CN1815998A - 提高移动ip网络中家乡代理报文转发性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高移动IP网络中家乡代理上报文转发性能的方法。本发明中，当移动节点向家乡代理注册时，便在家乡代理的路由表中增加相应的路由表项，表项中记录着所述移动节点的绑定缓存信息，这样，当通信节点向移动节点发送报文时，便可以在路由查找过程中直接确定所述的报文是发往移动节点的报文，并利用所述的家乡地址对应的绑定缓存信息进行报文的封装转发处理。因此，本发明使得无论接收到的报文是否是发往移动节点的报文，都可以在通常的转发报文的路由查找过程中区分出来，而无需再对绑定缓存进行额外的查找来确定报文是发往移动节点的。该方法有效减少了对通过隧道发往移动节点的报文的对绑定缓存的查找次数，从而提高家乡代理的报文转发性能。

Description

提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法。

背景技术

移动IP包括移动IPv4和移动IPv6，这两种协议可以使移动节点从一个家乡链路移动到其他外地链路而不用改变移动节点家乡地址，从而保持通信。

移动IP网络的组网结构如图1A和图1B所示，图1A为移动IPv4网络，图1B为移动IPv6网络，移动IP网络中主要包括移动节点、家乡代理、外地代理和通信节点，其中所述外地代理只存在于移动Ipv4网络中。

所述的移动节点在改变网络接入点后，通信节点仍可以利用移动节点的家乡地址与其通信。发送给移动节点的报文可以通过家乡代理路由到移动节点，而不需要考虑移动节点在internet(互联网)上的当前位置。

所述的家乡代理是位于移动节点家乡网络上的实体设备，例如可以为移动节点的家乡链路上的路由器。家乡代理中保存着移动节点的家乡地址及身份信息。以便于当移动节点从家乡网络移动到外地网络，可以通过家乡代理中保存的地址保持和其他通信节点已有的连接不中断。

所述的通信节点为与移动节点已经建立通信连接的对端节点，通信节点可以是移动的终端设备，也可以是固定的节点设备。

所述的外地代理是在移动IPv4网络中使用的设备，是在移动节点所在的外地网络上的路由器，当移动节点进行注册时，可以向移动节点提供路由功能；外地代理负责解封装从家乡代理通过隧道发来的需要发送给移动节点的报文；对于移动节点发送的报文，外地代理可以作为默认路由器。

在移动IPv4网络中，当移动节点移动到了外地网络，则向外地代理发送注册请求，外地代理将验证有效的注册请求转发到家乡代理，并在家乡代理生成移动节点的绑定缓存表项，用于记录已经向家乡代理注册的家乡地址，以便于将需要发送给移动节点的报文通过家乡代理上建立的隧道发送到移动节点。

在移动IPv6网络中，当移动节点从家乡链路移动到外地链路，移动节点会向家乡代理注册家乡地址和当前的转交地址信息。这样，当家乡代理在家乡链路截获要发送到相应的移动节点家乡地址的报文，便会利用所述的当前的转交地址信息对截获的报文进行相应的封装处理，之后，将所述的报文发送到移动节点注册的转交地址，从而保证移动节点移动到外地后，仍然可以在不改变家乡地址的情况下正常地进行报文的接收。

为此，移动IP的家乡代理上需要维护绑定缓存数据库来记录在家乡代理上注册过的移动节点。绑定缓存中记录有移动节点的家乡地址和移动节点当前的转交地址的对应关系，所述的转交地址是移动节点移动到外地网络后获取的新的地址。

根据RFC3775可知，在移动Ipv6网络中，在家乡代理支持转发功能的前提下，可以以任何方式实现绑定缓存的功能。例如，绑定缓存可以和邻居发现协议维护的节点的目的地缓存结合在一起。当发送报文时，查找邻居发现的目的地缓存之前，需要查找绑定缓存。

对正常的IP转发处理过程来说，如果采用上述方法，则相应的对移动节点的地址信息的查找过程为：

(1)对移动节点地址的路由查找，确定报文的下一跳路由信息；

(2)绑定缓存查找，以确定报文的目的地址是移动节点的家乡地址。并且获得必须的信息后，通过隧道发送数据到移动节点。

(3)如果绑定缓存查找失败，需要查找邻居缓存得到直接的非移动邻居。

可以看出，对于需要转发到移动节点的报文，家乡代理在进行转发处理过程中需要进行多次查找，这必然会降低家乡代理对发送给移动节点报文的转发性能。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，以减少当通过隧道发送报文到移动节点时对绑定缓存的查找次数，从而提高家乡代理的报文转发性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，包括：

