，缺少移动管理服务的粒度。如果该中心实体失效或者重启，则MN与CN之间的通信中断，影响服务质量。为了解决上述问题，IETF将“分布式”的概念引入到MIP中。在移动网络中，分布式移动管理可以应用在移动核心网、接入网和主机上，如图2所示。在移动核心网中，可以有两种分布式移动管理方法，一个是基于核心层面(即HA/LMA)的分布式移动管理方法，另一个是基于接入路由器层面(即AR/FA/MAG)的分布式移动管理方法。基于核心层面的分布式移动管理方法中，当MN从一个HA或者LMA切换到另一个HA或者LMA时，这两个HA或者LMA需要建立相应的联系，保证会话的不中断。在接入网中，只有一种分布式移动管理方法，即基于接入层面(即AP，并且具有部分AR的功能)的分布式移动管理方法。基于主机的分布式移动管理方法中，MN可以直接和CN通信，不过需要借助域名解析系统(DNS)。目前，IETF对于分布式MIP的研究还只是初步阶段，没有完善的解决方法，也没有相关的RFC。对于在分布式移动管理方法中，路由优化，更好地减少延时，更是没有提及。根据上述情况，本文提出一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6方法。该方法使得MN移动中，与原有的CN之间的通信不需要家乡移动性锚的处理。MN采取路由优化的方式与原有CN进行通信，更好地减轻家乡移动性锚的负担，同时MN不需要参加任何移动性管理的工作，又保 证MN的移动对CN的透明性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式MIPv6的方法。该方方法具有三个特点第一、网络移动性管理的工作由网络实体负责，移动用户不参与移动性管理的工作；第二、移动用户的移动对会话对方具有透明性；第三、路由优化，即会话双方通过所接入的路由器直接通信，不必绕道其他接入路由器通信。本发明的目的是这样实现的I、MAAR是基于网络移动性管理和路由优化的分布式MIPv6的网络实体。MAAR兼有移动性锚和接入路由器的功能。一个网络可以有多个MAAR,对用户承担接入和移动性管理的任务。MAAR可以给新接入的用户分配一个IPv6地址或者地址前缀。在本发明中，MAAR给新接入的用户分配一个唯一并且可路由的IPv6地址。2、丽的AAA服务器总是记录丽当前接入的MAAR的地址。3、家乡地址和转交地址不再针对MN,而是针对MN之间的会话 发起会话的MN把初始发起会话时所接入的MAAR为其配置的地址作为发起会话的MN针对这个会话的家乡地址，发起会话的MN把当前接入的MAAR为其配置的地址作为发起会话的MN针对这个会话的转交地址； 接受会话的MN把初始接受会话时所接入的MAAR为其配置的地址作为接受会话的MN针对这个会话的家乡地址，接受会话的MN把当前接入的MAAR为其配置的地址作为接受会话的MN针对这个会话的转交地址。不论发起会话的MN和接受会话的MN在会话期间怎样移动，就这个会话而言，家乡地址都是不改变的，只是转交地址在改变。发起会话的MN和接受会话的MN发送的数据报文，目的地址永远都是会话对端的家乡地址，源地址永远都是自己的家乡地址。4、MAAR的工作规则如下 MAAR维持二张地址绑定表《隧道地址绑定表》和《转交地址绑定表》。《隧道地址绑定表》里的地址绑定是会话对方的家乡地址与其当前接入的MAAR地址的绑定，《转交地址绑定表》里的地址绑定是会话己方的家乡地址与转交地址的绑定。
