專利名稱：一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理問(wèn)題，特別是涉及一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在早期互聯(lián)網(wǎng)中，通信節(jié)點(diǎn)往往是一些被固定放置的大型主機(jī)，主機(jī)無(wú)需也不能移動(dòng)，這也就導(dǎo)致了在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)時(shí)IP地址被賦予雙重語(yǔ)義，IP地址既是主機(jī)身份的標(biāo)識(shí)符，同時(shí)它又是表示主機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮恢玫亩ㄎ环?。移?dòng)IPv6 (Mobile IPv6, MIPv6)是當(dāng)前比較普遍，也是被討論最多的互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)性管理解決方案。它的設(shè)計(jì)初衷是不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為主機(jī)提供移動(dòng)支持。這種不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使MIPv6需要主機(jī)參與移動(dòng)性管理，MIPv6和它的衍生網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性協(xié)議， 雙棧移動(dòng)性協(xié)議，多轉(zhuǎn)交地址移動(dòng)協(xié)議，以及每種協(xié)議相應(yīng)的安全機(jī)制給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(Mobile Node, MN)帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)，移動(dòng)性信令占用了有限的無(wú)線資源，MIPv6默認(rèn)的安全和密鑰交換(IP Security and Internet Key Exchange, IPSec/IKE)方式對(duì) MN 的功耗和處理能力也是一種考驗(yàn)。基于主機(jī)的移動(dòng)性管理協(xié)議在實(shí)際應(yīng)用中存在種種弊端，研究人員迫切地想把移動(dòng)性管理交給網(wǎng)絡(luò)側(cè)，2005年8月因特網(wǎng)工程任務(wù)組(Internet Engineering Task Force, IETF)成立的 NETLMM(Network-based Localized Mobility Management)工作組對(duì)于基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理機(jī)制進(jìn)行了全面的討論，并于2008年8月正式提出了代理移動(dòng) IPv6 (Proxy Mobile IPv6，PMIPv6)。PMIPv6是一種基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性協(xié)議，不需要MN做任何改變就可以為其提供移動(dòng)性支持?；ヂ?lián)網(wǎng)IP地址的雙重語(yǔ)義是不利于移動(dòng)性管理的，為此相應(yīng)的一些協(xié)議被設(shè)計(jì)出來(lái)以加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理。主機(jī)的身份與位置分離機(jī)制是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，可以較好的解決互聯(lián)網(wǎng)的IP地址的雙重語(yǔ)義性。2005年互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究任務(wù)工作組 IRTFdnternet Research Task Force)成立了路由研究組RRG(Routing Research Group) 探討互聯(lián)網(wǎng)路由和地址問(wèn)題。國(guó)際上一些著名的學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)在分離機(jī)制上進(jìn)行了大量的研究并相繼提出了一些初步方案，比較著名的方案有加州大學(xué)洛杉磯分校提出的 eFIT、麻省理工大學(xué)提出的LANI、加州大學(xué)伯克利分校提出的HLP、愛(ài)立信公司提出的HIP、 思科公司提出的LISP等。與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)一PMIPve協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。協(xié)議引入了兩個(gè)新的功能實(shí)體移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)(Mobile Access Gateway，MAG)和本地移動(dòng)錨點(diǎn)(Local Mobility Anchor，LMA)。MAG在接入路由器(Access Router, AR)上實(shí)現(xiàn)，其主要功能是檢測(cè)MN的接入和離開(kāi)，當(dāng)MAG檢測(cè)到MN的移動(dòng)時(shí)，代替MN來(lái)執(zhí)行移動(dòng)性管理過(guò)程，同MN的LMA進(jìn)行移動(dòng)性相關(guān)信令的交互， 建立或刪除MAG與LMA之間的通信隧道。LMA的作用與MIPv6中的家鄉(xiāng)代理(Home Agent, HA)相似，其主要功能是維護(hù)MN的綁定信息，保證MN的路由可達(dá)性。
