CN102656908A - 用于将数据选路到外地网络中的移动节点的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种将源自对端网络中的对端节点的至少一个数据分组递送给移动节点的方法，其中移动节点具有家乡网络并且正连接到不同于家乡网络的外地网络，所述移动节点具有属于家乡网络的长期IP地址和转交地址，所述转交地址是外地网络的外地网络接入路由器的地址，这些网络分别通过家乡网络接入路由器、对端网络接入路由器和外地网络接入路由器连接到包括至少一个数据存储器的IP网络，该方法包括：a.拦截所述至少一个数据分组，并且检测其目的IP地址；b.查询所述至少一个数据存储器，由此，通过使用所述至少一个分组的目的IP地址检索出移动节点的转交地址；c.将所述至少一个数据分组直接转发到转交地址，并且向所述外地网络接入路由器指示长期IP地址。

Description

用于将数据选路到外地网络中的移动节点的方法和系统

技术领域

本发明涉及网络选路，并且特别涉及一种用于管理进入外地网络的移动节点的连接的系统和方法，其中，所述外地网络与所述移动节点的家乡网络不同。

背景技术

移动互联网协议（IP）使移动节点能够自由地从一个连接点移动到沿其路由被访问的不同网络中的另一个。特别地，移动IP协议描述这样的动作，所述动作使移动节点能够在从一个接入路由器切换到另一个接入路由器期间维持连接。

移动IP在规范中进行描述，所述规范可以从互联网工程任务组（IETF）等找到，例如在RFC（征求意见）3344和RFC 3776中。移动IP使移动节点能够不论其与互联网的当前联接点而通过其家乡地址被识别到。当移动节点远离家乡网络时，其还与转交地址相关联，该转交地址提供关于移动节点的当前位置的信息。通常，在在接入路由器之间切换期间，转交地址改变，但家乡地址保持相同。

下面提供了当前技术移动IP协议运转的粗略概要：

-移动代理（即外地代理和家乡代理）经由代理通告消息对其出现进行通告。移动节点可以可选地通过代理请求消息从任何本地已联接的移动代理请求代理通告消息。

-移动节点接收这些代理通告，并且确定其是在其家乡网络还是外地网络中。

-当移动节点检测到其位于其家乡网络中时，其在没有移动性服务的情况下运转。如果从被注册到其它某处返回到其家乡网络，则移动节点与其家乡代理进行注销，所述注销是通过与所述家乡代理交换注册请求和注册应答消息。

-当移动节点检测到其已移动到外地网络时，其获取该外地网络中的转交地址。

-远离家乡运转的移动节点然后可能经由外地代理将其新转交地址注册到其家乡代理，所述注册是通过与所述家乡代理交换注册请求和注册应答消息。

-发送到移动节点的家乡地址的数据报被其家乡代理拦截，被该家乡代理隧道发送到移动节点的转交地址，在隧道终点处被接收，并且最终被递送给移动节点。

-在反方向上，由移动节点发送的数据报被使用标准IP选路机制一般地递送到其目的地，不必经过家乡代理。

当远离家乡时，移动IP使用协议隧道来对其家乡网络与其当前位置之间的中间路由器隐藏移动节点的家乡地址。隧道在移动节点的转交地址处终止。转交地址必须是数据报经由常规IP选路可以被递送到的地址。在转交地址处，原始数据报被从隧道中移除，并被递送给移动节点。

该当前技术方法的问题在于，所谓的三角路由不是数据传输高效的，因为所有去往外地网络中的移动节点的流量被经由移动节点的家乡网络中的家乡代理进行选路。使用属于移动节点的家乡网络的长期IP地址已使所述方案成为必要的。

发明内容

贯穿本说明书和权利要求，除非上下文明确指出，否则以下术语采用此处明确关联的意义。

术语“路由器”是指接收分组并将其转发向目的地的专用网络单元。特别地，路由器被用于通过将分组从一个子网转发到另一个来扩展或分割网络。路由器通常运转在用于联网的开放系统互连（OSI）参考模型的第3层TCP/IP。然而，一些路由器可以另外的功能，所述功能运转在TCP/IP或OSI参考模型的第3层以上。

