专利名称：一种基于AAA服务器的代理移动IPv6的域内切换方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于AAA服务器的代理移动IPv6的域内切换方法。
背景技术：
当今世界，在飞速发展的IT产业中，最引人注目的当属移动通信和互联网。移动通信技术和互联网技术相融合的结晶一移动IP(Mobile IP, MIP)技术，更是容纳了全球通信领域的业务。MIP的一个显著特点是移动节点(MN)的移动对于网络层上所承载的应用具有透明性，简单地说，就是MN在不同的网络之间移动，传输层及传输层以上的应用都不必改变通信的源地址和目的地址，从而保持通信的连续性。MIP技术的应用有着广阔前景， 它的开发已成为业内研究的热点。随着网络技术的发展和网络规模的扩大，IPv4地址耗尽问题突出，IPv6的试验和部署开始成为业界的热点，伴随着IPv6的广泛部署，移动IPv6 (Mobile IPv6, MIPv6)作为 IPv6的一个杀手级应用，有望得到规模应用。MIPv6技术使得IPv6移动节点可以使用“家乡地址”在网络中移动，从而保持了上层会话的连续性，但同时也为网络和终端带来了额外的信令开销、复杂的协议栈以及更大的网络时延等问题。目前，IETF的多个工作组正进行 MIPv6的扩展研究，其中包括代理移动IPv6 (Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)的研究，其研究成果见诸已公布的RFC5213。PMIPv6在MIPv6的基础上引入了本地移动锚点(LMA)和移动接入网关(MAG)两个新的功能实体。LMA具有类似MIPv6中家乡代理(HA)的功能，是丽家乡网络前缀(MN-HNP) 的拓扑锚点，负责维持移动节点的可达状态。MAG是代替MN执行移动管理功能的实体，负责检测MN的接入、离开、初始化以及更新LMA上关于MN的绑定缓存条目。PMIPv6的网络结构示意图如图1所示。丽接入PMIPv6域时会被分配一个唯一的丽-HNP，丽根据所获得的丽-HNP配置自己的家乡地址。丽接入PMIPv6域的流程如图2所示。首先，丽向其所连接的MAG发送路由请求(RS)消息。MAG接收到丽发出的RS消息后，会向AAA服务器发送认证请求消息， 该消息包括MN的标识符(MN-Identifier)。AAA服务器根据MN的MN-Identifier进行必要的认证并向MAG回复认证确认消息，该消息包括LMA的地址。MAG接受到AAA服务器的认证确认消息后，会给MN分配一个代理转交地址(ftOxy-CoA)并向LMA发送代理绑定更新 (PBU)消息，该消息包含ftOxy-CoA。LMA接收到MAG发送的PBU消息后，会给丽分配一个 MN-HNP并建立MN-HNP与Proxy-CoA的绑定，然后向MAG回复代理绑定确认(PBA)消息，该消息包含分配给丽的MN-HNP。MAG收到LMA发送的PBA消息后，会通过路由公告(RA)消息把LMA分配给丽的MN-HNP告知丽。丽根据MN-HNP配置自己的家乡地址，并在PMIPv6 域内移动时保持这个家乡地址不变。当MN在PMIPv6域内从一个接入网关(Previous-MGA，P-MAG)移动到另一个接入网关(Next-MAG，N-MAG)时，P-MAG向LMA发送代理绑定解除(DeReg PBU)消息，该消息包括MN的MN-HNP。LMA接收到DeReg PBU消息后会向P-MAG回复PBA并暂时保留MN的MN-HNP 与ftOxy-CoA的绑定，等待N-MAG更新该绑定。如果等待时间过长，LMA将会删除该绑定。 当N-MAG检测到MN接入时会给MN分配一个新的Proxy-CoA并向LMA发送PBU，该消息包括丽-HNP和新分配的Proxy-CoA。LMA收到PBU后会更新丽-HNP与Proxy-CoA之间的绑定。 丽从P-MAG切换至N-MAG的流程如图3所示。