用于經由一組合作的網絡單元轉發分組的方法和網絡單元的制作方法

專利名稱：用于經由一組合作的網絡單元轉發分組的方法和網絡單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體地涉及在分組網絡中轉發分組。
背景技術：
對于邊緣網絡中的固定和移動融合的期望不斷增長。在邊緣網絡中的移動IP的早期部署中，將歸屬代理(HA)定位在邊緣路由器上對于運營商而言是一個相對容易且成 本低的選擇。移動IP是由互聯網任務工程組(IETF)的RFC 3344和RFC 3775定義的開放的標 準，其允許用戶在IP網絡之間漫游時保留同一個IP地址、保持連接并且維持正在進行的應 用。移動IP是IPv4和IPv6 二者的一部分。移動IPv4是用于處理穿過互聯網的IPv4節點的移動性的IETF(互聯網任務工程 組)標準協議。這個協議允許使用單一固定IP地址，這與IP子網更改無關，并且因而實現 了移動節點(MN)的連續的可達到性。固定IP地址稱為歸屬地址，而在每個拜訪網絡所獲 得的IP地址稱為轉交地址(CoA)。MN的歸屬地址與轉交地址之間的映射在稱為歸屬代理 的專用設備中被維護。歸屬代理代表MN攔截分組、封裝分組且然后通過隧道將分組傳送至 MN的CoA。歸屬代理通常與外地代理(FA) —起工作，外地代理連接到移動網絡的外地網絡。 HA和FA分別是由IETF定義的兩個類型的移動代理，RFC 3344中所描述的那樣。另一方面，移動IPv6設計和部署同時享有IPv6協議提供的可擴展性和地址可用 性。路由優化信令使得移動IPv6節點能夠將它的新轉交地址通知給它的通信節點(CN， correspondent node)。這使得MN和CN都能夠利用二者之間的最短路徑發送和接收分組。 這個特征的一個有用的副產品是基于位置的服務。移動IPv6位置更新信令可以由CN用來 推斷MN的地理位置，并且因而提高定制的服務或內容。如果MN的位置需要保密，則這個可 選的協議信令可以免除。通過移動IPv4和移動IPv6的機制，MN可以在遠離歸屬子網時與通信節點(CN)通 信。當HA出故障時，遠離其歸屬子網的麗無法與CN正常通信。這個問題可由圖1看出。 在圖1中，HA位于BRAS或邊緣路由器中，最初麗位于其歸屬子網(圖1中的位置1)中并 且正與CN通信。當麗移至位置2(圖1中的位置2)時，它向其HA(圖1中的邊緣路由器 1)發送提供了歸屬地址與CoA之間的地址映射的綁定更新。其HA構造綁定信息表(BIT)。 在移動IPv4中，MN的HA通過它與麗或FA之間的隧道從CN向麗轉發分組。在移動IPv6 中，當麗與CN之間的操作模式是“雙向隧道傳輸”模式時，麗的HA在CN與麗之間通過 它自己與MN之間的雙向隧道轉發分組。在上述兩個情形中，當麗的HA(即邊緣路由器1) 出故障時，麗與CN之間的通信被中斷。盡管多個HA可以部署于同一歸屬子網中，然而對 于運營商來說成本過高，并且當歸屬子網中的所有HA出故障時，遠離其歸屬子網但由出故 障的HA服務的所有MN的IP分組遞送也被中斷。存在一種可部分解決IPv6 HA的問題的現有方法在同一歸屬子網(在draft-ie tf-mip6-hareliability-02. txt中定義了本地恢復配置和恢復過程)或不同子網(全球局恢復配置，沒有給出詳細的恢復過程，只聲明恢復過程類似于本地恢復配置)中部署多個 HA。這樣，N: 1備份可以被提供而與本地或全局恢復配置無關這意味著一次只有一個激活 的HA工作而備用HA只在檢測到激活HA出故障時才接替。圖2示出了針對所述問題及其缺陷的最佳現有解決方案。如所示，這個現有解決 方案具有下列缺點首先，利用N: 1備份，成本對于運營商而言較高；其次，在這個方案中， 離開其歸屬子網的麗仍由其激活HA服務。