MAAR对于所接入的MN发来的数据报文，首先根据目的地址(即会话对方的家乡地址)在《隧道地址绑定表》中查找会话对方的MAAR的地址，然后通过丽的MAAR与会话对方的MAAR之间的隧道把数据报文发往会话对方的MAAR0 MAAR对于通过隧道发来的数据报文，首先根据目的地址(即会话己方的家乡地址)在《转交地址绑定表》中查找会话己方的转交地址，然后根据转交地址把数据报文发给相应的丽。5、两类 DBU/DBA 消息在RFC6275中，总共定义了 8种消息，MH类型分别为0 7，本发明为了与集中式的移动性管理方法区别开，定义了两个新 的MH类型，分别为8和9，将类型为8的消息称为DBU消息，类型为9的消息称为DBA消息。在RFC6275中定义了 6类移动选项，其类型分别为O 5，本发明定义两个新的移动选项，类型分别为6和7 (具体采用什么类型值要经过相关部门审批，这里先采用6和7)。本发明定义的两个移动选项的格式如图3和图4所示。不仅如此，本发明参考相关RFC(RFC6275等)中定义消息格式，添加标识符D。如果D = 0，则表示DBU/DBA消息是丽当前接入的MAAR与丽之前接入的MAAR交互的信息，目的是得到会话对方当前接入的MAAR的地址；如果D = 1，则表示DBU/DBA消息是MN当前接入的MAAR与会话对方当前接入的MAAR之间交互的消息,用于更新会话对方当前接入的MAAR维持的《隧道地址绑定表》中的相关地址绑定。为此，DBU/DBA消息要做相应的扩充，以装载这些信息。为了叙述的方便，将D = 0时的DBU/DBA消息称为第一类DBU/DBA消息，分别如图5和如图6所示，D = I时的DBU/DBA消息称为第二类DBU/DBA消息，分别如图7和如图8所示。6、移动性管理的流程为了叙述方便，我们假设，用户A_MN最初通过A_MAAR1与用户B_MN建立会话，而B_MN最初通过B_MAAR1接受A_MN的会话。A_MAAR1为A_MN分配的地址是A_HoAl，B_MAAR1为B_MN分配的地址是B_HoAl。后来，A_MN移动至A_MAAR2，A_MAAR2为A_MN分配的地址是 A_HoA2，B_MN 移动至 B_MAAR2，B_MAAR2 为 B_MN 分配的地址是 B_HoA2。这时，A_MAAR2的《隧道地址绑定表》维持着BJtoAl与B_MAAR2地址的绑定，《转交地址绑定表》维持着A_HoAl与A_HoA2的绑定；B_MAAR2的《隧道地址绑定表》维持着AJtoAl与A_MAAR2地址的绑定，《转交地址绑定表》维持着BJtoAl与B_HoA2的绑定。现在，A_MN又移动至A_MAAR3，本发明的移动性管理流程如下6. I、更新流程(I) A_MN通过RS消息接入A_MAAR3，RS消息中包含会话双方的家乡地址AJtoAl和B_HoAl。(2) A_MAAR3收到RS消息后，向A_MN的AAA服务器发送认证消息，消息包括A_MAAR3的地址。(3)A_MN的AAA服务器收到认证消息后，进行认证。认证通过，A_MN的AAA服务器用A_MAAR3的地址更换原来A_MAAR2的地址，并在回复消息中包括A_MAAR2的地址。(4)A_MAAR3收到回复消息后，向A_MAAR2发送第一类DBU消息，消息包括AJtoAl和 B_HoAl。(5) A_MAAR2收到第一类DBU消息后，根据BJtoAl在《隧道地址绑定表》中查找B_HoAl与B_MAAR2地址的绑定并消除该项绑定，根据AJtoAl在《转交地址绑定表》中查收A_HoAl与A_HoA2的绑定并消除该项绑定，然后向A_MAAR3回复第一类DBA消息，消息中包括B_MAAR2的地址。(6)A_MAAR3收到回复的第一类DBA消息后，首先在《隧道地址绑定表》中建立B_HoAl与B_MAAR2地址的绑定，然后为A_MN分配地址A_HoA3，并在《转交地址绑定表》中建立AJtoAl与A_HoA3的绑定，最后向B_MAAR2发送第二类DBU消息，消息包括AJtoAl。(7) B_MAAR2收到第二类DBU消息后，根据AJtoAl在《隧道地址绑定表》中查找A_HoAl和A_MAAR2地址的绑定，并把A_MAAR2地址更改为A_MAAR3地址，然后向A_MAAR3回复第二类DBA消息。(8) A_MAAR3收到第二类DBA消息后，通过RA消息把A_HoA3地址告知A_MN。