一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6擴展方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其步驟包括：1）根據(jù)區(qū)域將HMIPv6的隧道分為級聯(lián)的兩段隧道：移動節(jié)點MN—移動錨點MAP的本地隧道和移動錨點MAP—家鄉(xiāng)代理HA的全局隧道；2）在本地隧道和全局隧道基礎上，對綁定更新BU消息進行拓展，增加BU消息的兩個標志位G和O；3）根據(jù)標志G位判斷MN的切換為MAP域內(nèi)的微移動或MAP域間的宏移動；根據(jù)標志O位判斷MN的路由是否需要路由優(yōu)化。本發(fā)明的方法將隧道劃分為級聯(lián)的兩端，能夠很大程度上的減少數(shù)據(jù)轉發(fā)的數(shù)據(jù)開銷，而且拓展了綁定更新消息，能夠有效地減小MN的負擔同時不會造成無線鏈路資源的浪費。
【專利說明】一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6擴展方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種HMIPv6協(xié)議，特別涉及一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，屬于網(wǎng)絡信息領域。
【背景技術】
[0002]近年來，無線網(wǎng)絡技術和應用服務的迅速發(fā)展開創(chuàng)了移動計算時代。但是在傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)中，移動性管理是在鏈路層進行的。隨著向基于IP的分組交換網(wǎng)絡過渡，鏈路層移動性不能解決不同IP子網(wǎng)切換帶來的問題。于是IETF開始了網(wǎng)絡層移動性協(xié)議的研究和標準化工作。其中的典型代表協(xié)議即為移動IPv6 (Mobile IPv6，MIPv6)。然而，在基本MIPv6中，移動節(jié)點(Mobile Node, MN)每次在接入路由器(Access Router, AR)之間切換時，都需要向家鄉(xiāng)代理進行注冊，從而造成巨大的信令開銷和切換時延。為此，IETF標準化了層次移動 IPv6 (Hierarchical Mobile IPv6，HMIPv6)協(xié)議，HMIPv6 通過減少 MN 移動后注冊更新時綁定更新(Binding Update, BU)的交互數(shù)量減少開銷和時延。
[0003]利用“區(qū)域劃分”的思想，HMIPv6在邏輯上將整個網(wǎng)絡劃分為不同的“域”，每個域由一個特定的稱為“移動錨點”(Mobility Anchor Point, MAP)的實體來管理，這個MAP充當MN的一個臨時家鄉(xiāng)代理(Home Agent,HA)來轉發(fā)MN與對端節(jié)點(Corresponding Node,CN)之間的分組。當MN移動到MAP域內(nèi)時，收到接入路由器(AR)發(fā)送的路由器通告(RouterAdvertisement，RA)，在RA中包含有接入路由器信息和MAP選項。MN根據(jù)RA中的AR信息和MAP信息，配置鏈路轉交地址(on-link Care-of Address, LCoA)和區(qū)域轉交地址(RegionalCare-of Address，RCoA)。HMIPv6使用鏈路轉交地址LCoA和區(qū)域轉交地址RCoA來區(qū)分MN在MAP域內(nèi)和MAP域間的移動。HMIPv6將MN在MAP域內(nèi)的移動稱為微移動(intra-MAPhandover),在MAP域間的移動成為宏移動(inter-MAP handover)。當MN在一個MAP域內(nèi)移動時，只有鏈路轉交地址LCoA發(fā)生改變，區(qū)域轉交地址RCoA并不發(fā)生改變。這時MN只需要將變化的鏈路轉交地址LCoA向MAP進行注冊更新，不必向HA和CN發(fā)送綁定更新(BU)進行注冊，保護了地址隱私性和在MAP域內(nèi)的移動透明性。