术语“接入路由器”是指这样的路由器，所述路由器与移动节点相关联，用于在所述移动节点与例如对端节点的IP网络上的其它节点之间提供IP连接。尽管所述接入路由器耦合到IP网络的专用网络单元，但其可以还与用于无线网络的一个或更多联接点进行通信。

术语“移动节点”是指将其联接点从一个网络或子网改变到另一个的（例如无线的）设备。移动节点可以在不失去连接和不改变其IP地址的情况下改变其位置；假设到联接点的链路层连接可用，则其可以使用其（固定或长期）IP地址在任意位置处继续与其它互联网节点进行通信。给予移动节点家乡网络中的长期家乡IP地址。以与向固定主机提供“永久”IP地址大致相同的方式管理该家乡地址。移动节点可以将其联接点从一个链路改变到另一个，而仍然经由其家乡地址可达。

也称为数据链路层或网络接口层的术语“链路层”是指操作系统内的设备驱动器和对应的网络接口卡，所述设备驱动器和网络接口卡被配置为使能进行与例如电缆、无线介质等网络介质的物理接合。所述链路层通常运转于用于联网的开放系统互连（OSI）参考模型的第2层。

术语“IP连接”是指发送和接收正常IP分组的能力。

术语“流”是指分组流。

术语“转交地址”是指去往移动节点的隧道的终点，所述隧道用于在移动节点远离其家乡时将数据报转发给移动节点。

术语“对端节点”是指移动节点正与之进行通信的对等体。对端节点可以是移动的或固定的。

术语“外地网络”是指除所述移动节点的家乡网络外的任意网络。

术语“家乡地址”是指长期指派给移动节点的IP地址。不论所述节点在哪儿联接到互联网，其保持不变。

术语“家乡网络”是指这样的网络，所述网络可能是虚拟的，具有与移动节点的家乡地址的网络前缀匹配的网络前缀。应当指出，标准IP选路机制将把预定去往移动节点的家乡地址的数据报递送到该移动节点的家乡网络。

术语“链路”是指这样的设施或介质，其中，节点基于所述设施或介质可以在所述链路层进行通信。链路位于所述网络层之下。

术语“链路层地址”是指用于标识物理链路上某个通信的终点的地址。通常，所述链路层地址是接口的媒体访问控制（MAC）地址。

术语“移动代理”是指家乡代理或外地代理。

术语“节点”是指主机或路由器。

术语“隧道”是指由数据报在其被封装时所沿的通路。所述模型是，当其被封装时，数据报被选路到具有丰富信息的解封代理，该解封代理对所述数据报进行解封，并且然后正确地将其递送到其最终目的地。

术语“被访问网络”是指除移动节点的家乡网络之外的网络，其中，所述移动节点当前连接到所诉网络。

术语“代理发现”是指，家乡代理和外地代理在其为之提供服务的每个链路上通告其可用性。新到达的移动节点可以在所述链路上发送请求以获知任何期望的代理是否出现。

术语“注册”是指，当所述移动节点远离家乡时，其将其转交地址注册到其家乡网络。取决于其联接的方法，所述移动节点将直接注册到其家乡代理，或者通过外地代理注册，其中，该外地代理将所述注册转发到所述家乡代理。

本发明的目的是提供一种方法和系统，所述方法和系统移除对移动IP中的三角路由的需求。

根据本发明的第一方面，公开了一种方法，所述方法用于，将从对端网络中的对端节点发出的最少一个数据分组递送到移动节点，其中，所述移动节点具有家乡网络，并且正连接到不同于所述家乡网络的外地网络，所述移动节点具有属于所述家乡网络的长期IP地址以及转交地址，所述转交地址是所述外地网络的外地网络接入路由器的地址，所述家乡网络、所述对端网络和所述外地网络借助于包括至少一个数据存储器的IP网络彼此耦合，所述网络分别通过家乡网络接入路由器、对端网络接入路由器和所述外地网络接入路由器连接到所述IP网络，所述方法包括由所述对端网络接入路由器实施：

a.拦截所述至少一个数据分组，并且检测其目的IP地址；

b.查询所述至少一个数据存储器，由此，通过使用所述至少一个分组的所述目的IP地址检索出所述移动节点的所述转交地址；

c.将所述至少一个数据分组直接转发到所述转交地址，并且进一步向所述外地网络接入路由器指示所述移动节点的所述长期IP地址，从而所述外地网络接入路由器可以将所述至少一个数据分组转发给所述移动节点。

