基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統的製作方法

2023-07-14 21:07:11 1

專利名稱：基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及多接口移動節點的地址選擇系統，特別是涉及一種基於移動IPv6的多接口移動節點地址選擇系統。
背景技術：
隨著信息網絡技術的快速發展，尤其是一些新型網絡技術的不斷出現，人們對信息的需求在內容和獲取方式上也出現了變化，不再滿足於使用固定終端或單個移動終端連接到網際網路上，而是希望能使用移動終端，在運動中仍可以從網際網路上連續的獲取信息。因此IETF於2004年提出了 RFC3775，即移動IPv6協議(Mobile IPv6，MIPv6)，它的出現使得單一接口的移動節點(mobile node, MN)在IPv6子網間移動時可以保持其通信的連續性。 同時，無線技術也在快速發展，人們可以通過多種無線網絡在移動過程中接入到網際網路，包括 WffAN(Wireless Wide Area Network，無線廣域網，如 GSM、GPRS、UMTS 等)、WMAN(Wireless Metropolitan Area Network,無線城域網，如 802. 16a/c/d/e/f/g/h/i/k 等)、WLAN (Wireless Local Area Network,無線區域網，如 802. lla/b/g/i/n/e/f/h 等)、WPAN (Wireless Personal Area Network,無線個人網絡，如 802. 15. I、802. 15. 2、802. 15. 3a、802. 15. 3b,802. 15. 4等)，通過多種無線接入方式接入網際網路成為未來網絡發展的趨勢。但是單一網絡很難滿足不同類型業務對帶寬、時延等多方面的需要，同時也很難保證用戶對移動性的需求。而往往某個地方總會有一種或多種接入方式，如果能夠根據各 種接入方式不同的性能、代價等因素進行合理的調整，選擇性價比較高的接入方式；或者同時利用多種接口接入方式，將能提供更大的帶寬以及更可靠的服務，因此，多接口移動節點應運而生。多接口移動節點具備多個網絡接口，可以同時接入不同的網絡，在數據傳輸的可靠性、持久性等方面具有明顯的優勢，也是支持泛在、異構的移動性管理技術的研究的研究方向之一。與此同時，全球範圍內存在多種無線接入網絡，但是單一網絡很難滿足不同類型業務對帶寬、時延等多方面的需要，同時也很難保證用戶對移動性的需求。如果移動節點只具備單一的網絡接口，將很難保證其通信的連續性和高效性。因此需要具備不同類型的網絡接口、可以同時接入多個網絡的移動節點。多接口移動節點的出現將可以更好的實現持久以及廣域網絡的可連接性，同時能夠提供更大的帶寬以及更可靠的服務。多接口移動節點的優勢主要體現在(I)持久和連續的通信當前，不同的無線技術有不同的覆蓋範圍。如IEEE802. Ilb典型的覆蓋範圍是100m，而GPRS基站通常覆蓋範圍是1km。如果配置了衛星接入的移動節點即使在很大範圍內移動，也可以保持連接。這樣，就有可能使得移動終端同時使用多種無線技術來保持通信的連通性和持久性。例如，一個移動節點同時配置了 GPRS和IEEE802. lib。當這個移動節點在IEEE802. Ilb熱點時，它可以通過IEEE802. Ilb接口接入網際網路，享受高帶寬服務。如果它移動到IEEE802. Ilb接入點(Aceess point, AP)範圍之外時，它可以使用GPRS接口來保持網際網路的連接。(2)負載均衡當多個接口同時接入網際網路時，移動節點可以同時經過多條路徑接收和發送數據。這樣可以通過對負載進行合理的分配，從而達到負載均衡的目的。可用的信道帶寬和擁塞情況是進行決策的重要參考因素。⑶可靠性擁有多種接口的移動節點可以通過多個獨立的連接接入網際網路。