CN102724055A - 基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***，该***包括：多接口地址列表，设置于移动节点处，用于记录移动节点多个接口的信息；列表管理模块，用于维护和管理多接口地址列表中的内容；决策模块，用于读取多接口地址列表信息并综合考虑业务属性等内容，进行地址选择并作出决策。列表管理模块中设置了用户设定选项，用以方便用户手动修改所述多接口地址列表中的参数，多接口列表中设置了流属性相关的选项，该选项可根据通信流的属性设定，如端口号等。本发明能够综合考虑链路和接口特性、业务属性、用户喜好及通信流的相关属性等，实现了负载分担，提高了数据的传输效率，同时增强了通信的安全性。

Description

基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***

技术领域

本发明涉及多接口移动节点的地址选择***，特别是涉及一种基于移动IPv6的多接口移动节点地址选择***。

背景技术

随着信息网络技术的快速发展，尤其是一些新型网络技术的不断出现，人们对信息的需求在内容和获取方式上也出现了变化，不再满足于使用固定终端或单个移动终端连接到互联网上，而是希望能使用移动终端，在运动中仍可以从互联网上连续的获取信息。因此IETF于2004年提出了RFC3775，即移动IPv6协议(Mobile IPv6，MIPv6)，它的出现使得单一接口的移动节点(mobile node，MN)在IPv6子网间移动时可以保持其通信的连续性。

同时，无线技术也在快速发展，人们可以通过多种无线网络在移动过程中接入到因特网，包括WWAN(Wireless Wide Area Network，无线广域网，如GSM、GPRS、UMTS等)、WMAN(WirelessMetropolitan Area Network，无线城域网，如802.16a/c/d/e/f/g/h/i/k等)、WLAN(WirelessLocal Area Network，无线局域网，如802.11a/b/g/i/n/e/f/h等)、WPAN(Wireless PersonalArea Network，无线个人网络，如802.15.1、802.15.2、802.15.3a、802.15.3b、802.15.4等)，通过多种无线接入方式接入因特网成为未来网络发展的趋势。但是单一网络很难满足不同类型业务对带宽、时延等多方面的需要，同时也很难保证用户对移动性的需求。而往往某个地方总会有一种或多种接入方式，如果能够根据各种接入方式不同的性能、代价等因素进行合理的调整，选择性价比较高的接入方式；或者同时利用多种接口接入方式，将能提供更大的带宽以及更可靠的服务，因此，多接口移动节点应运而生。多接口移动节点具备多个网络接口，可以同时接入不同的网络，在数据传输的可靠性、持久性等方面具有明显的优势，也是支持泛在、异构的移动性管理技术的研究的研究方向之一。

与此同时，全球范围内存在多种无线接入网络，但是单一网络很难满足不同类型业务对带宽、时延等多方面的需要，同时也很难保证用户对移动性的需求。如果移动节点只具备单一的网络接口，将很难保证其通信的连续性和高效性。因此需要具备不同类型的网络接口、可以同时接入多个网络的移动节点。多接口移动节点的出现将可以更好的实现持久以及广域网络的可连接性，同时能够提供更大的带宽以及更可靠的服务。

多接口移动节点的优势主要体现在：

(1)持久和连续的通信

当前，不同的无线技术有不同的覆盖范围。如IEEE802.11b典型的覆盖范围是100m，而GPRS基站通常覆盖范围是1km。如果配置了卫星接入的移动节点即使在很大范围内移动，也可以保持连接。这样，就有可能使得移动终端同时使用多种无线技术来保持通信的连通性和持久性。例如，一个移动节点同时配置了GPRS和IEEE802.11b。当这个移动节点在IEEE802.11b热点时，它可以通过IEEE802.11b接口接入互联网，享受高带宽服务。如果它移动到IEEE802.11b接入点(Aceess point，AP)范围之外时，它可以使用GPRS接口来保持互联网的连接。

(2)负载均衡

当多个接口同时接入互联网时，移动节点可以同时经过多条路径接收和发送数据。这样可以通过对负载进行合理的分配，从而达到负载均衡的目的。可用的信道带宽和拥塞情况是进行决策的重要参考因素。

(3)可靠性

拥有多种接口的移动节点可以通过多个独立的连接接入互联网。这样，移动节点就可以达到一定程度的冗余，使得它可以容忍一定的网络失败，增加了通信的可靠性。

(4)带宽聚合

当移动节点具有多种接入方式时，可以同时利用这些接口以增加可用带宽。例如：某业务需要4M的带宽，接口1和接口2的带宽都是2M，单一的接口并不能满足业务的需求，此时可以同时利用接口1和2进行该业务的传送，以达到带宽聚合的目的。

