用於將數據選路到外地網絡中的移動節點的方法和系統的製作方法
2023-06-14 20:19:51
專利名稱：用於將數據選路到外地網絡中的移動節點的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡選路，並且特別涉及一種用於管理進入外地網絡的移動節點的連接的系統和方法，其中，所述外地網絡與所述移動節點的家鄉網絡不同。
背景技術：
移動網際網路協議(IP)使移動節點能夠自由地從ー個連接點移動到沿其路由被訪問的不同網絡中的另ー個。特別地，移動IP協議描述這樣的動作，所述動作使移動節點能夠在從一個接入路由器切換到另ー個接入路由器期間維持連接。移動IP在規範中進行描述，所述規範可以從網際網路工程任務組(IETF)等找到，例如在RFC(徵求意見)3344和RFC 3776中。移動IP使移動節點能夠不論其與網際網路的當前聯接點而通過其家鄉地址被識別到。當移動節點遠離家鄉網絡時，其還與轉交地址相關聯， 該轉交地址提供關於移動節點的當前位置的信息。通常，在在接入路由器之間切換期間，轉交地址改變，但家鄉地址保持相同。下面提供了當前技術移動IP協議運轉的粗略概要-移動代理(S卩外地代理和家鄉代理)經由代理通告消息對其出現進行通告。移動節點可以可選地通過代理請求消息從任何本地已聯接的移動代理請求代理通告消息。-移動節點接收這些代理通告，並且確定其是在其家鄉網絡還是外地網絡中。-當移動節點檢測到其位於其家鄉網絡中時，其在沒有移動性服務的情況下運轉。如果從被註冊到其它某處返回到其家鄉網絡，則移動節點與其家鄉代理進行註銷，所述註銷是通過與所述家鄉代理交換註冊請求和註冊應答消息。-當移動節點檢測到其已移動到外地網絡時，其獲取該外地網絡中的轉交地址。-遠離家鄉運轉的移動節點然後可能經由外地代理將其新轉交地址註冊到其家鄉代理，所述註冊是通過與所述家鄉代理交換註冊請求和註冊應答消息。-發送到移動節點的家鄉地址的數據報被其家鄉代理攔截，被該家鄉代理隧道發送到移動節點的轉交地址，在隧道終點處被接收，並且最終被遞送給移動節點。-在反方向上，由移動節點發送的數據報被使用標準IP選路機制一般地遞送到其目的地，不必經過家鄉代理。當遠離家鄉時，移動IP使用協議隧道來對其家鄉網絡與其當前位置之間的中間路由器隱藏移動節點的家鄉地址。隧道在移動節點的轉交地址處終止。轉交地址必須是數據報經由常規IP選路可以被遞送到的地址。在轉交地址處，原始數據報被從隧道中移除，並被遞送給移動節點。該當前技術方法的問題在於，所謂的三角路由不是數據傳輸高效的，因為所有去往外地網絡中的移動節點的流量被經由移動節點的家鄉網絡中的家鄉代理進行選路。使用屬於移動節點的家鄉網絡的長期IP位址已使所述方案成為必要的
發明內容
貫穿本說明書和權利要求，除非上下文明確指出，否則以下術語採用此處明確關聯的意義。術語「路由器」是指接收分組並將其轉發向目的地的專用網絡單元。特別地，路由器被用於通過將分組從ー個子網轉發到另ー個來擴展或分割網絡。路由器通常運轉在用於聯網的開放系統互連(OSI)參考模型的第3層TCP/IP。然而，一些路由器可以另外的功能，所述功能運轉在TCP/IP或OSI參考模型的第3層以上。術語「接入路由器」是指這樣的路由器，所述路由器與移動節點相關聯，用於在所述移動節點與例如對端節點的IP網絡上的其它節點之間提供IP連接。儘管所述接入路由器耦合到IP網絡的專用網絡單元，但其可以還與用於無線網絡的ー個或更多聯接點進行 通信。術語「移動節點」是指將其聯接點從ー個網絡或子網改變到另ー個的(例如無線的)設備。移動節點可以在不失去連接和不改變其IP位址的情況下改變其位置；假設到聯接點的鏈路層連接可用，則其可以使用其(固定或長期)IP位址在任意位置處繼續與其它網際網路節點進行通信。給予移動節點家鄉網絡中的長期家鄉IP位址。