本發(fā)明屬于IPv6網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端切換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種免重復(fù)地址檢測的層次移動(dòng)IPv6快速切換方法。

背景技術(shù)：

為了在下一代互聯(lián)網(wǎng)中支持移動(dòng)性，Internet工程任務(wù)組(Internet engineering task force，IETF)于上個(gè)世紀(jì)末開始制定移動(dòng)IPv6(mobileIPv6，MIPv6)協(xié)議。目前，移動(dòng)IPv6協(xié)議使移動(dòng)終端在Internet下具備良好的可操作性，改進(jìn)了移動(dòng)終端切換的性能，但其在綁定更新和重復(fù)地址檢測(duplicated address detection，DAD)環(huán)節(jié)有較大時(shí)延，這對某些對服務(wù)質(zhì)量要求較高的通信是難以容忍的。針對前一環(huán)節(jié)，IETF提出了層次移動(dòng)IPv6(hierarchical mobile IPv6，HMIPv6)，其通過對互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行層次性劃分，解決MIPv6移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要頻繁向家鄉(xiāng)代理和通訊節(jié)點(diǎn)綁定更新的問題。但其在重復(fù)地址檢測方面仍然沿用移動(dòng)IPv6的工作模式，對切換時(shí)延的優(yōu)化并不明顯，甚至當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(mobile node，MN)在域間切換的過程中，切換性能不如移動(dòng)IPv6，因此，需要一種新的快速切換方法，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端切換的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種免重復(fù)地址檢測的層次移動(dòng)IPv6快速切換方法，針對HMIPv6中DAD操作嚴(yán)重影響MN切換性能的問題，通過在移動(dòng)錨點(diǎn)MAP中重新設(shè)計(jì)地址配置過程，保證在MAP域內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)IPv6地址接口標(biāo)識符(interface identifier，IID)的唯一性，避免在MAP域內(nèi)移動(dòng)時(shí)進(jìn)行DAD操作，提高HMIPv6的切換性能。

按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，一種免重復(fù)地址檢測的層次移動(dòng)IPv6快速切換方法，包含如下步驟：

步驟1、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN移動(dòng)到新的鏈路，接收到接入路由器(access router，AR)發(fā)來的本地移動(dòng)錨點(diǎn)MAP信息，并定義MAP域邊界；

步驟2、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN根據(jù)MAP域邊界判斷自身是否在域內(nèi)移動(dòng)，還是在域間移動(dòng)；若是域內(nèi)移動(dòng)，直接進(jìn)入步驟4；若是在域間移動(dòng)，進(jìn)入步驟3；

步驟3、重新劃分移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的地址接口標(biāo)識符IID，以區(qū)分本地地址和MN地址；運(yùn)用哈希算法進(jìn)行快速重復(fù)檢測，確定MN地址接口標(biāo)識符IID在MAP域內(nèi)唯一；

步驟4、MN使用無狀態(tài)自動(dòng)配置將MN自身IID與路由器通告報(bào)文中的地址前綴信息相結(jié)合，生成鏈路轉(zhuǎn)交地址(on-link care-of address，LCoA)；若為域內(nèi)移動(dòng)，進(jìn)入步驟5；若為域間移動(dòng)，生成區(qū)域轉(zhuǎn)交地址(regional care-of address，RCoA)，進(jìn)入步驟6；

步驟5、MN向MAP注冊LCoA地址，完成切換過程；

步驟6、MN向家鄉(xiāng)代理和通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新，完成切換過程。

上述的，所述步驟3具體包含如下內(nèi)容：

步驟3.1、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN向移動(dòng)錨點(diǎn)MAP發(fā)送地址檢測請求(detection solicitation，DS)報(bào)文，其中，DS報(bào)文中需要檢測的IID為MN正在使用的地址接口標(biāo)識符IID；

步驟3.2、移動(dòng)錨點(diǎn)MAP檢測移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的地址接口標(biāo)識符IID，建立MN地址哈希表，并判斷MN的地址接口標(biāo)識符IID首位是否為1，若為0，則由MN分配一個(gè)區(qū)分本地地址與MN地址的地址接口標(biāo)識符IID，MN轉(zhuǎn)交地址IID首位置為1，本地地址中IID首位置為0；若為1，直接進(jìn)入步驟3.3；

步驟3.3、移動(dòng)錨點(diǎn)MAP接收到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN發(fā)送的DS報(bào)文后，通過哈希算法在MN地址哈希表中查找MN的IID，若存在相同的IID，則向MN發(fā)送操作失敗的地址檢測應(yīng)答報(bào)文(detection acknowledgement，DA)，請求MN重新配置IID，并返回步驟3.1執(zhí)行；若不存在相同的IID，則通過哈希算法將MN地址的IID添加到MN地址哈希表中，并向MN發(fā)送操作成功的DA報(bào)文。

