專利名稱：支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法
技術領域：
支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法屬于計算機網(wǎng)絡技術領域。
背景技術：
基于分組交換的互聯(lián)網(wǎng)目前已經(jīng)成為全世界最重要的信息基礎設施，通信 網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)的三網(wǎng)融合以互聯(lián)網(wǎng)為技術基礎已成為人們的共 識。互聯(lián)網(wǎng)具有可擴展性好、可生存性強、靈活性強、無所不在等特點，但是 目前互聯(lián)網(wǎng)的"無連接、端對端和盡力而為"的設計理念也帶來了安全性差、 無法保證服務質量(QoS)和沒有明晰的可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟模型等重大問題。 視頻、實時應用、P2P等應用對于互聯(lián)網(wǎng)帶寬的需求不斷增長，但路由器性能 的提高受到摩爾定律的限制，導致無限帶寬的需求與有限帶寬的資源的矛盾， 同時安全性和可靠性的需求使得這個矛盾更加激化。
雖然在互聯(lián)網(wǎng)領域、通信領域和廣播電視領域人們進行了多年的研究，對 于各個獨立的問題提出了不少解決方案，但是有些解決方案從本質上違背了互 聯(lián)網(wǎng)的設計理念，帶來了可擴展性等問題。同時，針對個別問題的解決方案的 代價是導致其他問題變得更加嚴重。
目前國際上(特別是美國)也啟動一些重大項目，目的在于重新設計互聯(lián) 網(wǎng)體系結構，但是鑒于全世界互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模，丟棄目前互聯(lián)網(wǎng)是不可能的。
本發(fā)明提出的支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法充分利用了分組 交換和電路交換的優(yōu)點，利用IPv6協(xié)議地址豐富的特點，在不改變現(xiàn)有互聯(lián) 網(wǎng)核心協(xié)議的基礎上，對互聯(lián)網(wǎng)體系結構進行了重大改進，系統(tǒng)地解決目前互聯(lián)網(wǎng)的服務質量(QoS)問題、安全控制問題和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟模型問題。
本發(fā)明的基本特征包括1)以互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議為基礎，把互聯(lián)網(wǎng)應用分 為普通應用和跨域的高性能應用；普通應用使用現(xiàn)在的"盡力而為"的互聯(lián)網(wǎng) 服務模式不變，跨域的高性能應用在使用時把用戶的IPv6地址轉換為做了帶 寬預留的高性能IPv6地址，即可使用高性能服務；2)根據(jù)高性能用戶的業(yè)務 量和允許的呼損率，計算出所需的最大并發(fā)通信進程數(shù)量。在此基礎上，計算 出所需的高性能通信總帶寬；3)在自治域間，選擇跨域路徑；對于所選路徑 的相鄰自治域，通過域間路有協(xié)議(BGP)發(fā)布高性能IPv6地址塊；4)在網(wǎng) 絡邊界運行IPv6地址轉換和流量控制網(wǎng)關，根據(jù)高性能應用需求，驗證授權 高性能用戶身份，服務域等信息，同時依照所允許的最大并發(fā)數(shù)量對于高性能 應用進行準入控制，根據(jù)允許的高性能應用帶寬進行流量控制；5)在跨域情 況下，用戶使用轉換的IPv6高性能地址段進行高性能通信，此時該用戶的入 流量的性能和服務質量可以完全保證，該用戶的出流量的性能和服務質量由對 端通信客體通過實施本發(fā)明來保證；6)對于轉換的的IPv6高性能地址進行基 于帶寬和時間乘積的計費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的結構如圖l所示，包含IPv6互聯(lián)網(wǎng)，在需要進行跨域高性能應 用通信的兩個自治域之間建立互聯(lián)信道，在上述的互聯(lián)信道的一端或兩端安裝 IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關。