以與向固定主機提供「永久」 IP位址大致相同的方式管理該家鄉地址。移動節點可以將其聯接點從ー個鏈路改變到另ー個，而仍然經由其家鄉地址可達。也稱為數據鏈路層或網絡接ロ層的術語「鏈路層」是指作業系統內的設備驅動器和對應的網絡接ロ卡，所述設備驅動器和網絡接ロ卡被配置為使能進行與例如電纜、無線介質等網絡介質的物理接合。所述鏈路層通常運轉於用於聯網的開放系統互連(OSI)參考模型的第2層。術語「IP連接」是指發送和接收正常IP分組的能力。術語「流」是指分組流。術語「轉交地址」是指去往移動節點的隧道的終點，所述隧道用於在移動節點遠離其家鄉時將數據報轉發給移動節點。術語「對端節點」是指移動節點正與之進行通信的對等體。對端節點可以是移動的或固定的。術語「外地網絡」是指除所述移動節點的家鄉網絡外的任意網絡。術語「家鄉地址」是指長期指派給移動節點的IP位址。不論所述節點在哪兒聯接到網際網路，其保持不變。術語「家鄉網絡」是指這樣的網絡，所述網絡可能是虛擬的，具有與移動節點的家鄉地址的網絡前綴匹配的網絡前綴。應當指出，標準IP選路機制將把預定去往移動節點的家鄉地址的數據報遞送到該移動節點的家鄉網絡。術語「鏈路」是指這樣的設施或介質，其中，節點基於所述設施或介質可以在所述鏈路層進行通信。鏈路位於所述網絡層之下。術語「鏈路層地址」是指用於標識物理鏈路上某個通信的終點的地址。通常，所述鏈路層地址是接ロ的媒體訪問控制(MAC)地址。術語「移動代理」是指家鄉代理或外地代理。術語「節點」是指主機或路由器。術語「隧道」是指由數據報在其被封裝時所沿的通路。所述模型是，當其被封裝時，數據報被選路到具有豐富信息的解封代理，該解封代理對所述數據報進行解封，並且然後正確地將其遞送到其最終目的地。術語「被訪問網絡」是指除移動節點的家鄉網絡之外的網絡，其中，所述移動節點當前連接到所訴網絡。術語「代理發現」是指，家鄉代理和外地代理在其為之提供服務的每個鏈路上通告其可用性。新到達的移動節點可以在所述鏈路上發送請求以獲知任何期望的代理是否出現。術語「註冊」是指，當所述移動節點遠離家鄉時，其將其轉交地址註冊到其家鄉網絡。取決於其聯接的方法，所述移動節點將直接註冊到其家鄉代理，或者通過外地代理註冊，其中，該外地代理將所述註冊轉發到所述家鄉代理。本發明的目的是提供ー種方法和系統，所述方法和系統移除對移動IP中的三角路由的需求。 根據本發明的第一方面，公開了ー種方法，所述方法用幹，將從對端網絡中的對端節點發出的最少一個數據分組遞送到移動節點，其中，所述移動節點具有家鄉網絡，並且正連接到不同於所述家鄉網絡的外地網絡，所述移動節點具有屬於所述家鄉網絡的長期IP位址以及轉交地址，所述轉交地址是所述外地網絡的外地網絡接入路由器的地址，所述家鄉網絡、所述對端網絡和所述外地網絡藉助於包括至少ー個數據存儲器的IP網絡彼此耦合，所述網絡分別通過家鄉網絡接入路由器、對端網絡接入路由器和所述外地網絡接入路由器連接到所述IP網絡，所述方法包括由所述對端網絡接入路由器實施a.攔截所述至少一個數據分組，並且檢測其目的IP位址；b.查詢所述至少ー個數據存儲器，由此，通過使用所述至少一個分組的所述目的IP位址檢索出所述移動節點的所述轉交地址；c.將所述至少ー個數據分組直接轉發到所述轉交地址，並且進一歩向所述外地網絡接入路由器指示所述移動節點的所述長期IP位址，從而所述外地網絡接入路由器可以將所述至少ー個數據分組轉發給所述移動節點。根據本發明的實施例，基於每數據分組實施所述方法。根據本發明的實施例，所述方法進ー步包括接收所述移動節點的所述轉交地址改變的通知，從而不必要基於每分組查詢所述數據存儲器。根據本發明的實施例，所述數據存儲器包括DNS伺服器。根據本發明的實施例，由所述對端網絡接入路由器將所述至少ー個數據分組直接轉發到所述轉交地址是基於所述ISO參考模型的第3層連接。根據本發明的實施例，所述方法包括，在所述對端網絡接入路由器與所述外地網絡接入路由器之間隧道發送所述至少一個數據分組。根據本發明的實施例，所述長期IP位址是公共地址。根據本發明的第二方面，公開了ー種方法，所述方法用於，由網絡的接入路由器在存儲器上更新移動節點的網際網路位置信息，其中所述存儲器可通過網際網路訪問，所述方法包括基於所述IP網絡將所述移動節點的轉交地址和所述移動節點的長期IP位址發送到所述存儲器。根據本發明的實施例，所述接入路由器是所述移動節點的家鄉網絡接入路由器。