優(yōu)選的，步驟3.3中通過哈希算法將MN地址的IID添加到MN地址哈希表中，哈希算法使用除留余數(shù)法，并通過線性探測再散列作為其沖突避免算法。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明針對HMIPv6中DAD操作嚴(yán)重影響MN切換性能的問題，從地址配置方面入手，通過修改接口標(biāo)識符結(jié)構(gòu)和使用地址預(yù)先查表機(jī)制，確保接口標(biāo)識符在MAP域內(nèi)的唯一性，使得MN在域內(nèi)新轉(zhuǎn)交地址配置過程中不再需要進(jìn)行DAD操作，進(jìn)而縮短MN切換的時(shí)延，這在現(xiàn)有MIPv6切換技術(shù)中是從未有過的；數(shù)值結(jié)果表明，該方法在MN移動(dòng)頻率相當(dāng)高的情況下，依舊可以保持相當(dāng)?shù)颓曳€(wěn)定的切換時(shí)延；本發(fā)明能夠較好地適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境，有效縮短切換時(shí)延，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖；

圖2為層次移動(dòng)IPv6的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為MN在同一個(gè)MAP域內(nèi)不同鏈路之間微移動(dòng)的流程圖；

圖4為MN在不同MAP域間宏移動(dòng)的流程圖；

圖5為實(shí)施例二中所使用的IPv6地址結(jié)構(gòu)；

圖6為實(shí)施例二中所使用的報(bào)文格式；

圖7為實(shí)施例二中所使用的LBA報(bào)文格式；

圖8為實(shí)施例二中所使用的RCoA報(bào)文格式。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。

實(shí)施例一，參見圖1所示，一種免重復(fù)地址檢測的層次移動(dòng)IPv6快速切換方法，包含如下步驟：

步驟1、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN移動(dòng)到新的鏈路，接收到接入路由器AR發(fā)來的本地移動(dòng)錨點(diǎn)MAP信息，并定義MAP域邊界；

步驟2、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN根據(jù)MAP域邊界判斷自身是否在域內(nèi)移動(dòng)，還是在域間移動(dòng)；若是域內(nèi)移動(dòng)，直接進(jìn)入步驟6；若是在域間移動(dòng)，進(jìn)入步驟3；

步驟3、重新劃分移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的地址接口標(biāo)識符IID，以區(qū)分本地地址和MN地址；運(yùn)用哈希算法進(jìn)行快速重復(fù)檢測，確定MN地址接口標(biāo)識符IID在MAP域內(nèi)唯一；

步驟4、MN使用無狀態(tài)自動(dòng)配置將MN自身IID與路由器通告報(bào)文中的地址前綴信息相結(jié)合，生成鏈路轉(zhuǎn)交地址LCoA；若為域內(nèi)移動(dòng)，進(jìn)入步驟5；若為域間移動(dòng)，生成區(qū)域轉(zhuǎn)交地址RCoA，進(jìn)入步驟6；

步驟5、MN向MAP注冊LCoA地址，完成切換過程；

步驟6、MN向家鄉(xiāng)代理和通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新，完成切換過程。

針對HMIPv6中DAD操作嚴(yán)重影響MN切換性能的問題，從地址配置方面入手，通過修改接口標(biāo)識符結(jié)構(gòu)和使用地址預(yù)先查表機(jī)制，確保接口標(biāo)識符在MAP域內(nèi)的唯一性，使得MN在域內(nèi)新轉(zhuǎn)交地址配置過程中不再需要進(jìn)行DAD操作，進(jìn)而縮短MN切換的時(shí)延，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

實(shí)施例二，參見圖1～8所示，一種免重復(fù)地址檢測的層次移動(dòng)IPv6快速切換方法，具體內(nèi)容如下：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN移動(dòng)到新的鏈路，接收到接入路由器AR發(fā)來的本地移動(dòng)錨點(diǎn)MAP信息，并定義MAP域邊界；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN根據(jù)MAP域邊界判斷自身是否在域內(nèi)移動(dòng)，還是在域間移動(dòng)；若是域內(nèi)移動(dòng)，跳過下一步驟執(zhí)行；若是在域間移動(dòng)，進(jìn)入下一步驟；重新劃分移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的地址接口標(biāo)識符IID，以區(qū)分本地地址和MN地址；運(yùn)用哈希算法進(jìn)行快速重復(fù)檢測，確定MN地址接口標(biāo)識符IID在MAP域內(nèi)唯一，通過在MAP建立MN地址哈希表檢測MN地址的IID是否重復(fù)，進(jìn)而保證MN地址的IID在域內(nèi)的唯一性；MN使用無狀態(tài)自動(dòng)配置將MN自身IID與路由器通告報(bào)文中的地址前綴信息相結(jié)合，生成鏈路轉(zhuǎn)交地址LCoA，不使用DAD操作，上述步驟中已經(jīng)能夠保證其IID在域內(nèi)的唯一性，通過無狀態(tài)自動(dòng)配置能夠保證MN地址在全網(wǎng)的唯一性；若為域內(nèi)移動(dòng)，MN向MAP注冊LCoA地址，完成切換過程；若為域間移動(dòng)，并生成區(qū)域轉(zhuǎn)交地址RCoA，MN向家鄉(xiāng)代理和通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新，完成切換過程。