PMIPve是基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理協(xié)議，不需要MN參與移動(dòng)性管理，可以將移動(dòng)終端的復(fù)雜度降至最低。PMIPv6允許沒(méi)有安裝移動(dòng)性協(xié)議的MN接入，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)MAG 來(lái)代替MN完成移動(dòng)管理的過(guò)程。由于MN不需要參與切換和綁定更新過(guò)程的信令交互，從而降低了麗協(xié)議棧的復(fù)雜性，減少了空中接口的信令開(kāi)銷，節(jié)省了麗接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)寶貴的無(wú)線資源。PMIPve協(xié)議本身也體現(xiàn)著身份與位置分離的思想，在整個(gè)移動(dòng)性管理過(guò)程中，MN 利用MAG單播的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴(Home Network Pref ix，HNP)，采用IPv6無(wú)狀態(tài)配置方式生成的IPv6形式的家鄉(xiāng)地址，在麗接入的PMIPv6域內(nèi)，這個(gè)家鄉(xiāng)地址被用來(lái)唯一的標(biāo)識(shí)麗身份。而MN接入的MAG在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的代理轉(zhuǎn)交地址用作MN的接入地址，用于標(biāo)識(shí)MN的當(dāng)前接入位置。當(dāng)MN切換到不同MAG時(shí)，它的家鄉(xiāng)地址不變，但MN的當(dāng)前接入位置發(fā)生了變化， 接入地址也隨著發(fā)生改變，則移動(dòng)信令和用戶數(shù)據(jù)將通過(guò)MN新的接入地址對(duì)MN進(jìn)行尋址?，F(xiàn)有技術(shù)一的缺點(diǎn)ΡΜΙΡνθ只能在PMIPv6域內(nèi)實(shí)現(xiàn)有限的身份與位置分離，當(dāng)麗與PMIPv6域外的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)自MN的數(shù)據(jù)包在LMA處被解封裝發(fā)送至核心網(wǎng)，在核心網(wǎng)中數(shù)據(jù)包其實(shí)是用MN的家鄉(xiāng)地址進(jìn)行路由，而不是MN的代理轉(zhuǎn)交地址。這使得網(wǎng)絡(luò)攻擊者很容易利用麗的家鄉(xiāng)地址定位出麗的所在位置。同時(shí)地，PMIPv6的LMA在移動(dòng)性管理過(guò)程中，既是處理移動(dòng)控制信令的控制網(wǎng)關(guān)， 又是轉(zhuǎn)發(fā)MN數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，這樣的設(shè)計(jì)極其容易導(dǎo)致LMA成為PMIPv6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的單故障節(jié)點(diǎn)，可靠性無(wú)法保障。雖然IETF的NETEXT工作組也有一些草案討論對(duì)LMA的保障機(jī)制進(jìn)行了討論，但這些方案都不能從根本上解決LMA的控制網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)二重身份特征。與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)二為了解決分離機(jī)制下的移動(dòng)性管理問(wèn)題，國(guó)外學(xué)者提出了一些相應(yīng)的理論和具體設(shè)計(jì)，論文提出了一種PMIPv6與主機(jī)標(biāo)識(shí)符協(xié)議(HIP)結(jié)合的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)分離映射基礎(chǔ)上的移動(dòng)性管理。IETF中也有相關(guān)草案討論P(yáng)MIPv6與分離映射相結(jié)合的方案，個(gè)人草案提出了一種PMIPv6和位置與身份分離(LISP)相結(jié)合的方法來(lái)解決分離機(jī)制下的移動(dòng)性管理問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)二的缺點(diǎn)雖然這些方案對(duì)分離映射網(wǎng)絡(luò)與PMIPv6結(jié)合下的移動(dòng)性管理問(wèn)題分別做了研究，但論文和草案都是從擴(kuò)展PMIPv6的角度，討論了 PMIPv6如何擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)全局移動(dòng)性的問(wèn)題?