层次化移动IPv6快速切换方法和系统转让专利
申请号 : CN200610007895.7
文献号 : CN100596095C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 潘雪增 , 官俊 , 平玲娣 , 陈炯 , 李德丰
申请人 : 华为技术有限公司 , 浙江大学
摘要 :
本发明提出了一种层次化移动IPv6快速切换方法和系统，该方法主要包括：移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给移动节点的先前接入路由器，该先前接入路由器向移动节点发送移动节点的新接入路由器的网络前缀信息；移动节点根据所述网络前缀信息生成新的转交地址，在移动到目标网络后，对所述转交地址进行乐观地址重复检测。利用本发明，可以使移动节点的层次化移动IPv6切换流程简单化，减少了切换过程中的信令交互，缩短了切换延时。
权利要求 :
1、一种层次化移动IPv6快速切换方法，其特征在于，包括步骤：移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器；
所述移动节点根据所述移动节点的新接入路由器的网络前缀信息生成新的 转交地址，其中所述新接入路由器的网络前缀信息是由所述先前接入路由器 在收到所述代理路由请求消息后发送给所述移动节点；
所述移动节点在移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送本地绑 定更新消息给所述移动节点的移动锚点，其中所述本地绑定更新消息包括移 动节点的当前链路地址和新的转交地址；以及所述移动节点在移动到目标网络后，对所述新的转交地址进行乐观地址重 复检测。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动节点根据链路层提 供的切换预期，发送代理路由请求消息给移动节点的先前接入路由器的步骤 具体包括：移动节点利用链路层提供的机制获得移动节点的新接入路由器的链路层地 址或者标识符信息；
移动节点根据链路层提供的切换预期，发送包含所述新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息的代理路由请求消息给移动节点的先前接入路由器。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述移动节点利用链路层提 供的机制获得移动节点的新接入路由器的标识符信息的步骤具体包括：移动节点通过链路层的扫描scan方法获得移动节点的新接入路由器的标识 符信息。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在移动节点的先前接入路由器中预先配置移动节点的新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息和移动节点在新接入路由器域配置转交地址需要使用 的信息的对应关系。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络前缀信息是携带于 代理路由通告消息中发送给所述移动节点。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据移动锚点为响应所述本地绑定更新消息而返回的绑定确认消息完成切 换操作。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成新的转交地址的步 骤具体包括：移动节点根据所述新接入路由器的网络前缀和网络接口标志符，通过无状 态地址配置方法生成新的转交地址。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动节点的当前链路地 址携带于所述本地绑定更新消息的家乡地址选项中，所述新的转交地址则携 带于所述本地绑定更新消息的转交地址选项中。
9、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据移动锚点为响应所 述本地绑定更新消息而返回的绑定确认消息完成切换操作的步骤具体包括：所述移动锚点接收到移动节点发送的本地绑定更新消息后，同时向移动节 点之前所在的链路地址和当前的链路地址发送绑定确认消息；
移动节点在移动到目标网络之后，接收所述绑定确认消息；
如果所述绑定确认消息的状态是失败，则移动节点的切换失败；否则，如 果发生的是移动锚点域内切换，则移动节点的切换完成，如果发生的是移动 锚点域间切换，则移动节点向家乡代理和所有通信对端发送绑定更新消息， 在接收到家乡代理和所有通信对端返回的绑定确认消息后，移动节点的切换 完成。
10、一种层次化移动IPv6快速切换系统，其特征在于，包括：接入路由器：向移动节点提供网络接入点；
移动锚点：支持移动IPv6的层次化，对移动节点的本地绑定更新进行处 理，并发送绑定确认消息给移动节点；
移动节点：利用链路层提供的切换预期发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器，并根据新接入路由器的网络前缀信息生成新的转交地 址，以及在所述移动节点移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送 包含所述移动节点的当前链路地址和新的转交地址的本地绑定更新消息给所 述移动锚点，并在所述移动节点移动到所述目标网络之后对该新的转交地址 进行乐观地址重复检测。
11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，包括：
家乡代理：当移动节点发生的是移动锚点域间切换时，对移动节点进行绑 定；
通信对端：和移动节点通过IPv6网络进行通信，当移动节点发生的是移动 锚点域间切换时，对移动节点进行绑定。
说明书 :
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种层次化移动IPv6快速切换方 法和系统。
背景技术
为了满足网络设备日益普遍的移动需求，IETF(Internet Engineering Task Force，互联网工程任务小组)提出了MIPv6(Mobile IPv6，移动 IPv6)协议。之后又提出层次移动IPv6(HMIPv6，Hierarchical Mobile IPv6)协议、快速移动IPv6(FMIPv6，Fast Mobile IPv6)协议等改进协议 来改进移动IPv6的切换和通讯性能。
