NO334258B1 - Fremgangsmåte og anordning for styring av nettverksutveksling. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et system for styring av nettverksutveksling slik det framgår av den innledende del av henholdsvis patentkrav 1 og 5.

Bakgrunn

Ruting-algoritmene som brukes i Internett er i utgangspunktet utviklet under antagelsen om at lokaliseringen til datamaskinene ikke endrer seg i forhold til nettverkets struktur. Datamaskinen har en IP-adresse (Internett protocol) som er fast og lokalisert i et spesifikt undernettverk. Dersom datamaskinens lokalisering skal endres, må IP-adressen forandres, fordi rutingen til den aktuelle IP-adressen ikke fungerer i et annet undernettverk. Endring av IP-adressen krever systemvedlikehold, noe som ikke alltid er enkelt. Som en løsning på dette problemet er Mobile IP utviklet, som er konstruert for mobile terminaler (senere kalt terminaler). En mobil terminal refererer her til en elektronisk enhet som i det minste kan overføre data trådløst med en kortrekkende radioforbindelse. Den elektroniske enheten støtter fordelaktig andre kjente fremgangsmåter for trådløs dataoverføring.

Mobile IP løser problemene som oppstår ved nettverksutveksling ved å endre rutingen, som blir implementert ved hjelp av agenter. Et hjemmenettverk er spesifisert for hver terminal, til hvilket den innkommende trafikken blir dirigert. I hjemmenettverket er det en hjemmeagent, som kjenner til de aktuelle lokalitetene til terminalene som hører til sitt hjemmenettverk. I et undernettverk som tilbyr tjenester for besøkende terminaler, finnes det en fremmedagent, som kjenner til hvilke besøkende som finnes i undernettverket.

Terminalen beholder altså sin IP-adresse uavhengig av lokalisering. Hjemmeagenten håndterer dirigeringen av trafikk til fremmedagenten, som distribuerer datapakkene til terminalen og håndterer rutingen ut fra terminalen. Ved bestemmelse av lokaliserings-dataene til en terminal, benyttes fremgangsmåter som agent-detektering og registrering. Via agent-detektering, mottar terminalen informasjon på sitt gjeldende gjestenettverk, og ved hjelp av registrering, blir data overført fra terminalen til terminalens hjemmeagent.

Hjemme- og fremmedagentene til hvert nettverk informerer om sin eksistens til de linkene de tilbyr tjenester til. Sammen med dette, vet terminalen som bruker nettverket om den er i sitt hjemmenettverk, eller om den må bruke en fremmedagent for å håndtere trafikken sin. I tillegg finner terminalen ut hvilken fremmedagent den kan fungere via, og hva adressene til disse agentene er. Når terminalen forsvinner fra nettverksområdet, fjerner den de agentene den ikke lenger er i forbindelse med fra adresseboken.

Ved registrering kan terminalen anmode sin gjeldede fremmedagent om å dirigere den utgående trafikken, eller om å overføre informasjon om sin eksistens. Terminalen overfører adressen til sin gjeldende fremmedagent, til sin hjemmeagent. Terminalen sender en anmodning om re-registrering til sin fremmedagent, dersom dens registrering forfaller, eller en anmodning om registrerings-fjerning, dersom den kommer til sitt hjemmenettverk. Ved hjelp av registrering, kan terminalen om nødvendig avgjøre via hvilken fremmedagent den benyttes, eller om nødvendig, benytte flere fremmedagenter samtidig, dersom apparaturen støtter denne muligheten.

Rutingen som benyttes i Mobile IP kalles triangulær ruting (triangular routing). Den grunnleggende kjøringen av triangulær ruting er slik at når en datapakke blir sendt til terminalen, blir den rutet til terminalens hjemmenettverk. Hjemmenettverkets agent ruter den videre til en fremmedagent i under-nettverket hvor terminalen befinner seg. Fremmedagenten sender pakken videre til terminalen. Den utgående trafikken blir rutet på vanlig måte, direkte til under-nettverket til mål-terminalen. Ved å endre rutingen, forblir de benyttete IP-adressene, protokollene til transportlaget, brukernivået, og IP-protokollen de samme.