，F(xiàn)有方案均未考慮PMIPv6框架中LMA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令管理功能復(fù)用的問(wèn)題。 論文引入HIP結(jié)構(gòu)，HIP協(xié)議本身比較復(fù)雜，且需要主機(jī)安裝HIP協(xié)議。草案利用LISP為 PMIPvB提供全局移動(dòng)性，但是LISP協(xié)議在核心網(wǎng)采用封裝方式處理來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)包，而且也沒(méi)有考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令管理功能分離機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)及方法。將基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性協(xié)議PMIPv6與分離映射機(jī)制相結(jié)合，充分利用分離機(jī)制和PMIPv6的優(yōu)點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了一種更加適合進(jìn)行移動(dòng)性管理的分離映射網(wǎng)絡(luò)，新的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了三種分離機(jī)制即身份與位置分離、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令分離、接入網(wǎng)與核心網(wǎng)分離。針對(duì)以上三種分離機(jī)制，本發(fā)明引入了接入網(wǎng)關(guān)(Access (iateWay，AGW)、控制網(wǎng)關(guān)(Control Gateffay, CGff)和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(Data Gateffay, DGW)。身份與位置分離是在接入網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)主機(jī)身份的家鄉(xiāng)地址與可路由的用于標(biāo)識(shí)MN當(dāng)前位置的接入地址(等同于 PMIPv6中的代理轉(zhuǎn)交地址I^oxy-CoA，PCoA)間的映射。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令分離即通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和控制網(wǎng)關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和移動(dòng)控制信令的管理。接入網(wǎng)與核心網(wǎng)分離則借鑒分離映射思想，將接入網(wǎng)內(nèi)麗的家鄉(xiāng)地址通過(guò)地址重寫機(jī)制映射為在核心網(wǎng)全局可路由的核心地址。接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各種類型的終端的接入；核心網(wǎng)則解決位置管理和路由技術(shù)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)，接入網(wǎng)中包括至少一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)麗，用于連接接入網(wǎng)關(guān)AGW，并注冊(cè)到控制網(wǎng)關(guān)CGW，獲得移動(dòng)性服務(wù)；至少一個(gè)接入網(wǎng)關(guān)AGW，設(shè)置于接入網(wǎng)邊緣，用于監(jiān)測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的接入與離開(kāi)， 并代替麗與控制網(wǎng)關(guān)CGW進(jìn)行移動(dòng)信令的交互，同時(shí)與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGW建立隧道，負(fù)責(zé)麗的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；至少一個(gè)控制網(wǎng)關(guān)CGW，用于實(shí)現(xiàn)本地移動(dòng)錨點(diǎn)LMA控制平面的功能，與AGW之間進(jìn)行信令交互，對(duì)MN進(jìn)行移動(dòng)性管理；至少一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGW，一方面DGW用于完成PMIPv6中的LMA的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，負(fù)責(zé)與AGW建立通信隧道，同時(shí)DGW完成分離映射網(wǎng)絡(luò)的接入路由器功能；全局映射服務(wù)器GMS，主要完成全局的核心地址與MN的家鄉(xiāng)地址之間的映射查詢功能。