互联网路由模式是根据网络层的目的地址来进行选路，并将数据包发送到 该目的地址所在的网络，进而到达该目的地址所代表的节点。移动终端要在 三层网络切换的过程中保持通信畅通就必须保证移动对于通信应用的透明， 即保证其作为通信应用的网络层识别的IP地址保持不变。移动IPv6技术解决 了这个问题。
下面我们概述一下移动IPv6技术方案。
当移动节点在家乡网络中时，移动节点利用家乡地址与CN (Correspondent Node，通信对端)之间按照传统的路由技术进行通信，不 需要移动IPv6的介入。
当移动节点移动到外地链路时，移动节点的家乡地址保持不变，同时获得 一个临时的IP地址(即转交地址)，移动节点把家乡地址与转交地址的映射 告知HA(Home Agent，家乡代理)。CN与移动节点间的通信过程为：CN 发往移动节点的数据包仍然根据移动节点的家乡地址，发往移动节点的家乡 网络；移动节点的HA截获这些数据包，并根据已获得的映射关系通过隧道方 式将其转发给移动节点的转交地址。上述通信过程也叫做三角路由过程，移 动节点仍然通过其HA和CN进行通信。
移动节点也可以将家乡地址与转交地址的映射关系告知CN，于是，CN便 获得了移动节点的转交地址，就可以直接将数据包转发到移动节点的转交地 址所在的外地网络。这样CN与移动节点之间就可以直接进行正常通信。上述 通信过程也被称作路由优化后的CN与移动节点间的通信过程。
上述移动IPv6技术方案的缺点为：移动节点在AR(接入路由器)间发生 切换时，切换延时很大，丢包率高。而且在实际应用环境中，移动节点通常 需要在相邻AR之间频繁切换，在这种情况下，移动节点就需要频繁地向HA 注册家乡地址与转交地址的映射关系，大大地增加了HA的负担，代价很大。 同时注册的转交地址需要进行重复地址检测操作来验证其有效性，该重复地 址检测操作相当耗时。
下面我们概述一下层次移动IPv6技术方案。
层次移动IPv6技术方案在移动IPv6技术方案的基础上引入了MAP (Mobility Anchor Point，移动锚点)来改善移动节点在MAP域内的切换性 能。
移动节点进入一个MAP域内后将收到包含MAP信息的RA(Router Advertisement，路由器通告)，移动节点需要配置两个转交地址：RCoA (Regional Care-of Address，区域转交地址)和LCoA(On-link Care-of Address，链路转交地址)。移动节点需要对链路转交地址进行重复地址检 测操作，检测通过后发送本地绑定更新消息给MAP。MAP收到该本地绑定更 新消息后，再对区域转交地址进行重复地址检测操作，检测通过后向移动节 点返回本地绑定确认消息。移动节点收到该本地绑定确认消息之后，会向HA 和CN注册其新的区域转交地址。
如果移动节点是在MAP域内发生了切换，比如，改变了AR，这时移动节 点的区域转交地址不变，只是对链路转交地址进行重新配置，对重新配置后 的链路转交地址进行重复地址检测操作，检测通过之后向MAP注册该链路转 交地址。MAP不需要对区域转交地址进行重复地址检测操作和注册操作。
上述层次移动IPv6技术方案的缺点为：该技术方案虽然在一定程度上解决 了移动IPv6技术在MAP域内切换延时过高的问题。但是相比网络实时应用的 需求，其切换延时仍然过高，特别是在该方案中，在切换过程中对链路转交 地址和区域转交地址进行重复地址检测操作的延时占了总体切换延时的绝大 部分，对该重复地址检测操作有必要进行改进。
下面我们概述一下移动IPv6快速切换技术方案。
移动IPv6的快速切换技术方案是一种增强移动IPv6节点在网络上快速改变 接入点能力的方法，该方法减小或者消除了移动节点建立新的通信路径的延 迟，降低了移动节点越区切换时的切换延时和丢失率。在该方法中，移动节 点在将要切换到新的链路之前，先启动一个切换规程，预先获取新链路上的 转交地址。该切换规程通过在新老AR之间以及AR与移动节点之间交换新增 的报文来实现。该方法需要移动节点预先知道自己即将移动到的新链路，因 此需要第二层的支持。
下面我们概述一下基于层次的移动IPv6快速切换技术方案。
基于层次的移动IPv6快速切换技术方案是指将层次移动IPv6技术方案和移 动IPv6快速切换技术方案结合起来的一种技术方案。
当移动节点进入了新的MAP域中的时候，它执行移动节点到MAP和HA以 及CN的注册过程。同样，如果移动节点从先前的AR移动到域中一个新的AR 上的时候，它也会执行层次移动IPv6协议中的本地绑定更新进程。此时，如 果需要为移动节点和CN之间正在进行的数据会话执行快速切换的话，将会给 移动节点、AR和MAP应用基于层次的快速移动IPv6切换流程，该流程包括如 下步骤：
步骤1：移动节点利用链路层提供的机制获得其需要的新的AR的链路层地 址或者标识符信息。
步骤2：移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给 其先前的AR。该代理路由请求消息中包含其获得的新的AR的链路层地址或 者标识符信息。
步骤3：所述先前的AR收到代理路由请求消息后，向移动节点发送代理路 由通告消息，该代理路由通告消息中包含移动节点在新的AR域中配置转交地 址需要使用的信息，即无状态地址配置方法需要的新的AR的网络前缀，或者 有状态情况下的新的链路转交地址。(MAP应当已经知道新的AR的网络前缀 和链路层地址)。
步骤4：移动节点发送快速绑定更新消息给MAP。该快速绑定更新消息中 包含所述移动节点的先前的链路转交地址和新的AR的IP地址。
步骤5：MAP收到移动节点发送的快速绑定更新消息后，发送切换初始消 息给所述新的AR以建立双向隧道。新的AR接收到该切换初始消息后，为移 动节点的先前的链路转交地址建立一个主机路由项，然后，向MAP回应切换 应答消息。此时，MAP和所述新的AR之间建立了双向隧道。
步骤6：MAP同时向所述先前的链路转交地址和新的链路转交地址发送快 速绑定确认消息。之后，MAP通过隧道将发送到移动节点的数据包转发到所 述新的AR。
步骤7：移动节点检测到发生链路层移动后，发送快速邻居通告消息给所 述新的AR，之后，所述新的AR将缓冲的数据包发送给移动节点。
