一种基于LISP的子网快速移动切换方法与流程

本发明主要涉及到标地分离(标识与地址/位置分离)网络领域，特指一种基于LISP(Locator/Identifier Separation Protocol，位置/标识分离协议)的子网快速移动切换方法。

背景技术：

LISP最初是由Cisco公司提出的位置与身份分离方案，它将传统IP地址拆分为表明位置的路由位置标识(RLOC，Routing Locator)和表明身份的终端身份标识(EID，Endpoint ID)，RLOC定义了设备如何接入网络，如何被找到；EID定了设备是谁，属于什么组织。RLOC和EID这两个地址并存在一个地址内，但互相之间保持独立，打破了原有的位置与身份之间的纽带，通过位置和身份信息的解耦合避免了IP语义重载，并能良好地支持终端移动性。LISP采用“映射-封装”机制，以终端身份标识EID为索引查询映射系统(Mapping System)，使用所返回的路由位置标识RLOC对报文进行封装并发送。目前，该协议的RFC(Request ForComments，请求注解)已成为IETF(Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组)的标准文档，Cisco也在IOS中支持LISP功能，具有大规模部署的可行性。OpenLISP作为首个实现LISP的开源项目，它较完整地实现了协议规定的标识和地址分离功能，但却未能对网络移动性提供支持。

技术实现要素：

针对现有LISP不支持网络移动性的技术问题，本发明提供一种能够在标地分离网络中实现移动子网快速切换的方法，所述方法通过增加移动路由器接入注册、映射信息更新和推送机制实现了标地分离网络中移动子网的快速切换。

在介绍本发明的技术方案前，先介绍下本发明中LISP协议相关术语：

移动路由器：Mobile Router，简记为MR；

隧道路由器：Ingress/Egress Tunnel Router，简记为xTR；编号为A的隧道路由器简记为xTR_A。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于LISP的子网快速移动切换方法，其步骤为：

S1：移动路由器MR挂接m台移动终端构成移动子网接入编号为A的隧道路由器xTR_A，并向隧道路由器xTR_A进行注册，编号为A的隧道路由器为Ingress/Egress Tunnel Router A，简记为xTR_A，每个隧道路由器均有唯一的编号，xTR_A是标地分离网络中的其中一个隧道路由器，m为正整数；

S2：隧道路由器xTR_A向映射系统发送映射注册报文更新映射信息，所述映射注册报文的操作标志位为REGISTER_UPDATE，映射系统根据该映射注册报文的推送标志位向标地分离网络中的其余隧道路由器发送映射推送报文；其余隧道路由器收到映射推送报文后更新隧道路由器xTR_A对应的固定网络前缀和移动子网映射信息；

S3：注册成功后，移动路由器MR和隧道路由器xTR_A之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态；

S4：移动路由器MR带领移动子网离开隧道路由器xTR_A，隧道路由器xTR_A通过网络连接断开或接入保活定时器超时感知移动子网离开；

S5：隧道路由器xTR_A向映射系统发送映射注册报文删除旧的映射信息，所述映射注册报文的操作标志位为REGISTER_DELETE，然后映射系统根据该映射注册报文的推送标志位向其余隧道路由器发送映射推送报文；所述其余隧道路由器收到映射推送报文后删除该移动子网的映射信息；

S6：移动路由器MR带领移动子网切换接入标地分离网络中不同于隧道路由器xTR_A的另一个隧道路由器，记移动终端接入编号为C的隧道路由器xTR_C，并向隧道路由器xTR_C进行注册，A不等于C；

S7：隧道路由器xTR_C向映射系统更新映射信息；

S8：注册成功后，移动路由器MR和隧道路由器xTR_C之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤S1中移动路由器MR向编号为A的隧道路由器xTR_A进行注册的流程为：

S101：移动路由器MR首先读取网络接口状态，如果接口状态为“断开”，重复读取接口状态；如果接口状态为“连接”，则基于链路层广播报文向所接入的隧道路由器xTR_A发送接入注册请求报文，报文中包含移动路由器MR与隧道路由器xTR_A相连的接口IP地址EID_MR以及所包含子网的网络前缀Prefixs_MR；