如果A_MN通过A_MAAR3发起或接受新的会话，将用A_HoA3作为新会话的家乡地址。6. 2、通信流程6.2.1、A_MN发往B_MN的数据报文(I) A_MN发往B_MN的数据报文，一如既往，目的地址是BJtoAl，源地址是AJtoAl。A_MAAR3根据目的地址BJtoAl在《隧道地址绑定表》中查找BJtoAl与B_MAAR2地址的绑定，然后通过A_MAAR3与B_MAAR2之间的隧道把数据报文发往B_MAAR2。(2)B_MAAR2收到隧道发来的数据报文后，首先根据目的地址B_HoAl，然后在《转交地址绑定表》中查找BJtoAl与B_HoA2的绑定，然后根据B_HoA2把数据报文发给B_MN。6. 2. 2、B_MN发往A_MN的数据报文 (I) B_MN发往A_MN的数据报文，一如既往，目的地址是AJtoAl，源地址是BJtoAl。B_MAAR2根据目的地址AJtoAl在《隧道地址绑定表》中查找AJtoAl与A_MAAR3地址的绑定，然后通过B_MAAR2与A_MAAR3之间的隧道把数据报文发往A_MAAR3。(2)A_MAAR3收到隧道发来的数据报文后，首先根据目的地址A_HoAl，然后在《转交地址绑定表》中查找AJtoAl与A_HoA3的绑定，然后根据A_HoA3把数据报文发给A_MN。
图I移动IP的网络结构2分布式网络结构3本发明定义的用于携带会话对方的IPv6地址的移动选项示意4本发明定义的用于携带会话对方当前接入的MAAR的地址的移动选项示意5第一类DBU消息格式不意6第一类DBA消息格式不意7第二类DBU消息格式示意8第二类DBA消息格式示意图
图9本发明的通信流程示意10本发明示意图
具体实施例方式本发明提出一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6方法。下面给出本发明的一个实例，并结合图10详细说明本发明的具体实施实例。这里假设，用户A_MN最初通SA_MAAR1与用户B_MN建立会话，而用户B_MN最初通过B_MAAR1与用户A_MN建立会话。后来，A_MN移动至A_MAAR2，A_MAAR2为A_MN分配的地址是 A_HoA2，B_MN 移动至 B_MAAR2，B_MAAR2 为 B_MN 分配的地址是 B_HoA2。这时，A_MAAR2的《隧道地址绑定表》维持着BJtoAl与B_MAAR2地址的绑定，《转交地址绑定表》维持着A_HoAl与A_HoA2的绑定；B_MAAR2的《隧道地址绑定表》维持着AJtoAl与A_MAAR2地址的绑定，《转交地址绑定表》维持着BJtoAl与B_HoA2的绑定。我们进行如下设置
A_MAAR1 的地址为 aecO:0:0:1: : 1/64，A_MAAR2 的地址为 becO:0:0:1: : 1/64，A_MAAR3 的地址为 cec0:0:0:l::1/64， A_HoAl 为 aec0:0:0:l::2/64， A_HoA2 为becO:0:0:1::2/64，A_HoA3 为 cecO:0:0:1::2/64。B_MAAR1 的地址为 decO:0:0:1: : 1/64，B_MAAR2 的地址为 eecO:0:0:1: : 1/64，B_HoAl 为 decO:0:0:1::2/64，B_HoA2 为 eecO:0:0:1::2/64。I、现在，用户A_MN又移动至A_MAAR3，更新过程如下(I)用户A_MN离开A_MAAR2，接入A_MAAR3时，向A_MAAR3发送RS消息，该消息包括用户A_MN的AJtoAl和用户B_MN的BJtoAl ；(2) A_MAAR3向AAA服务器发送认证消息，消息包含A_MAAR3的地址； (3) AAA收到认证消息后进行认证，认证通过后用A_MAAR3的地址替换A_MAAR2的地址，并向A_MAAR3发送认证响应消息，包含A_MAAR2的地址信息；(4)A_MAAR3收到认证响应消息后，向A_MAAR2发送第一类DBU消息，消息包含A_HoAl 