步骤8：移动节点然后进行正常的层次移动IPv6操作，发送本地绑定更新 给MAP。MAP收到源地址为新链路转交地址的绑定更新后，停止包转发并清 除隧道。
步骤9：MAP发送绑定确认消息给移动节点作为对本地绑定更新消息的响 应。绑定确认消息应当同时发往移动节点之前所在的链路地址和当前的链路 地址。
步骤10：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节 点的切换失败，流程结束；否则，如果发生的是MAP域内切换，则移动节点 的切换成功，流程结束。如果发生的是MAP域间切换，移动节点需要向HA和 所有CN发送绑定更新消息，HA和CN返回绑定确认消息后，移动节点的切换 成功，流程结束。
上述基于层次的移动IPv6快速切换技术方案的缺点为：该技术方案在层次 移动IPv6的基础上引入了快速切换，加快了切换过程，但是没有减少切换过 程中对链路转交地址和区域转交地址进行重复地址检测操作的延时，而这部 分延时仍然占了总体切换延时的绝大部分。同时，基于层次的移动IPv6快速 切换技术步骤较为复杂，不便于实现。
下面我们概述一下乐观重复地址检测协议。
在实际应用中，大多数情况下，对一个无状态地址自动配置的转交地址进 行重复地址检测操作都能成功。因此，在绝大多数情况下都能成功的重复地 址检测操作上等待较长时间是不值得的，乐观重复地址检测协议针对这种情 况进行了改进。
乐观重复地址检测协议是对现有的IPv6邻居发现协议(RFC2461)和无 状态地址自动配置协议(RFC2462)的修改，目的是为了能够缩短地址成功 配置情况下的地址配置延时，尽可能减少失败情况下的通讯中断，保持和普 通主机和路由器的互通。
乐观重复地址检测协议引入了一种新的地址类型，即乐观地址，用来标志 一个地址是可用的，但是对该地址没有完成重复地址检测操作。
互联网路由模式是根据网络层的目的地址来进行选路，并将数据包发送到 该目的地址所在的网络，进而到达该目的地址所代表的节点。移动终端要在 三层网络切换的过程中保持通信畅通就必须保证移动对于通信应用的透明， 即保证其作为通信应用的网络层识别的IP地址保持不变。移动IPv6技术解决 了这个问题。
下面我们概述一下移动IPv6技术方案。
当移动节点在家乡网络中时，移动节点利用家乡地址与CN (Correspondent Node，通信对端)之间按照传统的路由技术进行通信，不 需要移动IPv6的介入。
当移动节点移动到外地链路时，移动节点的家乡地址保持不变，同时获得 一个临时的IP地址(即转交地址)，移动节点把家乡地址与转交地址的映射 告知HA(Home Agent，家乡代理)。CN与移动节点间的通信过程为：CN 发往移动节点的数据包仍然根据移动节点的家乡地址，发往移动节点的家乡 网络；移动节点的HA截获这些数据包，并根据已获得的映射关系通过隧道方 式将其转发给移动节点的转交地址。上述通信过程也叫做三角路由过程，移 动节点仍然通过其HA和CN进行通信。
移动节点也可以将家乡地址与转交地址的映射关系告知CN，于是，CN便 获得了移动节点的转交地址，就可以直接将数据包转发到移动节点的转交地 址所在的外地网络。这样CN与移动节点之间就可以直接进行正常通信。上述 通信过程也被称作路由优化后的CN与移动节点间的通信过程。
上述移动IPv6技术方案的缺点为：移动节点在AR(接入路由器)间发生 切换时，切换延时很大，丢包率高。而且在实际应用环境中，移动节点通常 需要在相邻AR之间频繁切换，在这种情况下，移动节点就需要频繁地向HA 注册家乡地址与转交地址的映射关系，大大地增加了HA的负担，代价很大。 同时注册的转交地址需要进行重复地址检测操作来验证其有效性，该重复地 址检测操作相当耗时。
下面我们概述一下层次移动IPv6技术方案。
层次移动IPv6技术方案在移动IPv6技术方案的基础上引入了MAP (Mobility Anchor Point，移动锚点)来改善移动节点在MAP域内的切换性 能。
移动节点进入一个MAP域内后将收到包含MAP信息的RA(Router Advertisement，路由器通告)，移动节点需要配置两个转交地址：RCoA (Regional Care-of Address，区域转交地址)和LCoA(On-link Care-of Address，链路转交地址)。移动节点需要对链路转交地址进行重复地址检 测操作，检测通过后发送本地绑定更新消息给MAP。MAP收到该本地绑定更 新消息后，再对区域转交地址进行重复地址检测操作，检测通过后向移动节 点返回本地绑定确认消息。移动节点收到该本地绑定确认消息之后，会向HA 和CN注册其新的区域转交地址。
如果移动节点是在MAP域内发生了切换，比如，改变了AR，这时移动节 点的区域转交地址不变，只是对链路转交地址进行重新配置，对重新配置后 的链路转交地址进行重复地址检测操作，检测通过之后向MAP注册该链路转 交地址。MAP不需要对区域转交地址进行重复地址检测操作和注册操作。
上述层次移动IPv6技术方案的缺点为：该技术方案虽然在一定程度上解决 了移动IPv6技术在MAP域内切换延时过高的问题。但是相比网络实时应用的 需求，其切换延时仍然过高，特别是在该方案中，在切换过程中对链路转交 地址和区域转交地址进行重复地址检测操作的延时占了总体切换延时的绝大 部分，对该重复地址检测操作有必要进行改进。
下面我们概述一下移动IPv6快速切换技术方案。
移动IPv6的快速切换技术方案是一种增强移动IPv6节点在网络上快速改变 接入点能力的方法，该方法减小或者消除了移动节点建立新的通信路径的延 迟，降低了移动节点越区切换时的切换延时和丢失率。在该方法中，移动节 点在将要切换到新的链路之前，先启动一个切换规程，预先获取新链路上的 转交地址。该切换规程通过在新老AR之间以及AR与移动节点之间交换新增 的报文来实现。该方法需要移动节点预先知道自己即将移动到的新链路，因 此需要第二层的支持。
下面我们概述一下基于层次的移动IPv6快速切换技术方案。
基于层次的移动IPv6快速切换技术方案是指将层次移动IPv6技术方案和移 动IPv6快速切换技术方案结合起来的一种技术方案。
当移动节点进入了新的MAP域中的时候，它执行移动节点到MAP和HA以 及CN的注册过程。同样，如果移动节点从先前的AR移动到域中一个新的AR 上的时候，它也会执行层次移动IPv6协议中的本地绑定更新进程。此时，如 果需要为移动节点和CN之间正在进行的数据会话执行快速切换的话，将会给 移动节点、AR和MAP应用基于层次的快速移动IPv6切换流程，该流程包括如 下步骤：