[0004]雖然HMIPv6區(qū)分了本地移動和全局移動，當移動節(jié)點在MAP域內(nèi)移動時，只需要進行MAP的綁定，有效減小了 MIPv6的信令開銷。但是HMIPv6的所有操作都是由終端節(jié)點操作，在跨域切換中，MN需要進行兩次位置綁定(分別對HA和MAP)，給MN帶來一定的負擔并造成無線鏈路資源的浪費。此外，HMIPv6構造了麗和HA的隧道和麗和MAP之間的重疊隧道，這種嵌套的隧道造成了數(shù)據(jù)轉發(fā)的開銷增大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]基于上述現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提出了一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6擴展協(xié)議，從而有效提高HMIPv6的性能。
[0006]本發(fā)明基于HMIPv6基本操作流程，提出了基于嵌套隧道的HMIPv6增強機制，本發(fā)明提出的改進點如下:[0007](I)將HMIPv6的隧道分成級聯(lián)的兩段:麗和MAP之間的本地隧道和MAP和HA之間的全局隧道；
[0008](2)擴展了綁定更新消息，增加了兩個標志位用于區(qū)分本地綁定更新和全局綁定更新以及支持麗的路由優(yōu)化；本地綁定更新是麗在同一個MAP內(nèi)(RCoA不變，但是LCoA變化)時候，更新麗和MAP之間的隧道；全局綁定更新是麗在不同的MAP間移動(RCoA變化)時候，更新麗和MAP之間的隧道以及MAP和HA之間的隧道；
[0009](3)基于上述兩點，優(yōu)化了 HMIPv6的移動性管理流程。
[0010]本發(fā)明的技術方案如下:一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其步驟包括:
[0011]I)根據(jù)區(qū)域將HMIPv6的隧道分為級聯(lián)的兩段隧道:移動節(jié)點MN—移動錨點MAP的本地隧道和移動錨點MAP—家鄉(xiāng)代理HA的全局隧道；
[0012]2)在所述本地隧道和全局隧道基礎上，對綁定更新BU消息進行拓展，增加所述BU消息的兩個標志位G和0 ;
[0013]3)根據(jù)所述標志G位判斷麗的切換為MAP域內(nèi)的微移動或MAP域間的宏移動；根據(jù)所述標志0位判斷MN的路由是否需要路由優(yōu)化。
[0014]更進一步,所述標志位G或0為I比特的標志位。
[0015]更進一步，所述MN在本地隧道建立過程中將所述標志位G設置為I時，所述BU消息中必須以選項的形式包含HA的地址，則所述MAP和所述HA建立全局隧道。
[0016]更進一步，所述MN建立全局隧道的BU消息中必須包含所述MN的家鄉(xiāng)地址HoA，以作為HA的綁定更新條目的索引，若G標志位被置為0，這樣，MAP就認為全局隧道的更新時不必要的。
[0017]更進一步，根據(jù)所述標志0位判斷MN的路由是否需要路由優(yōu)化的方法是:
[0018]麗設置標志位0為1，BU消息中必須以選項形式包含麗的RCoA，則MAP認為麗和CN建立了路由優(yōu)化的綁定關系；并將MAP能夠將發(fā)送給MN的RCoA的數(shù)據(jù)包通過正確的本地隧道轉發(fā)給麗的LCoA。
[0019]更進一步，當所述MN的切換為MAP域內(nèi)的微移動時，根據(jù)接收到的AR發(fā)送的路由器通告消息，判斷MN是在MAP域內(nèi)；則MN用該AR發(fā)送的RA前綴信息配置新的LCoA，僅更新和MAP之間的本地隧道。
[0020]更進一步，當所述當麗的切換為MAP域間的宏移動時，
[0021]I)根據(jù)接收到的RA中包含新的MAP地址，所述麗首先通過發(fā)送BU消息后觸發(fā)MAP域內(nèi)的本地隧道建立；返回給MN —個綁定確認消息BA，其中包含置為I的G標志位；
[0022]2 ) MAP向HA發(fā)送BU消息，建立麗的全局隧道；在這個BU消息中，G標志位被設置為1，而且包含麗的HoA ；HA將該MAP的地址作為麗的Cok更新綁定緩存條目。
[0023]更進一步，所述MN的路由需要路由優(yōu)化時，按照如下方法進行:
[0024]I)在MAP的綁定緩存條目中，需要存儲MN的HoA，RCoA和LCoA ；
[0025]2)當需要進行路由優(yōu)化時，MN基于MAP選項配置一個有效的RCoA，并將該RCoA包含在發(fā)給MAP的BU中，同時設置0標志位為I ;
[0026]3)當MAP接收到這個BU消息時，認為麗需要進行本地域內(nèi)的路由優(yōu)化，把RCoA作為MN的HoA看待，發(fā)向RCoA的數(shù)據(jù)包將會被通過本地隧道轉發(fā)給MN的LCoA。
