专利名称：一种用于层次化移动IPv6的信息交换方法
技术领域：
本发明属于移动IP领域，具体地说，是提出了一种用于层次化移动IPv6的信息交换方法，实现对域内地址及资源的管理功能，并辅助MN完成无缝切换。
背景技术：
伴随着互联网技术和下一代移动通信技术的发展，以无线方式和移动方式接入互联网的需求不断增长，基于数据通信的移动应用不断涌现。具有广泛互联特性的IPv6网络成为下一代互联网建设的重要内容。基于IPv6的移动网络能够随时随地的将各种移动终端(便携式计算机、手持设备、车载设备等)接入互联网，为不断增长的网络应用提供高质量的、永远在线的网络支撑平台。
为了支持移动设备在基于IPv6的网络中进行持续通信，互联网工程任务组(IETF)制定了相应的移动管理协议-移动IPv6。移动IPv6允许移动节点(MN)在不同的网络中使用不同的临时地址(CoA)，并通过地址注册过程，将CoA通知给对端的通信节点(CN)或家乡代理(HA)，来实现在不同网络间的移动切换。然而，当MN在大范围网络环境下快速移动的情况下，频繁的网络切换所带来的大量注册消息会导致带宽利用率的显著下降。与此同时，当MN在进行远距离通信的时候，较长时间的注册过程会导致切换延时的增大并造成切换丢包。
为了解决由于频繁的注册过程所引发的网络服务质量下降问题，IETF制定了移动IPv6的层次化移动管理框架-HMIPv6。该框架将彼此临近的多个不同网络划分为逻辑关系上的域，当MN在域内进行网络切换的时候，仅向域内的管理单元进行注册，从而减少了MN与CN或HA之间的消息数量。这种层次化的移动管理结构，有效减少了注册消息的带宽占用，并缩短了切换时延。
HMIPv6为基于IPv6的移动管理提供了先进的管理结构，然而该管理结构依然没有解决移动IP固有的延迟问题和丢包问题，基于HMIPv6管理结构的平滑切换和快速切换方法成为业界广泛关注的热点。然而，现有的系统对HMIPv6管理结构下域内的各种信息缺乏统一的管理，不能快速、准确地提供MN快速切换所需要的信息，对平滑切换的缓存管理也不完善，给HMIPv6的发展带来了很大的困难。
本地管理单元(LMU)较好的解决了移动IP固有的丢包问题，实现了MN的平滑切换，并在域管理单元(RMU)的合作下，打幅度的降低了移动IP固有的延迟问题，实现了在HMIPv6管理结构下MN的快速切换。
于是，一个好的HMIPv6管理结构下LMU与RMU的信息交换方法，变成为解决丢包问题以及最大限度的减少切换延迟的重点。
发明内容
针对上面的描述，本发明提出了一种层次化移动IPv6的信息交换方法，完成基于层次化移动IPv6的域管理系统中MN、LMU和RMU之间的信息交换，实现对域内的地址及资源的管理功能，具体包括以下步骤(A)当新LMU进入域内后，向本域内的RMU发送“地址注册请求”消息，在收到RMU的“地址注册应答”消息后，成功完成注册过程，之后LMU发送“关联信息更新”消息更新RMU中的“域内关联信息表”；(B)MN检测到新的AP信号后，向所在子网的LMU发送“关联信息请求”消息。LMU收到“关联信息请求”消息后，到自己的“邻居关联信息表”中查询是否有对应的记录，如果有则把记录中对应的LMU地址及网络前缀发送给MN；如果没有则进入下列步骤(C)LMU将“关联信息查询”消息继续发送给RMU，RMU收到“关联信息查询”消息后到“域内关联信息表”中查询，将查到的LMU地址及网络前缀通过关联信息查询应答消息发送给LMU，LMU记录这条记录到“邻居关联信息表”后再将其发送给MN；(D)当RMU“域内关联信息表”中的记录到达生命周期后，RMU主动向这条记录所对应的LMU发送“关联信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相应记录最新的关联信息，如果未能返回正确的关联信息，RMU将从关联信息表中删除相应记录；(E)在域间切换时，MN切换到新子网后向新子网的LMU发送“域间关联信息更新通告”消息，告诉它切换前旧子网的关联信息，之后新子网LMU再向旧子网LMU发送“域间关联信息更新”消息，更新LMU的“邻居关联信息表”。