Mobile IP gir en fremgangsmåte for å styre nettverksutveksling, men kontinuerlige overføringer innenfor et forholdsvis lite geografisk område har en tendens til å danne en betydelig mengde signalisering på grunn av meldingene som går mellom hjemmeagenten og terminalen. Raske og umerkbare overføringer er vanskelige å implementere med fremgangsmåtene i samsvar med kjent teknikk.

Det er utviklet løsninger for det beskrevne problemet, så som hierarkiserende nettverksutveksling. Nettverksutveksling deles i to nivåer, mikromobilitet og makromobilitet. Makromobilitet beskriver nettverksutveksling for terminalen fra et styringsnettverk til et annet. Nettverksutveksling innenfor ett styringsnettverk kalles mikromobilitet. Det er også mulig å bruke betegnelsen inter-domene (inter-domain) og intra-domene (intra-domain) til hierarki-nivåene. Figur 1 viser et eksempel på en nettverksarkitektur hvor to separate trådløse nettverk WAN er tilkoblet Internett. Makromobilitet MA er en tilstand hvorved terminalen T veksler fra ett område til et annet. Mikromobilitet Ml betyr nettverksutveksling innenfor ett trådløst nettverk og er umerkbar for de andre delene av nettverket.

Figur 2 viser er Hierarkisk Mobile IP (HMIP), som er en måte å styre nettverksutveksling på. For å redusere styringssignalene mellom terminalen T i et fremmednettverk F og hjemmeagenten HA, og også de korresponderende nettverksnodene, bruker HMIP nettverkselementet MAP (Map

Another Point). Hensikten med MAP-elementet er å vise terminalen T til hjemmeagenten, og således gjemme mikromobiliteten bak denne.

For å kontrollere nettverksutveksling, finnes det også andre metoder, så som for eksempel Fast Mobile IP (FMIP), Cellular IP (CIP), HAWAII, CARD, TIMIP, EMA, BRAIN, etc.

De beskrevne metodene reduserer nettverksutvekslingene og signaliseringen som er synlig for hjemmeagenten. I tillegg er det mulig å finne en ny ruter og å formatere denne ved hjelp av disse metodene. Disse kjente metodene krever imidlertid visse typer rutere, samt nye protokoller mellom komponentene. Fordi hensikten med metodene har vært å redusere antall registreringer, og å øke hastigheten på overføringer, er de utilstrekkelige i forhold til prosedyrer som trengs i forbindelse med registrering og IP-autokonfigurasjon. Betegnelsen autokonfigurasjon henviser til en hendelse hvor en IP-adresse blir tildelt en terminal, ved hjelp av hvilken den kan kommunisere med eksterne nettverk. Dette skjer hovedsakelig med DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) eller BOOTP (BOOTstrap Protocol). I tillegg til det som er nevnt ovenfor, løser ikke kjente metoder nullkonfigurasjonen, hvorved det hovedsakelig ikke kreves noen prosedyrer fra brukeren ved registreringen. Ved dette blir innføringen av forskjellige tjenester umerkbare for brukeren.

EP 917328 A2 beskriver en framgangsmåte og et system for styring av håndfri mobiltelefoni som benytter trådløs dataoverføring til/fra et nettverk. Innkommende trafikk til en terminal rutes til terminalens trådløse hjemmenettverk.

Formål

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for hendelser i forbindelse med nullkonfigurasjonen og autokonfigurasjonen mellom IP og Mobile IP. Oppfinnelsen har som mål å fremskynde registreringen av Mobile IP og autokonfigurasjonen av IP. Dette kan implementeres i samsvar med oppfinnelsen, for eksempel ved å redusere antallet nødvendige meldings-vekslinger (tur-retur) som kreves ved et nettverksbytte og utokonfigurasjon.