(5)优先级设定

多接口移动节点，可以向用户提供基于费用、效率、策略、带宽需求、时延等因素，选择传输技术或者接入网络的能力。

然而，由于标准的移动IPv6协议不具备同时处理多个家乡地址或者转交地址的能力，目前仍缺乏对移动节点同时使用多个接口、多个地址的支持。在多接口移动节点与移动口结合时，就会因此产生许多问题，例如：地址改变问题以及如何在多个地址中选取合理地址进行通信的问题。因此，需要一种方案来选取合适的地址用于通信。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种能够综合考虑链路及接口状态、业务属性及用户喜好等多种因素的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***，包括：

多接口地址列表，设置于移动节点处，用于记录移动节点多个接口的信息；

列表管理模块，用于维护和管理多接口地址列表中的内容；

决策模块，用于读取多接口地址列表信息并综合考虑业务属性等内容，进行地址选择并作出决策。

所述列表管理模块中设置了用户设定选项，用以方便用户手动修改所述多接口地址列表中的参数。

进一步地：

所述多接口列表中设置了流属性相关的选项，该选项可根据通信流的属性设定，如端口号。

当用户修改选项或者定时器到时或者所述移动节点地址改变时，所述列表管理模块修改更新多接口地址列表。

本发明的有益之处在于：

本发明的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***能够综合考虑链路和接口特性、业务属性、用户喜好及通信流的相关属性，实现了负载分担，提高了数据的传输效率，同时加强了通信的安全性。

附图说明

图1为本发明的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***结构示意图；

图2为图1中的列表管理模块的处理流程图；

图3为基于移动IPv6协议的多接口移动节点进行地址选择的消息流程图。

具体实施方式

多接口移动节点，可以同时接入多个网络，因此可能具有一个或多个家乡地址，而每个家乡地址上又可能绑定有一个或多个转交地址。当IPv6通信建立的时候，需要选取一个合适的地址进行通信。由于不同的网络链路有不同的带宽和时延，如果业务不能有效的分配，可能会导致一个接口出现拥塞而其他接口空闲的情况。此外，地址选择问题涉及到很多方面的因素，比如：目的前缀，接口类型，链路特性、用户喜好等等。因此需要地址选择***来权衡这些因素，选出恰当的地址，作为MN的通信地址。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***结构示意图。该地址选择***包括三个模块：1.多接口地址列表(Multi-interface Address List)，用于记录移动节点多个接口的信息；2.列表管理模块，负责对多接口地址列表中的内容进行***、删除、修改等方面的维护和管理工作；3.决策模块：综合考虑业务属性、多接口地址列表等各项内容，进行地址选择过程。其中：

如图1所示，移动节点具有多个无线接口：网络接口1、……网络接口n，这些接口分别向链路管理模块报告各自的状态信息，包括无线链路质量、带宽、延时、能耗等。列表管理模块从中提取***关注的链路及接口参数，并将这些信息写入多接口地址列表，并进行定期、动态的更新(包括删除、***、修改等操作)，以确保多接口地址列表内信息的准确性和有效性。同时，用户可通过列表管理模块手动修改多接口地址列表中的相应参数(例如：用户设定选项)。

列表管理模块从链路层获取链路和接口相关属性，提取出***所关注的部分，定期维护多接口列表。同时，还接收从用户来的消息，更改用户设定选项，其工作主要包括三部分：增加一个地址项；删除一个地址项；修改地址参数。其基本流程如图2所示。在三种条件下，可能触发列表管理模块对列表的操作，即：用户修改选项、定时器到时、MN地址改变。其中，用户修改选项条件出现时，主要修改多接口地址列表中的用户设定选项以及能耗选项。定时器到时后，列表管理模块检查链路和接口状态，如果有改变，需要对列表中的优先级选项进行修改。若MN地址发生改变，例如：回到家乡或者转移到其他外地网络时，需要修改列表中的地址选项，以及其他相应参数。

决策模块是本***的核心。当有业务到来时，该模块查询多接口地址列表的相应参数，同时结合从上层接收业务属性参数，例如：服务类型等，进行地址选择过程。决策模块综合各个参数，根据一定的策略，选出最优的地址，并将此结果传递给链路管理模块，作为当前应用的地址选择的结果。最后，发送相应的消息，通知家乡代理以及通信对端(CorrespondentNode)。

另外，本发明考虑到用户可能会根据实际需要如网络状况或费率等来设定优先使用的地址，特别在列表管理模块设置了用户设定选项，以方便用户手动修改多接口地址列表中的相应参数。

同时，考虑到某些业务更适合在特殊的链路层上传输以及在多个接口间的负载分担的问题，本发明在多接口列表中引入了流属性相关的选项，该选项可根据通信流的属性设定，比如可以设定属性为发送或接收端口，即可根据端口号将流分配到不同的地址上。这样，就可以通过某些特定的接口，如SSH协议端口号22和HTTPS协议端口号443传送安全的数据流，增加了通信的安全性。此外，该选项的设定也方便与流绑定协议相结合，以更好的发挥其作用。