步骤1：移动节点利用链路层提供的机制获得其需要的新的AR的链路层地 址或者标识符信息。
步骤2：移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给 其先前的AR。该代理路由请求消息中包含其获得的新的AR的链路层地址或 者标识符信息。
步骤3：所述先前的AR收到代理路由请求消息后，向移动节点发送代理路 由通告消息，该代理路由通告消息中包含移动节点在新的AR域中配置转交地 址需要使用的信息，即无状态地址配置方法需要的新的AR的网络前缀，或者 有状态情况下的新的链路转交地址。(MAP应当已经知道新的AR的网络前缀 和链路层地址)。
步骤4：移动节点发送快速绑定更新消息给MAP。该快速绑定更新消息中 包含所述移动节点的先前的链路转交地址和新的AR的IP地址。
步骤5：MAP收到移动节点发送的快速绑定更新消息后，发送切换初始消 息给所述新的AR以建立双向隧道。新的AR接收到该切换初始消息后，为移 动节点的先前的链路转交地址建立一个主机路由项，然后，向MAP回应切换 应答消息。此时，MAP和所述新的AR之间建立了双向隧道。
步骤6：MAP同时向所述先前的链路转交地址和新的链路转交地址发送快 速绑定确认消息。之后，MAP通过隧道将发送到移动节点的数据包转发到所 述新的AR。
步骤7：移动节点检测到发生链路层移动后，发送快速邻居通告消息给所 述新的AR，之后，所述新的AR将缓冲的数据包发送给移动节点。
步骤8：移动节点然后进行正常的层次移动IPv6操作，发送本地绑定更新 给MAP。MAP收到源地址为新链路转交地址的绑定更新后，停止包转发并清 除隧道。
步骤9：MAP发送绑定确认消息给移动节点作为对本地绑定更新消息的响 应。绑定确认消息应当同时发往移动节点之前所在的链路地址和当前的链路 地址。
步骤10：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节 点的切换失败，流程结束；否则，如果发生的是MAP域内切换，则移动节点 的切换成功，流程结束。如果发生的是MAP域间切换，移动节点需要向HA和 所有CN发送绑定更新消息，HA和CN返回绑定确认消息后，移动节点的切换 成功，流程结束。
上述基于层次的移动IPv6快速切换技术方案的缺点为：该技术方案在层次 移动IPv6的基础上引入了快速切换，加快了切换过程，但是没有减少切换过 程中对链路转交地址和区域转交地址进行重复地址检测操作的延时，而这部 分延时仍然占了总体切换延时的绝大部分。同时，基于层次的移动IPv6快速 切换技术步骤较为复杂，不便于实现。
下面我们概述一下乐观重复地址检测协议。
在实际应用中，大多数情况下，对一个无状态地址自动配置的转交地址进 行重复地址检测操作都能成功。因此，在绝大多数情况下都能成功的重复地 址检测操作上等待较长时间是不值得的，乐观重复地址检测协议针对这种情 况进行了改进。
乐观重复地址检测协议是对现有的IPv6邻居发现协议(RFC2461)和无 状态地址自动配置协议(RFC2462)的修改，目的是为了能够缩短地址成功 配置情况下的地址配置延时，尽可能减少失败情况下的通讯中断，保持和普 通主机和路由器的互通。
乐观重复地址检测协议引入了一种新的地址类型，即乐观地址，用来标志 一个地址是可用的，但是对该地址没有完成重复地址检测操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种层次化移动IPv6快速切换方法和系统，从而可以 使移动节点的层次化移动IPv6切换流程简单化，减少了切换过程中的信令交 互，缩短了切换延时。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种层次化移动IPv6快速切换方法，包括步骤：
移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器；
所述移动节点根据所述移动节点的新接入路由器的网络前缀信息生成新的 转交地址，其中所述新接入路由器的网络前缀信息是由所述先前接入路由器 在收到所述代理路由请求消息后发送给所述移动节点；
所述移动节点在移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送本地绑 定更新消息给所述移动节点的移动锚点，其中所述本地绑定更新消息包括移 动节点的当前链路地址和新的转交地址；以及
所述移动节点在移动到目标网络后，对所述新的转交地址进行乐观地址重 复检测。
可选的，所述移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消 息给移动节点的先前接入路由器的步骤具体包括：
移动节点利用链路层提供的机制获得移动节点的新接入路由器的链路层地 址或者标识符信息；
移动节点根据链路层提供的切换预期，发送包含所述新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息的代理路由请求消息给移动节点的先前接入路由器。
可选的，所述移动节点利用链路层提供的机制获得移动节点的新接入路由 器的标识符信息的步骤具体包括：
移动节点通过链路层的扫描scan方法获得移动节点的新接入路由器的标识 符信息。
可选的，所述方法还包括：
在移动节点的先前接入路由器中预先配置移动节点的新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息和移动节点在新接入路由器域配置转交地址需要使用 的信息的对应关系。
可选的，所述网络前缀信息是携带于代理路由通告消息中发送给所述移动 节点。
可选的，所述方法还包括：
根据移动锚点为响应所述本地绑定更新消息而返回的绑定确认消息完成切 换操作。
可选的，所述生成新的转交地址的步骤具体包括：
移动节点根据所述新接入路由器的网络前缀和网络接口标志符，通过无状 态地址配置方法生成新的转交地址。
可选的，所述移动节点的当前链路地址携带于所述本地绑定更新消息的家 乡地址选项中，所述新的转交地址则携带于所述本地绑定更新消息的转交地 址选项中。
可选的，所述根据移动锚点为响应所述本地绑定更新消息而返回的绑定确 认消息完成切换操作的步骤具体包括：