根据本发明的实施例，基于每数据分组实施所述方法。

根据本发明的实施例，所述方法进一步包括接收所述移动节点的所述转交地址改变的通知，从而不必要基于每分组查询所述数据存储器。

根据本发明的实施例，所述数据存储器包括DNS服务器。

根据本发明的实施例，由所述对端网络接入路由器将所述至少一个数据分组直接转发到所述转交地址是基于所述ISO参考模型的第3层连接。

根据本发明的实施例，所述方法包括，在所述对端网络接入路由器与所述外地网络接入路由器之间隧道发送所述至少一个数据分组。

根据本发明的实施例，所述长期IP地址是公共地址。

根据本发明的第二方面，公开了一种方法，所述方法用于，由网络的接入路由器在存储器上更新移动节点的互联网位置信息，其中所述存储器可通过互联网访问，所述方法包括：基于所述IP网络将所述移动节点的转交地址和所述移动节点的长期IP地址发送到所述存储器。

根据本发明的实施例，所述接入路由器是所述移动节点的家乡网络接入路由器。

根据本发明的实施例，所述接入路由器是所述移动节点的外地网络接入路由器。

根据本发明的第三方面，公开了一种用于IP网络的接入路由器，其被安排用于，将属于其域的移动节点的长期IP地址和转交地址转发到IP网络中的DNS服务器，其中，所述接入路由器提供对所述IP网络的访问。

根据本发明的第四方面，公开了一种用于IP网络的接入路由器，其被安排用于，拦截从其域内的节点发出并且去往其域外的节点的数据分组，提取所述分组的目的地址，以及，从所述IP网络中的存储器检索对应于所述分组的所述目的地址的转交地址。

本发明的进一步方面由相关权利要求描述。来自相关权利要求的特征、独立权利要求中任一个的特征以及其它相关权利要求的任意特征可以由本领域的技术人员酌情合并，并且不仅是以权利要求所定义的特定组合。

附图说明

附图用于示出本发明的实施例。

图1示出了移动IP机制可以在其中被应用的典型网络体系结构的图解。

图2示出了移动IP选路机制的当前技术。

图3示出了根据本发明的方面的改进的移动IP选路机制。

参考符号被选择为使其在不同图形或图画中对于类似或相同的单元或特征是相同的。

具体实施方式

当结合各个附图阅读时，从以下详细描述中，本发明的以上和其它优势特征及目的将变得显而易见，并且本发明将被更好地理解。

对本发明方面的描述借助于特定实施例和参考特定附图来实施，但本发明不限于此。所示图是仅示意性的，并且不应当被认为是限制性的。例如，特定单元或特征可以关于其它单元不成比例或不成缩放比例地示出。

在对根据本发明的特定实施例的描述中，为帮助理解各种发明方面中的一个或更多，各种特征有时被组合成其单一实施例、图或描述。这不应当被解释为，为解决特定问题，是否所述组中的全部特征有必要出现。发明特征可以在于所述特征组中的少于全部特征出现在对特定实施例的描述中。

在图1中，示出了一种IP机制可以在其中被应用的典型网络体系结构的图解。即对端网络（CN）、家乡网络（HN）和外地网络（FN）的多个接入网络借助于互联网而互连。终端借助于接入网络被连接。终端通常具有上达3层节点的2层连接，所述3层节点例如是终端所联接到的接入网络（称为域）中的边缘路由器。所述网络中的每个借助于各自的接入路由器连接到互联网：对端网络接入路由器（CNAR）、家乡网络接入路由器（HNAR）和外地网络接入路由器（ENAR）。