下面結(jié)合附圖，從地址結(jié)構(gòu)、地址配置和MAP工作流程三個(gè)方面對本發(fā)明做詳細(xì)說明：

(1)地址結(jié)構(gòu)

IPv6重復(fù)地址檢測過程是為了保證地址在全網(wǎng)的唯一性。通過重新劃分IPv6地址的64位接口標(biāo)識符，保證其在MAP域內(nèi)唯一性，就可以在地址配置后免除重復(fù)地址檢測。

本發(fā)明要保證接口標(biāo)識符的唯一性，需要針對64位接口標(biāo)識符進(jìn)行修改。算法將64位接口標(biāo)識符分成兩部分：1位移動(dòng)標(biāo)志位和63位接口ID。移動(dòng)標(biāo)識位用于區(qū)別本地地址和移動(dòng)地址，其中0表示本地地址，1表示移動(dòng)地址。本地地址配置過程，默認(rèn)將移動(dòng)標(biāo)識位置0；MN向家鄉(xiāng)代理路由或MAP請求轉(zhuǎn)交地址時(shí)，家鄉(xiāng)代理或MAP生成移動(dòng)地址時(shí)將移動(dòng)標(biāo)識位置1。這樣就能保證本地地址與移動(dòng)地址不會(huì)沖突。后面63位接口ID是為了區(qū)別在同一個(gè)MAP申請的移動(dòng)地址。通過這兩層地址結(jié)構(gòu)就能保證MN申請的鏈路轉(zhuǎn)交地址的接口標(biāo)識符在MAP域內(nèi)的唯一性。

(2)地址配置

IPv6的地址配置過程分為有狀態(tài)自動(dòng)配置和無狀態(tài)自動(dòng)配置。而本發(fā)明在初始階段通過無狀態(tài)自動(dòng)配置已經(jīng)得到一個(gè)MAP域內(nèi)唯一的單播地址，不需要進(jìn)行有狀態(tài)自動(dòng)配置。

本發(fā)明的地址配置只需要使用無狀態(tài)自動(dòng)配置，MN在地址配置階段配置一個(gè)MAP域內(nèi)唯一的接口標(biāo)識符，進(jìn)而在MAP域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，不需要進(jìn)行DAD操作就可以保證MN地址的唯一性。其地址配置具體步驟如下：

1)隨機(jī)生成一個(gè)64位的數(shù)值；

2)將其第1位和第7位設(shè)置為1。第1位對應(yīng)移動(dòng)標(biāo)識符，設(shè)置為1表示MN的地址；第7位對應(yīng)U/L位，設(shè)置為1表示本地管理的接口標(biāo)識符。這個(gè)結(jié)果就是新IID；(若主機(jī)為本地主機(jī)，則第1位設(shè)置為0，第7位設(shè)置為1，生成新的IID，再通過標(biāo)準(zhǔn)IPv6地址配置生成新的IP地址)；

3)將新生成的IID發(fā)送給MAP；MAP通過查表檢驗(yàn)其是否唯一；若IID唯一，向MN發(fā)送操作成功的應(yīng)答報(bào)文，MN進(jìn)入第4步；若IID不唯一，向MN發(fā)送操作失敗的應(yīng)答報(bào)文，MN返回第1步，重新生成IID；

4)使用無狀態(tài)自動(dòng)配置，利用當(dāng)前子網(wǎng)前綴加新生成的IID生成LCoA和RCoA。

MN通過新的地址配置過程得到的LCoA和RCoA，其IID不會(huì)與MAP域內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖突。因此，當(dāng)MN在MAP域內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，通過無狀態(tài)自動(dòng)配置始終能夠保證其地址不會(huì)與其他節(jié)點(diǎn)沖突，即不需要再進(jìn)行DAD操作。