所述移动锚点接收到移动节点发送的本地绑定更新消息后，同时向移动节 点之前所在的链路地址和当前的链路地址发送绑定确认消息；
移动节点在移动到目标网络之后，接收所述绑定确认消息；
如果所述绑定确认消息的状态是失败，则移动节点的切换失败；否则，如 果发生的是移动锚点域内切换，则移动节点的切换完成，如果发生的是移动 锚点域间切换，则移动节点向家乡代理和所有通信对端发送绑定更新消息， 在接收到家乡代理和所有通信对端返回的绑定确认消息后，移动节点的切换 完成。
一种层次化移动IPv6快速切换系统，包括：
接入路由器：向移动节点提供网络接入点；
移动锚点：支持移动IPv6的层次化，对移动节点的本地绑定更新进行处 理，并发送绑定确认消息给移动节点；
移动节点：利用链路层提供的切换预期发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器，并根据新接入路由器的网络前缀信息生成新的转交地 址，以及在所述移动节点移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送 包含所述移动节点的当前链路地址和新的转交地址的本地绑定更新消息给所 述移动锚点，并在所述移动节点移动到所述目标网络之后对该新的转交地址 进行乐观地址重复检测。
可选的，该系统还包括：
家乡代理：当移动节点发生的是移动锚点域间切换时，对移动节点进行绑 定；
通信对端：和移动节点通过IPv6网络进行通信，当移动节点发生的是移动 锚点域间切换时，对移动节点进行绑定。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，
本发明通过对层次化移动IPv6协议进行改进，利用链路层提供的切换预期 和乐观重复地址检测的方法，和现有技术相比，具有如下优点：
1、使移动节点的层次化移动IPv6切换流程简单化，减少了切换过程中的 信令交互。
2、采用乐观重复地址检测的方法验证转交地址的有效性，避免了标准协 议的重复地址检测所需要的时间，缩短了切换延时，符合实时应用的需求。
3、在切换发生之前利用链路层提供的切换预期预先做好切换准备，缩短 了切换延时，符合实时应用的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种层次化移动IPv6快速切换方法，包括步骤：
移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器；
所述移动节点根据所述移动节点的新接入路由器的网络前缀信息生成新的 转交地址，其中所述新接入路由器的网络前缀信息是由所述先前接入路由器 在收到所述代理路由请求消息后发送给所述移动节点；
所述移动节点在移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送本地绑 定更新消息给所述移动节点的移动锚点，其中所述本地绑定更新消息包括移 动节点的当前链路地址和新的转交地址；以及
所述移动节点在移动到目标网络后，对所述新的转交地址进行乐观地址重 复检测。
可选的，所述移动节点根据链路层提供的切换预期，发送代理路由请求消 息给移动节点的先前接入路由器的步骤具体包括：
移动节点利用链路层提供的机制获得移动节点的新接入路由器的链路层地 址或者标识符信息；
移动节点根据链路层提供的切换预期，发送包含所述新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息的代理路由请求消息给移动节点的先前接入路由器。
可选的，所述移动节点利用链路层提供的机制获得移动节点的新接入路由 器的标识符信息的步骤具体包括：
移动节点通过链路层的扫描scan方法获得移动节点的新接入路由器的标识 符信息。
可选的，所述方法还包括：
在移动节点的先前接入路由器中预先配置移动节点的新接入路由器的链路 层地址或者标识符信息和移动节点在新接入路由器域配置转交地址需要使用 的信息的对应关系。
可选的，所述网络前缀信息是携带于代理路由通告消息中发送给所述移动 节点。
可选的，所述方法还包括：
根据移动锚点为响应所述本地绑定更新消息而返回的绑定确认消息完成切 换操作。
可选的，所述生成新的转交地址的步骤具体包括：
移动节点根据所述新接入路由器的网络前缀和网络接口标志符，通过无状 态地址配置方法生成新的转交地址。
可选的，所述移动节点的当前链路地址携带于所述本地绑定更新消息的家 乡地址选项中，所述新的转交地址则携带于所述本地绑定更新消息的转交地 址选项中。
可选的，所述根据移动锚点为响应所述本地绑定更新消息而返回的绑定确 认消息完成切换操作的步骤具体包括：
所述移动锚点接收到移动节点发送的本地绑定更新消息后，同时向移动节 点之前所在的链路地址和当前的链路地址发送绑定确认消息；
移动节点在移动到目标网络之后，接收所述绑定确认消息；
如果所述绑定确认消息的状态是失败，则移动节点的切换失败；否则，如 果发生的是移动锚点域内切换，则移动节点的切换完成，如果发生的是移动 锚点域间切换，则移动节点向家乡代理和所有通信对端发送绑定更新消息， 在接收到家乡代理和所有通信对端返回的绑定确认消息后，移动节点的切换 完成。
一种层次化移动IPv6快速切换系统，包括：
接入路由器：向移动节点提供网络接入点；
移动锚点：支持移动IPv6的层次化，对移动节点的本地绑定更新进行处 理，并发送绑定确认消息给移动节点；
移动节点：利用链路层提供的切换预期发送代理路由请求消息给移动节点 的先前接入路由器，并根据新接入路由器的网络前缀信息生成新的转交地 址，以及在所述移动节点移动到所述新接入路由器所在的目标网络之前发送 包含所述移动节点的当前链路地址和新的转交地址的本地绑定更新消息给所 述移动锚点，并在所述移动节点移动到所述目标网络之后对该新的转交地址 进行乐观地址重复检测。
可选的，该系统还包括：
家乡代理：当移动节点发生的是移动锚点域间切换时，对移动节点进行绑 定；
通信对端：和移动节点通过IPv6网络进行通信，当移动节点发生的是移动 锚点域间切换时，对移动节点进行绑定。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，
本发明通过对层次化移动IPv6协议进行改进，利用链路层提供的切换预期 和乐观重复地址检测的方法，和现有技术相比，具有如下优点：