這樣，移動節點就可以達到一定程度的冗餘，使得它可以容忍一定的網絡失敗，增加了通信的可靠性。(4)帶寬聚合當移動節點具有多種接入方式時，可以同時利用這些接口以增加可用帶寬。例如 某業務需要4M的帶寬，接口 I和接口 2的帶寬都是2M,單一的接口並不能滿足業務的需求，此時可以同時利用接口 I和2進行該業務的傳送，以達到帶寬聚合的目的。(5)優先級設定多接口移動節點，可以向用戶提供基於費用、效率、策略、帶寬需求、時延等因素，選擇傳輸技術或者接入網絡的能力。然而，由於標準的移動IPv6協議不具備同時處理多個家鄉地址或者轉交地址的能力，目前仍缺乏對移動節點同時使用多個接口、多個地址的支持。在多接口移動節點與移動口結合時，就會因此產生許多問題，例如地址改變問題以及如何在多個地址中選取合理地址進行通信的問題。因此，需要一種方案來選取合適的地址用於通信。

發明內容
鑑於上述原因，本發明的目的在於提供一種能夠綜合考慮鏈路及接口狀態、業務屬性及用戶喜好等多種因素的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案一種基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統，包括多接口地址列表，設置於移動節點處，用於記錄移動節點多個接口的信息；列表管理模塊，用於維護和管理多接口地址列表中的內容；決策模塊，用於讀取多接口地址列表信息並綜合考慮業務屬性等內容，進行地址選擇並作出決策。所述列表管理模塊中設置了用戶設定選項，用以方便用戶手動修改所述多接口地址列表中的參數。進一步地所述多接口列表中設置了流屬性相關的選項，該選項可根據通信流的屬性設定，如埠號。當用戶修改選項或者定時器到時或者所述移動節點地址改變時，所述列表管理模塊修改更新多接口地址列表。本發明的有益之處在於本發明的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統能夠綜合考慮鏈路和接口特性、業務屬性、用戶喜好及通信流的相關屬性，實現了負載分擔，提高了數據的傳輸效率，同時加強了通信的安全性。


圖I為本發明的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統結構示意圖；圖2為圖I中的列表管理模塊的處理流程圖；圖3為基於移動IPv6協議的多接口移動節點進行地址選擇的消息流程圖。
具體實施例方式多接口移動節點，可以同時接入多個網絡，因此可能具有一個或多個家鄉地址，而每個家鄉地址上又可能綁定有一個或多個轉交地址。當IPv6通信建立的時候，需要選取一個合適的地址進行通信。由於不同的網絡鏈路有不同的帶寬和時延，如果業務不能有效的分配，可能會導致一個接口出現擁塞而其他接口空閒的情況。此外，地址選擇問題涉及到很多方面的因素，比如目的前綴，接口類型，鏈路特性、用戶喜好等等。因此需要地址選擇系統來權衡這些因素，選出恰當的地址，作為MN的通信地址。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。圖I為本發明的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統結構示意圖。該地址選擇系統包括三個模塊I.多接口地址列表(Multi-interface Address List),用於記錄移動節點多個接口的信息；2.列表管理模塊，負責對多接口地址列表中的內容進行插入、刪除、修改等方面的維護和管理工作；3.決策模塊綜合考慮業務屬性、多接口地址列表等各項內容，進行地址選擇過程。其中如圖I所示，移動節點具有多個無線接口 網絡接口 I、……網絡接口 n，這些接口分別向鏈路管理模塊報告各自的狀態信息，包括無線鏈路質量、帶寬、延時、能耗等。列表管理模塊從中提取系統關注的鏈路及接口參數，並將這些信息寫入多接口地址列表，並進行定期、動態的更新(包括刪除、插入、修改等操作)，以確保多接口地址列表內信息的準確性和有效性。