图1给出了基于层次化移动IPv6的域管理系统；图2给出LMU注册过程流程图；图3给出了LMU中维护的AP信息表；图4给出了LMU中维护的邻居关联信息表；图5给出了RMU中维护的域内关联信息表；图6给出了地址注册请求消息结构图；图7给出了地址注册应答消息结构图；图8给出了关联信息更新消息结构图；
图9给出了关联信息查询请求消息结构图；图10给出了关联信息查询应答消息结构图；图11给出了关联信息更新通告消息结构图；图12给出了域间关联信息更新通告消息结构图；图13给出了域间关联信息更新结构图；具体实施方式
本发明提出的一种用于层次化移动IPv6的信息交换方法，主要包括以下几个核心技术LMU的注册，关联信息的获取及关联信息辅助切换。
图1为本信息交换方法应用的网络拓扑图。
对下面我们参考附图，对本发明的实施例进行详细的说明。
1)RMU对LMU的管理功能，如图2所示，在新LMU进入域前，需要对其静态配置RMU地址，以便在LMU进入域内后和RMU进行通信。当新LMU进入域内后，立即向本域内的RMU发送“地址注册请求”消息，消息中携带LMU地址及所在子网的网络前缀，并设定A和F标志位，A置1表示需要申请将LMU管理的关联信息更新到RMU的关联信息表中，F置1表示LMU为第一次进到这个域中注册。RMU收到“地址注册请求”消息后，将LMU地址及所在子网的网络前缀注册到域内关联信息表中。在A标志位置为1情况下，RMU根据自身条件决定是否允许LMU注册AP信息，返回应答消息，并设定C标志位，置1表示LMU可以更新关联信息。LMU到应答消息后将管理的所有关联信息更新到RMU的“域内关联信息表”中，成功完成注册过程。
LMU还需要定时向RMU发送注册消息，以便知道RMU是否还在正常工作，此时标志位F置为0，表示不是第一次注册。
2)关联信息的获得方法。在LMU及RMU内都需要维护关联信息表，其中RMU的“域内关联信息表”中记录域内所有AP和LMU的关联信息。LMU的“邻居关联信息表”中只记录发生过切换的邻居关联信息，以便提高查询速度。
RMU中的关联信息是由LMU进行添加更新。在LMU中维护一张“AP信息表”，如图3，所有的AP信息可以在AP初始化时静态配置到LMU中，当LMU进入域内完成注册，再RMU允许的情况下将所有的关联信息更新到RMU的“域内关联信息表”中。当RMU“域内关联信息表”中的记录到达生命周期后，RMU主动向这条记录所对应的LMU发送“关联信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相应记录最新的关联信息，如果未能返回正确的关联信息，RMU将从“域内关联信息表”中删除相应记录。
如图4所示，LMU的“邻居关联信息表”中的记录可以通过两种方法获得，一是每次在LMU中无法查到所需的关联信息，需要到RMU中继续查询时，LMU便记录在RMU中查询得到的关联信息到自身的LMU的“邻居关联信息表”中。二是当MN在域间切换完成时，MN首先向新子网的LMU发送“域间关联信息发现通告”消息告诉它MN切换前旧子网的关联信息及MN接入新子网的AP的ESSID，更新新子网LMU的“邻居关联信息表”，之后新子网LMU再向旧子网LMU发送“域间关联信息更新”消息，更新旧子网LMU的“邻居关联信息表”。
3)关联信息对切换的辅助。当MN探测到新的AP信号后，向所在子网的LMU发送“关联信息请求”消息，通过AP的ESSID查询AP所属的LMU的地址及网络前缀。LMU收到MN的请求消息后，首先到自己的“邻居关联信息表”中查询是否有与此ESSID对应的记录，如果有则把记录中对应的LMU地址及网络前缀发送给MN；如果没有，则LMU将“关联信息查询”消息继续发送给RMU，RMU收到“关联信息查询”消息后到自己的“域内关联信息表”中查询，如图5所示，将得到的结果通过“关联信息查询应答”消息发送给当前子网的LMU，LMU再将其发送给MN，告诉MN探测到的AP所对应的新子网LMU得地址及网络前缀。如果在RMU的“域内关联信息表”中也查询不到相应的记录，则返回查询失败应答给LMU及MN。MN收到“关联信息查询应答”消息得到新子网LMU的地址和网络前缀后，便可以提前生成转交地址，实现无缝切换。