1、使移动节点的层次化移动IPv6切换流程简单化，减少了切换过程中的 信令交互。
2、采用乐观重复地址检测的方法验证转交地址的有效性，避免了标准协 议的重复地址检测所需要的时间，缩短了切换延时，符合实时应用的需求。
3、在切换发生之前利用链路层提供的切换预期预先做好切换准备，缩短 了切换延时，符合实时应用的需求。
附图说明
图1为本发明所述系统的实施例的结构示意图；
图2为本发明所述方法的实施例的处理流程图；
图3为本发明所述实施例的网络拓扑示意图。
图2为本发明所述方法的实施例的处理流程图；
图3为本发明所述实施例的网络拓扑示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种层次化移动IPv6快速切换方法和系统，本发明的核心 为：对层次化移动IPv6协议进行改进，利用链路层提供的切换预期加速了切 换过程，并利用乐观重复地址检测的方法缩短标准移动IPv6协议中的重复地 址检测操作所需要的时间。
下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述系统的实施例的结构示意图 如图1所示，包括如下单元：
AR：是移动节点的接入路由器，负责向移动节点提供网络接入点。
MAP：是移动节点的移动路由器，支持移动IPv6的层次化，对移动节点 的本地绑定更新进行处理，并发送绑定确认消息给移动节点。
移动节点：利用链路层提供的切换预期加速切换，并利用乐观重复地址检 测的方法进行重复地址检测，向MAP进行本地绑定，向HA和CN进行绑定。
HA：是移动节点的移动路由器，当移动节点发生的是MAP域间切换时， 对移动节点进行绑定。
CN：是移动节点的通讯节点，和移动节点通过IPv6网络进行通讯，当移 动节点发生的是MAP域间切换时，对移动节点进行绑定。
本发明所述方法的实施例的处理流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤21、MN(Mobility Node，移动节点)利用链路层提供的机制获得移 动节点的nAR(new Access Router，新接入路由器)的链路层地址或者标识 符信息。
如果链路层的接入技术为IEEE(电子电气工程师协会)802.11标准的系 列接入技术，则移动节点可以通过链路层的scan(扫描)方法得到nAR的标 识符信息。
步骤22：根据链路层提供的切换预期，移动节点发送代理路由请求消息 给移动节点的oAR(old Access Router，先前接入路由器)。该代理路由请 求消息中包含获得的nAR的链路层地址或者标识符信息。
所述链路层提供的切换预期是指链路层向链路层以上的网络层次提供的对 网络即将发生切换的预期性信息。
步骤23：oAR收到代理路由请求消息后，向移动节点发送代理路由通告消 息消息，该消息需要包含移动节点在nAR域配置转交地址需要使用的信息， 即无状态地址配置方法需要的nAR的网络前缀。
在oAR中需要预先配置nAR的链路层地址或者标识符信息和移动节点在 nAR域配置转交地址需要使用的信息的对应关系，该配置过程可以通过管理 员手动配置来完成。
步骤24：移动节点根据获得的nAR的网络前缀和网络接口标志符通过无状 态地址配置方法生成新的转交地址。
和所述标准的基于层次的移动IPv6快速切换技术方案的流程不同，该流程 不需要进行传统的重复地址检测操作即可进行下面的协议操作。
步骤25：在移动节点移动到新的网络之前，移动节点发送本地绑定更新 消息给移动节点的MAP，其中本地绑定更新消息中的家乡地址选项为移动节 点的当前链路地址，转交地址选项为步骤24配置的新的转交地址。
步骤26：MAP接收到移动节点发送的本地绑定更新消息后，发送绑定确 认消息给移动节点，作为对移动节点发送的地绑定更新消息的响应。绑定确 认消息应当同时发往移动节点之前所在的链路地址和当前的链路地址。这样 才能保证无论移动节点是否已经移动到新的网络还是仍然处于原先的网络都 能收到该绑定确认消息。
在移动节点移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述 生成的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤27：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节 点的切换失败，流程结束；否则，如果发生的是MAP域内切换，则移动节点 的切换成功，流程结束。如果发生的是MAP域间切换，移动节点需要向HA和 所有CN发送绑定更新消息，HA和所有CN返回绑定确认消息后，移动节点的 切换成功，流程结束。
本发明还提供了一个本发明所述方法的实施例，该实施例的网络拓扑结构 示意图如图3所示。该实施例的网络配置如下：
HA的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:1::1/64，家乡网络地址为 3ffe:0:0:1::/64。
移动节点MN的IPv6家乡地址为：3ffe:0:0:1::2/64。
移动锚点MAP1的接口A的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:2::1/64，接口B的 IPv6网络地址为：3ffe:0:0:2::2/64，MAP1域的网络地址为：3ffe:0:0:2::/64。
接入路由器AR1负责的网络地址为3ffe:0:0:4::/64。AR1和MAP1相连，即 MAP1域内存在AR1。
移动锚点MAP2的接口A的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:3::1/64，接口B的 IPv6网络地址为：3ffe:0:0:3::2/64，接口C的IPv6网络地址为： 3ffe:0:0:3::3/64，MAP2域的网络地址为：3ffe:0:0:3::/64。
接入路由器AR2负责的网络地址为3ffe:0:0:5::/64。接入路由器AR3负责的 网络地址为3ffe:0:0:6::/64。AR2、AR3和MAP2相连，即MAP2域内存在 AR2、AR3。
CN的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:9::123/64。
HA、MAP1、MAP2以及CN通过一个IPv6网络互联。