一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理方法，該方法的具體步驟如下步驟1 麗1連接到接入網(wǎng)的AGWl，AGWl對(duì)麗1進(jìn)行接入檢測(cè)，并依據(jù)麗1的身份描述符對(duì)MNl進(jìn)行認(rèn)證；步驟2 =AGffl向CGWl發(fā)送代理綁定更新PBU以注冊(cè)更新麗1的位置信息，同時(shí)為 MNl創(chuàng)建綁定更新列表?xiàng)l目BUL ；步驟3 =CGffl對(duì)代理綁定更新消息進(jìn)行解析處理，CGffl判斷注冊(cè)的麗1是否為首次注冊(cè)、綁定更新或解注冊(cè)；如果是首次注冊(cè)，為麗1建立一個(gè)綁定緩存條目BCE以存儲(chǔ)麗1的相關(guān)信息，同時(shí)將PBU消息中的源地址，也即AGWl的地址注冊(cè)為麗1的接入地址 PCoA，然后CGWl為麗1選擇一個(gè)DGW并發(fā)送隧道建立請(qǐng)求消息；步驟4 =DGffl判斷麗1如果是首次接入，則從本地映射服務(wù)器的地址池動(dòng)態(tài)分配一個(gè)核心地址用于與MNl的家鄉(xiāng)地址HNP進(jìn)行映射操作，如果家鄉(xiāng)地址與核心地址是一對(duì)一映射關(guān)系，將家鄉(xiāng)地址與核心地址的映射關(guān)系寫入本地映射服務(wù)器的緩存中；同時(shí)，DGffl 把本地映射服務(wù)器的緩存中關(guān)于MNl的家鄉(xiāng)地址與核心地址的映射關(guān)系發(fā)送給全局映射服務(wù)器GMS ；步驟5 =DGffl建立AGWl到DGWl的隧道的一端，并向CGWl發(fā)送隧道確認(rèn)消息；步驟6 =CGffl在確認(rèn)DGWl端的隧道已經(jīng)建立完畢后，向AGWl發(fā)送代理綁定應(yīng)答 PBA數(shù)據(jù)包，PBA中還包括了 MNl的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴以及一個(gè)包含DGW地址的移動(dòng)選項(xiàng)；
步驟7 =AGffl在收到代理綁定應(yīng)答數(shù)據(jù)包后，獲得可用的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGWl地址，建立與DGWl之間的雙向通信隧道；AGWl從PBA消息中獲得麗1的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴，并以路由通告 RA的單播方式將家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴通告給麗1，用于模擬麗1的家鄉(xiāng)鏈路；麗1收到路由通告后將會(huì)根據(jù)MNl的接口允許情況，使用無(wú)狀態(tài)地址配置方式配置MNl的家鄉(xiāng)地址HoAl ；步驟8 麗1在獲得家鄉(xiāng)地址HoAl后，向位于接入網(wǎng)2的MNn發(fā)送數(shù)據(jù)包；這里假定MNn也已完成上述步驟l-7，MNn在接入網(wǎng)2獲得的家鄉(xiāng)地址為HoAn，數(shù)據(jù)包首先被送至 AGffl ；步驟9 =AGffl對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，并將數(shù)據(jù)包通過(guò)隧道方式發(fā)送至DGW1，其中 PCoAl也就是MNl當(dāng)前接入的AGWl的代理轉(zhuǎn)交地址，DGWl_addr是DGWl在接入網(wǎng)側(cè)的地址，這個(gè)封裝過(guò)程與PMIPv6域內(nèi)的封裝類似，完成了家鄉(xiāng)地址HoA與接入地址PCoA之間的映射；步驟10 =DGffl接收數(shù)據(jù)包后，首先對(duì)其進(jìn)行解封裝，然后DGWl進(jìn)行映射關(guān)系的查詢，此時(shí)DGWl上存儲(chǔ)的只有麗1的HNPl對(duì)應(yīng)的核心地址，則首先根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址HoAl 對(duì)本地LMLl進(jìn)行最長(zhǎng)前綴匹配查詢，得到符合條件的HNPl，獲取HNPl與核心地址1之間的映射關(guān)系；因?yàn)镈GWl此時(shí)沒(méi)有與HoAn相關(guān)的可路由的核心地址η的信息，DGWl需要與全局映射服務(wù)器進(jìn)行交互，通過(guò)查詢?nèi)钟成淞斜鞧ML得到HoAn對(duì)應(yīng)的核心地址η ；步驟11 =DGffl在得到數(shù)據(jù)包所有HoA對(duì)應(yīng)的核心地址映射信息后，對(duì)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址進(jìn)行映射替換，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送至DGW2，這個(gè)地址替換過(guò)程完成了分離映射網(wǎng)絡(luò)中家鄉(xiāng)地址與核心地址映射；步驟12 :DGW2接收到數(shù)據(jù)包后，并不知道核心地址1對(duì)應(yīng)的HoA信息，DGW2首先向全局映射服務(wù)器查詢核心地址1對(duì)應(yīng)的HoAl，然后對(duì)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址進(jìn)行解映射替換；步驟13 :DGW2由于已經(jīng)建立與AGWn之間的雙向通信隧道，此時(shí)直接對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，并將數(shù)據(jù)包經(jīng)由隧道發(fā)送至AGWn，DGW2_addr是DGW2在接入網(wǎng)側(cè)的地址；步驟14 =AGffn對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MNn ；步驟15 麗1離開(kāi)接入網(wǎng)的AGWl，AGffl對(duì)麗1進(jìn)行離開(kāi)檢測(cè)；步驟16 =AGffl向CGWl發(fā)送代理解綁定更新，將麗的生存時(shí)間置為0，同時(shí)刪除麗的綁定更新列表?xiàng)l目；步驟17 =CGffl對(duì)代理解綁定更新消息進(jìn)行解析處理，如果是解注冊(cè)，在綁定緩存條目BCE中刪除麗1的相關(guān)信息，之后CGWl為麗1發(fā)送隧道刪除請(qǐng)求消息，消息的內(nèi)容包括MNl所在AGWl的地址，也就是PCoAl及MNl的家鄉(xiāng)地址；步驟18 =DGffl刪除在隧道緩存列表TCE中關(guān)于麗1的相關(guān)條目，并刪除AGWl與 DGffl之間的雙向通信隧道，除非有其他MN還在使用該隧道，同時(shí)，DGWl告知LMSl對(duì)麗1的核心地址，HNP映射關(guān)系進(jìn)行刪除，同時(shí)將該映射關(guān)系的刪除告知給GMS ；步驟19 =CGffl向AGWl發(fā)送代理解綁定應(yīng)答消息PBA，AGffl刪除綁定更新列表BUL 中關(guān)于麗1的綁定條目，并刪除AGWl與DGWl之間的雙向通信隧道，除非有其他麗還在使用該隧道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明將分離映射網(wǎng)絡(luò)與基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性協(xié)議PMIPv6相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了三種分離機(jī)制身份與位置分離、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令分離以及接入網(wǎng)與核心網(wǎng)分離。接入網(wǎng)采用身份與位置分離和基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理機(jī)制，用戶主機(jī)不參與移動(dòng)性管理，減輕了主機(jī)負(fù)擔(dān)，便于移動(dòng)性管理方案部署，易于實(shí)現(xiàn)多家鄉(xiāng)、流移動(dòng)性等功能。部署數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令分離機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)可以部署多個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，控制網(wǎng)關(guān)根據(jù)接入網(wǎng)流量負(fù)荷等情況選擇不同數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，消除數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)性能瓶頸問(wèn)題，達(dá)到分布式移動(dòng)管理目的。接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的映射機(jī)制使用不同地址在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)對(duì)用戶進(jìn)行路由，實(shí)現(xiàn)了接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的完全分離，保證了邊緣網(wǎng)絡(luò)的用戶行為不影響核心網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)的伸縮性得到加強(qiáng)。