和 BJtoAl ；(5) A_MAAR2根据B_HoAl在《隧道地址绑定表》中查找BJtoAl和B_MAAR2的地址绑定并消除绑定，根据AJtoAl在《转交地址绑定表》中查找AJtoAl与A_HoA2的绑定并消除绑定，然后向A_MAAR3回复第一类DBA消息，消息中包括B_MAAR2的地址；(6) A_MAAR3收到第一类DBA消息，首先在《隧道地址绑定表》中建立BJtoAl与B_MAAR2地址的绑定，然后为用户A_MN分配新的地址A_HoA3，并在《转交地址绑定表》中建立A_HoAl与A_HoA3的绑定，最后向B_MAAR2发送第二类DBU消息，包括AJtoAl。(7) B_MAAR2收到第二类DBU消息，根据AJtoAl在《隧道地址绑定表》中查找A_HoAl和A_MAAR2地址的绑定，并用A_MAAR2的地址更改为A_MAAR3的地址，然后向A_MAAR3回复第二类DBA消息。(8) A_MAAR3收到第二类DBA消息，通过RA消息将A_HoA3发送给用户A_MN。2、用户A_MN与用户B_MN进行通信过程2. I、用户A_MN发往用户B_MN的数据报文(I)用户A_MN发送给用户B_MN的数据报文，目的地址永远都是BJtoAl，源地址是永远都是AJtoAl。这样的数据报文到达A_MN接入的A_MAAR3时，A_MAAR3根据BJtoAl查找《隧道地址绑定表》得知BJtoAl与B_MAAR2地址的绑定，然后经过A_MAAR3与B_MAAR2的隧道发往B_MAAR2 ；⑵B_MAAR2收到这样的数据报文，根据目的地址BJtoAl查找《转交地址绑定表》，得知BJtoAl与B_HoA2的绑定，将数据报文发送给用户B_MN。 2. 2、用户B_MN发往用户A_MN的数据报文(I)用户B_MN发送给用户A_MN的数据报文，目的地址永远都是AJtoAl，源地址永远都是B_HoAl，这样的数据报文到达B_MN接入的B_MAAR2时，B_MAAR2根据AJtoAl查找《隧道地址绑定表》得知AJtoAl与A_MAAR3地址的绑定，然后经过B_MAAR2与A_MAAR3之间的隧道发往A_MAAR3 ；(2)A_MAAR3收到这样的数据报文，根据目的地址AJtoAl查找《转交地址绑定表》，得知AJtoAl与A_HoA3的绑定，将数据报文发送给用户A_MN。
权利要求
1.一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6方法，其特征在于 A、MAAR是基于网络移动性管理和路由优化的分布式MIPv6的网络实体，兼有移动性锚和接入路由器的功能，对移动用户承担接入和移动性管理的任务，并为新接入的移动用户分配一个IPv6地址或者地址前缀，在本发明中，MAAR给新接入的移动用户分配一个唯一并且可路由的IPv6地址； B、AAA服务器总是会记录移动用户当前接入的MAAR的地址，当移动用户从旧的MAAR切换到新的MAAR的时候，AAA服务器会用新的MAAR的地址代替旧的MAAR的地址，并且把旧的MAAR的地址告知给新的MAAR ； C、家乡地址和转交地址不再针对移动用户而言，而是针对移动用户之间的会话，不论会话双方在会话期间发生多少次切换，会话的家乡地址不变，只是转交地址改变； D、将移动IPv6中的消息扩展，定义MH类型为8和9的消息，分别称为DBU和DBA消息，同时定义两种新的移动选项，移动选项类型值分别为6和7，用于携带会话对方的家乡地址和会话对方当前接入的MAAR的地址； E、移动性管理的任务主要由MAAR承担，用户不再承担任何移动性管理的任务，同时遵循三个原则第一、网络移动性管理的工作由网络实体负责，移动用户不参与移动性管理的工作；第二、移动用户的移动对会话对方具有透明性；第三、路由优化，即会话双方通过各自接入的路由器直接通信。