當子網中的所有HA出故障時(例如由于黑客/ 病毒攻擊、插座(outlet)電路/鏈路差錯或一些地區的斷電)，由出故障的HA服務的所有 漫游MN的IP分組遞送也中斷。該解決方案的另一個缺點(第三個缺點)是一個子網中的 所有HA是當麗漫游(遠離其歸屬子網)時，從HA至MN/FA的IP隧道的一端。HA中的 封裝/解封裝消耗大量資源并且使得由HA服務的漫游MN的數目受到限制。最后一個缺點 是在第3層切換中，漫游的MN發送綁定更新消息給它的HA，并且僅在綁定更新消息到達H 且已更新BIT (綁定信息表)之后，從HA到MN的新路徑才可以被建立，這導致相對較長的 切換時間。

發明內容
為了解決上述現有技術中的問題，根據本發明的一個方面，提出了一種用于經由 分組網絡中的一組相鄰且合作的網絡單元來轉發分組的方法，其中移動節點已經從第一位 置移動到第二位置并且通信節點經由該組網絡單元相互通信，所述第一位置和所述第二位 置分別在所述移動節點的歸屬子網和外地子網中，每個所述網絡單元都同時具有其自己的 地址和其所屬的組的指定地址，并且包括用于存儲在所述組的網絡單元之間共享的綁定信 息的表，所述方法包括當所述組的網絡單元收到來自所述通信節點的分組時，該網絡單元 在所述表中查找當前服務于所述移動節點的網絡單元的地址；所述網絡單元將所述分組轉 發給當前服務于所述移動節點的網絡單元；當當前服務于所述移動節點的網絡單元收到所 述分組時，它查找所述表并且將所述分組直接轉發給所述移動節點。根據本發明的另一方面，提出了一種用于管理移動節點的位置信息的網絡單元， 其中，移動節點和通信節點經由一組相鄰且合作的網絡單元相互通信，每個所述網絡單元 都同時具有其自己的地址和其所屬的組的指定地址，并且包括用于存儲在所述組的網絡單 元之間共享的綁定信息的表，所述網絡單元包括用于當收到來自所述通信節點的分組時 在表中查找當前服務于該移動節點的網絡單元自己的地址或如果所述網絡單元正是當前 服務于所述移動節點則查找所述移動節點的地址的表查找裝置；和用于將所述分組轉發給 當前服務于所述移動節點的網絡單元或者如果所述網絡單元正是當前服務于所述移動節 點則將所述分組直接轉發給所述移動節點的分組轉發裝置。


參考附圖，通過閱讀下面對本發明實施例的描述，本發明的所述和許多其他特征 和優點將變得顯而易見，其中-圖1示出了現有技術系統中出現的問題；-圖2示出了對所述問題的現有技術解決方案及其缺點；-圖3是根據本發明一個實施例的用于經由一組合作代理轉發分組的方法的流程圖；-圖4示出了根據本發明的方法代理組如何合作來轉發分組；-圖5示出了根據本發明的方法如何以比現有解決方案更低的成本來實現魯棒性 和負載共享；-圖6示出了根據本發明的方法如何減少切換時間；-圖7是根據本發明一個實施例的網絡單元的框圖。
具體實施例方式本發明提出了一種用于經由分組網絡中的一組相鄰且合作的網絡單元轉發分組 的方法。這個方法例如可以應用于圖4所示的系統。參考圖4，將說明本發明的基本思想。如圖4所示，幾個相鄰的(鏈路相鄰或子網相鄰)HA可以訂約以構成稱為代理組 (AG)的合作組，該組包括例如至少兩個相鄰代理。在該組的所有成員中配置任播地址，并且 該組中的每個成員將其BIT分配給其他成員。同樣，每個成員不僅分配去往由它自己服務 的子網的網絡前綴的路徑，還分配去往由NSP(網絡服務提供商)網絡中的其他成員服務的 子網的網絡前綴的路徑。因此，來自CN的分組可以到達該組中任一個成員，理想地是離該CN最近的那一 個。首先獲得來自CN的分組的成員檢查其BTI以獲知MN現在連至哪個子網并且哪個成員 服務于該子網。然后，它通過IP隧道傳輸或通過插入“IP source routing option(針對 IPv4)”/ “Type 0 Routing header (對于IPv6) ”，將來自CN的分組發送至當前服務于MN 的成員。