圖1 :PMIPv6協(xié)議原理圖；圖2 分離機(jī)制移動(dòng)性管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3 分離映射關(guān)系；圖4 移動(dòng)信令交互及數(shù)據(jù)流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的分離機(jī)制網(wǎng)絡(luò)分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，本發(fā)明在接入網(wǎng)采用了一種改進(jìn)的 PMIPv6協(xié)議，定義了三個(gè)新的功能實(shí)體接入網(wǎng)關(guān)AGW，控制網(wǎng)關(guān)CGW和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGW。每個(gè)接入網(wǎng)就是一個(gè)PMIPv6域。原有PMIPv6中的LMA在功能上被分解成兩部分CGW負(fù)責(zé)處理控制信令，DGW負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)。原有PMIPv6中的MAG功能則改由AGW實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間采用分離映射機(jī)制，DGff實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)與核心網(wǎng)間的分離映射功能。 下面將從分離映射關(guān)系、功能實(shí)體以及新定義的移動(dòng)消息格式三個(gè)方面重點(diǎn)介紹本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)。1、分離映射關(guān)系本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)分離機(jī)制下的移動(dòng)性管理，并在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離映射并實(shí)現(xiàn)路由，需用到三類地址用于唯一標(biāo)識(shí)MN身份的家鄉(xiāng)地址、用于標(biāo)識(shí)MN的當(dāng)前接入位置的接入地址，及用于在核心網(wǎng)路由的核心地址。三類地址在邏輯上的映射關(guān)系如圖3所示。家鄉(xiāng)地址用來(lái)在全網(wǎng)內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)MN的身份。接入地址用于標(biāo)識(shí)MN的當(dāng)前接入位置，在接入網(wǎng)內(nèi)發(fā)往MN的數(shù)據(jù)將通過(guò)接入地址路由到MN所在的位置。核心地址只出現(xiàn)在核心網(wǎng)，用來(lái)對(duì)MN的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)范圍內(nèi)的路由。從圖3中可以看出，本發(fā)明主要采用了兩次映射，分別是接入地址到家鄉(xiāng)地址的映射(見(jiàn)下述步驟9)，以及家鄉(xiāng)地址到核心地址的映射(見(jiàn)下述步驟11)。其中RFC5213中明確規(guī)定了 PMIPv6中每個(gè)麗對(duì)應(yīng)了一個(gè)唯一的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴HNP ；麗根據(jù)對(duì)應(yīng)的HNP，結(jié)合無(wú)狀態(tài)配置方式，配置一個(gè)麗的家鄉(xiāng)地址 (Home Address, HoA)；即HNP在ΡΜΙΡνθ中作用等同于HoA，都能代表MN的唯一性，所以本專利中使用MN的HNP來(lái)進(jìn)行家鄉(xiāng)地址與核心地址之間的映射關(guān)系的添加、查詢、刪除等操作。兩次映射的結(jié)果是，來(lái)自用戶主機(jī)的數(shù)據(jù)包分別可以在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)進(jìn)行路由尋址。2、功能實(shí)體劃分
接入網(wǎng)關(guān)(Access Gateway, AGff)AGW位于接入網(wǎng)邊緣，功能上相當(dāng)于PMIPv6的MAG，檢測(cè)MN的接入與離開(kāi)，不同的是AGW只與CGW進(jìn)行移動(dòng)性信令的交互，信令的具體格式參考PMIPv6。AGff同時(shí)需要與DGW 建立隧道，負(fù)責(zé)麗的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。與PMIPv6的MAG類似，AGff需要維護(hù)一個(gè)綁定更新列表(Binding Update List, BUL)，具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表IAGW的綁定更新列表所示，其中PCoAl為麗1的接入地址，表示接入的是AGWl ；PCoA2為MN2的接入地址，表示接入的是AGW2 ；HNPl為MNl的家鄉(xiāng)前綴， HNP2為麗2的家鄉(xiāng)前綴；DGWl為CGW為麗1、麗2分配的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)地址。表 權(quán)利要求