ΡΜΙΡνθ通过扩展MIPv6协议中丽和HA之间的信令消息来支持丽的移动性且无需丽参与。网络中代理移动管理功能的MAG执行与LMA之间的信令交互并代替MN进行移动管理，MN将不再参与和LMA的信令交互。相对于ΜΙΡν6，ΡΜΙΡνθ可以有效的减少信令开销和切换时延，减轻移动终端协议栈的复杂度，提高服务质量。然而，在PMIPv6域中如何更好的减少包丢失，保证服务质量依旧是一个重要的研究课题。在ΡΜΙΡν6中，当MN从P-MAG切换到N-MAG时，MN已经离开P-MAG，但LMA中MN-HNP 与ftOxy-CoA之间的绑定并没有解除，这时，通信节点(CN)发往MN的数据包会继续发往 P-MAG,这部分数据包将会丢失。当LMA接收到P-MAG发送的DeReg gPBU消息后，LMA会把 CN发往丽的数据包存放在LMA的缓存中。当丽重新从N-MAG接入网络后，LMA再把缓存中数据包发往丽。由于LMA要为PMIPv6域内的所有正在进行切换的丽设置缓存，因此，当有众多的MN同时进行切换，LMA缓存的负荷将会不堪重负。根据上述情况，本文提出一种基于AAA服务器的代理移动IPv6的域内切换方法， 该方法可以消除切换过程中数据包的丢失和LMA缓存负荷过重的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于AAA服务器的PMIPve的域内切换方法。该方法可以有效地减少切换过程中数据包的丢失，同时可以减少LMA的缓存负担，有利于促进PMIPv6 在对传输质量敏感的业务中的应用。本发明的目的是这样实现的1、扩展原有AAA服务器中配置文件的选项以支持该方法的实施ΡΜΙΡνθ中规定的丽的配置文件存储在AAA服务器中，丽的配置文件的必选字段为MN-Identifier和LMA的地址(LMAA)。本方法将对PMIPv6规定的MN的配置文件的必选字段进行扩展，以支持本方法的实现。扩展后的MN的配置文件的必选字段为MN-Identifier、LMAA和ftx)xy-CoA。在 MN未接入MAG之前，Proxy-CoA的初始值为O。当丽接入P-MAG时，丽会向P-MAG发送RS消息。在收到RS消息后，P-MAG会给丽分配一个ftOxy-CoA，并向AAA服务器发送认证请求消息，消息包含MN-Identifier和 Proxy-CoA0在收到认证消息后，AAA服务器会把Proxy-CoA填入MN配置文件的ftOxy-CoA 必选字段，并向P-MAG回复认证确认消息，该消息包括MN-Identifier和LMAA。P-MAG从认证确认消息中获得LMAA，进行后续注册过程。当丽切换到N-MAG时，丽会向N-MAG发送RS消息。在收到RS消息后，N-MAG会给 MN分配一个新的ftOxy-CoA，并向AAA服务器发送认证请求消息，消息包含MN-Identifier 和新的I^roxy-CoA。在收到认证请求消息后，AAA服务器会用新的Proxy-CoA刷新MN配置文件中Proxy-CoA必选字段，并向N-MAG回复认证确认消息，该消息包括MN-Identifier，LMAA 禾口旧的 Proxy-CoA02、MN注册时的相关操作丽注册流程示意图如图4所示。(1)丽向MAG发送RS消息。(2)在收到RS消息后，MAG会给丽分配一个Proxy-CoA并向AAA服务器发送认证请求消息，该消息不但包含MN的MN-Identif ier，还包含MAG分配给MN的ftx)xy-CoA。(3)在收到认证请求消息后，AAA服务器会把Proxy-CoA填入丽的配置文件中 Proxy-CoA必选字段并向MAG回复认证确认消息，该消息包括LMA的地址LMAA。(4)在收到认证确认消息后，MAG会向LMA发送PBU消息，消息包括ftx)Xy-C0A。(5)在收到PBU消息后，LMA会给MN分配一个MN-HNP并建立MN-HNP与Proxy-CoA 的绑定。