[0027]更進一步，所述HA將MAP地址作為MN的轉交地址LCoA進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)；當無路由優(yōu)化時，MAP僅需要維護MN的LCoA和HoA的綁定關系。
[0028]更進一步，所述HA將MAP地址作為MN的轉交地址LCoA進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)；當進行路由優(yōu)化時，MAP維護麗的HoA，RCoA和LCoA之間的綁定關系。
[0029]MN在本地隧道建立過程中將所述標志位G設置為I (MN只負責建立本地隧道，如果自己發(fā)生了 MAP之間的移動，則將G置為1)，由MAP發(fā)起全局隧道的建立；BU消息中必須以選項的形式(在IPv6和MIPv6中，包含的信息都是選項(option)的形式)包含HA的地址，這樣MAP就跟該HA建立全局隧道。當然，在建立全局隧道的BU消息中(由MAP發(fā)送)，必須包含麗的家鄉(xiāng)地址HoA，以作為HA的綁定更新條目的索引。若“G”標志位被置為0，這樣，MAP就認為全局隧道的更新時不必要的。
[0030]MN是否要進行路由優(yōu)化通過所述標志0指示,MN設置標志位0為I,這樣BU消息中必須以選項形式包含麗的RCoA，這樣MAP就認為麗和CN建立了路由優(yōu)化的綁定關系。此時麗需要在BU消息中以選項形式包含自己的RCoA，從而使MAP能夠將發(fā)送給麗的RCoA的數(shù)據(jù)包通過正確的本地隧道轉發(fā)給MN的LCoA。
[0031]本發(fā)明的有益效果:
[0032]I)在本發(fā)明中將HMIPv6的隧道分成了級聯(lián)的兩端，而在現(xiàn)有技術中HMIPv6構造了 MN和HA的隧道和MN和MAP之間的重疊隧道，本發(fā)明的方法能夠很大程度上的減少數(shù)據(jù)轉發(fā)的數(shù)據(jù)開銷。
[0033]2)在本發(fā)明中綁定了更新消息，增加了兩個標志位用于區(qū)分本地綁定更新和全局綁定更新以及支持MN的路由優(yōu)化，在現(xiàn)有技術中跨頻域切換，MN需要進行兩次綁定，本發(fā)明的方法能夠有效地減小MN的負擔同時不會造成無線鏈路資源的浪費。
[0034]3)在本發(fā)明優(yōu)化了 HMIPv6的移動管理流程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明的一實施例中擴展的BU消息結構示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明一實施例中基于級聯(lián)隧道的HMIPv6切換流程的示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]I)位置更新
[0039]本發(fā)明提出的HMIPv6級聯(lián)隧道有兩部分組成:HA和MAP之間的全局隧道和MAP合麗之間的本地隧道。為了區(qū)分這兩種隧道的建立，本發(fā)明對HMIPv6的BU消息進行了圖1所示的擴展。
[0040]在這個擴展的BU中，有一個I比特的“G”標志位，用于區(qū)分這個消息是用于建立本地隧道還是全局隧道。區(qū)分方法如下:如果該標志位被MN在本地隧道建立過程中設置為I，那么BU消息中必須以選項的形式包含HA的地址，這樣MAP就跟該HA建立全局隧道。當然，在建立全局隧道的BU消息中(由MAP發(fā)送)，必須包含MN的家鄉(xiāng)地址，以作為HA的綁定更新條目的索引。若“G”標志位被置為O，這樣，MAP就認為全局隧道的更新時不必要的。
[0041]在HMIPv6中，為了優(yōu)化數(shù)據(jù)轉發(fā)，HMIPv6標準規(guī)范MN可以直接使用RCoA作為自己的家鄉(xiāng)地址(Home Address,HoA)以進行同一個MAP域內(nèi)的路由優(yōu)化。在這種場景中，MN的上層應用使用RCoA，從而使CN認為該麗是MAP域內(nèi)的一個固定節(jié)點。為此，本發(fā)明在BU消息中還包含一個I比特的“O”標志位，用于指示MN是否要進行路由優(yōu)化，如果該標志位被麗設置為1，必須以選項形式包含麗的RCoA，這樣MAP就認為麗和CN建立了路由優(yōu)化的綁定關系，當然，此時麗需要在BU消息中以選項形式包含自己的RCoA，從而使MAP能夠將發(fā)送給MN的RCoA的數(shù)據(jù)包通過正確的本地隧道轉發(fā)給MN的LCoA。
[0042]2)切換流程