這里，隧道傳輸是優選的。將當前服務于MN的成員稱作當前代理(CA)。然后，CA 將分組轉發給MN。每個成員都包括配置于其上的IP任播地址以及用作其代理/路由器廣告中的HA 地址的IP單播地址。IP單播地址被包含在內以分配彼此的BIT并且實現穿過由AG服務的 子網的移動檢測。在現有技術中，當MN移至其他成員的子網中時，它將發送綁定更新消息 給它的HA。然而，在本發明的方法中，綁定更新消息被發送至該組的IP任播地址，并且一個 特定的成員將收到該消息，在本方法中優選地是CA。記住，具有任播地址的分組的目的地應 當由路由器判定，即由路由器來可選地判定向該組中的哪個成員發送分組。然后，CA基于 綁定更新消息更新其BIT并且通知該更新給所有其他AG成員。當外地子網中的MN發送分組至CN時，分組被發送至CA并且然后被轉發至CN，而 不是發送給麗的HA。應當認識到，每個成員中的BIT是由移動IP協議來創建的。每個成員定期地或 由來自指定成員的請求觸發或由其BIT中的更改觸發，將其BIT分配給所有其他成員。 收到廣告的每個其他成員更新(包括添加、刪除和更改)其0ΒΙΤ。分配通過利用UDP、 TCP或RAW IP的IP單播來遞送。在根據本發明的方法中，構造全組綁定信息表(0ΒΙΤ， Over-groupBinding Information Table)。OBIT 中的必需的欄包括MN 地址、CoA 地址和 CA地址。“CA地址”意味著指出這個綁定信息來自哪個成員。參考圖3，結合圖4所示的系統描述用于經由一組合作的網絡單元轉發分組的方 法。如圖3所示，首先，在步驟301中，當麗從第一位置移至第二位置時，當該組的網絡單元收到來自CN的分組時，所述網絡單元在其OBIT中查找當前服務于該MN的網絡單元的地址。在這里，如圖4所示，第一位置例如是“位置1”，而第二位置例如是“位置2”;M1是 麗的歸屬代理，而M2是麗的當前代理。如上文所述，當麗移至“位置2”時，它將發送綁 定更新消息給其Ck,即M2，然后M2更新其OBIT并且將該更新通知給該組中的所有其他成 員。例如，當M3收到來自CN的分組時，它將查找其OBIT并且知道M2是麗的CA。其次，在步驟302中，所述網絡單元將所述分組轉發至當前服務于所述移動節點 的網絡單元。在這個實施例中，由于M2是麗的CA，因此M3將收到的分組轉發給M2。最后，在步驟303中，當當前服務于所述移動節點的網絡單元收到所述分組時，它 查找它的表并且將所述分組直接轉發給所述移動節點。在這里，M2當收到所述分組時在其 OBIT中查找MN的地址，然后將所述分組直接轉發給MN。上述步驟涉及從CN到麗的分組。應當指出，當CA，例如M2，收到來自麗的分組 時，它借助于正常的單播轉發將該分組轉發給CN，這可以通過移動IPv4、IPv6這兩種機制 來實現。應當指出，根據本方法，這些組成員應當通過人工或自動配置而知道下列信息a.每個成員應當具有用于與屬于同一組的其他成員通信的單播地址。每個成員應 當知道所有其他成員的單播地址以用于組內通信。b.每個成員應當知道其所屬組的ID，不同的組ID標識不同的組。組ID實際上是 用于標識的標簽，例如數字或符號，其對應于該組的任播地址。c.每成員應當知道其所屬組的任播地址，不同的任播地址標識不同的組。如圖5所示，根據本發明的方法，可以以低于現有解決方案的成本來實現魯棒性 和負載共享。在圖5中，麗遠離其歸屬子網(例如在位置3)并且其HA(這里是Ml)出故 障。在其HA不位于從CN到麗的分組遞送路徑中并且例如M3是CN的最近AG成員的情況 下，即使Ml出故障，麗與CN間的通信也可以針對M3的服務而繼續。在其HA位于從CN到 MN的分組遞送路徑中的情況下，Ml的故障導致IP核心網中的路由重新收斂。