一种基于级联隧道的HMIPv6扩展方法

文档序号:7779298阅读:229来源:国知局
一种基于级联隧道的HMIPv6扩展方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其步骤包括:1)根据区域将HMIPv6的隧道分为级联的两段隧道:移动节点MN—移动锚点MAP的本地隧道和移动锚点MAP—家乡代理HA的全局隧道;2)在本地隧道和全局隧道基础上,对绑定更新BU消息进行拓展,增加BU消息的两个标志位G和O;3)根据标志G位判断MN的切换为MAP域内的微移动或MAP域间的宏移动;根据标志O位判断MN的路由是否需要路由优化。本发明的方法将隧道划分为级联的两端,能够很大程度上的减少数据转发的数据开销,而且拓展了绑定更新消息,能够有效地减小MN的负担同时不会造成无线链路资源的浪费。
【专利说明】一种基于级联隧道的HMIPv6扩展方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种HMIPv6协议,特别涉及一种基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,属于网络信息领域。
【背景技术】
[0002]近年来,无线网络技术和应用服务的迅速发展开创了移动计算时代。但是在传统移动通信网中,移动性管理是在链路层进行的。随着向基于IP的分组交换网络过渡,链路层移动性不能解决不同IP子网切换带来的问题。于是IETF开始了网络层移动性协议的研究和标准化工作。其中的典型代表协议即为移动IPv6 (Mobile IPv6,MIPv6)。然而,在基本MIPv6中,移动节点(Mobile Node, MN)每次在接入路由器(Access Router, AR)之间切换时,都需要向家乡代理进行注册,从而造成巨大的信令开销和切换时延。为此,IETF标准化了层次移动 IPv6 (Hierarchical Mobile IPv6,HMIPv6)协议,HMIPv6 通过减少 MN 移动后注册更新时绑定更新(Binding Update, BU)的交互数量减少开销和时延。
[0003]利用“区域划分”的思想,HMIPv6在逻辑上将整个网络划分为不同的“域”,每个域由一个特定的称为“移动锚点”(Mobility Anchor Point, MAP)的实体来管理,这个MAP充当MN的一个临时家乡代理(Home Agent,HA)来转发MN与对端节点(Corresponding Node,CN)之间的分组。当MN移动到MAP域内时,收到接入路由器(AR)发送的路由器通告(RouterAdvertisement,RA),在RA中包含有接入路由器信息和MAP选项。MN根据RA中的AR信息和MAP信息,配置链路转交地址(on-link Care-of Address, LCoA)和区域转交地址(RegionalCare-of Address,RCoA)。HMIPv6使用链路转交地址LCoA和区域转交地址RCoA来区分MN在MAP域内和MAP域间的移动。HMIPv6将MN在MAP域内的移动称为微移动(intra-MAPhandover),在MAP域间的移动成为宏移动(inter-MAP handover)。当MN在一个MAP域内移动时,只有链路转交地址LCoA发生改变,区域转交地址RCoA并不发生改变。这时MN只需要将变化的链路转交地址LCoA向MAP进行注册更新,不必向HA和CN发送绑定更新(BU)进行注册,保护了地址隐私性和在MAP域内的移动透明性。
[0004]虽然HMIPv6区分了本地移动和全局移动,当移动节点在MAP域内移动时,只需要进行MAP的绑定,有效减小了 MIPv6的信令开销。但是HMIPv6的所有操作都是由终端节点操作,在跨域切换中,MN需要进行两次位置绑定(分别对HA和MAP),给MN带来一定的负担并造成无线链路资源的浪费。此外,HMIPv6构造了丽和HA的隧道和丽和MAP之间的重叠隧道,这种嵌套的隧道造成了数据转发的开销增大。

【发明内容】

[0005]基于上述现有技术中的不足,本发明提出了一种基于级联隧道的HMIPv6扩展协议,从而有效提高HMIPv6的性能。
[0006]本发明基于HMIPv6基本操作流程,提出了基于嵌套隧道的HMIPv6增强机制,本发明提出的改进点如下:[0007](I)将HMIPv6的隧道分成级联的两段:丽和MAP之间的本地隧道和MAP和HA之间的全局隧道;
[0008](2)扩展了绑定更新消息,增加了两个标志位用于区分本地绑定更新和全局绑定更新以及支持丽的路由优化;本地绑定更新是丽在同一个MAP内(RCoA不变,但是LCoA变化)时候,更新丽和MAP之间的隧道;全局绑定更新是丽在不同的MAP间移动(RCoA变化)时候,更新丽和MAP之间的隧道以及MAP和HA之间的隧道;
[0009](3)基于上述两点,优化了 HMIPv6的移动性管理流程。