然后，LMA向MAG回复PBA消息。(6)在收到PBA消息后，MAG通过RA消息把MN-HNP发送至丽。(7)在收到RA消息后，丽会根据收到的MN-HNP配置其家乡地址，并在PMIPv6域内移动时保持其家乡地址不变。3、丽切换时的相关操作丽切换流程示意图如图5所示。(1)当 MN 离开 P-MAG 时，P-MAG 向 LMA 发送 DeReg PBU 消息。(2)当LMA接收到DeReg PBU消息后，LMA将向P-MAG回复PBA消息，但LMA并不马上解除丽的MN-HNP与Proxy-CoA的绑定。LMA将等待一段指定的时间以便N-MAG更新该绑定。这时，CN发往MN的数据报文将继续发送到P-MAG，由P-MAG缓存这些数据报文。 如果指定时间超时，LMA将删除MN-HNP与ftOxy-CoA的绑定。(3)当丽切换到N-MAG时，MN会向N-MAG发送RS消息。 (4)当N-MAG收到RS消息后，N-MAG会为丽分配一个新的I^roxy-CoA，并向AAA服务器发送认证请求消息，该消息包含新的ftx)Xy-C0A。(5)当AAA服务器收到认证请求消息后，AAA服务器会向N-MAG回复认证确认消息，该消息包括LMAA和MN配置文件中所记录的旧的ftOxy-CoA，然后，AAA服务器会把新的 Proxy-CoA填入MN配置文件中Proxy-CoA必选字段，代替旧的ftOxy-CoA。(6)当N-MAG收到认证确认消息后，N-MAG根据从认证确认消息中获取的LMAA向 LMA发送PBU消息，该消息包括新的ftOxy-CoA，以便LMA更新MN-HNP与Peoxy-CoA的绑定。(7)当LMA收到PBU消息后，LMA会更新MN-HNP与I^roxy-CoA的绑定，用新的 Proxy-CoA代替旧的ftx)xy-CoA。然后，LMA会向N-MAG回复PBA消息。从此，发往丽的数据报文不再发往P-MAG，而是发往N-MAG。(8)当N-MAG收到PBA消息后，N-MAG会向丽回复RA消息，然后，N-MAG根据从认证确认消息中获取的旧的ftOxy-CoA，向P-MAG发送PBU消息，该消息包括新的ftOxy-CoA， 以便P-MAG把自己缓存的CN发给丽的数据报文传送到N-MAG。(9)当P-MAG收到PBU消息后，P-MAG会向N-MAG回复PBA消息，然后，P-MAG会把缓存在其上的数据报文发往MN。本发明的特点是通过扩展原有AAA服务器中配置文件选项来支持PMIPv6域内切换，本发明有二个优点首先，本发明消除了域内切换过程中数据报文丢失的现象，其次，本发明把数据缓存从LMA转移到MAG，这是一种分布式的处理方式，免除了 LMA缓存的负担， 使得LMA有更多的资源处理其他问题，有利于促进PMIPv6在对传输质量敏感的业务中的应用。
图1为PMIPv6的网络结构示意2为MN接入PMIPv6域的流程3为MN从P-MAG切换至N-MAG的流程4为改进后丽接入PMIPv6域的流程5为改进后丽从P-MAG切换至N-MAG的流程6为实施实例的网络结构示意图
具体实施例方式本发明的目的是提供一种基于AAA的代理移动IPv6域内切换方法。通过该方法可以有效地减少切换过程中数据包丢失，同时可以减少LMA的缓存负担，有利于促进PMIPv6 在对传输质量敏感的业务中的应用。其基本思想是通过扩展AAA服务器中MN的配置文件的选项，使得在丽从P-MAG切换到N-MAG时，N-MAG可以从配置文件中获得P-MAG的地址， N-MAG和P-MAG之间建立隧道，从而将缓存在P-MAG上的包接收过来并转发给丽。为了减少LMA的缓存负担，该方法也对RFC5213的切换过程进行了改进，P-MAG检测到丽将离开向 LMA发送DeReg PBU消息，告之MN离开。LMA接收到DeReg PBU消息后获知MN将从P-MAG 离开，LMA回复PBA给P-MAG，但LMA并不马上解除MN和P-MAG地址的绑定，LMA将等待一段指定的时间来允许N-MAG更新该绑定缓存条目，如果指定时间超时，LMA将删除该绑定缓存条目，则从CN发往MN的数据包将继续发送到P-MAG。下面我们分别以MN在P-MAG处注册和MN从P-MAG切换至N-MAG为实例，并结合附图6详细说明本发明的具体实施方式