1.一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)，其特征在于，接入網(wǎng)中包括至少一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN，用于連接接入網(wǎng)關(guān)AGW，并注冊(cè)到控制網(wǎng)關(guān)CGW，獲得移動(dòng)性服務(wù)；至少一個(gè)接入網(wǎng)關(guān)AGW，設(shè)置于接入網(wǎng)邊緣，用于監(jiān)測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的接入與離開(kāi)，并代替MN與控制網(wǎng)關(guān)CGW進(jìn)行移動(dòng)信令的交互，同時(shí)與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGW建立隧道，負(fù)責(zé)MN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；至少一個(gè)控制網(wǎng)關(guān)CGW，用于實(shí)現(xiàn)本地移動(dòng)錨點(diǎn)LMA控制平面的功能，與AGW之間進(jìn)行信令交互，對(duì)MN進(jìn)行移動(dòng)性管理；至少一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGW，一方面DGW用于完成PMIPv6中的LMA的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，負(fù)責(zé)與 AGff建立通信隧道，同時(shí)DGW完成分離映射網(wǎng)絡(luò)的接入路由器功能；全局映射服務(wù)器GMS，主要完成全局的核心地址與麗的家鄉(xiāng)地址之間的映射查詢功能。
2.一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理方法，其特征在于該方法的具體步驟如下 步驟1 麗1連接到接入網(wǎng)的AGWl，AGWl對(duì)麗1進(jìn)行接入檢測(cè)，并依據(jù)麗1的身份描述符對(duì)麗1進(jìn)行認(rèn)證；步驟2 =AGffl向CGWl發(fā)送代理綁定更新PBU以注冊(cè)更新麗1的位置信息，同時(shí)為麗1 創(chuàng)建綁定更新列表?xiàng)l目BUL;步驟3 =CGffl對(duì)代理綁定更新消息進(jìn)行解析處理，CGffl判斷注冊(cè)的MNl是否為首次注冊(cè)、綁定更新或解注冊(cè)；如果是首次注冊(cè)，為MNl建立一個(gè)綁定緩存條目BCE以存儲(chǔ)MNl的相關(guān)信息，同時(shí)將PBU消息中的源地址，也即AGWl的地址注冊(cè)為麗1的接入地址PCoA，然后 CGffl為麗1選擇一個(gè)DGW并發(fā)送隧道建立請(qǐng)求消息；步驟4 =DGffl判斷MNl如果是首次接入，則從本地映射服務(wù)器的地址池動(dòng)態(tài)分配一個(gè)核心地址用于與MNl的家鄉(xiāng)地址HNP進(jìn)行映射操作，如果家鄉(xiāng)地址與核心地址是一對(duì)一映射關(guān)系，將家鄉(xiāng)地址與核心地址的映射關(guān)系寫入本地映射服務(wù)器的緩存中；同時(shí)，DGWl把本地映射服務(wù)器的緩存中關(guān)于MNl的家鄉(xiāng)地址與核心地址的映射關(guān)系發(fā)送給全局映射服務(wù)器 GMS ；步驟5 =DGffl建立AGWl到DGWl的隧道的一端，并向CGWl發(fā)送隧道確認(rèn)消息； 步驟6 =CGffl在確認(rèn)DGWl端的隧道已經(jīng)建立完畢后，向AGWl發(fā)送代理綁定應(yīng)答PBA數(shù)據(jù)包，PBA中還包括了麗1的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴以及一個(gè)包含DGW地址的移動(dòng)選項(xiàng)；步驟7 =AGffl在收到代理綁定應(yīng)答數(shù)據(jù)包后，獲得可用的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)DGWl地址，建立與 DGffl之間的雙向通信隧道；AGWl從PBA消息中獲得麗1的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴，并以路由通告RA 的單播方式將家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)前綴通告給MN1，用于模擬MNl的家鄉(xiāng)鏈路；MNl收到路由通告后將會(huì)根據(jù)MNl的接口允許情況，使用無(wú)狀態(tài)地址配置方式配置MNl的家鄉(xiāng)地址HoAl ；步驟8 麗1在獲得家鄉(xiāng)地址HoAl后，向位于接入網(wǎng)2的MNn發(fā)送數(shù)據(jù)包；這里假定MNn 也已完成上述步驟l_7，MNn在接入網(wǎng)2獲得的家鄉(xiāng)地址為HoAn，數(shù)據(jù)包首先被送至AGWl ； 步驟9 :AGW1對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，并將數(shù)據(jù)包通過(guò)隧道方式發(fā)送至DGW1，其中PCoAl也就是麗1當(dāng)前接入的AGWl的代理轉(zhuǎn)交地址，DGWl_addr是DGWl在接入網(wǎng)側(cè)的地址，這個(gè)封裝過(guò)程與PMIPv6域內(nèi)的封裝類似，完成了家鄉(xiāng)地址HoA與接入地址PCoA之間的映射； 