[0010]本发明的技术方案如下:一种基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其步骤包括:
[0011]I)根据区域将HMIPv6的隧道分为级联的两段隧道:移动节点MN—移动锚点MAP的本地隧道和移动锚点MAP—家乡代理HA的全局隧道;
[0012]2)在所述本地隧道和全局隧道基础上,对绑定更新BU消息进行拓展,增加所述BU消息的两个标志位G和0 ;
[0013]3)根据所述标志G位判断丽的切换为MAP域内的微移动或MAP域间的宏移动;根据所述标志0位判断MN的路由是否需要路由优化。
[0014]更进一步,所述标志位G或0为I比特的标志位。
[0015]更进一步,所述MN在本地隧道建立过程中将所述标志位G设置为I时,所述BU消息中必须以选项的形式包含HA的地址,则所述MAP和所述HA建立全局隧道。
[0016]更进一步,所述MN建立全局隧道的BU消息中必须包含所述MN的家乡地址HoA,以作为HA的绑定更新条目的索引,若G标志位被置为0,这样,MAP就认为全局隧道的更新时不必要的。
[0017]更进一步,根据所述标志0位判断MN的路由是否需要路由优化的方法是:
[0018]丽设置标志位0为1,BU消息中必须以选项形式包含丽的RCoA,则MAP认为丽和CN建立了路由优化的绑定关系;并将MAP能够将发送给MN的RCoA的数据包通过正确的本地隧道转发给丽的LCoA。
[0019]更进一步,当所述MN的切换为MAP域内的微移动时,根据接收到的AR发送的路由器通告消息,判断MN是在MAP域内;则MN用该AR发送的RA前缀信息配置新的LCoA,仅更新和MAP之间的本地隧道。
[0020]更进一步,当所述当丽的切换为MAP域间的宏移动时,
[0021]I)根据接收到的RA中包含新的MAP地址,所述丽首先通过发送BU消息后触发MAP域内的本地隧道建立;返回给MN —个绑定确认消息BA,其中包含置为I的G标志位;
[0022]2 ) MAP向HA发送BU消息,建立丽的全局隧道;在这个BU消息中,G标志位被设置为1,而且包含丽的HoA ;HA将该MAP的地址作为丽的Cok更新绑定缓存条目。
[0023]更进一步,所述MN的路由需要路由优化时,按照如下方法进行:
[0024]I)在MAP的绑定缓存条目中,需要存储MN的HoA,RCoA和LCoA ;
[0025]2)当需要进行路由优化时,MN基于MAP选项配置一个有效的RCoA,并将该RCoA包含在发给MAP的BU中,同时设置0标志位为I ;
[0026]3)当MAP接收到这个BU消息时,认为丽需要进行本地域内的路由优化,把RCoA作为MN的HoA看待,发向RCoA的数据包将会被通过本地隧道转发给MN的LCoA。
[0027]更进一步,所述HA将MAP地址作为MN的转交地址LCoA进行数据包转发;当无路由优化时,MAP仅需要维护MN的LCoA和HoA的绑定关系。
[0028]更进一步,所述HA将MAP地址作为MN的转交地址LCoA进行数据包转发;当进行路由优化时,MAP维护丽的HoA,RCoA和LCoA之间的绑定关系。
[0029]MN在本地隧道建立过程中将所述标志位G设置为I (MN只负责建立本地隧道,如果自己发生了 MAP之间的移动,则将G置为1),由MAP发起全局隧道的建立;BU消息中必须以选项的形式(在IPv6和MIPv6中,包含的信息都是选项(option)的形式)包含HA的地址,这样MAP就跟该HA建立全局隧道。当然,在建立全局隧道的BU消息中(由MAP发送),必须包含丽的家乡地址HoA,以作为HA的绑定更新条目的索引。若“G”标志位被置为0,这样,MAP就认为全局隧道的更新时不必要的。
[0030]MN是否要进行路由优化通过所述标志0指示,MN设置标志位0为I,这样BU消息中必须以选项形式包含丽的RCoA,这样MAP就认为丽和CN建立了路由优化的绑定关系。此时丽需要在BU消息中以选项形式包含自己的RCoA,从而使MAP能够将发送给丽的RCoA的数据包通过正确的本地隧道转发给MN的LCoA。
[0031]本发明的有益效果:
[0032]I)在本发明中将HMIPv6的隧道分成了级联的两端,而在现有技术中HMIPv6构造了 MN和HA的隧道和MN和MAP之间的重叠隧道,本发明的方法能够很大程度上的减少数据转发的数据开销。
[0033]2)在本发明中绑定了更新消息,增加了两个标志位用于区分本地绑定更新和全局绑定更新以及支持MN的路由优化,在现有技术中跨频域切换,MN需要进行两次绑定,本发明的方法能够有效地减小MN的负担同时不会造成无线链路资源的浪费。
[0034]3)在本发明优化了 HMIPv6的移动管理流程。
【专利附图】

【附图说明】
[0035]图1是本发明的一实施例中扩展的BU消息结构示意图;