在典型情况下，例如属于对端网络域的对端节点（C）将分组转发给移动节点（M）。该移动节点（M）属于家乡网络（HN），其中，该移动节点从该家乡网络获取长期IP地址。当移动节点正在行进并且联接到外地网络时，对从对端节点发送到移动节点的数据分组的递送是基于移动节点的长期IP地址和转交地址。转交地址可以通常是外地网络的接入路由器的IP地址。

图2示出了“三角路由”的机制，所述“三角路由”是当前技术移动IP机制的产物。当从对端节点向移动节点发送分组时，分组被定向到移动节点的长期IP地址。家乡网络接入路由器（HNAR）拦截预期用于移动节点的分组，并且已由移动节点或外地网络接入路由器（FNAR）使其得知移动节点的转交地址，该转交地址通常是FNAR的IP地址。HNAR然后将分组转发给FNAR，这是通过将其隧道发送到移动节点的转交地址。在FNAR中，隧道被终止，并且移动节点的IP地址与移动节点的链路层（或2层）地址之间存在关联，从而FNAR可以将信息转发给移动节点M。该形式的分组选路不是数据传输高效的，因为去往外地网络中的移动节点的全部流量经由移动节点的家乡网络中的家乡代理来进行选路。

在图3中，示出了根据本发明的实施例的改进的移动IP选路机制。所需的基础体系结构与当前技术的体系结构非常类似，但进一步包括例如域名服务器（DNS）的数据存储器。所提议的DNS服务器的使用避免了对对端节点与移动节点之间的分组三角路由的需要，如下：当对端节点经由对端网络和对端网络接入路由器（CNAR）向移动节点发送该分组时，CNAR拦截该分组，并且查询存储装置（例如DNS服务器）以便基于移动节点的长期IP地址检索位置数据。在DNS中，将移动节点的长期IP地址与移动节点的转交地址相链接（或绑定）。移动节点的转交地址可以被返回给CNAR，从而CNAR可以通过互联网对分组进行隧道发送而将分组转发到对应于移动节点的转交地址的外地网络的接入路由器。在FNAR处，隧道被终止，并且原始IP分组的目的地址被与在外地网络中移动节点的链路层地址相关联。然后，分组可以基于链路层连接被转发给移动节点。该过程允许避免三角路由，并且由此比当前技术机制更传输高效。其确实需要维护例如DNS的数据存储器，在所述数据存储器中，存储了长期IP地址（其优选是公共IP地址），并且将其与移动节点的当前转交地址相链接。

当移动节点沿不同外地网络行进时，节点与那些外地网络中的每个进行的注册包括，获得在那些网络中的每个中的转交地址。一旦通过当前技术的机制获得了转交地址，该转交地址通常由移动节点直接地或经由外地网络接入路由器间接地转发给家乡网络接入路由器。根据标准化移动IP协议，外地网络接入路由器和家乡网络接入路由器（或者外地代理和家乡代理）在任意时间知道移动节点的转交地址。DNS的更新可以由此优选地由家乡网络接入路由器（或家乡代理）来实施，因为该方通常是被信任的一方。如果外地网络接入路由器（或外地代理）是被信任的一方，则在DNS中对移动节点的长期IP地址与转交地址之间的绑定信息的维护可以由FNAR（或外地代理）来实施。

应当指出，如在移动IP标准中描述的外地代理（FA）和家乡代理（HA）的标准概念保持相同，但其功能不同：

-外地代理（FA）知道访问其域的移动节点的位置；

-家乡代理（HA）知道属于其域的所有移动节点的位置；这意味着，家乡代理是用于管理终端和在DNS中更新其域中的终端的信息的优选被信任实体。

移动节点在外地网络中的注册过程可以对应于当前技术的注册过程。外地代理和家乡代理位于2层域的边缘。

对于从对端节点向移动节点的通信：

-如果移动节点在其家乡网络中，则全部选路经由该“移动”节点的家乡代理发生，并且分组在不修改的情况下被转发。这对应于正常移动IP行为。

-如果移动节点在被访问（或外地）网络中，则直接选路是可能的，其中，分组被从对端网络的接入路由器隧道发送到外地网络的接入路由器（或外地代理）。这意味着，外地代理可以根据移动IP V4规范活动。