步驟10 :DGW1接收數(shù)據(jù)包后，首先對(duì)其進(jìn)行解封裝，然后DGWl進(jìn)行映射關(guān)系的查詢，此時(shí)DGWl上存儲(chǔ)的只有MNl的HNPl對(duì)應(yīng)的核心地址，則首先根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址HoAl對(duì)本地LMLl進(jìn)行最長(zhǎng)前綴匹配查詢，得到符合條件的HNPl，獲取HNPl與核心地址1之間的映射關(guān)系；因?yàn)镈GWl此時(shí)沒(méi)有與HoAn相關(guān)的可路由的核心地址η的信息，DGffl需要與全局映射服務(wù)器進(jìn)行交互，通過(guò)查詢?nèi)钟成淞斜鞧ML得到HoAn對(duì)應(yīng)的核心地址η ；步驟11 :DGW1在得到數(shù)據(jù)包所有HoA對(duì)應(yīng)的核心地址映射信息后，對(duì)數(shù)據(jù)包的源地址、 目的地址進(jìn)行映射替換，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送至DGW2，這個(gè)地址替換過(guò)程完成了分離映射網(wǎng)絡(luò)中家鄉(xiāng)地址與核心地址映射；步驟12 :DGW2接收到數(shù)據(jù)包后，并不知道核心地址1對(duì)應(yīng)的HoA信息，DGW2首先向全局映射服務(wù)器查詢核心地址1對(duì)應(yīng)的HoAl，然后對(duì)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址進(jìn)行解映射替換；步驟13 :DGW2由于已經(jīng)建立與AGWn之間的雙向通信隧道，此時(shí)直接對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，并將數(shù)據(jù)包經(jīng)由隧道發(fā)送至AGWn，DGW2_addr是DGW2在接入網(wǎng)側(cè)的地址； 步驟14 =AGffn對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給MNn ； 步驟15 麗1離開(kāi)接入網(wǎng)的AGW1，AGffl對(duì)麗1進(jìn)行離開(kāi)檢測(cè)； 步驟16 =AGffl向CGWl發(fā)送代理解綁定更新，將麗的生存時(shí)間置為0，同時(shí)刪除麗的綁定更新列表?xiàng)l目；步驟17 =CGffl對(duì)代理解綁定更新消息進(jìn)行解析處理，如果是解注冊(cè)，在綁定緩存條目 BCE中刪除麗1的相關(guān)信息，之后CGWl為麗1發(fā)送隧道刪除請(qǐng)求消息，消息的內(nèi)容包括麗1 所在AGWl的地址，也就是PCoAl及麗1的家鄉(xiāng)地址；步驟18 =DGffl刪除在隧道緩存列表TCE中關(guān)于麗1的相關(guān)條目，并刪除AGWl與DGWl 之間的雙向通信隧道，除非有其他MN還在使用該隧道，同時(shí)，DGWl告知LMSl對(duì)麗1的核心地址，HNP映射關(guān)系進(jìn)行刪除，同時(shí)將該映射關(guān)系的刪除告知給GMS ；步驟19 =CGffl向AGWl發(fā)送代理解綁定應(yīng)答消息PBA，AGWl刪除綁定更新列表BUL中關(guān)于麗1的綁定條目，并刪除AGWl與DGWl之間的雙向通信隧道，除非有其他MN還在使用該隧道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分離映射機(jī)制下的移動(dòng)性管理系統(tǒng)及方法，將基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性協(xié)議PMIPv6與分離映射機(jī)制相結(jié)合。在分離映射網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)，方案對(duì)PMIPv6協(xié)議進(jìn)行大幅度的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了接入網(wǎng)關(guān)、控制網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)三大功能實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制信令分離和主機(jī)身份與位置分離；通過(guò)與分離映射機(jī)制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了接入網(wǎng)與核心網(wǎng)分離。
文檔編號(hào)H04W76/02GK102256236SQ20111015273
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者任飛, 周華春, 張宏科, 易李, 洪毅清 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)