A、在移动IP网络中，当移动节点向家乡代理注册时，家乡代理在路由表中增加和移动节点的绑定缓存信息对应的路由表项；

B、当通信节点向移动节点发送报文时，则通过直接查询所述路由表确定接收所述报文的移动节点的绑定缓存信息；

C、利用所述的绑定缓存信息对所述报文进行封装，并发送给所述的移动节点。

所述的步骤A包括：

A1、采用在路由表中直接存贮移动节点的绑定缓存信息；

或者，

A2、采用在对应路由表中保存绑定缓存信息索引，利用该索引可以得到具体的绑定缓存信息。

所述的步骤A1包括：

只有当确定绑定缓存信息对应的家乡地址不与路由表中已有的地址信息完全匹配时，所述的绑定缓存信息才添加至路由表中。

所述的绑定缓存信息包括：

移动节点的家乡地址信息和转交地址的对应关系。

本发明中，在所述的路由表项中记录的信息还包括出接口信息或出接口信息对应的标志位，所述的移动节点对应的路由表项的出接口信息为移动IP接口信息，所述的标志位也可以用于区分是否为发送给移动节点的报文。

所述的移动IP接口信息可以为：

移动IPv4接口信息，或移动IPv6接口信息。

所述的步骤B包括：

B1、移动节点的家乡代理在家乡网络上，截获通信节点发送给移动节点的报文；

B2、家乡代理根据报文承载的目的地址信息查询路由表中匹配的路由表项，并根据匹配的路由表项中的绑定缓存或绑定缓存索引，确定接收所述报文的移动节点的绑定缓存信息。

所述的步骤B2还包括：

根据匹配的路由表项中的出接口信息或所述出接口信息对应的标志位确定所述报文为发往移动节点的报文。

所述的步骤C包括：

利用所述的绑定缓存信息对发送给移动节点的报文进行封装处理；

将封装处理后的报文发送给相应的移动节点。

所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法还包括：

当移动节点回到家乡网络，并向家乡代理取消注册时，从路由表中删除注册过程中增加的所述和移动节点的绑定缓存信息对应的路由表项。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明是在移动节点向家乡代理注册时直接将移动节点的家乡地址信息增加到路由表中。因而使得在通常的转发报文的路由查找过程中，就可以区分出接收到的报文是否是发往移动节点的报文，而无需再对绑定缓存进行额外的查找以进行区分。因此，本发明可以减少对通过隧道发往移动节点的报文的对绑定缓存的查找次数，从而提高家乡代理的报文转发性能。

另外，本发明中，在路由表中维护绑定缓存的索引，对于作为家乡代理的路由器包括多个接口板的情况，还可以减少报文在各个板间的透传过程，从而节省路由器的资源，进一步提高其报文转发的性能。

附图说明

图1A为移动IPv4网络的组网结构示意图；

图1B为移动IPv6网络的组网结构示意图；

图2为本发明所述的方法的流程图；

图3为路由表中的绑定缓存索引表项的示意图；

图4为路由器中的报文分发***示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想为：当移动节点向家乡代理注册时，便在家乡代理的路由表中增加相应的路由表项，表项中记录着所述移动节点的绑定缓存信息，这样，当通信节点向移动节点发送报文时，便可以在路由查找过程中直接确定所述的报文的目的地址为移动节点的家乡地址，并利用所述的家乡地址对应的绑定缓存信息进行报文的转发处理。当移动节点回到家乡网络之后，向家乡代理取消注册的时候，同时也从路由表中删除注册过程中添加的对应的路由项。

也就是说，当需要创建移动节点的绑定缓存时，则在路由表中增加对应的路由表项。这样，在针对报文的路由查找过程中便可以确定要转发的报文是否为需要发送到已经注册的移动节点的报文。而且，本发明中可以在路由表中维护一个唯一的绑定缓存索引，可以从路由表查找过程中直接获取绑定索引，以确定报文的绑定缓存信息。对于***中有多个接口板的情况下，还可以进一步减少查找次数及报文在各个接口板之间的透传次数。