在图3所示的网络拓扑结构中，当MN从AR1域移动到AR2域时，此时发生 了MAP域间切换，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤1：MN利用链路层提供的机制获得新接入路由器AR2的链路层地址或 者标识符信息。
步骤2：根据链路层提供的切换预期，MN发送代理路由请求消息给MN的 先前接入路由器AR1。该代理路由请求消息中包含AR2的链路层地址或者标 识符信息。
步骤3：AR1收到代理路由请求消息后，向MN发送代理路由通告消息消 息，该消息需要包含MN在AR2域配置转交地址需要使用的信息，即无状态地 址配置方法需要的AR2的网络前缀：3ffe:0:0:5::/64。
步骤4：MN根据获得的AR2的网络前缀和网络接口标志符通过无状态地址 配置方法生成新的转交地址：3ffe:0:0:5:220:edff:feb4:505f/64。
步骤5：MN在移动到新的网络之前，发送本地绑定更新消息给MAP2，该 本地绑定更新消息中的家乡地址选项为MN的当前链路地址，转交地址选项为 步骤4配置的新的转交地址。
步骤6：MAP2发送绑定确认消息给MN，作为对MN发送的本地绑定更新 消息的响应。该绑定确认消息应当同时发往MN的之前和当前的链路地址。
在MN移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述生成 的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤7：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节点 的切换失败，流程结束；否则，移动节点需要向HA和所有CN(本实例中只 有一个CN)发送绑定更新消息，HA和所有CN返回绑定确认消息后，移动节 点的切换成功，流程结束。
在图3所示的网络拓扑结构中，当MN从AR2域移动到AR3域，此时发生了 MAP域内切换，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤1：MN利用链路层提供的机制获得新接入路由器AR3的链路层地址或 者标识符信息。
步骤2：根据链路层提供的切换预期，MN发送代理路由请求消息给MN的 先前接入路由器AR2。该代理路由请求消息中包含AR3的链路层地址或者标 识符信息。
步骤3：AR2收到代理路由请求消息后，向MN发送代理路由通告消息消 息，该消息需要包含MN在AR3域配置转交地址需要使用的信息，即无状态地 址配置方法需要的AR3的网络前缀：3ffe:0:0:6::/64。
步骤4：MN根据获得的AR3的网络前缀和网络接口标志符通过无状态地址 配置方法生成新的转交地址：3ffe:0:0:6:220:edff:feb4:505f/64。
步骤5：MN在移动到新的网络之前，发送本地绑定更新消息给MAP2，该 本地绑定更新消息中的家乡地址选项为MN的当前链路地址，转交地址选项为 步骤4配置的新的转交地址。
步骤6：MAP2发送绑定确认消息给MN，作为对MN发送的本地绑定更新 消息的响应。该绑定确认消息应当同时发往MN的之前和当前的链路地址。
在MN移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述生成 的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤7：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节点 的切换失败，流程结束；否则，移动节点的切换成功，流程结束。
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。
下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述系统的实施例的结构示意图 如图1所示，包括如下单元：
AR：是移动节点的接入路由器，负责向移动节点提供网络接入点。
MAP：是移动节点的移动路由器，支持移动IPv6的层次化，对移动节点 的本地绑定更新进行处理，并发送绑定确认消息给移动节点。
移动节点：利用链路层提供的切换预期加速切换，并利用乐观重复地址检 测的方法进行重复地址检测，向MAP进行本地绑定，向HA和CN进行绑定。
HA：是移动节点的移动路由器，当移动节点发生的是MAP域间切换时， 对移动节点进行绑定。
CN：是移动节点的通讯节点，和移动节点通过IPv6网络进行通讯，当移 动节点发生的是MAP域间切换时，对移动节点进行绑定。
本发明所述方法的实施例的处理流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤21、MN(Mobility Node，移动节点)利用链路层提供的机制获得移 动节点的nAR(new Access Router，新接入路由器)的链路层地址或者标识 符信息。
如果链路层的接入技术为IEEE(电子电气工程师协会)802.11标准的系 列接入技术，则移动节点可以通过链路层的scan(扫描)方法得到nAR的标 识符信息。
步骤22：根据链路层提供的切换预期，移动节点发送代理路由请求消息 给移动节点的oAR(old Access Router，先前接入路由器)。该代理路由请 求消息中包含获得的nAR的链路层地址或者标识符信息。
所述链路层提供的切换预期是指链路层向链路层以上的网络层次提供的对 网络即将发生切换的预期性信息。
步骤23：oAR收到代理路由请求消息后，向移动节点发送代理路由通告消 息消息，该消息需要包含移动节点在nAR域配置转交地址需要使用的信息， 即无状态地址配置方法需要的nAR的网络前缀。
在oAR中需要预先配置nAR的链路层地址或者标识符信息和移动节点在 nAR域配置转交地址需要使用的信息的对应关系，该配置过程可以通过管理 员手动配置来完成。
步骤24：移动节点根据获得的nAR的网络前缀和网络接口标志符通过无状 态地址配置方法生成新的转交地址。
和所述标准的基于层次的移动IPv6快速切换技术方案的流程不同，该流程 不需要进行传统的重复地址检测操作即可进行下面的协议操作。
步骤25：在移动节点移动到新的网络之前，移动节点发送本地绑定更新 消息给移动节点的MAP，其中本地绑定更新消息中的家乡地址选项为移动节 点的当前链路地址，转交地址选项为步骤24配置的新的转交地址。