(3)MAP工作過程

HMIPv6的MAP的功能可充當(dāng)域內(nèi)MN的“本地”家鄉(xiāng)代理；其作用與MN家鄉(xiāng)代理相似。MN在一個(gè)MAP域內(nèi)使用兩個(gè)地址：LCoA和RCoA。其中LCoA用于向MAP注冊，RCoA則是用來進(jìn)行家鄉(xiāng)注冊和通信注冊。MAP的主要作用就是維護(hù)MAP域內(nèi)LCoA和RCoA的綁定關(guān)系。當(dāng)MN在MAP域內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，需要向MAP進(jìn)行注冊，更新LCoA與RCoA的綁定關(guān)系，其作用相當(dāng)于距離MN較近的HA。

本發(fā)明的MAP作用需要進(jìn)一步擴(kuò)展，MAP需要對MN節(jié)點(diǎn)IID進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)，以保證其在MAP域內(nèi)唯一性。為此，MAP需要維持一張MN地址哈希表，用于快速檢驗(yàn)MN新地址IID。具體方法如下。

1)MAP接收到MN發(fā)送的報(bào)文，獲取MN發(fā)送的IID信息。

2)MAP通過查表檢驗(yàn)MN節(jié)點(diǎn)的IID，若重復(fù)，則發(fā)送地址檢驗(yàn)失敗報(bào)文給MN；若不重復(fù)，則通過哈希算法將MN地址添加到哈希表，再發(fā)送地址檢驗(yàn)成功的報(bào)文給MN。哈希算法使用除留余數(shù)法，取IID后16位作為哈希值，算法如下：

H(IID)＝IIDmod2¹⁶

使用線性探測再散列作為其沖突避免算法：

H_i＝(H(IID)±d_i)mod2¹⁶,i＝1,2,,k(k≤2¹⁶)(d_i＝1,2,3,,216-1)

MAP建立的MN地址哈希表如表1所示：

表1MN地址哈希表

本發(fā)明改變了HMIPv6的DAD模式，MN和MAP之間通信需要添加一些新增的報(bào)文和選項(xiàng)。

1)新增ICMP報(bào)文

它包括地址檢測請求報(bào)文DS和地址檢測應(yīng)答報(bào)文DA，用于對MN地址的IID進(jìn)重復(fù)檢驗(yàn)操作，其中，DS由MN發(fā)送給MAP，用于發(fā)起檢驗(yàn)請求，而DA則是MAP完成檢驗(yàn)操作后對MN的回復(fù)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)新報(bào)文。類型字段值為150，表示該報(bào)文屬于IPv6類型。校驗(yàn)和字段為報(bào)文首部校驗(yàn)和。服務(wù)類型字段用于區(qū)別DA和DS，其中DS對應(yīng)的值為10，DA對應(yīng)的值為11。代碼字段用于表示狀態(tài)，在DS中，該字段默認(rèn)為0；對DA來說，該字段可反映出對IID進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)操作的最終結(jié)果：

●0表示操作成功；

●128表示操作失敗，IID重復(fù)；

●129表示操作過程出現(xiàn)錯(cuò)誤；

●130表示MAP不支持該操作。

標(biāo)識符字段可輔助MN判斷DA是否與此前發(fā)送的DS匹配。接口標(biāo)識符字段用于存放待檢測的IID。

2)新增的RCoA選項(xiàng)

在對RCoA進(jìn)行DAD操作的過程中，本發(fā)明沿用了HMIPv6的LBU和LBA報(bào)文。并為LBA增加了一種新選項(xiàng)——RCoA選項(xiàng)。

如果MAP對原RCoA進(jìn)行了更新，則MAP在回復(fù)MN的LBA中必須包含該RCoA選項(xiàng)，并將LBA的狀態(tài)字段設(shè)置為一個(gè)新定義的狀態(tài)值(范圍為2～127)，以告知MN對新RCoA進(jìn)行處理。

本發(fā)明修改IPv6地址中后64位的IID結(jié)構(gòu)，以區(qū)分本地地址和MN地址；再通過在MAP中建立MN地址哈希表，對MN地址的接口標(biāo)識符進(jìn)行快速重復(fù)檢測，預(yù)先確保MN地址接口標(biāo)識符在MAP域內(nèi)的唯一性；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)MN在MAP域內(nèi)移動(dòng)時(shí)免除重復(fù)地址檢測的時(shí)延；隨著IPv6的逐步推進(jìn)，移動(dòng)IP技術(shù)將主要應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)中，而該環(huán)境下，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的切換頻率相當(dāng)高，通過本發(fā)明可以很好的適應(yīng)該應(yīng)用環(huán)境，有效縮短切換時(shí)延，性能分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對于標(biāo)準(zhǔn)HMIPv6，本發(fā)明的切換時(shí)延縮短約90％，且更適用于節(jié)點(diǎn)頻繁切換的情況，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或者類似的變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。