同時，用戶可通過列表管理模塊手動修改多接口地址列表中的相應參數(例如用戶設定選項)。 列表管理模塊從鏈路層獲取鏈路和接口相關屬性，提取出系統所關注的部分，定期維護多接口列表。同時，還接收從用戶來的消息，更改用戶設定選項，其工作主要包括三部分增加一個地址項；刪除一個地址項；修改地址參數。其基本流程如圖2所示。在三種條件下，可能觸發列表管理模塊對列表的操作，即用戶修改選項、定時器到時、麗地址改變。其中，用戶修改選項條件出現時，主要修改多接口地址列表中的用戶設定選項以及能耗選項。定時器到時後，列表管理模塊檢查鏈路和接口狀態，如果有改變，需要對列表中的優先級選項進行修改。若MN地址發生改變，例如回到家鄉或者轉移到其他外地網絡時，需要修改列表中的地址選項，以及其他相應參數。決策模塊是本系統的核心。當有業務到來時，該模塊查詢多接口地址列表的相應參數，同時結合從上層接收業務屬性參數，例如服務類型等，進行地址選擇過程。決策模塊綜合各個參數，根據一定的策略，選出最優的地址，並將此結果傳遞給鏈路管理模塊，作為當前應用的地址選擇的結果。最後，發送相應的消息，通知家鄉代理以及通信對端(Correspondent Node)。另外，本發明考慮到用戶可能會根據實際需要如網絡狀況或費率等來設定優先使用的地址，特別在列表管理模塊設置了用戶設定選項，以方便用戶手動修改多接口地址列表中的相應參數。同時，考慮到某些業務更適合在特殊的鏈路層上傳輸以及在多個接口間的負載分擔的問題，本發明在多接口列表中引入了流屬性相關的選項，該選項可根據通信流的屬性設定，比如可以設定屬性為發送或接收埠，即可根據埠號將流分配到不同的地址上。這樣，就可以通過某些特定的接口，如SSH協議埠號22和HTTPS協議埠號443傳送安全的數據流，增加了通信的安全性。此外，該選項的設定也方便與流綁定協議相結合，以更好的發揮其作用。圖2為本發明的地址選擇系統中的列表管理模塊的處理流程圖。如圖所示，當用 戶修改選項或者定時器到時或者麗地址改變時，都可能觸發列表管理模塊對多接口地址列表的操作。其中，當用戶修改選項時，列表管理模塊主要是修改多接口地址列表中的用戶設定選項以及能耗選項；當定時器到時時，列表管理模塊檢查鏈路和接口狀態，如果有改變，則修改更新多接口地址列表中的優先級選項；當MN地址發生改變，如回到家鄉或者轉移到其他外地網絡時，則修改更新列表中的地址選項，以及其他相應參數。多接口 MN由於具有多個地址，因而在提供負載分擔和負載均衡的可能性的同時，也加大了對地址管理的複雜程度。為了在MN發起通信時，能夠快速選取恰當的地址，就需要對其多個地址進行管理和排序，因此在MN處增加了一個新的數據結構多接口地址列表(Multi-interface Address List,簡稱MIAL)。通過該列表，MN可以在綜合考慮用戶喜好、目的前綴以及鏈路和接口特性等因素的基礎上，選擇用於同CN(Correspondent Node,通信對端)進行通信的地址。圖3為基於移動IPv6協議的多接口移動節點進行地址選擇的消息流程圖。如圖當MN在網絡中移動時,它通過路由公告信息RA (Route Advertisement)來判斷它的特定接口是在家鄉鏈路還是外地鏈路上。MN將此接口的家鄉地址的前綴與所接收到的所有路由公告的網絡前綴作比較，如果其中的一個前綴與MN的家鄉地址相匹配，那麼MN就確認為該接口仍連接在它的家鄉鏈路上。反之，MN確認對應的接口在外地鏈路上。若麗某一個接口連接在外地鏈路上，它可以通過有狀態自動配置或無狀態自動配置來獲得一個地址，稱為轉交地址。在家鄉地址與轉交地址之間的映射稱為綁定。麗每獲得一個新的轉交地址，必須把該新的轉交地址通過綁定更新消息發回給其家鄉代理HA (Home Agent)。HA需要跟蹤所有註冊MN的移動情況，並把這些信息記錄到內存裡，稱為綁定緩存。麗完成在HA的註冊後，麗更新其多接口地址列表。