根據本發明的實施例，所述接入路由器是所述移動節點的外地網絡接入路由器。根據本發明的第三方面，公開了ー種用於IP網絡的接入路由器，其被安排用幹，將屬於其域的移動節點的長期IP位址和轉交地址轉發到IP網絡中的DNS伺服器，其中，所述接入路由器提供對所述IP網絡的訪問。根據本發明的第四方面，公開了ー種用於IP網絡的接入路由器，其被安排用幹，攔截從其域內的節點發出並且去往其域外的節點的數據分組，提取所述分組的目的地址，以及，從所述IP網絡中的存儲器檢索對應於所述分組的所述目的地址的轉交地址。本發明的進ー步方面由相關權利要求描述。來自相關權利要求的特徵、獨立權利要求中任一個的特徵以及其它相關權利要求的任意特徵可以由本領域的技術人員酌情合井，並且不僅是以權利要求所定義的特定組合。
附圖用於示出本發明的實施例。圖I示出了移動IP機制可以在其中被應用的典型網絡體系結構的圖解。圖2示出了移動IP選路機制的當前技木。圖3示出了根據本發明的方面的改進的移動IP選路機制。參考符號被選擇為使其在不同圖形或圖畫中對於類似或相同的単元或特徵是相同的。
具體實施例方式當結合各個附圖閱讀時，從以下詳細描述中，本發明的以上和其它優勢特徵及目的將變得顯而易見，並且本發明將被更好地理解。對本發明方面的描述藉助於特定實施例和參考特定附圖來實施，但本發明不限於此。所示圖是僅示意性的，並且不應當被認為是限制性的。例如，特定単元或特徵可以關於其它單元不成比例或不成縮放比例地示出。在對根據本發明的特定實施例的描述中，為幫助理解各種發明方面中的一個或更多，各種特徵有時被組合成其單ー實施例、圖或描述。這不應當被解釋為，為解決特定問題，是否所述組中的全部特徵有必要出現。發明特徵可以在於所述特徵組中的少於全部特徵出現在對特定實施例的描述中。在圖I中，示出了ー種IP機制可以在其中被應用的典型網絡體系結構的圖解。即對端網絡(CN)、家鄉網絡(HN)和外地網絡(FN)的多個接入網絡藉助於網際網路而互連。終端藉助於接入網絡被連接。終端通常具有上達3層節點的2層連接，所述3層節點例如是終端所聯接到的接入網絡(稱為域)中的邊緣路由器。所述網絡中的每個藉助於各自的接入路由器連接到網際網路對端網絡接入路由器(CNAR)、家鄉網絡接入路由器(HNAR)和外地網絡接入路由器(ENAR)。在典型情況下，例如屬於對端網絡域的對端節點(C)將分組轉發給移動節點(M)。該移動節點(M)屬於家鄉網絡(HN)，其中，該移動節點從該家鄉網絡獲取長期IP位址。當移動節點正在行進並且聯接到外地網絡時，對從對端節點發送到移動節點的數據分組的遞送是基於移動節點的長期IP位址和轉交地址。轉交地址可以通常是外地網絡的接入路由器的IP位址。圖2示出了「三角路由」的機制，所述「三角路由」是當前技術移動IP機制的產物。當從對端節點向移動節點發送分組時，分組被定向到移動節點的長期IP位址。家鄉網絡接入路由器(HNAR)攔截預期用於移動節點的分組，並且已由移動節點或外地網絡接入路由器(FNAR)使其得知移動節點的轉交地址，該轉交地址通常是FNAR的IP位址。HNAR然後將分組轉發給FNAR，這是通過將其隧道發送到移動節點的轉交地址。在FNAR中，隧道被終止，並且移動節點的IP位址與移動節點的鏈路層(或2層)地址之間存在關聯，從而FNAR可以將信息轉發給移動節點M。該形式的分組選路不是數據傳輸高效的，因為去往外地網絡中的移 動節點的全部流量經由移動節點的家鄉網絡中的家鄉代理來進行選路。