Oppfinnelsen

Dette formålet oppnås med en framgangsmåte ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1 og et system ifølge den karakteriserende del av patentkrav 5. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de uselvstendige kravene 2-4.

For å implementere dette, er fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen i hovedsakkarakterisert vedat det blir funnet en fremmedagent for å bestemme lokaliseringen av terminalen, og en terminal blir registrert til en fremmedagent for styring av utgående trafikk, hovedsakelig samtidig, hvorved de nevnte funksjonene har blitt overført, som en del av den interne meldingsutvekslingen til det trådløse datanettverket. Systemet i samsvar med oppfinnelsen er hovedsakeligkarakterisert vedat det er innrettet til å tilkoble autokonfigurasjonen og å finne agenten, og at systemet er innrettet til å overføre disse som en del av den interne forhandlingen til det trådløse dataoverførings-nettverket.

Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelsen er det mulig å øke hastigheten på overføringen av terminaler, og i tillegg blir nettverksutvekslingen mellom to forskjellige trådløse nettverk, så som WLAN eller liknende, forenklet. Dette er meget fordelaktig fordi mikromobiliteten mellom hovedstasjonene, som er karakteristisk for et trådløst lokalt nettverk og innenfor nettverket, ikke er mulig når makromobiliteten foregår mellom nettverkene på Mobile IP-nivået.

Autokonfigurasjonen som er implementert med fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er i tillegg meget datasikker på grunn av det benyttete lokale nettverket. Ved hjelp av oppfinnelsen, kan antallet nødvendige meldingsutvekslinger reduseres fra fire til kun to. I tillegg skal det bemerkes, at selv om oppfinnelsen fokuserer på WLAN-miljøet, er den bakover-kompatibel i hovedsakelig alle tilkoblingsnett. I tillegg til autokonfigurasjon og agent-detektering, er det ved hjelp av oppfinnelsen mulig å tilføre terminalen også andre data på topologien til det aktuelle WLAN-nettverket, i tillegg til topologien til tilgangs-rutere. Dataene som trengs for å øke hastigheten på nettverksutveksling kan således overføres til terminalen.

Eksempel

Den foreliggende oppfinnelsen vil i det følgende beskrives i nærmere detalj, med henvisning til tegningene, hvorved

Figur 1 viser prinsippet til en nettverksarkitektur, og dennes mikro- og makromobilitet,

Figur 2 viser prinsippet til strukturen til et hierarkisk Mobile IP-nettverk,

Figur 3a til 3c viser eksempler på en tjenesteanmodnings-pakke / tjenesterespons-pakke i samsvar med oppfinnelsen, Figur 4a til 4c viser et spesielt fordelaktig eksempel på signalisering ved fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen, og Figur 5 viser et annet spesielt fordelaktig eksempel på signalisering ved fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelsen benytter 802.1X-standarden (IEEE, 802.IX) i WLAN-miljøet, som er kjent som datasikkerhet-standarden. Oppfinnelsen blir først beskrevet i nærmere detalj ved en løsning i samsvar med kjent teknikk, hvorved fordelene som er fremskaffet med fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen kan bli bedre realisert. Den nevnte 802.1X-standarden er konstruert for identifisering, for bestemmelse av rettigheter, samt for overføring av data tilknyttet fakturering før autokonfigurasjonen foretas for IP-en. 802.IX benytter EAP-protokollen (Extensible Authentication Protocol) eller en variasjon av denne. I samsvar med kjent teknikk blir tilgang til IP-en i WLAN-miljøet bare muliggjort etter en vellykket identifisering foretatt av 802.IX, hvorved nevnte autokonfigurasjon blir foretatt. Som et resultat av dette mottar terminalen en IP-adresse. Etter autokonfigureringen, foretas en agent-detektering som er typisk for Mobile IP-en, ved hjelp av ruter-kunngjøringer (Router Advertisements) og ruter-anmodninger (Router Solicitations). Deretter foretas registreringen som kreves av Mobile IP-en (tilknytning, tilknytnings-oppdatering) i samsvar med kjent teknikk. Etter registreringen er det mulig å fortsette den vanlige IP-trafikken som brukes av applikasjonene, for eksempel TCP-trafikken (Transport Control Protocol).