[0043]基于上述擴展的綁定更新消息，本發(fā)明提出的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6切換流程如圖2所示。圖中有兩個MAP域，pAR為麗當前的AR，nARl為麗的切換目標AR，它們處在同一個MAP域內(nèi)，對應的MAP為pMAP。nAR2為另外一個切換目標AR，它和nMAP處在另一個MAP域內(nèi)。因此，pAR和nARl之間的切換為MAP內(nèi)切換(intra-MAP handover),而nARl和nAR2之間的切換為MAP間切換(inter-MAP handover)。
[0044]當麗切換到nARl時，會接收到該AR發(fā)送的路由器通告消息，在這個RA中，麗發(fā)現(xiàn)自己仍然在該MAP域內(nèi)(由于MAP選項中的信息沒有變化)。由于麗用該RA種的前綴信息配置了新的LCoA，因此它僅需要更新和MAP之間的本地隧道。在這個BU消息中，“G”標志位被置為0，這樣，MAP就認為全局隧道的更新是不必要的。
[0045]當麗移動到另一個MAP域內(nèi)時，接收到的RA中包含新的MAP地址，因此麗首先將觸發(fā)向nMAP的本地隧道建立。在這個BU消息中，“G”標志位被設置為I。如果nMAP支持本發(fā)明所提的級聯(lián)隧道機制，將返回給MN —個綁定確認消息(Binding Acknowledgement,BA)，其中包含置為I的“G”標志位。隨后，nMAP向HA發(fā)送BU消息，建立麗的全局隧道。在這個BU消息中，“G”標志位被設置為I，而且包含麗的HoA。這樣，HA就將該MAP的地址作為MN的轉交地址(Care-of Address，CoA)更新綁定緩存條目。如果nMAP不支持本發(fā)明所提的級聯(lián)隧道機制，在返回的BA中將不包含“G”標志位，那么麗就按照基本HMIPv6發(fā)起和HA之間的綁定。
[0046]當需要進行路由優(yōu)化時，麗還需要基于MAP選項配置一個有效的RCoA，并將該RCoA包含在發(fā)給MAP的BU中，同時設置“O”標志位為I。當MAP接收到這個BU消息時，認為麗需要進行本地域內(nèi)的路由優(yōu)化。那么將會把RCoA作為麗的HoA看待，發(fā)向RCoA的數(shù)據(jù)包將會被通過本地隧道轉發(fā)給MN的LCoA。因此，在MAP的綁定緩存條目中，需要存儲MN 的 HoA，RCoA 和 LCoA。
[0047]由此可見，當MAP域內(nèi)切換發(fā)生時，切換過程只需要麗和MAP進行綁定更新，當MAP域間切換發(fā)生時，切換過程類似于HMIPv6但是避免了 MAP和MN之間的嵌套隧道，此外，全局隧道的建立完全由MAP負責，這種基于網(wǎng)絡的方式可以有效減小網(wǎng)絡開銷。
[0048]3)數(shù)據(jù)包轉發(fā)
[0049]對于HA而言，數(shù)據(jù)轉發(fā)同基本HMIPv6 —樣，但是HA是把MAP地址作為麗的轉交地址。對于MAP和MN而言，需要根據(jù)具體情況進行擴展。
[0050]?無路由優(yōu)化的情況
[0051]當沒有執(zhí)行路由優(yōu)化時，MAP維護的綁定是HoA和LCoA之間的映射關系，那么當MAP接收到從HA發(fā)送給HoA的數(shù)據(jù)包時，需要通過本地隧道將數(shù)據(jù)包發(fā)送到LCoA。對于MN發(fā)出的數(shù)據(jù)包，MAP需要進行解封裝，然后重新封裝到全局隧道中轉發(fā)給HA，在這些過程中，MAP和HA均以MN的HoA作為綁定緩存條目和隧道接口的索引。由此可見，在這種場景下，MN不再像傳統(tǒng)HMIPv6中一樣需要RCoA，從而在發(fā)生MAP之間的切換時，僅僅需要配置一個轉交地址(LCoA),從而有效地提高了切換的效率。
[0052]?有路由優(yōu)化的情況
[0053]當需要進行路由優(yōu)化時，MAP存儲麗的HoA，RCoA和LCoA。那么MAP如果截獲了發(fā)向麗的RCoA的數(shù)據(jù)包，就通過本地隧道發(fā)送給麗的LCoA。對于麗發(fā)出的數(shù)據(jù)包，首先通過本地隧道發(fā)送給MAP，然后MAP由于發(fā)現(xiàn)自己維護了該RCoA對應的綁定狀態(tài)，認為該MN進行了路由優(yōu)化，將通過正常路由直接轉發(fā)數(shù)據(jù)包給CN。
【權利要求】