图2为本发明的地址选择***中的列表管理模块的处理流程图。如图所示，当用户修改选项或者定时器到时或者MN地址改变时，都可能触发列表管理模块对多接口地址列表的操作。其中，当用户修改选项时，列表管理模块主要是修改多接口地址列表中的用户设定选项以及能耗选项；当定时器到时时，列表管理模块检查链路和接口状态，如果有改变，则修改更新多接口地址列表中的优先级选项；当MN地址发生改变，如回到家乡或者转移到其他外地网络时，则修改更新列表中的地址选项，以及其他相应参数。

多接口MN由于具有多个地址，因而在提供负载分担和负载均衡的可能性的同时，也加大了对地址管理的复杂程度。为了在MN发起通信时，能够快速选取恰当的地址，就需要对其多个地址进行管理和排序，因此在MN处增加了一个新的数据结构：多接口地址列表(Multi-interface Address List，简称MIAL)。通过该列表，MN可以在综合考虑用户喜好、目的前缀以及链路和接口特性等因素的基础上，选择用于同CN(Correspondent Node，通信对端)进行通信的地址。

图3为基于移动IPv6协议的多接口移动节点进行地址选择的消息流程图。如图：

当MN在网络中移动时，它通过路由公告信息RA(Route Advertisement)来判断它的特定接口是在家乡链路还是外地链路上。MN将此接口的家乡地址的前缀与所接收到的所有路由公告的网络前缀作比较，如果其中的一个前缀与MN的家乡地址相匹配，那么MN就确认为该接口仍连接在它的家乡链路上。反之，MN确认对应的接口在外地链路上。

若MN某一个接口连接在外地链路上，它可以通过有状态自动配置或无状态自动配置来获得一个地址，称为转交地址。在家乡地址与转交地址之间的映射称为绑定。MN每获得一个新的转交地址，必须把该新的转交地址通过绑定更新消息发回给其家乡代理HA(Home Agent)。HA需要跟踪所有注册MN的移动情况，并把这些信息记录到内存里，称为绑定缓存。

MN完成在HA的注册后，MN更新其多接口地址列表。MN发起通信时，它根据通信流从其多接口地址列表中选出合适的地址，与CN进行多绑定注册过程，并将相应的信息写入BID(网桥ID)的优先级选项以及流识别选项(Flow Identification Option)中，然后MN向CN发送包含此选项的绑定更新信息，并将CN加入由MN维护的对应接口的绑定更新成员表中。当CN要与MN通信时，CN发出一个目的地址为MN某个接口的家乡地址的数据包，该数据包被路由到该接口的本地链路，并被HA截获，然后HA将此分组数据通过隧道发往MN对应接口的转发地址，MN收到后解封装得到原数据包，MN随后将地址选择过程的结果写入BID子选项的优先级项中。当MN给CN发响应数据包时，捎带上该绑定更新信息，同时将选出的最优地址与CN进行多绑定注册，CN完成与MN的多绑定注册后，更新其绑定缓存，并根据流识别选项以及BID中的优先级选项，选择出最合适的地址发送数据包，此后，CN可以不通过HA而直接将分组数据路由到MN，称为路由优化。另外，CN还可以通过双向隧道的方式同MN进行通信，同MIPv4相同，CN发出的所有数据包都发送到HA处，再由HA通过隧道发送给MN。

当MN的该接口移动到其它外地链路时，MN将获得一个新的转交地址，它要进行重新注册。此时不仅要向HA登记绑定更新信息，而且还要与此接口通信的每一个CN发送绑定更新信息，以便它们能够随时跟踪MN。

当MN的该接口回到本地链路时，它会向CN发出请求，以取消其一切地址绑定。

本发明的基于移动IPv6的多接口移动节点地址选择***，综合考虑了链路及接口状态、业务属性、用户喜好以及通信流的相关属性等，实现了负载分担，提高了数据的传输效率，同时加强了通信的安全性。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***，其特征在于包括：

多接口地址列表，设置于移动节点处，用于记录移动节点多个接口的信息；

列表管理模块，用于维护和管理多接口地址列表中的内容；

决策模块，用于读取多接口地址列表信息并综合考虑业务属性等内容，进行地址选择并作出决策；

所述列表管理模块中设置了用户设定选项，用以方便用户手动修改所述多接口地址列表中的参数。

2.如权利要求1所述的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***，其特征在于：

所述多接口列表中设置了流属性相关的选项，该选项根据通信流的属性设定。

3.如权利要求1所述的基于移动IPv6协议的多接口移动节点地址选择***，其特征在于：

当用户修改选项或者定时器到时或者所述移动节点地址改变时，所述列表管理模块修改更新多接口地址列表。

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