为对本发明有进一步的了解，下面将结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

本发明所述的方法的具体实现方式如图2所示，包括以下步骤：

步骤21：家乡代理接受一个移动节点的有效的注册信息，并在该路由器(即家乡代理)上成功的添加该移动节点的绑定缓存信息；

具体为：家乡代理收到移动节点的家乡注册请求，则在检查绑定注册的有效性后，将对应的移动节点的家乡地址和转交地址信息等添加到相应的绑定缓存中；

步骤22：为所述绑定缓存信息生成唯一标识该绑定缓存的索引值；

即将家乡地址对应的绑定缓存，产生一个唯一的标识(即索引值)来区别于其他绑定缓存，每一个绑定缓存的索引必须是唯一的；

当然，也可以将绑定缓存信息直接存贮于路由表中，此时，无需生成所述索引值，即在步骤23中，直接将移动节点对应的绑定缓存信息添加至路由表中；

在向路由表中直接添加绑定缓存信息的时候，应当保证路由表中不存在和家乡地址完全匹配的项，以预防由负载分担引起的问题，如果有其他和家乡地址匹配的项，则无法确定该报文的转发策略。即究竟是一个发往移动节点的报文，还是一个正常转发的报文，将因为有两条路由匹配而无法确定；

步骤23：在路由表中增加相应的路由表项，所述的路由表项的地址是移动节点的家乡地址，同时，该路由表项中还包括所述的绑定缓存的对应信息，或者是记录绑定缓存的索引值；

即在针对所述的移动节点的地址信息创建的路由表项中增加了绑定缓存的索引值，所述索引值指向该移动节点对应的绑定缓存信息，如图3所示；

对于移动IPv6的移动节点，该路由表项中地址的前缀长度是128，路由表项的出接口信息为移动IPv6接口，当然，如果是IPv4的移动节点，则路由表项的出接口信息为移动IPv4接口；

在路由表中，也可以不再创建移动IPv6接口或IPv4接口，而是通过添加出接口信息的标志位达到区分移动IPv6或IPv4路由和其他路由的目的，所述的标志位可以确定该路由表项是否是移动节点注册过程中添加的，以便于确定所述报文是否为发往移动节点的报文；

在移动IPv4网络，所述的移动IP接口是在路由器上为移动IP维护一个逻辑接口，该接口作为发送给移动节点的报文在路由器上的出接口，即家乡代理与移动节点间隧道的入接口。

经过上述步骤21至步骤23的处理后，在所述的路由表项中增加了相应的绑定缓存或绑定缓存的索引信息，这样，当针对待转发的报文进行路由查找处理时，便可以直接获取转发需要的绑定绑存信息。

步骤24：移动节点注册的家乡代理截获向移动节点发送的报文，并在家乡代理上根据报文中承载的目的地址进行路由查找；

步骤25：通过路由查找确定移动节点对应的路由表项，获得移动节点的出接口和移动节点对应的绑定缓存信息；

在路由表中对应的匹配的路由表项的出接口信息为移动IPv6接口或移动IPv4接口，根据该接口信息便可以确定该路由表项为移动IPv6或移动IPv4的路由表项，或者根据所述标志位来确定。确定了该报文需要发送至相应的移动节点，然后，获得移动节点的绑定缓存信息。

移动节点的绑定缓存信息的获取是通过所述的绑定缓存的索引值获得，具体为：从路由表中查询得到绑定缓存的索引值，然后，利用所述的索引值找到对应的绑定缓存，从而获取封装所述报文的信息；如果绑定信息直接存贮在路由表中，则可以直接得到对应的封装信息。

步骤26：利用所述的绑定缓存信息对所述报文进行封装后，通过相应的接口发送给相应的移动节点，即通过所述的移动IP接口确定的移动节点和家乡代理间的隧道将所述的报文发送给相应的移动节点。

由上述描述可以看出，本发明所述的方法可以分别适用于移动IPv4和移动IPv6网络中，而且，如果应用于移动IPv6或者移动IPv4中，以对移动IPv6或移动IPv4路由器中的路由表进行改进更新，将有效提高路由器对报文的转发处理性能。