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤C具体包括 Cl、移动用户最初发起或者接受一个会话时所接入的MAAR为其配置的地址作为移动用户针对这个会话的家乡地址，移动用户从旧的MAAR切换到新的MAAR的时候，新MAAR为其配置的地址作为移动用户针对原有会话的转交地址； C2、不论移动用户在会话期间发生多少次切换，移动用户发送给会话对方的数据报文源地址永远都是自己的家乡地址，目的地址永远都是会话对端的家乡地址。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤D具体包括 D1、采用新的MH类型值的DBU/DBA，并且参照移动IPv6中定义的BU/BA消息格式，添加标识符D，如果D = O，则表示DBU/DBA消息是移动用户当前接入的MAAR与移动用户切换前接入的MAAR交互的信息，如果D = 1，则表示DBU/DBA消息是移动用户当前接入的MAAR与会话对方当前接入的MAAR之间交互的消息，将前一种DBU/DBA消息称为第一类DBU/DBA消息，将后者称为第二类DBU/DBA消息； D2、第一类DBU/DBA消息，有三个作用一是根据类型为6的移动选项承载的家乡地址查找《隧道地址绑定表》，把原来记录的、与会话对方相关的信息回馈移动用户当前接入的MAAR并消除该项绑定，二是根据消息中家乡地址选项承载的移动用户的家乡地址查找《转交地址绑定表》中相应的绑定并消除该项绑定，三是在移动用户当前接入的MAAR中建立《隧道地址绑定表》；第二类DBU/DBA消息用于更新会话对方当前接入的MAAR维持的《隧道地址绑定表》； D3、在第一类DBU消息中添加一个家乡地址选项和一个类型值为6的移动选项，分别承载移动用户的家乡地址和会话对方的家乡地址，第一类DBA消息中，添加一个类型值为6和一个类型值为7的移动选项，分别对应承载会话对方的家乡地址和会话对方当前接入的MAAR的地址，第二类DBU消息，添加一个家乡地址选项，用于承载移动用户的家乡地址。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤E具体包括 E1、移动用户当前接入的MAAR维护二张地址绑定表《隧道地址绑定表》和《转交地址绑定表》，《隧道地址绑定表》里的地址绑定是会话对方的家乡地址与其当前接入的MAAR地址的绑定，《转交地址绑定表》里的地址绑定是会话己方的家乡地址与转交地址的绑定； E2、MAAR对于接入的移动用户发来的数据报文，首先根据目的地址(即会话对方的家乡地址)在《隧道地址绑定表》中查找会话对方的MAAR的地址，然后通过该移动用户的MAAR与会话对方的MAAR之间的隧道把数据报文发往会话对方的MAAR ； E3、MAAR对于通过隧道发来的数据报文，首先根据目的地址(即会话己方的家乡地址)在《转交地址绑定表》中查找会话己方的转交地址，然后根据转交地址把数据报文发给相应的移动用户。
全文摘要
本发明涉及一种基于网络移动性管理和路由优化的分布式移动IPv6的方法。本发明提出的方法同时实现了三个目标一是分布式的网络实体为移动用户参与移动性管理的工作，移动用户不需要参与移动性管理的工作；二是移动用户的移动对会话对方的透明性；三是路由优化，即会话双方通过所接入的路由器直接通信，不必绕道其他接入路由器通信。本发明的目的是这样实现的扩展AAA服务器中的存储信息，重新定义了家乡地址和转交地址的概念，定义两个分别携带会话对方的家乡地址和会话对方当前的接入路由器的地址的移动选项，以及4种消息格式，重新制定了更新和通信的流程。
文档编号H04W80/04GK102647708SQ201210101298
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者张荀, 张飞, 梁艳盈, 梁雨淇, 王可, 王波涛, 王琳, 胡海峰, 马争鸣 申请人:中山大学