Beskrivelsen ovenfor er et eksempel på kjent teknikk. I fremgangsmåten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen blir inndelingen av IP-adressen (autokonfigurering) og agent-detekteringen kombinert og foretatt som en del av den interne forhandlingen til 802.IX. Dette implementeres ved å tilføre et nytt tjenesteanmodnings-Ajenesterespons-meldingspar til EAP-protokollen som brukes av 802.IX, ved hjelp av hvilket det unngås en autokonfigurasjon med flere meldingsutvekslinger (det typiske antallet for DHCP er 2 til 4). På liknende måte blir den eksplisitte agent-deteksjonen unngått, noe som vanligvis krever gjentatt, gruppert overføring til nettverket, detektering av svar på disse overføringene, samt forbedring av tidsavbrudd.

Oppfinnelsen kan fordelaktig utvides mer mot nullkonfigurasjonen. Slik overfører for eksempel terminalen sin egen APN-identifikator (Access Point Name) under en EAP-forhandling. På grunnlag av APN (kjent fra GPRS-nettverk) er det mulig å finne hjemmenettverket til en terminal, og å tilføye parametre forbundet med autokonfigurasjonen og nullkonfigurasjonen til terminalen.

Ekspansjonen av EAP-protokollen til 802.IX, i samsvar med oppfinnelsen, kan implementeres i samsvar med en fordelaktig utførelse, på en slik måte at den "leverandørspesifikke" typen (Type=255) i EAP-anmodningsmeldingene / EAP-svarmeldingene blir brukt for meldinger. Figur 3 viser pakke-formen for nevnte melding. Feltet "Leverandør ID" til pakken, viser koden til tjenesteleverandøren (SMI Network Management Private Enterprise Code of the Vendor), som blir fastsatt i IETF RFC 1007. "Leverandør-type" beskriver en tjenesteleverandørsentrert metode-type. Innholdet i "Leverandør-spesifikk"-feltet bestemmes av hver tjenesteleverandør.

I samsvar med en annen fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, blir ekspansjonen implementert på en slik måte at en ny EAP-anmodningsmelding-/ EAP-svarmeldingstype fremstilles i tillegg til de eksisterende. I dette tilfellet må type-nummeret aksepteres i IANA - en (Internet Assigned Numbers Authority) til IETF-en (Internet Engineering Task Force). Figur 3b viser formen til anmodnings- og svarpakken. Feltet "Type=XXX" er for autokonfigurasjon (Type=Auto-config). Type-feltet bestemmer typen til tjenesteanmodningen eller -svaret. En ny type skal navngis av IETF-en. "Type-data"-feltet varierer mellom tjenesteanmodnings-typen og den korresponderende svar-typen.

Den tredje fordelaktige utførelsen for implementeringen av ekspansjonen i samsvar med oppfinnelsen, er å gjøre ekspansjonene en del av den forhandlete protokollen inne i EAP-en, for eksempel som en del av EAP/SIM-metoden (Subscriber Identity Module) eller EAP/AKA-metoden (Authentication and Key Agreement). Nye versjoner av de aktuelle protokollene skal altså også skaffes ved standardisering. EAP/SIM-en er en forsterket GSM identifiseringsmetode (Global Standard for Mobile Communication) som gjør det mulig å bruke de eksisterende SIM-kortene og besøk i GSM-nettverk. EAP/AKA-en er en fremgangsmåte hvor USIM/SIM-kortene (User Services Identity Module) blir brukt i UMTS/GSM nettverks-besøkene (Universal Mobile Telecommunication System). Figur 3c viser en form av EAP/SIM-anmodnings-/svarpakkene. Feltet "Type=18" sier at det er EAP/SIM. Denne typen av EAP-type har feltet "Subtype", til hvilket det er bestemt en ny type av nummer for autokonfigurasjon (Subtype=Auto-config). Den nye typen vist her skal bestemmes av IETF-en. "Subtype-Data" bestemmer dataene tilknyttet feltet (attributter, lengde, verdi, etc).