麗發起通信時，它根據通信流從其多接口地址列表中選出合適的地址，與CN進行多綁定註冊過程，並將相應的信息寫入BID(網橋ID)的優先級選項以及流識別選項(Flow Identification Option)中，然後MN向CN發送包含此選項的綁定更新信息，並將CN加入由MN維護的對應接口的綁定更新成員表中。當CN要與麗通信時，CN發出一個目的地址為MN某個接口的家鄉地址的數據包，該數據包被路由到該接口的本地鏈路，並被HA截獲，然後HA將此分組數據通過隧道發往MN對應接口的轉發地址，MN收到後解封裝得到原數據包，MN隨後將地址選擇過程的結果寫入BID子選項的優先級項中。當MN給CN發響應數據包時，捎帶上該綁定更新信息，同時將選出的最優地址與CN進行多綁定註冊，CN完成與MN的多綁定註冊後，更新其綁定緩存，並根據流識別選項以及BID中的優先級選項，選擇出最合適的地址發送數據包，此後，CN可以不通過HA而直接將分組數據路由到MN，稱為路由優化。另外，CN還可以通過雙向隧道的方式同麗進行通信，同MIPv4相同，CN發出的所有數據包都發送到HA處，再由HA通過隧道發送給麗。當MN的該接口移動到其它外地鏈路時，MN將獲得一個新的轉交地址，它要進行重新註冊。此時不僅要向HA登記綁定更新信息，而且還要與此接口通信的每一個CN發送綁定更新信息，以便它們能夠隨時跟蹤MN。當麗的該接口回到本地鏈路時，它會向CN發出請求，以取消其一切地址綁定。本發明的基於移動IPv6的多接口移動節點地址選擇系統，綜合考慮了鏈路及接口狀態、業務屬性、用戶喜好以及通信流的相關屬性等，實現了負載分擔，提高了數據的傳輸效率，同時加強了通信的安全性。 以上所述是本發明的較佳實施例及其所運用的技術原理，對於本領域的技術人員來說，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，任何基於本發明技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬於本發明保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統，其特徵在於包括 多接口地址列表，設置於移動節點處，用於記錄移動節點多個接口的信息； 列表管理模塊，用於維護和管理多接口地址列表中的內容； 決策模塊，用於讀取多接口地址列表信息並綜合考慮業務屬性等內容，進行地址選擇並作出決策； 所述列表管理模塊中設置了用戶設定選項，用以方便用戶手動修改所述多接口地址列表中的參數。
2.如權利要求I所述的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統，其特徵在於 所述多接口列表中設置了流屬性相關的選項，該選項根據通信流的屬性設定。
3.如權利要求I所述的基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統，其特徵在於 當用戶修改選項或者定時器到時或者所述移動節點地址改變時，所述列表管理模塊修改更新多接口地址列表。
全文摘要
本發明公開了一種基於移動IPv6協議的多接口移動節點地址選擇系統，該系統包括多接口地址列表，設置於移動節點處，用於記錄移動節點多個接口的信息；列表管理模塊，用於維護和管理多接口地址列表中的內容；決策模塊，用於讀取多接口地址列表信息並綜合考慮業務屬性等內容，進行地址選擇並作出決策。列表管理模塊中設置了用戶設定選項，用以方便用戶手動修改所述多接口地址列表中的參數，多接口列表中設置了流屬性相關的選項，該選項可根據通信流的屬性設定，如埠號等。本發明能夠綜合考慮鏈路和接口特性、業務屬性、用戶喜好及通信流的相關屬性等，實現了負載分擔，提高了數據的傳輸效率，同時增強了通信的安全性。
文檔編號H04L29/12GK102724055SQ20111021349
公開日2012年10月10日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者劉 東, 劉銘, 步日欣, 程遠, 董偉, 谷晨 申請人:北京天地互連信息技術有限公司