S102：隧道路由器xTR_A同样首先判断网络接口的状态，如果接口状态为“断开”则重复读取接口状态；当网络接口为“连接”时，则收取该接口上的链路层报文，判断该移动路由器是否存在于注册终端信息表中：(1)如果存在则再判断移动子网前缀Prefixs_MR是否发生变化，如果发生变化则向映射系统发送映射注册报文更新xTR_A管理的映射信息以通告移动子网前缀的变化，所述映射注册报文的操作标志位为REGISTER_UPDATE，如果未发生变化则丢弃该报文，(2)如果不存在则将该移动路由器加入注册终端信息表中，添加针对所通告移动子网前缀的路由信息，启动对应移动路由器的接入保活定时器，最后向移动路由器发送接入注册应答报文进行响应，应答报文中包括xTR_A与MR相连网络接口的IP地址IP_xTR-MR和网络掩码Mask_xTR-MR；

S103：移动路由器MR收到接入注册应答报文后，添加到隧道路由器xTR_A与移动路由器MR相连网络接口所配置网络前缀的路由，并设定所接入隧道路由器xTR_A与移动路由器MR相连网络接口地址IP_xTR-MR为默认网关。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤S3中移动路由器和隧道路由器xTR_A之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态的流程如下：

S301：当移动路由器与隧道路由器xTR_A完成接入注册后，移动路由器向隧道路由器xTR_A周期性地发送接入保活请求报文，记每隔T_keepalive秒移动路由器向xTR发送接入保活请求报文，T_keepalive为正整数，接入保活请求报文中包含移动路由器与隧道路由器xTR_A相连的接口IP地址EID_MR用于复位移动路由器的保活定时器；

S302：隧道路由器xTR_A收到接入保活请求报文后，复位该移动路由器的接入保活定时器，然后向该移动路由器回复接入保活应答报文，从而维护该移动路由器的接入状态；

S303：如果移动路由器达到发送接入保活请求报文的上限次数，记为MAX_keepalive次，MAX_keepalive为正整数，仍未收到隧道路由器xTR_A回复的接入保活应答报文时或与接入网络连接断开时，移动路由器转入步骤S1，重新进行注册。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S2、S5、S7中，映射系统根据该映射注册报文的推送标志位向标地分离网络中的其余隧道路由器发送映射推送报文具体是指：如果该映射注册报文的推送标志位为1，则映射系统向其余隧道路由器发送映射推送报文；否则，映射系统不用向其余隧道路由器发送映射推送报文。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在步骤S1中的接入注册请求和接入注册应答报文加入了移动路由器接口地址、移动子网网络前缀信息、隧道路由器接口地址以及隧道路由器接口网络掩码字段，用于配置移动路由器上的路由和默认网关，以及隧道路由器上的移动子网路由信息，保证了在基于传统IP架构的标地分离网络中子网移动切换的可行性。

2、本发明在步骤S3、S8中移动路由器采用发送接入保活请求报文复位隧道路由器对其设定的保活定时器，并基于定时器超时判断移动子网的移动行为，保证了在基于传统IP架构的标地分离网络中子网移动切换的快速感知。

3、本发明在步骤S2、S5、S7的映射注册报文中采用操作标志位来指导映射系统是否要执行映射信息的更新操作、删除操作，保证了映射系统中映射信息的实时更新。

4、本发明在步骤S2、S5、S7的映射注册报文中采用推送标志位来指导映射系统是否要发送映射推送报文，当映射注册报文中的推送标志位置1时，映射系统将向所有剩余的隧道路由器发送映射推送报文通告该隧道路由器发送的映射更新信息，保证了映射信息在全网的一致性以及较短的子网移动切换延时。

附图说明

图1是本发明基于LISP的子网快速移动切换方法示意图。

图2是本发明中移动路由器客户端处理流程图。

图3是本发明中移动路由器服务器端处理流程图。

图4是本发明中隧道路由器处理流程图。

图5是本发明中映射系统处理流程图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提出的一种基于LISP的子网快速移动切换方法，其执行步骤为：