En fordelaktig utførelse av oppfinnelsen ved en auto-/nullkonfigurasjons-forhandling er vist i figur 4a til 4c. Signaliseringsdiagrammene vist i figuren viser en enkel "støt"-type ("push"-type) anmodningsrespons-autokonfigurasjon, hvorved pakkene i samsvar med figurene 3a til 3c brukes tilsvarende. Elementet som utfører bruker-verifiseringen (senere verifikator) identifiserer terminalen (klient) med en EAP-anmodning/identitets-anmodning, til hvilken terminalen svarer med et EAP-svar/identitets-svar. Etter denne verifiseringen skjer det en meningsutveksling tilknyttet en bestemt EAP (figur 3a, 3b) eller EAP/SIM (figur 3c), mellom terminal og verifikatoren. Videre blir parametere tilknyttet auto-/nullfigurasjonen endret, hvilke parametre enten blir godtatt eller awist av terminalen. Avhengig av den benyttete utvidete pakken, skjer meldingsendringen på følgende måte. Ved å bruke pakken av type 225 (figur 3a), omfatter meldingsendringen tilknyttet auto-/nullfigurasjonen en EAP-anmodning/leverandør-spesifikk anmodning og det korresponderende svaret. I autokonfigurasjonstype-pakken (figur 3b) skjer meldingsutvekslingen på følgende måte, hvorved anmodningen og svaret blir dannet av EAP-anmodningen/auto-config-meldinger, samt EAP-svar/auto-config-meldinger. Videre, i tilknytning til EAP/SIM-en, er meldingene EAP-anmodning/SIM/auto-config og EAP-svar/SIM/auto-config. Ytterligere forhandlinger eller meldingsutvekslinger blir ikke lenger foretatt. Dersom terminalen ikke støtter auto/nullkonfigurasjon inne i EAP-en, awiser den bare meldingen og fortsetter etter EAP-forhandlingene med vanlige konfigurasjonsmetoder på vIP-nivå (viritual Internet Protocol).

Figur 5 viser en andre fordelaktig utførelse av auto-/nullkonfigurasjon-forhandlingen i samsvar med oppfinnelsen, omfattende flere tjeneste anmodning-svar-meldingsutvekslinger. Terminalen blir først identifisert, hvoretter meldingsutvekslingen er meldingsutveksling tilknyttet EAP-en. Tjenesteanmodningen som tilbys av verifikatoren er i praksis et tilbud om å fortsette forhandlingen (EAP-anmodning/auto-config-anmodning). Terminalen svarer på dette enten negativt eller positivt i sin svarmelding, EAP-svar/auto-config-(NAK / OK). Dersom responsen fra terminalen er negativ (NAK), blir autokonfigurasjonen fortsatt med vanlige metoder på IP-nivået

(END).

Når terminalen svarer positivt (OK), foretas endringen av tjeneste-anmodningssvar-meldinger som er tilknyttet konfigurasjonen, hvorved parametrene som tilhører auto/nullkonfigurasjonen blir angitt. I sitt første positive svar (EAP-svar/Auto-config-OK), kan terminalen gi verifikatoren data om seg selv i tillegg til parametrene den støtter. Eksempler på disse parametrene omfatter for eksempel AC_APN, som angir APN-navnet fremskaffet av terminalen, AC_SECASSOC, som er data om sikkerhetsparametrene som tilbys av terminalen (SA, Secutity Assosiation). I tillegg kan terminalen anmode om den tunneling-metoden den ønsker, samt en liste med de støttete auto/nullkonfigurasjons-parametrene.