本發(fā)明所描述的方法基于互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。對于普通用戶，可提供無服 務質量保證，"盡力而為"的應用服務。對于有高性能需求的用戶可以提供有 服務質量保證的應用服務。同時，基于本發(fā)明的互聯(lián)網(wǎng)服務具有可持續(xù)發(fā)展的 良好的經(jīng)濟模型。支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法，其特征在于，所述方法是在
單個自治域實施內(nèi)，按以下步驟實施的 步驟(1):初始化
以互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議為基礎，把互聯(lián)網(wǎng)應用分為普通應用和跨域的高性能 應用，所述的高性能應用是指包括服務質量和安全性在內(nèi)的高性能服務需求的 應用；
在需要進行跨域高性能應用通信的兩個自治域之間建立高性能應用互聯(lián) 信道，其帶寬根據(jù)單一高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求和并發(fā)通信的該高性能應用
的數(shù)量相乘并求和而得到；
在上述互聯(lián)信道根據(jù)并發(fā)通信的數(shù)量在一個自治域，或兩個自治域預留相 應的IPv6地址塊，為雙方的地址塊建立BGP路由協(xié)議鄰居，因此，此互聯(lián)信 道唯一地為上述的地址塊使用；
在上述的互聯(lián)信道的一端安裝IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關；在此設備上 預設本自治域和鄰居自治域的高性能應用的授權用戶，基于高性能應用的業(yè) 務量和允許的呼損率以及路由政策計算得到的所有高性能應用需要的高性能 IPv6地址塊，根據(jù)單一高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求和并發(fā)通信的該高性能應用 數(shù)得到的所有高性能應用所需的高性能通信總帶寬；以及用戶-網(wǎng)絡信令UNI， 所述用戶-網(wǎng)絡信令UNI包含有用戶標識、流水號、用戶本端普通地址、通 信對端普通地址、用戶本端高性能地址段、用戶本次應用需求帶寬、以及用戶 非正常退出等待時長和傳輸指令；
步驟(2):所述高性能應用的授權用戶依次按以下步驟申請使用高性能應
用
步驟(2.1):自治域X中的某一高性能用戶a向所述IPv6地址轉換流 量控制網(wǎng)關發(fā)出用戶-網(wǎng)絡信令UNI，提交與自治域Z中高性能用戶h進行高性能通信的申請；
步驟(2.2):所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關在驗證用戶a的身份無誤， 且此時所述互聯(lián)信道上用戶數(shù)量也未達到設定的上限后，通過地址數(shù)據(jù)庫選擇 一個高性能IPv6地址，在此地址和用戶a的IPv6地址之間建立映射關系，根 據(jù)此映射關系進行IPv6分組轉換，同時根據(jù)用戶a需求的高性能帶寬B進行 相應的流量控制，以便使用戶a的入流量保證帶寬B，并且不超過帶寬B;同 時在所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關上對用戶a進行計費并啟動非正常退出 計時，如果條件不符合，則拒絕用戶a的請求；
步驟(3):所述高性能用戶a依次按以下步驟結束使用高性能應用服務:
步驟(3.1):所述高性能應用授權用戶a通過所述用戶-網(wǎng)絡信令UNI 通知所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關該高性能應用服務結束；
步驟(3.2):所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關撤銷用戶從IPv6地址到 高性能IPv6地址的映射關系，撤銷相應的流量控制；
步驟(3.3):所述三層軟交換服務器停止計費，把基于帶寬和時間乘積 的計費結果通知相應高性能用戶，更新授權用戶數(shù)據(jù)庫，地址數(shù)據(jù)庫和計費數(shù) 據(jù)庫，等待分配給下一個請求的用戶使用。
在所述步驟(1)中，所述高性能通信總帶寬W>BXN， N為所述高性 能用戶數(shù)，B為單個高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求。
在所述步驟(1)中，普通地址單個流所能使用的最大帶寬小于高性能地 址所提供的帶寬。
在上述的互聯(lián)信道的兩端安裝IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關，該方法可以 在通信雙方各自的自治域內(nèi)分別實施。