S1：移动路由器MR挂接m台移动终端构成移动子网接入编号为A的隧道路由器xTR_A，并向隧道路由器xTR_A进行注册，编号为A的隧道路由器为Ingress/Egress Tunnel Router A，简记为xTR_A，每个隧道路由器均有唯一的编号，xTR_A是标地分离网络中的其中一个隧道路由器，m为正整数；

S2：隧道路由器xTR_A向映射系统发送映射注册报文更新映射信息，所述映射注册报文的操作标志位为REGISTER_UPDATE，映射系统根据该映射注册报文的推送标志位向标地分离网络中的其余隧道路由器发送映射推送报文；其余隧道路由器收到映射推送报文后更新隧道路由器xTR_A对应的固定网络前缀和移动子网映射信息；

S3：注册成功后，移动路由器MR和隧道路由器xTR_A之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态；

S4：移动路由器MR带领移动子网离开隧道路由器xTR_A，隧道路由器xTR_A通过网络连接断开或接入保活定时器超时感知移动子网离开；

S5：隧道路由器xTR_A向映射系统发送映射注册报文删除旧的映射信息，所述映射注册报文的操作标志位为REGISTER_DELETE，然后映射系统根据该映射注册报文的推送标志位向其余隧道路由器发送映射推送报文；所述其余隧道路由器收到映射推送报文后删除该移动子网的映射信息；

S6：移动路由器MR带领移动子网切换接入标地分离网络中不同于隧道路由器xTR_A的另一个隧道路由器，记移动终端接入编号为C的隧道路由器xTR_C，并向隧道路由器xTR_C进行注册，A不等于C；在所述步骤S6中MR向隧道路由器xTR_C进行注册的流程与S1中MR向隧道路由器xTR_A进行注册的流程完全相同，区别是：S1步骤中MR向隧道路由器xTR_A进行注册，S6步骤中MR向隧道路由器xTR_C进行注册；

S7：隧道路由器xTR_C向映射系统更新映射信息；在所述步骤S7与S2中隧道路由器向映射系统更新映射信息的流程完全相同，区别是：S2步骤中隧道路由器为xTR_A，S7步骤中隧道路由器为xTR_C；

S8：注册成功后，移动路由器MR和隧道路由器xTR_C之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态，在所述步骤S8与S3中移动路由器MR和隧道路由器之间通过发送接入保活请求/接入保活应答报文维持接入状态流程完全相同，区别是：S3步骤中隧道路由器为xTR_A，S8步骤中隧道路由器为xTR_C。

如图2所示，在本发明所提出的一种基于LISP的子网快速移动切换方法中，移动路由器的客户端处理流程为：

2.1移动路由器MR首先读取网络接口状态，如果接口状态为“断开”即“DOWN”，重复读取接口状态；如果接口状态为“连接”即“UP”，则基于链路层广播报文向所接入的隧道路由器发送接入注册请求报文，报文中包含移动路由器MR与隧道路由器相连的接口IP地址EID_MR以及所包含子网的网络前缀Prefixs_MR；

2.2移动路由器MR收到接入注册应答报文后，添加到隧道路由器与移动路由器MR相连网络接口所配置网络前缀的路由，并设定所接入隧道路由器与移动路由器MR相连网络接口地址IP_xTR-MR为默认网关。

2.3移动路由器向隧道路由器周期性地发送接入保活请求报文，记每隔T_keepalive秒移动路由器向隧道路由器发送接入保活请求报文，T_keepalive为正整数，接入保活请求报文中包含移动路由器与隧道路由器相连的接口IP地址EID_MR用于复位移动路由器的保活定时器；

2.4如果移动路由器在达到发送接入保活请求报文的上限次数(MAX_keepalive次)，仍未收到隧道路由器回复的接入保活应答报文或网络连接断开时，则转入步骤S1即接入注册过程重新进行注册；同时，移动路由器也不断检测移动子网前缀信息的变化，如移动终端加入或退出事件时，移动路由器向xTR发送接入注册更新报文，该报文中包含最新的移动子网前缀信息，隧道路由器收到该报文后更新该移动子网的前缀信息，同时向映射系统发送映射注册报文(操作标志位为REGISTER_UPDATE)更新映射信息，最后向移动路由器回复接入注册应答报文；如果移动路由器收到隧道路由器回复的接入保活应答报文，则维护移动路由器的接入状态。