。1、如图6所示，LMA的地址为aecO00 1 1/64，P-MAG的地址为 becO:0:0:1: 1/64,N-MAG 的地址为 becO:0:0:1: 2/64。MN 向 P-MAG 发送 RS 消息。P-MAG 接收到RS后向AAA发送认证请求消息，该消息中包含MN-Identifier和ftOxy-CoA。2,AAA接收到认证请求消息，若丽已授权，则AAA向P-MAG回复认证确认消息，该消息中包括MN-Identifier和LMAA。同时，配置文件中的Proxy-CoA地址选项刷新为P-MAG 的地址，即 P-Proxy-CoA。3、P-MAG 向 LMA 发送 PBU 消息，以建立 LMA 上 MN-HNP 禾口 MN 当前 Proxy-CoA 之间的绑定，消息源地址为bec0:0:0:l: :1/64,目的地址为aecOOO 1 1/64。LMA根据接收的PBU消息建立相应的绑定缓存条目后，再向P-MAG回复PBA消息，消息源地址为 aecO:0:0:1: 1/64，目的地址为becO:0:0:1: 1/64，同时建立到P-MAG的双向隧道的端节点。P-MAG将在收到LMA发送来的PBA后建立到LMA的双向隧道的端节点，此时，P-MAG和 LMA之间即建立了一条用于传输数据包的双向隧道。P-MAG将PBA中包含的MN-HNP等信息通过RA消息发送至丽。丽根据收到的MN-HNP等信息配置家乡地址，并在该PMIPv6域内移动时保持其家乡地址不变。
4、P-MAG检测到丽将离开向LMA发送DeReg PBU消息，消息源地址为 becO:0:0:1: 1/64，目的地址为 aecO:0:0:1: 1/64，告之 MN 离开。LMA 接收到 DeReg PBU 消息后获知MN将从P-MAG离开，LMA回复PBA给P-MAG，消息源地址为aecO:0:0:1: 1/64， 目的地址为becO:0:0:1: 1/64，但LMA并不马上解除MN和P-MAG地址的绑定，则从CN发往MN的数据包将继续发送到P-MAG，LMA将等待一段指定的时间来允许N-MAG更新该绑定缓存条目，如果指定时间超时，LMA将删除该绑定缓存条目。5、MN离开P-MAG，切换到N-MAG。MN向N-MAG发送RS消息。N-MAG接收到RS后向AAA服务器发送认证请求消息，该消息中包含MN-Identifier和N-Proxy-CoA。AAA接收到认证请求消息，若丽已授权，则AAA服务器向N-MAG回复认证确认消息，该消息中包括MN-Identifier、LMAA, P-Proxy-CoA0同时，配置文件中的Proxy-CoA地址选项刷新为 N-Proxy-CoAο 6,N-MAG收到认证确认消息，获知了 LMAA和P-Proxy-CoA。N-MAG向LMA发送PBU 消息，以更新LMA上MN-HNP和N-Proxy-CoA之间的绑定，消息源地址为becO:0:0:1: 2/64， 目的地址为aeC0:0:0:1 1/64。LMA根据接收的PBU消息更新相应的绑定缓存条目后，再向N-MAG回复PBA消息，消息源地址为aecO:0:0:1: 1/64，目的地址为becO:0:0:1: 2/64， 同时建立到N-MAG的双向隧道的端节点。此时，由CN发往丽的数据包不再发往P-MAG，而是发往N-MAG。N-MAG将在收到LMA发送来的PBA后建立到LMA的双向隧道的端节点，此时，N-MAG和LMA之间即建立了一条用于传输数据包的双向隧道。N-MAG将PBA中包含的 MN-HNP等信息通过RA消息发送至丽。丽根据收到的MN-HNP等信息配置家乡地址.