在重新收斂 完成后，從CN到AG的分組遞送路徑將被重新建立成CN-M2，并且MN與CN間的通信可以針 對M2的和M3的服務而恢復。此外，如果MN的歸屬子網具有連至M2的備用鏈路，則不僅漫 游的麗仍可以在Ml出故障的情況下與CN通信，停留在歸屬地(Ml的位置)的麗也可以， 因為M2可以作為新的歸屬代理服務于它們。因此，通過本發明的方法，當麗的HA出故障 并且MN位于外地子網中時，至少漫游MN與CN間的IP分組遞送不會中斷或者可以通過CA 而非HA的服務來自動恢復。這等同于為麗的HA提供了 N+1備份。當麗的HA運轉良好 但是麗原理其歸屬子網時，麗與CN間的IP分組遞送可以由CA而非HA服務，這等同于由 其他成員向麗的HA提供了負載共享。如圖6所示，當麗經過由代理組服務的子網時，可以減少切換時間。在圖6中，當 MN從“位置2”移至“位置3”時，綁定更新消息被發送至代理組的任播地址并且在該情況下 到達M3，這觸發了 M3的OBIT更新，并且還觸發了 M3發送其OBIT更新給M2和Ml。當OBIT 更新到達M2時，從CN至麗的新的分組遞送路徑可以如下建立如果Ml是CN的最近的代 理組成員，則CN發送的分組首先到達Ml，然后Ml利用該分組的目的IP地址作為關鍵字來 查找其0ΒΙΤ，并且發現麗當前由M2服務，因為來自M3的OBIT更新還未到達Ml。然后，該 分組被Ml轉發給M2，并且M2查找其OBIT并發現麗當前由M3服務，因為來自M3的OBIT更新已到達M2。然后，該分組被M2轉發給M3并且最終到達MN。這個新建立的分組遞送路 徑在圖6中用從CN至麗的粗線顯示。然而，在現有解決方案中，當麗從“位置2”移至“位 置3”時，綁定更新消息被發送至其HA (在這里是圖6中的Ml)。僅當來自MN的綁定更新消 息到達其HA并且更新HA的BIT時，從CN到MN的新的分組遞送路徑才能被建立。因此，可 以看出，第3層切換時間通過本發明的方法而減少。由此，利用該方法，通過提供一組相鄰HA之間的合作，對于任一 HA的N+1備份和 負載共享均能夠以較低成本實現。此外，當MN經過由合作的HA服務的子網時，可以減少切 換時間，并且IP隧道分組的封裝和解封裝可以在HA中被消除。因此，其對于導言中所描述 的問題而言是一種經濟且高效的解決方案。基于同一個發明構思，根據本發明的另一方面，提出了一種用于管理MN的位置信 息的網絡單元。下面將參考圖7描述所述網絡單元。圖7是根據本發明一個實施例的網絡單元的框圖，其例如是用作HA、FA或CA的主 機或路由器。網絡單元700包括表查找裝置701和分組轉發裝置702。當麗從第一位置 移至第二位置時，例如第一位置是圖4中的“位置1”而第二位置是“位置2”，并且當網絡 單元700收到來自CN的分組時，表查找裝置701在網絡單元700的OBIT中查找麗的CA 的單播地址或者如果該網絡單元正是該MN的CA則查找該MN的地址。然后，分組轉發裝置 702將所述分組轉發至當前服務于該MN的另一網絡單元，或者如果所述網絡單元正是當前 服務于該MN則直接轉發所述分組至該MN。在實際中，當網絡單元700收到來自該MN的分 組時，并且如果該網絡單元當前服務于該MN,則分組轉發裝置702通過正常的單播轉發將 該分組轉發給CN。在實現中，該實施例中的網絡單元700以及其包含的表查找裝置701和分組轉發 裝置702可以以軟件、硬件或其組合來實現。例如，本領域技術人員熟知各種不同的可用來 實現這些部件的設備，例如微處理器、微控制器、ASIC、PLD和/或FPGA等。本實施例中的 表查找裝置701和分組轉發裝置701既可以被實現成集成到網絡單元700中，也可以分離 地實現，并且它們也可以物理上分離但操作上互連地被實現。