步骤26：MAP接收到移动节点发送的本地绑定更新消息后，发送绑定确 认消息给移动节点，作为对移动节点发送的地绑定更新消息的响应。绑定确 认消息应当同时发往移动节点之前所在的链路地址和当前的链路地址。这样 才能保证无论移动节点是否已经移动到新的网络还是仍然处于原先的网络都 能收到该绑定确认消息。
在移动节点移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述 生成的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤27：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节 点的切换失败，流程结束；否则，如果发生的是MAP域内切换，则移动节点 的切换成功，流程结束。如果发生的是MAP域间切换，移动节点需要向HA和 所有CN发送绑定更新消息，HA和所有CN返回绑定确认消息后，移动节点的 切换成功，流程结束。
本发明还提供了一个本发明所述方法的实施例，该实施例的网络拓扑结构 示意图如图3所示。该实施例的网络配置如下：
HA的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:1::1/64，家乡网络地址为 3ffe:0:0:1::/64。
移动节点MN的IPv6家乡地址为：3ffe:0:0:1::2/64。
移动锚点MAP1的接口A的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:2::1/64，接口B的 IPv6网络地址为：3ffe:0:0:2::2/64，MAP1域的网络地址为：3ffe:0:0:2::/64。
接入路由器AR1负责的网络地址为3ffe:0:0:4::/64。AR1和MAP1相连，即 MAP1域内存在AR1。
移动锚点MAP2的接口A的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:3::1/64，接口B的 IPv6网络地址为：3ffe:0:0:3::2/64，接口C的IPv6网络地址为： 3ffe:0:0:3::3/64，MAP2域的网络地址为：3ffe:0:0:3::/64。
接入路由器AR2负责的网络地址为3ffe:0:0:5::/64。接入路由器AR3负责的 网络地址为3ffe:0:0:6::/64。AR2、AR3和MAP2相连，即MAP2域内存在 AR2、AR3。
CN的IPv6网络地址为：3ffe:0:0:9::123/64。
HA、MAP1、MAP2以及CN通过一个IPv6网络互联。
在图3所示的网络拓扑结构中，当MN从AR1域移动到AR2域时，此时发生 了MAP域间切换，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤1：MN利用链路层提供的机制获得新接入路由器AR2的链路层地址或 者标识符信息。
步骤2：根据链路层提供的切换预期，MN发送代理路由请求消息给MN的 先前接入路由器AR1。该代理路由请求消息中包含AR2的链路层地址或者标 识符信息。
步骤3：AR1收到代理路由请求消息后，向MN发送代理路由通告消息消 息，该消息需要包含MN在AR2域配置转交地址需要使用的信息，即无状态地 址配置方法需要的AR2的网络前缀：3ffe:0:0:5::/64。
步骤4：MN根据获得的AR2的网络前缀和网络接口标志符通过无状态地址 配置方法生成新的转交地址：3ffe:0:0:5:220:edff:feb4:505f/64。
步骤5：MN在移动到新的网络之前，发送本地绑定更新消息给MAP2，该 本地绑定更新消息中的家乡地址选项为MN的当前链路地址，转交地址选项为 步骤4配置的新的转交地址。
步骤6：MAP2发送绑定确认消息给MN，作为对MN发送的本地绑定更新 消息的响应。该绑定确认消息应当同时发往MN的之前和当前的链路地址。
在MN移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述生成 的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤7：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节点 的切换失败，流程结束；否则，移动节点需要向HA和所有CN(本实例中只 有一个CN)发送绑定更新消息，HA和所有CN返回绑定确认消息后，移动节 点的切换成功，流程结束。
在图3所示的网络拓扑结构中，当MN从AR2域移动到AR3域，此时发生了 MAP域内切换，本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤1：MN利用链路层提供的机制获得新接入路由器AR3的链路层地址或 者标识符信息。
步骤2：根据链路层提供的切换预期，MN发送代理路由请求消息给MN的 先前接入路由器AR2。该代理路由请求消息中包含AR3的链路层地址或者标 识符信息。
步骤3：AR2收到代理路由请求消息后，向MN发送代理路由通告消息消 息，该消息需要包含MN在AR3域配置转交地址需要使用的信息，即无状态地 址配置方法需要的AR3的网络前缀：3ffe:0:0:6::/64。
步骤4：MN根据获得的AR3的网络前缀和网络接口标志符通过无状态地址 配置方法生成新的转交地址：3ffe:0:0:6:220:edff:feb4:505f/64。
步骤5：MN在移动到新的网络之前，发送本地绑定更新消息给MAP2，该 本地绑定更新消息中的家乡地址选项为MN的当前链路地址，转交地址选项为 步骤4配置的新的转交地址。
步骤6：MAP2发送绑定确认消息给MN，作为对MN发送的本地绑定更新 消息的响应。该绑定确认消息应当同时发往MN的之前和当前的链路地址。
在MN移动到新的网络之后通过乐观地址重复检测的方法来验证所述生成 的新的转交地址的有效性。然后，接收所述绑定确认消息。
步骤7：如果移动节点接收到的绑定确认消息的状态是失败，则移动节点 的切换失败，流程结束；否则，移动节点的切换成功，流程结束。
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。