本发明实施例的优点在于，该机制适合或技术上兼容于当前IP V4体系结构，并且不必要对终端进行任何修改。一个重要优点在于，可以避免三角路由，并且可以达到更高效的数据传输。

根据本发明的实施例，对于从对端节点转发到移动节点的分组中的每个，对DNS的查询可以是必要的，因为移动节点可以改变接入网络，并且可以因此改变转交地址。

根据本发明的优选实施例，每当对于移动节点发生转交地址的改变时，包括移动节点的长期IP地址与移动节点的转交地址之间的绑定信息的DNS服务器可以自动将新转交地址转发（并且可以因此被调整）给对端网络接入路由器。在DNS服务器中应用所述机制允许移除由对端网络的接入路由器针对每个分组对DNS服务器的主动查询。在针对数据流的第一个分组进行查询之后，所述机制可以不再是进一步必要的。

尽管此处描述的某些实施例包括被包括在其它实施例中的一些但不是另一些特征，但不同实施例的特征的组合旨在在本发明的范围内，并且如将被技术人员理解的那样，构成不同的实施例。

尽管已在上面结合特定实施例阐述了本发明的原理，但应当理解，本说明书仅作为示例并且不作为对保护范围的限制给出，其中，所述保护范围由所附权利要求确定。

Claims (12)

1.一种用于将源自对端网络中的对端节点的至少一个数据分组递送给移动节点的方法，其中，所述移动节点具有家乡网络并且正连接到不同于所述家乡网络的外地网络，所述移动节点具有长期IP地址和转交地址，所述长期IP地址属于所述家乡网络，所述转交地址是所述外地网络的外地网络接入路由器的地址，所述家乡网络、所述对端网络和所述外地网络借助于包括至少一个数据存储器的IP网络彼此耦合，这些网络分别通过家乡网络接入路由器、对端网络接入路由器和所述外地网络接入路由器连接到所述IP网络，所述方法包括由所述对端网络接入路由器实施：

a.拦截所述至少一个数据分组，以及检测其目的IP地址；

b.查询所述至少一个数据存储器，由此，通过使用所述至少一个分组的所述目的IP地址检索到所述移动节点的所述转交地址；

c.将所述至少一个数据分组直接转发到所述转交地址，以及进一步向所述外地网络接入路由器指示所述移动节点的所述长期IP地址，从而所述外地网络接入路由器可以将所述至少一个数据分组转发给所述移动节点。

2.根据权利要求1的方法，基于每数据分组而实施。

3.根据权利要求1的方法，进一步包括，检索所述移动节点的所述转交地址改变的通知，从而对所述数据存储器进行查询没必要基于每数据分组。

4.根据前面权利要求中任一个的方法，其中，所述数据存储器包括DNS服务器。

5.根据前面权利要求中任一个的方法，其中，所述由所述对端网络接入路由器将所述至少一个数据分组直接转发到所述转交地址是基于ISO参考模型的3层连接。

6.根据权利要求5的方法，包括在所述对端网络接入路由器与所述外地网络接入路由器之间通过隧道发送所述至少一个数据分组。

7.根据前面权利要求中任一个的方法，其中，所述长期IP地址是公共地址。

8.一种由网络的接入路由器在存储器中更新移动节点的互联网位置信息的方法，其中所述存储器可通过互联网访问，所述方法包括，将所述移动节点的转交地址和所述移动节点的长期IP地址基于所述IP网络发送到所述存储器。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述接入路由器是所述移动节点的家乡网络接入路由器。

10.根据权利要求8的方法，其中，所述接入路由器是所述移动节点的外地网络接入路由器。

11.一种用于IP网络的接入路由器，被安排用于，将属于所述接入路由器的域的移动节点的长期IP地址和转交地址转发到IP网络中的DNS服务器，其中，所述接入路由器提供对所述IP网络的访问。

12.一种用于IP网络的接入路由器，被安排用于，拦截源自所述接入路由器的域内的节点并且去往所述接入路由器的域之外的节点的数据分组，提取所述分组的目的地址，以及，从所述IP网络中的存储器检索对应于所述分组的所述目的地址的转交地址。

Images