圖1支持跨域高性能應用的IPv6地址交換結構圖。
圖2 IPv6地址映射流量控制表示意圖。
圖3支持跨域高性能應用的IPv6地址交換工作流程框圖。
實施方式
包含IPv6互聯(lián)網(wǎng)，在需要進行跨域高性能應用通信的兩個自治域之間建 立專有互聯(lián)信道，在上述的專有互聯(lián)信道的一端或兩端安裝IPv6地址轉換流 量控制網(wǎng)關，如圖1所示，分別描述如下。
(1) IPv6互聯(lián)網(wǎng)
本發(fā)明在IPv6互聯(lián)網(wǎng)上實施，根據(jù)統(tǒng)計和分析， 一般自治域內(nèi)的帶寬 是富裕的，僅僅采用"盡力而為"的機制即可以提供足夠好的服務質量，但對 于跨自治域的通信，由于長途帶寬和互聯(lián)結算等技術和非技術的制約，存在著 帶寬的瓶頸。
(2) 需要進行跨域高性能應用通信的兩個自治域之間建立互聯(lián)信道 本發(fā)明利用IPv6地址眾多的特點，對于需要進行高性能應用的跨域情況，
配置互聯(lián)信道，并在這些信道上僅僅公布設定的IPv6地址塊，稱為高性能IPv6 地址，同時在該互聯(lián)信道上實施嚴格的準入控制和流量控制。具體方法為，根
據(jù)高性能用戶的業(yè)務量和允許的呼損率，根據(jù)愛爾蘭公式￡(",^0 = 4^，計 算出所需的最大并發(fā)通信進程數(shù)量，其中a為業(yè)務量，N為并發(fā)用;I[^E為 阻塞率。在此基礎上，根據(jù)上述并發(fā)用戶數(shù)N和單個高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需 求B，計算所需跨域帶寬W，即選擇BXN《W。 (2) IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關 IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關是專用的計算機服務器系統(tǒng)與專有路由器系統(tǒng)的組合，配置在跨域的專有信道上。
IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關包含用戶數(shù)據(jù)庫存儲用戶帳號和認證信息，并
與對應的計費信息建立關系。
IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關在用戶的普通IPv6地址和高性能IPv6地址之 間建立映射關系，根據(jù)映射關系對于IPv6分組進行轉發(fā)。
IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關根據(jù)高性能應用的帶寬定義，對于特定的高性 能應用進行流量控制，即特定的高性能應用可以得到，并且僅僅得到所定義的 帶寬，這樣不至于與其他的高性能應用競爭帶寬，因而可以完全保證服務質量。
IPv6地址映射表，帶寬定義和計時器數(shù)據(jù)表格如圖2所示。
本發(fā)明的流程圖如圖3所示，本發(fā)明有效地解決了目前互聯(lián)網(wǎng)的服務質量 (QoS)問題、網(wǎng)絡安全問題和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟模型等重大問題，可擴展性和 穩(wěn)定性很好。
權利要求
1.支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法，其特征在于，所述方法是在單個自治域實施內(nèi)，按以下步驟實施的步驟(1)初始化以互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議為基礎，把互聯(lián)網(wǎng)應用分為普通應用和跨域的高性能應用，所述的高性能應用是指包括服務質量和安全性在內(nèi)的高性能服務需求的應用；在需要進行跨域高性能應用通信的兩個自治域之間建立高性能應用互聯(lián)信道，其帶寬根據(jù)單一高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求和并發(fā)通信的該高性能應用的數(shù)量相乘并求和而得到；在上述互聯(lián)信道根據(jù)并發(fā)通信的數(shù)量在一個自治域，或兩個自治域預留相應的IPv6地址塊，為雙方的地址塊建立BGP路由協(xié)議鄰居，因此，此互聯(lián)信道唯一地為上述的地址塊使用；在上述的互聯(lián)信道的一端安裝IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關；在此設備上預設本自治域和鄰居自治域的高性能應用的授權用戶，基于高