[發(fā)明專利]一種與移動IP結(jié)合的具有移動性的多路徑TCP的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010159923.3
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101925125A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔勇;李宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04W28/10
• 分類號: H04W28/10;H04W40/24;H04W80/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

多路徑TCP技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高速增長的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及具有多接口的終端的普及促進(jìn)了傳輸層協(xié)議的發(fā)展。然而傳統(tǒng)的TCP協(xié)議在單個TCP連接上只使用單一的路徑，這樣并沒有充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，并也使終端的多個接口形同虛設(shè)。另外，當(dāng)移動終端從本地網(wǎng)絡(luò)漫游到外地網(wǎng)絡(luò)時，由于IP地址發(fā)生了變化，而通信的對端主機(jī)又無法獲知移動節(jié)點(diǎn)的新的IP地址，最終導(dǎo)致路由失效使得移動節(jié)點(diǎn)的通信中斷。

針對上述的兩個缺陷，互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組(Internet?Engineering?TaskForce，簡稱IETF)提出了多路徑TCP(簡稱MPTCP)和移動IP的概念。MPTCP是基于傳統(tǒng)TCP協(xié)議的基礎(chǔ)之上，對傳統(tǒng)TCP進(jìn)行的系列的擴(kuò)展，以期望讓單個TCP連接能夠同時使用通信雙方存在的多條路徑。MPTCP把每個TCP流劃分成多個子流(sub-flow)，在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)中部署家鄉(xiāng)代理的實(shí)體，每個移動節(jié)點(diǎn)都有一個家鄉(xiāng)地址。當(dāng)用戶離開了原來的網(wǎng)絡(luò)(稱為家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò))，獲得一個新的接入網(wǎng)絡(luò)地址后，移動節(jié)點(diǎn)必須向家鄉(xiāng)代理發(fā)起注冊，并建立之間的雙向隧道，這樣通信對端所有發(fā)往移動節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分組都會被家鄉(xiāng)代理截獲，所有的分組將通過家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)給移動節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了與一種移動IP結(jié)合的具有移動性的多路徑TCP的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明對移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行擴(kuò)展，對傳輸層進(jìn)行擴(kuò)展修改來支持多路徑TCP，對移動IP的修改來實(shí)現(xiàn)主機(jī)的移動性。如圖1所示，在此方案中大致分為五個模塊：多路徑調(diào)度模塊(MPS)，路徑管理模塊，多路徑協(xié)商和檢測模塊，調(diào)度策略管理模塊和子TCP流控制管理模塊。多路徑調(diào)度模塊是整個多徑TCP系統(tǒng)的核心模塊，它負(fù)責(zé)調(diào)用各個子模塊以實(shí)現(xiàn)MPTCP的整體功能。調(diào)度策略管理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)向各個子流分配的策略。子TCP流控制管理模塊負(fù)責(zé)子流的創(chuàng)建和刪除等。移動性的支持是由下層的移動IP來負(fù)責(zé)完成的，上層的MPTCP只負(fù)責(zé)傳輸層相關(guān)的操作，網(wǎng)絡(luò)層的路徑管理模塊需要負(fù)責(zé)向MPTCP層提供當(dāng)前多路徑地址表。

本發(fā)明的特征在于，所述方法是由移動節(jié)點(diǎn)在移動IP網(wǎng)絡(luò)中從家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)向任何一個外地網(wǎng)絡(luò)漫游，并且繼續(xù)保持與當(dāng)?shù)匾粋€固定的通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的一種多路徑TCP方法，依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟(1)：所述的移動IP網(wǎng)絡(luò)初始化；

步驟(1.1)，本地網(wǎng)絡(luò)的初始化；

設(shè)置一個家鄉(xiāng)代理，這是一個所述移動節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路上的路由器，移動節(jié)點(diǎn)已經(jīng)通過其注冊了當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，家鄉(xiāng)代理截取家鄉(xiāng)鏈路上發(fā)往移動節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址hoa的包，封裝，并以隧道模式發(fā)往移動節(jié)點(diǎn)已經(jīng)注冊的所述轉(zhuǎn)交地址；

步驟(1.2)所述移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的設(shè)置；

各自至少一個接口mesh，至少一個所述接口mesh的地址標(biāo)識maddr，所述移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址hoa以及至少一個接口地址caddr，

該移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)中還設(shè)有：多路徑調(diào)度模塊、路徑管理模塊、多路徑協(xié)商和檢測模塊、調(diào)度策略模塊以及子TCP流控制管理模塊，其中：所述多路徑調(diào)度模塊與所述路徑管理模塊、多路徑協(xié)商和檢測模塊、調(diào)度策略模塊、子TCP流控制管理模塊互連，實(shí)現(xiàn)了多路徑TCP的運(yùn)，。調(diào)度策略管理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)向各所述子TCP流的分配，子TCP流控制管理模塊負(fù)責(zé)所述子TCP流的創(chuàng)建和刪除，路徑管理模塊負(fù)責(zé)向所述多路徑TCP層提供多路徑地址表，多路徑協(xié)商和檢測模塊負(fù)責(zé)獲取對方的多個接口地址標(biāo)識與接口地址并與對方建立多路徑的TCP；

步驟(2)建立所述移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)間的連接：

步驟(2.1)：所述移動節(jié)點(diǎn)接入外地網(wǎng)絡(luò)并向其家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新，其內(nèi)容包括：所述移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址hoa，多個接口的地址標(biāo)識，多個接口的所述轉(zhuǎn)交地址；

步驟(2.2)：所述家鄉(xiāng)代理在收到步驟(2.1)所述的綁定更新后，首先查找本地用于存貯綁定更新的綁定緩存，若存在所述的綁定更新，則回復(fù)綁定錯誤消息，若不存在，則回復(fù)綁定應(yīng)答消息，并把所述綁定更新添加到所述綁定緩存中；

步驟(2.3)：所述通信節(jié)點(diǎn)向所述移動節(jié)點(diǎn)發(fā)起連接請求，把數(shù)據(jù)報文發(fā)送到所述移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)；

步驟(2.4)：所述家鄉(xiāng)代理在所述家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)中截獲步驟(2.3)所述的數(shù)據(jù)報后，根據(jù)本地的所述綁定緩存中與所述移動節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的綁定緩存項(xiàng)對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行封裝，把封裝后的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給所述移動節(jié)點(diǎn)；