在圖3中，示出了根據本發明的實施例的改進的移動IP選路機制。所需的基礎體系結構與當前技術的體系結構非常類似，但進一歩包括例如域名伺服器(DNS)的數據存儲器。所提議的DNS伺服器的使用避免了對對端節點與移動節點之間的分組三角路由的需要，如下當對端節點經由對端網絡和對端網絡接入路由器(CNAR)向移動節點發送該分組吋，CNAR攔截該分組，並且查詢存儲裝置(例如DNS伺服器)以便基於移動節點的長期IP位址檢索位置數據。在DNS中，將移動節點的長期IP位址與移動節點的轉交地址相連結(或綁定)。移動節點的轉交地址可以被返回給CNAR，從而CNAR可以通過網際網路對分組進行隧道發送而將分組轉發到對應於移動節點的轉交地址的外地網絡的接入路由器。在FNAR處，隧道被終止，並且原始IP分組的目的地址被與在外地網絡中移動節點的鏈路層地址相關聯。然後，分組可以基於鏈路層連接被轉發給移動節點。該過程允許避免三角路由，並且由此比當前技術機制更傳輸高效。其確實需要維護例如DNS的數據存儲器，在所述數據存儲器中，存儲了長期IP位址(其優選是公共IP位址)，並且將其與移動節點的當前轉交地址相連結。當移動節點沿不同外地網絡行進時，節點與那些外地網絡中的每個進行的註冊包括，獲得在那些網絡中的每個中的轉交地址。一旦通過當前技術的機制獲得了轉交地址，該轉交地址通常由移動節點直接地或經由外地網絡接入路由器間接地轉發給家鄉網絡接入路由器。根據標準化移動IP協議，外地網絡接入路由器和家鄉網絡接入路由器(或者外地代理和家鄉代理)在任意時間知道移動節點的轉交地址。DNS的更新可以由此優選地由家鄉網絡接入路由器(或家鄉代理)來實施，因為該方通常是被信任的一方。如果外地網絡接入路由器(或外地代理)是被信任的一方，則在DNS中對移動節點的長期IP位址與轉交地址之間的綁定信息的維護可以由FNAR (或外地代理)來實施。應當指出，如在移動IP標準中描述的外地代理(FA)和家鄉代理(HA)的標準概念保持相同，但其功能不同-外地代理(FA)知道訪問其域的移動節點的位置；-家鄉代理(HA)知道屬於其域的所有移動節點的位置；這意味著，家鄉代理是用於管理終端和在DNS中更新其域中的終端的信息的優選被信任實體。移動節點在外地網絡中的註冊過程可以對應於當前技術的註冊過程。外地代理和家鄉代理位於2層域的邊緣。對於從對端節點向移動節點的通信-如果移動節點在其家鄉網絡中，則全部選路經由該「移動」節點的家鄉代理發生，並且分組在不修改的情況下被轉發。這對應於正常移動IP行為。
-如果移動節點在被訪問(或外地)網絡中，則直接選路是可能的，其中，分組被從對端網絡的接入路由器隧道發送到外地網絡的接入路由器(或外地代理)。這意味著，外地代理可以根據移動IP V4規範活動。
本發明實施例的優點在於，該機制適合或技術上兼容於當前IP V4體系結構，並且不必要對終端進行任何修改。ー個重要優點在於，可以避免三角路由，並且可以達到更高效的數據傳輸。根據本發明的實施例，對於從對端節點轉發到移動節點的分組中的每個，對DNS的查詢可以是必要的，因為移動節點可以改變接入網絡，並且可以因此改變轉交地址。根據本發明的優選實施例，每當對於移動節點發生轉交地址的改變時，包括移動節點的長期IP位址與移動節點的轉交地址之間的綁定信息的DNS伺服器可以自動將新轉交地址轉發(並且可以因此被調整)給對端網絡接入路由器。在DNS伺服器中應用所述機制允許移除由對端網絡的接入路由器針對每個分組對DNS伺服器的主動查詢。在針對數據流的第一個分組進行查詢之後，所述機制可以不再是進一歩必要的。儘管此處描述的某些實施例包括被包括在其它實施例中的ー些但不是另ー些特徵，但不同實施例的特徵的組合g在在本發明的範圍內，並且如將被技術人員理解的那樣，構成不同的實施例。儘管已在上面結合特定實施例闡述了本發明的原理，但應當理解，本說明書僅作為示例並且不作為對保護範圍的限制給出，其中，所述保護範圍由所附權利要求確定。