[0036]图2是本发明一实施例中基于级联隧道的HMIPv6切换流程的示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,可以理解的是,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0038]I)位置更新
[0039]本发明提出的HMIPv6级联隧道有两部分组成:HA和MAP之间的全局隧道和MAP合丽之间的本地隧道。为了区分这两种隧道的建立,本发明对HMIPv6的BU消息进行了图1所示的扩展。
[0040]在这个扩展的BU中,有一个I比特的“G”标志位,用于区分这个消息是用于建立本地隧道还是全局隧道。区分方法如下:如果该标志位被MN在本地隧道建立过程中设置为I,那么BU消息中必须以选项的形式包含HA的地址,这样MAP就跟该HA建立全局隧道。当然,在建立全局隧道的BU消息中(由MAP发送),必须包含MN的家乡地址,以作为HA的绑定更新条目的索引。若“G”标志位被置为O,这样,MAP就认为全局隧道的更新时不必要的。
[0041]在HMIPv6中,为了优化数据转发,HMIPv6标准规范MN可以直接使用RCoA作为自己的家乡地址(Home Address,HoA)以进行同一个MAP域内的路由优化。在这种场景中,MN的上层应用使用RCoA,从而使CN认为该丽是MAP域内的一个固定节点。为此,本发明在BU消息中还包含一个I比特的“O”标志位,用于指示MN是否要进行路由优化,如果该标志位被丽设置为1,必须以选项形式包含丽的RCoA,这样MAP就认为丽和CN建立了路由优化的绑定关系,当然,此时丽需要在BU消息中以选项形式包含自己的RCoA,从而使MAP能够将发送给MN的RCoA的数据包通过正确的本地隧道转发给MN的LCoA。
[0042]2)切换流程
[0043]基于上述扩展的绑定更新消息,本发明提出的基于级联隧道的HMIPv6切换流程如图2所示。图中有两个MAP域,pAR为丽当前的AR,nARl为丽的切换目标AR,它们处在同一个MAP域内,对应的MAP为pMAP。nAR2为另外一个切换目标AR,它和nMAP处在另一个MAP域内。因此,pAR和nARl之间的切换为MAP内切换(intra-MAP handover),而nARl和nAR2之间的切换为MAP间切换(inter-MAP handover)。
[0044]当丽切换到nARl时,会接收到该AR发送的路由器通告消息,在这个RA中,丽发现自己仍然在该MAP域内(由于MAP选项中的信息没有变化)。由于丽用该RA种的前缀信息配置了新的LCoA,因此它仅需要更新和MAP之间的本地隧道。在这个BU消息中,“G”标志位被置为0,这样,MAP就认为全局隧道的更新是不必要的。
[0045]当丽移动到另一个MAP域内时,接收到的RA中包含新的MAP地址,因此丽首先将触发向nMAP的本地隧道建立。在这个BU消息中,“G”标志位被设置为I。如果nMAP支持本发明所提的级联隧道机制,将返回给MN —个绑定确认消息(Binding Acknowledgement,BA),其中包含置为I的“G”标志位。随后,nMAP向HA发送BU消息,建立丽的全局隧道。在这个BU消息中,“G”标志位被设置为I,而且包含丽的HoA。这样,HA就将该MAP的地址作为MN的转交地址(Care-of Address,CoA)更新绑定缓存条目。如果nMAP不支持本发明所提的级联隧道机制,在返回的BA中将不包含“G”标志位,那么丽就按照基本HMIPv6发起和HA之间的绑定。
[0046]当需要进行路由优化时,丽还需要基于MAP选项配置一个有效的RCoA,并将该RCoA包含在发给MAP的BU中,同时设置“O”标志位为I。当MAP接收到这个BU消息时,认为丽需要进行本地域内的路由优化。那么将会把RCoA作为丽的HoA看待,发向RCoA的数据包将会被通过本地隧道转发给MN的LCoA。因此,在MAP的绑定缓存条目中,需要存储MN 的 HoA,RCoA 和 LCoA。
[0047]由此可见,当MAP域内切换发生时,切换过程只需要丽和MAP进行绑定更新,当MAP域间切换发生时,切换过程类似于HMIPv6但是避免了 MAP和MN之间的嵌套隧道,此外,全局隧道的建立完全由MAP负责,这种基于网络的方式可以有效减小网络开销。
[0048]3)数据包转发
[0049]对于HA而言,数据转发同基本HMIPv6 —样,但是HA是把MAP地址作为丽的转交地址。对于MAP和MN而言,需要根据具体情况进行扩展。
[0050]?无路由优化的情况
[0051]当没有执行路由优化时,MAP维护的绑定是HoA和LCoA之间的映射关系,那么当MAP接收到从HA发送给HoA的数据包时,需要通过本地隧道将数据包发送到LCoA。对于MN发出的数据包,MAP需要进行解封装,然后重新封装到全局隧道中转发给HA,在这些过程中,MAP和HA均以MN的HoA作为绑定缓存条目和隧道接口的索引。由此可见,在这种场景下,MN不再像传统HMIPv6中一样需要RCoA,从而在发生MAP之间的切换时,仅仅需要配置一个转交地址(LCoA),从而有效地提高了切换的效率。