在操作中，結合圖7說明的本實施例中的用于管理移動節點的位置信息的網絡單 元可以通過一組相鄰網絡單元之間的合作、以低于現有解決方案的成本來實現N+1備份和 負載共享二者。此外，當MN經過由合作的網絡單元所服務的子網時，可以減少切換時間，并 且IP隧道分組的封裝和解封裝可以在所述網絡單元中被消除。盡管上面詳細描述了本發明的用于經由分組網絡中的一組合作的網絡單元來轉 發分組的方法和用于管理移動節點的位置信息的網絡單元的示例性實施例，然而上述實 施例并非是窮舉的，并且本領域技術人員可以在本發明的精神和范圍內做出許多更改和修 改。因此，本發明不限于上述實施例，其范圍僅由所附權利要求來限定。
權利要求
一種用于經由分組網絡中的一組相鄰且合作的網絡單元來轉發分組的方法，其中，已經從第一位置移至第二位置的移動節點和通信節點經由該組網絡單元相互通信，所述第一位置和所述第二位置分別是在所述移動節點的歸屬子網和外地子網中，每個所述網絡單元都具有其自己的地址和其所述組的指定地址，并且包括用于存儲在該組網絡單元之間共享的綁定信息的表，所述方法包括-當所述組中的網絡單元收到來自所述通信節點的分組時，該網絡單元在所述表中查找當前服務于所述移動節點的網絡單元的地址；-所述網絡單元將所述分組轉發給當前服務于所述移動節點的網絡單元；-當當前服務于所述移動節點的網絡單元收到所述分組時，它查找所述表并且將所述分組直接轉發給所述移動節點。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括-所述移動節點將分組直接發送給當前服務于它的網絡單元；_當前服務于所述移動節點的網絡單元通過正常的單播轉發將所述分組轉發至所述通 信節點。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述網絡單元通過使用所述分組的IP目的 地址作為關鍵字來查找所述表。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述表包括所述移動節點的地址、 轉交地址和當前服務于所述移動節點的網絡單元的地址。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述網絡單元通過IP隧道傳輸或 通過插入IP選項或路由報頭來將所述分組轉發給當前服務于所述移動節點的網絡單元。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述網絡單元自己的地址是單播地 址，而所述組的指定地址是任播地址。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，當所述移動節點從所述第一位置移 至所述第二位置時，它發送綁定更新消息至所述組的所述指定地址。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述綁定更新消息由當前服務于所 述移動節點的網絡單元接收，該當前服務于所述移動節點的網絡單元基于所述綁定更新消 息來更新所述表并且將該更新通知給所述組中的所有其他網絡單元。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，收到關于更新的廣告的其他網絡單 元中的每一個都將更新所述表。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其中，所述更新包括添加、刪除和更改。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其中，所述關于更新的廣告是通過利用 UDP、TCP或RAW IP的IP單播來遞送的。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中，所述組包括至少兩個相鄰且合作 的網絡單元。