性能應用的業(yè)務量和允許的呼損率以及路由政策計算得到的所有高性能應用需要的高性能IPv6地址塊，根據(jù)單一高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求和并發(fā)通信的該高性能應用數(shù)得到的所有高性能應用所需的高性能通信總帶寬；以及用戶-網(wǎng)絡信令UNI，所述用戶-網(wǎng)絡信令UNI包含有用戶標識、流水號、用戶本端普通地址、通信對端普通地址、用戶本端高性能地址段、用戶本次應用需求帶寬、以及用戶非正常退出等待時長和傳輸指令；步驟(2)所述高性能應用的授權用戶依次按以下步驟申請使用高性能應用步驟(2.1)自治域X中的某一高性能用戶a向所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關發(fā)出用戶-網(wǎng)絡信令UNI，提交與自治域Z中高性能用戶h進行高性能通信的申請；步驟(2.2)所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關在驗證用戶a的身份無誤，且此時所述互聯(lián)信道上用戶數(shù)量也未達到設定的上限后，通過地址數(shù)據(jù)庫選擇一個高性能IPv6地址，在此地址和用戶a的IPv6地址之間建立映射關系，根據(jù)此映射關系進行IPv6分組轉換，同時根據(jù)用戶a需求的高性能帶寬B進行相應的流量控制，以便使用戶a的入流量保證帶寬B，并且不超過帶寬B；同時在所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關上對用戶a進行計費并啟動非正常退出計時，如果條件不符合，則拒絕用戶a的請求；步驟(3)所述高性能用戶a依次按以下步驟結束使用高性能應用服務步驟(3.1)所述高性能應用授權用戶a通過所述用戶-網(wǎng)絡信令UNI通知所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關該高性能應用服務結束；步驟(3.2)所述IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關撤銷用戶從IPv6地址到高性能IPv6地址的映射關系，撤銷相應的流量控制；步驟(3.3)所述三層軟交換服務器停止計費，把基于帶寬和時間乘積的計費結果通知相應高性能用戶，更新授權用戶數(shù)據(jù)庫，地址數(shù)據(jù)庫和計費數(shù)據(jù)庫，等待分配給下一個請求的用戶使用。
2. 根據(jù)權利要求1所述的支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法，其特 征在于，在所述步驟(1)中，所述高性能通信總帶寬W >BXN， N為所述高 性能用戶數(shù)，B為單個高性能網(wǎng)絡通信的帶寬需求。
3. 根據(jù)權利要求1所述的支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法，其特 征在于，在所述步驟(1)中，普通地址單個流所能使用的最大帶寬小于高性能 地址所提供的帶寬。
4.根據(jù)權利要求1所述的支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法，在上 述的互聯(lián)信道的兩端安裝IPv6地址轉換流量控制網(wǎng)關，在通信雙方各自的自治 域內(nèi)分別實施。
全文摘要
支持跨域高性能應用的IPv6地址交換方法屬于計算機網(wǎng)絡技術領域，其特征在于以互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議為基礎，把互聯(lián)網(wǎng)應用分為普通應用和跨域的高性能應用；普通應用使用現(xiàn)在的“盡力而為”的互聯(lián)網(wǎng)服務模式不變，跨域的高性能應用在使用時把用戶的IPv6地址轉換為做了帶寬預留的高性能IPv6地址，即可使用高性能服務。本方法在網(wǎng)絡邊界運行IPv6地址轉換和流量控制網(wǎng)關，實施準入控制，為不同的用戶需求提供不同服務。本發(fā)明有效地解決了目前互聯(lián)網(wǎng)的服務質量(QoS)問題、網(wǎng)絡安全問題和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟模型等重大問題，可擴展性和穩(wěn)定性很好。
文檔編號H04L29/12GK101567907SQ200910085478
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者包叢笑, 星 李 申請人:清華大學