[0052]?有路由优化的情况
[0053]当需要进行路由优化时,MAP存储丽的HoA,RCoA和LCoA。那么MAP如果截获了发向丽的RCoA的数据包,就通过本地隧道发送给丽的LCoA。对于丽发出的数据包,首先通过本地隧道发送给MAP,然后MAP由于发现自己维护了该RCoA对应的绑定状态,认为该MN进行了路由优化,将通过正常路由直接转发数据包给CN。
【权利要求】
1.一种基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其步骤包括: 1)根据区域将HMIPv6的隧道分为级联的两段隧道:移动节点MN—移动锚点MAP的本地隧道和移动锚点MAP—家乡代理HA的全局隧道; 2)在所述本地隧道和全局隧道基础上,对绑定更新BU消息进行拓展,增加所述BU消息的两个标志位G和O ; 3)根据所述标志G位判断MN的切换为MAP域内的微移动或MAP域间的宏移动;根据所述标志O位判断MN的路由是否需要路由优化。
2.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,所述标志位G或O为I比特的标志位。
3.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,所述MN在本地隧道建立过程中将所述标志位G设置为I时,所述BU消息中必须以选项的形式包含HA的地址,则所述MAP和所述HA建立全局隧道。
4.如权利要求3所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,所述MN建立全局隧道的BU消息中必须包含所述丽的家乡地址HoA,以作为HA的绑定更新条目的索引,若G标志位被置为0,MAP则认为全局隧道的更新时不必要的。
5.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,根据所述标志0位判断MN的路由是否需要路由优化的方法是: 丽设置标志位0为I,BU消息中必须以选项形式包含丽的RCoA,则MAP认为丽和CN建立了路由优化的绑定关系;并将MAP能够将发送给MN的RCoA的数据包通过正确的本地隧道转发给丽的LCoA。`
6.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,当所述丽的切换为MAP域内的微移动时,根据接收到的AR发送的路由器通告消息,判断MN是在MAP域内;则丽用该AR发送的RA前缀信息配置新的LCoA,仅更新和MAP之间的本地隧道。
7.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,当所述当MN的切换为MAP域间的宏移动时, 1)根据接收到的RA中包含新的MAP地址,所述丽首先通过发送BU消息后触发MAP域内的本地隧道建立;返回给MN—个绑定确认消息BA,其中包含置为I的G标志位; 2)MAP向HA发送BU消息,建立丽的全局隧道;在这个BU消息中,G标志位被设置为1,而且包含丽的HoA ;HA将该MAP的地址作为丽的CoA更新绑定缓存条目。
8.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,所述MN的路由需要路由优化时,按照如下方法进行: 1)在MAP的绑定缓存条目中,需要存储MN的HoA,RCoA和LCoA; 2)当需要进行路由优化时,MN基于MAP选项配置一个有效的RCoA,并将该RCoA包含在发给MAP的BU中,同时设置0标志位为I ; 3)当MAP接收到这个BU消息时,认为丽需要进行本地域内的路由优化,把RCoA作为MN的HoA看待,发向RCoA的数据包将会被通过本地隧道转发给MN的LCoA。
9.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPv6拓展方法,其特征在于,所述HA将MAP地址作为MN的转交地址LCoA进行数据包转发;当无路由优化时,MAP仅需要维护MN的LCoA和HoA的绑定关系。
10.如权利要求1所述的基于级联隧道的HMIPV6拓展方法,其特征在于,所述HA将MAP地址作为MN的转交地址LCoA进行数据包转发;当进行路由优化时,MAP维护MN的HoA,RCoA和LCoA之间的 绑定关系。
【文档编号】H04W80/04GK103687073SQ201310652703
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】延志伟, 李晓东 申请人:中国科学院计算机网络信息中心
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