下面将结合本发明的具体的应用过程对本发明的特点进行描述。

如图4所示，在分布式***中，具有多个接口板的情况，如果采用现有技术中的方案，则在查找目的地绑定缓存之前，需要单独进行绑定缓存的查找，这样，接口板收到报文后，该接口板会将报文送到有家乡网络的接口(即具有家乡地址前缀的接口)的接口板，如果所述的报文的目的移动节点如果注册了相应的转交地址，则报文有需要进行2次板间透传才可以转发出去，如图4中的粗虚箭头线所示。在该过程中报文需要在以下各个接口板间传递：

1、包括报文的入接口的接口板；

2、包括家乡网络的接口(移动IP接口)的接口板；

3、包括转交地址对应的出接口的接口板。

仍以上述假设为例，如果使用本发明，绑定信息可以在报文接收到的接口板得到，这是因为路由表在各个板上都是一样的，包含所有的路由信息。而且，因为相应的绑定缓存是添加在路由表中的，所以可以在各个接口板上直接得到相同的信息。利用本发明，在报文的转发处理过程中需要经过的接口板如图4中的粗实箭头线所示，包括：

1、接口板包括了报文的入接口；

2、接口板包括了转交地址的出接口。

因此，如图4所示，可以看出，当移动节点移动到外地，并在家乡代理中登记了相应的转交地址后，利用本发明，可以大大减少接口板间传递的信息，从而节省家乡代理的处理资源，提高家乡代理的报文转发性能。

本发明中，所述的绑定缓存和路由表结合到一起的技术方案还可以扩展应用到通信节点，即在通信节点中的路由表中增加绑定缓存信息。对于支持路由优化的通信节点来说，移动节点也可以向通信节点注册，在通信节点上获取到绑定信息。那么通信节点向移动节点发送报文的时候，也会先查路由的。如果在注册的时候也把和绑定缓存信息对应的路由项加进去，那么就和家乡代理的处理一样了，省了一次绑定表的查找过程，一次路由查找就可以找到对应的绑定信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，包括：

A、在移动IP网络中，当移动节点向家乡代理注册时，家乡代理在路由表中增加和移动节点的绑定缓存信息对应的路由表项；

B、当通信节点向移动节点发送报文时，则通过直接查询所述路由表确定接收所述报文的移动节点的绑定缓存信息；

C、利用所述的绑定缓存信息对所述报文进行封装，并发送给所述的移动节点。

2、根据权利要求1所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、采用在路由表中直接存贮移动节点的绑定缓存信息；

或者，

A2、采用在对应路由表中保存绑定缓存信息索引，利用该索引可以得到具体的绑定缓存信息。

3、根据权利要求2所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的步骤A1包括：

只有当确定绑定缓存信息对应的家乡地址不与路由表中已有的地址信息完全匹配时，所述的绑定缓存信息才添加至路由表中。

4、根据权利要求1所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的绑定缓存信息包括：

移动节点的家乡地址信息和转交地址的对应关系。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，在所述的路由表项中记录的信息还包括出接口信息或出接口信息对应的标志位，所述的移动节点对应的路由表项的出接口信息为移动IP接口信息，所述的标志位也可以用于区分是否为发送给移动节点的报文。

6、根据权利要求5所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的移动IP接口信息可以为：

移动IPv4接口信息，或移动IPv6接口信息。

7、根据权利要求5所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、移动节点的家乡代理在家乡网络上，截获通信节点发送给移动节点的报文；

B2、家乡代理根据报文承载的目的地址信息查询路由表中匹配的路由表项，并根据匹配的路由表项中的绑定缓存或绑定缓存索引，确定接收所述报文的移动节点的绑定缓存信息。

8、根据权利要求7所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的步骤B2还包括：

根据匹配的路由表项中的出接口信息或所述出接口信息对应的标志位确定所述报文为发往移动节点的报文。

9、根据权利要求8所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，所述的步骤C包括：

利用所述的绑定缓存信息对发送给移动节点的报文进行封装处理；

将封装处理后的报文发送给相应的移动节点。

10、根据权利要求1、2、3或4所述的提高移动IP网络中家乡代理报文转发性能的方法，其特征在于，该方法还包括：

当移动节点回到家乡网络，并向家乡代理取消注册时，从路由表中删除注册过程中增加的所述和移动节点的绑定缓存信息对应的路由表项。

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