发明中用到的所有消息定义如下消息扩展头部分struct mipv6_sh_hdr{__u8 nextheader； /*Next Header Type*/__u8 length； /*SH Length */__u8 type； /*SH Type*/__u8 reserved；__u16 checksum；__u8 option
；/*option data*/}__attribute__((packed))；消息扩展数据部分地址注册请求struct addr_reg_req{__u8 status；
__u8 reserved；struct in6_addr lmu_addr；struct in6_addr lmu_prefix；}__attribute__((packed))；LMU通过发送“地址注册请求”消息到RMU进行LMU地址和网络前缀的注册，如图6所示，其中标志位A为0表示不申请继续更新关联信息，为1表示申请继续更新关联信息，F为0表示LMU是第一次进入域内注册，为1为定期注册的注册请求消息。
地址注册应答struct addr_reg_rep{__u8 status；__u8 reserved；}__attribute__((packed))；RMU通过“地址注册应答”消息通知LMU注册成功，并决定是否允许LMU来更新RMU中的域内关联信息表，如图7所示，状态位为0表示不允许更新关联信息，为1表示可以更新关联信息关联信息更新struct ai_update{__u8 uadt；__u8 number； /*the number of ap*/struct in6_addrlmu_prefix；
char essid[32]；}__attribute__((packed))；LMU通过“关联信息更新”消息对RMU中的“域内关联信息表”进行更新，通过子网前缀来匹配AP与LMU地址的关联信息，如图8所示，其中标志位U为1表示此消息是LMU主动发送的更新消息还是对RMU发送的更新请求的应答，A位置1表示此消息是向RMU的关联信息表中添加一个表项，D位置1表示此消息是向RMU的关联信息表中删除一个表项，T位置1表示此消息将删除RMU关联信息表中此LMU地址对应的所有表项。
关联信息查询请求struct ai_req{__u16 reserved；char essid[32]；}__attribute__((packed))；如图9所示，MN通过“关联信息查询请求”消息中的ESSID来查询LMU中的“邻居关联信息表”，如果没有匹配的记录，LMU在将消息发送给RMU，查询RMU中的“域内关联信息表”。
关联信息查询应答struct ai_rep{__u16 reserved；struct in6_addr1mu_addr；
struct in6_addrlmu_prefix；charessid[32]；}__attribute__((packed))；如图10所示，查询得到的结果中包含选中AP的ESSID和与它对应的LMU的地址和网络前缀。
关联信息更新通告struct ai_update_notify{__u16 reserved；char essid[32]；}__attribute__((packed))；当RMU中的某条记录达到生存周期后，RMU便向这条记录对应的LMU发送“关联信息更新通告”消息，如图11所示，利用消息中AP的ESSID来通知LMU哪条记录已经过期。
域间关联信息更新通告struct r_ai_update_notify{__u16 reserved；struct in6_addrp_lmu_addr；struct in6_addrp_lmu_prefix；char p_essid[32]；char n_essid[32]；}__attribute__((packed))；
当MN第一次发生域间切换时，MN发送“关联信息查询请求”消息后却不能得到相应的关联信息，MN此时无法进行无缝切换。当MN切换到新子网后，MN便发送“域间关联信息更新”消息到新子网LMU，如图12所示，消息中包含旧LMU地址，旧LMU网络前缀，切换前接入AP的ESSID和接入新子网AP的ESSID。新子网的LMU把条记录保存到“邻居关联信息表”中。