7、N-MAG将缓存在其上的数据包通过链路层发往丽，由于N-MAG已经获知P-MAG 的地址，N-MAG向P-MAG发送建立隧道请求，同时建立到P-MAG的双向隧道的端节点。P-MAG 收到请求后建立到N-MAG的双向隧道的端节点，并将缓存在其上的数据包发往N-MAG。 N-MAG再将数据包发往MN。
权利要求
1.一种基于AAA服务器的代理移动IPv6的域内切换方法，其特征在于A、扩展存放在AAA服务器中的移动节点配置文件的必选字段，以支持本发明提出的方法的实施；B、扩展接入网关的功能，使其具备数据缓存的功能，而本地移动锚将不再具备数据缓存的功能；C、扩展接入网关的功能，使得下一个接入网关具有从前一个接入网关收取缓存数据的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于AAA服务器的代理移动IPv6域内切换方法，其特征在于所述步骤A具体包括Al、扩展移动节点的配置文件，增加Proxy-CoA必选字段，用于存放移动节点的当前接入网关的Proxy-CoA ；A2、Proxy-CoA必选字段的初始值设置为O ；A3、移动节点发往AAA服务器的认证请求消息中包括当前接入网关的ftOxy-CoA ；A4、AAA服务器收到接入网关发送的认证请求消息后，会把存放在Proxy-CoA必选字段中旧Proxy-CoA通过认证确认消息发给接入网关，然后，用认证请求消息中新I^roxy-CoA刷新Proxy-CoA必选字段中的旧ftOxy-CoA。
3.根据权利要求1所述的一种基于AAA服务器的代理移动IPv6域内切换方法，其特征在于所述步骤B具体包括Bi、当接入网关发现移动节点离开接入网关后，接入网关向本地移动锚发送DeReg PBU 消息，本地移动锚收到DeReg PBU消息后会继续向接入网关转发通信节点发往移动节点的数据报文直至本地移动锚收到下一个接入网关发送的PBU消息为止；B2、接入网关具有数据缓存的功能，接入网关发现移动节点离开接入网关后会继续接受并缓存LMA发来的通信节点发往移动节点的数据报文直至接入网关收到下一个接入网关发送的PBU。
4.根据权利要求1所述的一种基于AAA服务器的代理移动IPv6的域内切换方法，其特征在于所述步骤C具体包括Cl、当接入网关收到移动节点发送的路由广播消息后，会给移动节点分配一个 I^oxy-CoA，并向AAA服务器发送认证请求消息，该消息包括接入网关分配的ftOxy-CoA ；C2、当接入网关收到AAA服务器回复的认证确认消息后，从该消息获知前一个接入网关的ftOxy-CoA，接入网关首先向本地移动锚发送PBU消息，更新本地移动锚中MN-HNP与 Proxy-CoA的绑定，然后，向前一个接入网关发送PBU消息，要求前一个接入网关发送缓存的数据报文。
全文摘要
本发明涉及一种基于AAA服务器的代理移动IPv6域内切换方法。具体而言，本发明要解决的问题是在代理移动IPv6域中，当移动节点从旧接入网关切换到新接入网关时，如何有效地减少数据报文的丢失，同时减轻本地移动锚的缓存负担。本发明的目的是这样实现的，扩展AAA服务器中移动节点的配置文件，添加代理转交地址必选字段，存放当前接入网关的地址；当移动节点离开旧接入网关但未接入新接入网关之前，本地移动锚依旧将发往移动节点的数据报文发往旧接入网关，即在切换过程中旧接入网关代替本地移动锚缓存发往移动节点的数据报文；新接入网关从扩展后的AAA服务器的移动节点的配置文件中获取旧接入网关的地址，从而收取缓存在旧接入网关上的数据报文并将这些数据报文发送到移动节点。
文档编号H04W36/12GK102547890SQ20121000900
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11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