I Auto/nullkonfigurasjonen er det i tillegg mulig å utveksle parametre, slik som AC_ACCEPT_FA, som er anmodningsdata fra en fremmedagent, AC_ACCEPT_HA, som anmoder om data fra hjemmeagenten, AC_ACCEPT_COA, med hvilken IP-adressen aksepteres for terminalen (Card of Access), AC_ACCEPT_DNS, med hvilken data fra DNS-servere (Domain Name System) aksepteres, AC_ACCEPT_GW, med hvilken standard gateway aksepteres. I tillegg kan terminalen anmode om parametre fra en støttet tunneling, så vel som data tilknyttet fakturering. De beskrevne AC_ACCEPT parameter-feltene blir fordelaktig presentert på bitmaske-form, noe som sparer plass.

Verifikatoren kan spørre som en del av dataene som tilbys terminalen fra terminalens hjemmenettverk. Denne funksjonen er meget nyttig ved nettstreifings-situasjoner (roaming), og med denne har bruken av APN en enda viktigere betydning når det søkes etter hjemmenettverket til en terminal og når tjenestene som tilbys terminalen er listet opp.

Den foreliggende oppfinnelsen kan være bakover-kompatibel. Dersom terminalen ikke forstår ekspansjonen til den tilbudte EAP-en, forlater den fordelaktig funksjonen udetektert og tar seg av både autokonfigurasjonen og søket etter en agent, ved hjelp av midlene den kjenner til. Oppfinnelsen trenger ikke nødvendigvis endringer i WLAN-hovedstasjonene, men kun verifisering til en lokalt styrende server, samt terminalen.

Claims (5)

1. Framgangsmåte for styring av nettverksutveksling (1, 3) som finner sted fra ett trådløst dataoverføringsnettverk til et annet, hvorved innkommende trafikk til en terminal (T) rutes til terminalens hjemmenettverk, hvilket hjemmenettverk er arrangert til å ha kunnskap om et fremmed nettverk (F) der en aktuell posisjon for terminalen (T) som tilhører hjemmenettverket er, i hvilket tilfelle trafikken ledes videre til det fremmede nettverket (F) for overføring til terminalen,karakterisert vedat i) det utføres automatisk konfigurering for å framskaffe en adresse for terminalen som skal brukes til å lede utgående trafikk, ii) det finnes en fremmedagent for å bestemme terminalens (T) posisjon, der prosedyre i) og ii) kombineres til å finne sted hovedsakelig samtidig under en meldingsutveksling ved hjelp av et nytt tjenesteforespørsel/responsmeldings-par som dannes for å tilføyes til en EAP-protokoll, og overføres som en del av en intern meldingsutveksling i det trådløse dataoverføringsnettverket.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det som trådløst nettverk anvendes et WLAN-nettverk.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat APN-identifikatoren (Aksess-Punkt-Navn) for terminalen (T) overføres for å finne hjemmenettverket for terminalen samt for å bringe andre parametere til terminalen (T).

4. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat det dannes en ny meldingstype for automatisk konfigurering.

5. System for styring av nettverksutveksling (1, 3) som finner sted i et trådløst dataoverføringsnettverk, hvilket system omfatter en terminal (T) samt en ruter (AR) for ruting av trafikk som kommer til terminalen, hvilket system i tillegg omfatter et hjemmenettverk, der data forbundet med terminalen (T) er lokalisert, samt et hjemmenettverk (F), der terminalen (T) er lokalisert,karakterisert vedat systemet omfatter i) midler for å utføre automatisk konfigurering for å framskaffe en adresse til terminalen (T) som skal brukes til å lede utgående trafikk, og ii) midler for detektering av fremmedagent for å bestemme en aktuell lokasjon for terminalen (T), der den automatiske konfigureringen og detekteringen av fremmedagenten er arrangert for å finne sted hovedsakelig i løpet av en meldingsutveksling, ved hjelp av et nytt tjenesteforespørsel/responsmeldings-par som systemet er arrangert til å forme og tilføye til en EAP-protokoll.