域间关联信息更新struct r_ai_update{__u16 reserved；struct in6_addr n_lmu_addr；struct in6_addr n_lmu_prefix；char n_essid[32]；}__attribute__((packed))；新子网LMU收到“域间关联信息更新通告”消息后，向旧子网LMU发送“域间关联信息更新”消息，如图13所示，消息中包含新子网LMU地址，新子网LMU网络前缀和新子网AP的ESSID，旧LMU将这条记录保存到“邻居关联信息表”中。以后MN在这两个AP间切换就可以实现无缝切换。
对于本领域的普通技术人员来说可显而易见的得出其他优点和修改。因此，具有更广方面的本发明并不局限于这里所示出的并且所描述的具体说明及示例性实施例。因此，在不脱离由随后权利要求及其等价体所定义的一般发明构思的精神和范围的情况下，可对其做出各种修改。
权利要求
1.一种用于层次化移动IPv6的信息交换方法，其特征在于包括以下步骤(a)新LMU进入域内后，向本域内的RMU进行注册；(b)MN请求LMU进行关联信息查询；(c)关联信息过期后，RMU请求LMU进行关联信息更新；(d)域间切换时，MN通知LMU进行域间关联信息更新。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤(a)还包括以下步骤(a)当新LMU进入域内后，向本域内的RMU发送“地址注册请求”消息，在收到RMU的“地址注册应答”消息后，成功完成注册过程；(b)LMU发送“关联信息更新”消息更新RMU中的“域内关联信息表”。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤(b)还包括以下步骤(a)MN检测到新的AP信号后，向所在子网的LMU发送“关联信息请求”消息，LMU收到“关联信息请求”消息后，到“邻居关联信息表”中查询是否有对应的记录，如果有则把记录中对应的LMU地址及网络前缀发送给MN，如果没有则进入下列步骤；(b)LMU将“关联信息查询”消息继续发送给RMU，RMU收到“关联信息查询”消息后到“域内关联信息表”中查询，将查到的LMU地址及网络前缀通过关联信息查询应答消息发送给LMU，LMU记录这条记录到“邻居关联信息表”后再将其发送给MN。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤(c)还包括以下步骤(a)当RMU“域内关联信息表”中的记录到达生命周期后，RMU主动向这条记录所对应的LMU发送“关联信息更新通告”消息，LMU向RMU返回相应记录最新的关联信息；(b)如果LMU未能返回正确的关联信息，RMU将从关联信息表中删除相应记录。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤(d)还包括以下步骤(a)在域间切换时，MN切换到新子网后向新子网的LMU发送“域间关联信息更新通告”消息，告诉它切换前旧子网的关联信息；(b)之后新子网LMU再向旧子网LMU发送“域间关联信息更新”消息，更新LMU的“邻居关联信息表”。
全文摘要
本发明提出一种层次化移动IPv6的信息交换方法，主要包括以下内容(A)新LMU启动时，向RMU注册，更新RMU的“域内关联信息表”；(B)MN检测到新AP信号，向LMU发送“关联信息请求”消息，LMU查询“邻居关联信息表”，如果有将记录返回，没有进入下列步骤；(C)LMU将“关联信息查询”消息发送给RMU，RMU查询“域内关联信息表”，并将记录返回；(D)当“域内关联信息表”中的记录到达生命周期，RMU发送“关联信息更新通告”消息，LMU返回对应关联信息，如果未返回，RMU从“域内关联信息表”中删除该记录；(E)域间切换完成时，MN向新子网LMU发送“域间关联信息发现通告”消息，新子网LMU向旧子网LMU发送“域间关联信息更新”消息，更新“邻居关联信息表”。
文档编号H04L12/56GK101018147SQ20061000346
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月10日 优先权日2006年2月10日
发明者李智伟, 王剑白, 周琼琼, 杨柳, 李未 申请人:北京航空航天大学