13.一種用于管理移動節點的位置信息的網絡單元，其中，移動節點和通信節點經由 一組相鄰且合作的網絡單元相互通信，每個所述網絡單元都具有其自己的地址和其所屬組 的指定地址，并且包括用于存儲在該組網絡單元之間共享的綁定信息的表，其特征在于，包 括-表查找裝置，用于當收到來自所述通信節點的分組時，在所述表中查找當前服務于所述移動節點的網絡單元自己的地址，或者如果所述網絡單元正是當前服務于所述移動節點 則查找所述移動節點的地址；-分組轉發裝置，用于將所述分組轉發至當前服務于所述移動節點的網絡單元，或者如 果所述網絡單元正是當前服務于所述移動節點則將所述分組直接轉發給所述移動節點。
14.根據權利要求13所述的網絡單元，其中，如果所述網絡單元當前服務于所述移動 節點，則所述分組轉發裝置在收到來自所述移動節點的分組時，通過正常的單播轉發將該 分組轉發至所述通信節點。
15.根據權利要求13或14所述的網絡單元，其中，所述表查找裝置通過使用所述分組 的IP目的地址作為關鍵字來查找所述表。
16.根據權利要求13至15中任一項所述的網絡單元，其中，所述表包括所述移動節點 的地址、轉交地址和當前服務于該移動節點的網絡單元的地址。
17.根據權利要求13至16中任一項所述的網絡單元，其中，所述分組轉發裝置通過IP 隧道傳輸或通過插入IP選項或路由報頭，將所述分組轉發給當前服務于所述移動節點的 網絡單元。
18.根據權利要求13至17中任一項所述的網絡單元，其中，在所述移動節點已經從第 一位置移至第二位置之后，它將發送綁定更新消息至所述組的指定地址。
19.根據權利要求13至18中任一項所述的網絡單元，其中，所述綁定更新消息由當前 服務于所述移動節點的網絡單元接收，該當前服務于所述移動節點的網絡單元基于所述綁 定更新消息來更新所述表并且將該更新通知給所述組中的所有其他網絡單元。
20.根據權利要求13至19中任一項所述的網絡單元，其中，收到關于更新的廣告的其 他網絡單元中的每一個都將更新所述表。
21.根據權利要求13至20中任一項所述的網絡單元，其中，所述更新包括添加、刪除和 更改。
22.根據權利要求13至21中任一項所述的網絡單元，其中，所述關于更新的廣告是通 過利用UDP、TCP或RAW IP的IP單播來遞送的。
23.根據權利要求13至22中任一項所述的網絡單元，其中，所述第一位置是所述移動 節點的歸屬子網，而所述第二位置是所述移動節點的外地子網。
24.根據權利要求13至23中任一項所述的網絡單元，其中，所述網絡單元自己的地址 是單播地址，而所述組的指定地址是任播地址。
25.根據權利要求13至24中任一項所述的網絡單元，其中，所述組包括至少兩個相鄰 且合作的網絡單元。
全文摘要
本發明提出了一種經由分組網絡中的一組相鄰且合作的網絡單元轉發分組的方法和管理移動節點的綁定信息的網絡單元，其中，已從第一位置移至第二位置的移動節點與通信節點經由該組網絡單元相互通信，該第一位置和第二位置分別位于該移動節點的歸屬子網和外地子網中，每個網絡單元具有自己的地址和所屬組的指定地址并包括存儲有在該組網絡單元間共享的綁定信息的表，用于轉發分組的方法包括當該組中的網絡單元收到來自通信節點的分組時，該網絡單元在表中查找當前服務于該移動節點的網絡單元地址；該網絡單元將該分組轉發給當前服務于該移動節點的網絡單元；和當當前服務于該移動節點的網絡單元收到該分組時查找表并將該分組直接轉發給該移動節點。
文檔編號H04L12/56GK101822002SQ200780100956
公開日2010年9月1日 申請日期2007年10月10日 優先權日2007年10月10日
發明者姚春燕, 張青山, 溫海波, 鄭軍 申請人:上海貝爾股份有限公司