1.一種基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其步驟包括: 1)根據(jù)區(qū)域將HMIPv6的隧道分為級聯(lián)的兩段隧道:移動節(jié)點MN—移動錨點MAP的本地隧道和移動錨點MAP—家鄉(xiāng)代理HA的全局隧道； 2)在所述本地隧道和全局隧道基礎上，對綁定更新BU消息進行拓展，增加所述BU消息的兩個標志位G和O ; 3)根據(jù)所述標志G位判斷MN的切換為MAP域內(nèi)的微移動或MAP域間的宏移動；根據(jù)所述標志O位判斷MN的路由是否需要路由優(yōu)化。
2.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，所述標志位G或O為I比特的標志位。
3.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，所述MN在本地隧道建立過程中將所述標志位G設置為I時，所述BU消息中必須以選項的形式包含HA的地址，則所述MAP和所述HA建立全局隧道。
4.如權利要求3所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，所述MN建立全局隧道的BU消息中必須包含所述麗的家鄉(xiāng)地址HoA，以作為HA的綁定更新條目的索引，若G標志位被置為0，MAP則認為全局隧道的更新時不必要的。
5.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，根據(jù)所述標志0位判斷MN的路由是否需要路由優(yōu)化的方法是: 麗設置標志位0為I，BU消息中必須以選項形式包含麗的RCoA，則MAP認為麗和CN建立了路由優(yōu)化的綁定關系；并將MAP能夠將發(fā)送給MN的RCoA的數(shù)據(jù)包通過正確的本地隧道轉發(fā)給麗的LCoA。`
6.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，當所述麗的切換為MAP域內(nèi)的微移動時，根據(jù)接收到的AR發(fā)送的路由器通告消息，判斷MN是在MAP域內(nèi)；則麗用該AR發(fā)送的RA前綴信息配置新的LCoA，僅更新和MAP之間的本地隧道。
7.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，當所述當MN的切換為MAP域間的宏移動時， 1)根據(jù)接收到的RA中包含新的MAP地址，所述麗首先通過發(fā)送BU消息后觸發(fā)MAP域內(nèi)的本地隧道建立；返回給MN—個綁定確認消息BA，其中包含置為I的G標志位； 2)MAP向HA發(fā)送BU消息，建立麗的全局隧道；在這個BU消息中，G標志位被設置為1，而且包含麗的HoA ；HA將該MAP的地址作為麗的CoA更新綁定緩存條目。
8.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，所述MN的路由需要路由優(yōu)化時，按照如下方法進行: 1)在MAP的綁定緩存條目中，需要存儲MN的HoA，RCoA和LCoA； 2)當需要進行路由優(yōu)化時，MN基于MAP選項配置一個有效的RCoA，并將該RCoA包含在發(fā)給MAP的BU中，同時設置0標志位為I ; 3)當MAP接收到這個BU消息時，認為麗需要進行本地域內(nèi)的路由優(yōu)化，把RCoA作為MN的HoA看待，發(fā)向RCoA的數(shù)據(jù)包將會被通過本地隧道轉發(fā)給MN的LCoA。
9.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPv6拓展方法，其特征在于，所述HA將MAP地址作為MN的轉交地址LCoA進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)；當無路由優(yōu)化時，MAP僅需要維護MN的LCoA和HoA的綁定關系。
10.如權利要求1所述的基于級聯(lián)隧道的HMIPV6拓展方法，其特征在于，所述HA將MAP地址作為MN的轉交地址LCoA進行數(shù)據(jù)包轉發(fā)；當進行路由優(yōu)化時，MAP維護MN的HoA，RCoA和LCoA之間的 綁定關系。
【文檔編號】H04W80/04GK103687073SQ201310652703
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】延志偉, 李曉東 申請人:中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心