權利要求
1.一種用於將源自對端網絡中的對端節點的至少ー個數據分組遞送給移動節點的方法，其中，所述移動節點具有家鄉網絡並且正連接到不同於所述家鄉網絡的外地網絡，所述移動節點具有長期IP位址和轉交地址，所述長期IP位址屬於所述家鄉網絡，所述轉交地址是所述外地網絡的外地網絡接入路由器的地址，所述家鄉網絡、所述對端網絡和所述外地網絡藉助於包括至少ー個數據存儲器的IP網絡彼此耦合，這些網絡分別通過家鄉網絡接入路由器、對端網絡接入路由器和所述外地網絡接入路由器連接到所述IP網絡，所述方法包括由所述對端網絡接入路由器實施 a.攔截所述至少一個數據分組，以及檢測其目的IP位址； b.查詢所述至少ー個數據存儲器，由此，通過使用所述至少一個分組的所述目的IP位址檢索到所述移動節點的所述轉交地址； c.將所述至少ー個數據分組直接轉發到所述轉交地址，以及進一歩向所述外地網絡接入路由器指示所述移動節點的所述長期IP位址，從而所述外地網絡接入路由器可以將所述至少一個數據分組轉發給所述移動節點。
2.根據權利要求I的方法,基於每數據分組而實施。
3.根據權利要求I的方法，進ー步包括，檢索所述移動節點的所述轉交地址改變的通知，從而對所述數據存儲器進行查詢沒必要基於每數據分組。
4.根據前面權利要求中任ー個的方法，其中，所述數據存儲器包括DNS伺服器。
5.根據前面權利要求中任ー個的方法，其中，所述由所述對端網絡接入路由器將所述至少ー個數據分組直接轉發到所述轉交地址是基於ISO參考模型的3層連接。
6.根據權利要求5的方法，包括在所述對端網絡接入路由器與所述外地網絡接入路由器之間通過隧道發送所述至少一個數據分組。
7.根據前面權利要求中任ー個的方法，其中，所述長期IP位址是公共地址。
8.—種由網絡的接入路由器在存儲器中更新移動節點的網際網路位置信息的方法，其中所述存儲器可通過網際網路訪問，所述方法包括，將所述移動節點的轉交地址和所述移動節點的長期IP位址基於所述IP網絡發送到所述存儲器。
9.根據權利要求8的方法，其中，所述接入路由器是所述移動節點的家鄉網絡接入路由器。
10.根據權利要求8的方法，其中，所述接入路由器是所述移動節點的外地網絡接入路由器。
11.一種用於IP網絡的接入路由器，被安排用於，將屬於所述接入路由器的域的移動節點的長期IP位址和轉交地址轉發到IP網絡中的DNS伺服器，其中，所述接入路由器提供對所述IP網絡的訪問。
12.一種用於IP網絡的接入路由器，被安排用於，攔截源自所述接入路由器的域內的節點並且去往所述接入路由器的域之外的節點的數據分組，提取所述分組的目的地址，以及，從所述IP網絡中的存儲器檢索對應於所述分組的所述目的地址的轉交地址。
全文摘要
公開了一種將源自對端網絡中的對端節點的至少一個數據分組遞送給移動節點的方法，其中移動節點具有家鄉網絡並且正連接到不同於家鄉網絡的外地網絡，所述移動節點具有屬於家鄉網絡的長期IP位址和轉交地址，所述轉交地址是外地網絡的外地網絡接入路由器的地址，這些網絡分別通過家鄉網絡接入路由器、對端網絡接入路由器和外地網絡接入路由器連接到包括至少一個數據存儲器的IP網絡，該方法包括a.攔截所述至少一個數據分組，並且檢測其目的IP位址；b.查詢所述至少一個數據存儲器，由此，通過使用所述至少一個分組的目的IP位址檢索出移動節點的轉交地址；c.將所述至少一個數據分組直接轉發到轉交地址，並且向所述外地網絡接入路由器指示長期IP位址。
文檔編號H04L29/12GK102656908SQ201080056995
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月13日 優先權日2009年12月15日
發明者C·於布萊 申請人:阿爾卡特朗訊公司