如图3所示，在本发明所提出的一种基于LISP的子网快速移动切换方法中，移动路由器服务器端处理流程为：

3.1移动路由器同样首先判断网络接口状态，如果接口状态为“断开”即“DOWN”，则重复读取接口状态，当网络接口状态为“连接”即“UP”，则收取该接口上的链路层报文，判断该移动子网中的移动终端是否存在于注册终端信息表中，如果存在则丢弃该报文，如果不存在则将该终端加入注册终端信息表中，添加针对该终端的主机路由信息，启动对应终端的接入保活定时器，同时向隧道路由器发送注册更新报文更新该移动路由器管理的移动子网映射信息以通告移动终端的加入，最后向移动终端发送接入注册应答报文进行响应，应答报文中包括移动路由器对应接口的IP地址IP_xTR-MN和网络掩码Mask_xTR-MN。

3.2移动路由器收到接入保活请求报文后将复位该终端的接入保活定时器，然后回复接入保活应答报文，从而维护终端接入状态。

3.3当网络连接断开或接入保活定时器超时(超时时间为T_timeout秒)，移动路由器将注销移动终端的接入状态，删除注册终端信息表中对应的表项和接入保活定时器，并向隧道路由器发送注册更新报文更新移动子网的映射信息以通告移动终端的离开。

如图4所示，在本发明所提出的一种基于LISP的子网快速移动切换方法中，隧道路由器的协议处理流程为：

4.1隧道路由器同样首先判断网络接口的状态，如果接口状态为“断开”即“DOWN”，则重复读取接口状态。当网络接口为“连接”即“UP”，则收取该接口上的链路层报文，判断该移动路由器是否存在于注册终端信息表中，(1)如果存在则再判断子网的网络前缀Prefixs_MR是否发生变化，如果发生变化则向映射系统发送映射注册报文(操作标志位为REGISTER_UPDATE)，更新该隧道路由器管理的映射信息以通告移动子网的变化，如果未发生变化则丢弃该报文，(2)如果不存在则将该移动路由器加入注册终端信息表中，添加针对所通告子网前缀的路由信息，启动对应移动路由器的接入保活定时器，同时向映射系统发送映射注册报文(操作标志位为REGISTER_UPDATE)，更新该隧道路由器管理的映射信息以通告移动子网的加入，最后向移动路由器发送接入注册应答报文进行响应，应答报文中包括隧道路由器对应接口的IP地址IP_xTR-MR和网络掩码Mask_xTR-MR。

4.2当隧道路由器收到接入保活请求报文后复位该移动路由器的接入保活定时器，然后向移动路由器回复接入保活应答报文，从而维护移动路由器的接入状态。

4.3当网络连接断开或接入保活定时器超时(超时时间为T_timeout秒)，隧道路由器将注销移动路由器的接入状态，删除注册终端信息表中对应的表项和接入保活定时器，并向映射系统发送映射注册报文(操作标志位为REGISTER_DELETE)删除该终端的映射信息以通告移动子网的离开。如果隧道路由器收到映射系统发送的映射推送报文，则更新该报文中包含的固定网络前缀和移动子网映射信息。

如图5所示，在本发明所提出的一种基于LISP的子网快速移动切换方法中，映射系统的协议处理流程为：

映射系统首先判断该隧道路由器发送映射注册报文与上一次存储的映射注册报文是否相同，如果相同则忽略。如果不同则判断操作标志位，如果是更新操作则将该隧道路由器所注册的网络前缀映射信息进行更新，同时将所更新的固定网络前缀和移动子网前缀信息标注为隶属于该隧道路由器。如果是删除操作则删除该移动子网的映射信息。其次，映射系统根据映射注册报文中的推送标志位确定是否发送映射推送报文，如果为1，表示需要进行推送，则发送映射推送报文通告该隧道路由器的映射信息，如果为0，表示不需要进行推送，则不发送映射推送报文。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。