[發明專利]一種可靠的下一代網絡實現方法

有效

• 申請號: 201711274303.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107949074B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王曉喃;李燕麗;竇正雄
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H04L12/741
• 分類號: H04L12/741;H04L12/781;H04W88/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種可靠的下一代網絡實現方法，其特征在于，所述網絡包括管理網關、接入網關、基礎設備和移動節點；基礎設備為直接與移動節點鏈路相連的設備，移動節點通過基礎設備接入網絡；所述網絡只包含一個管理網關，管理網關包括一個上游有線接口和一組下游有線接口，上游有線接口與互聯網的骨干網相連；接入網關包括一個上游有線接口和多個下游有線接口；

所述網絡支持兩種以上的基礎設備，每個基礎設備具有一個上游有線接口和一個下游無線接口；管理網關的所有上游接口和下游接口、接入網關的所有上游接口和下游接口以及所有基礎設備的上游接口使用同一種協議，不同種類的基礎設備的下游接口支持不同的協議；一個移動節點具有兩個以上的無線接口，每個無線接口支持一種協議；

管理網關的每個下游接口與一個接入網關的上游接口相連；每個接入網關的下游接口與一個基礎設備的上游接口相連；一個基礎設備的下游接口與一個移動節點的接口相連，基礎設備的下游接口與相連的移動節點接口支持同一種協議；

管理網關的每個接口、接入網關的每個接口以及移動節點的每個接口都配置一個IPv6地址，一個IPv6地址由網絡前綴和節點ID構成，網絡前綴的比特長度和節點ID的比特長度之和為128；

一個管理網關的上游接口的地址的網絡前綴長度為y比特，每個下游接口的地址的網絡前綴長度為y+a比特，一個管理網關的所有下游接口的地址的網絡前綴都相同；

一個接入網關的每個接口的地址的網絡前綴長度和值都相同，網絡前綴長度均為y+a比特，網絡前綴值均為管理網關的下游接口的地址的網絡前綴；

一個移動節點的每個接口的地址的網絡前綴長度和值都相同，網絡前綴長度均為y+a比特，網絡前綴值均為管理網關的下游接口的地址的網絡前綴；

一個管理網關的每個接口的網絡前綴均為預先設置，管理網關對于其上游接口構建一個IPv6地址，該地址的網絡前綴為預先設置的網絡前綴，節點ID為該上游接口的MAC地址；管理網關為其每一個下游接口構建一個IPv6地址，該地址的網絡前綴為預先設置的網絡前綴，節點ID為該下游接口對應的MAC地址；

管理網關為其每個下游接口獲取一個地址后，從每個下游接口發送一個信標消息，該信標消息的源地址為該下游接口的地址；一個接入網關從上游接口接收到來自管理網關的信標消息后，為其上游接口構建一個地址，該地址的網絡前綴為接收到的信標消息的源地址的網絡前綴，節點ID為該上游接口的MAC地址；接入網關為其每一個下游接口構建一個地址，該地址的網絡前綴為接收到的信標消息源地址的網絡前綴，節點ID為該下游接口的MAC地址；

接入網關為每個接口配置地址后，從每個下游接口發送一個信標消息，該信標消息的源地址為該接口的地址；基礎設備從上游接口接收到信標消息后，直接從下游接口轉發該信標消息；移動節點從接口接收到基礎設備轉發的信標消息后，將該接口定義為接口x，為接口x構建一個地址，該地址的網絡前綴為接收到的信標消息的源地址的網絡前綴，節點ID為接口x的MAC地址；

每個接入網關保存一個節點表，每個節點表項由接口域、節點ID域和生命周期域構成；每個管理網關保存一個綁定表、一個用戶表和一個無效接口表；一個綁定表項由接口域和節點ID域構成，一個用戶表項由序列號域和接口集合域構成，一個無效接口表項由序列號域和接口集合域構成；

一個移動節點為每個接口配置一個地址后，從每個接口定期發送信標消息，該信標消息的源地址為該接口的地址；基礎設備從下游接口接收到來自移動節點的信標消息后，直接從上游接口轉發該信標消息；接入網關從下游接口d1接收到基礎設備轉發的信標消息后，執行下述綁定操作：

步驟101：開始；

步驟102：接入網關查看節點表，如果存在一個節點ID域值等于接收到的信標消息的源地址的節點ID的表項，則執行步驟106，否則執行步驟103；

步驟103：接入網關創建一個節點表項，該節點表項的接口域值為d1，節點ID域值等于接收到的信標消息的源地址的節點ID，生命周期設置為最大值，生命周期的最大值大于移動節點發送信標消息的周期；

步驟104：接入網關從上游接口發送一個綁定消息，該綁定消息中，源地址為上游接口的地址，目的地址為空，負載為接收到的信標消息的源地址；

步驟105：管理網關從下游接口d2接收到該綁定消息后，查看綁定表，如果存在一個節點ID域值等于綁定消息負載中的地址的節點ID的綁定表項，管理網關則將該綁定表項的接口域值更新為d2，否則管理網關創建一個綁定表項，該綁定表項的節點ID域值等于綁定消息負載中的地址的節點ID，接口域值為d2；

步驟106：結束；

移動節點為每個接口配置一個地址后，執行下述注冊操作：

步驟201：開始；

步驟202：移動節點隨機選擇一個工作正常的接口，即能夠發送并接收數據的接口，并從該接口發送一個注冊消息，該注冊消息的源地址為該接口的地址，目的地址為空，負載為自己每個接口的地址的節點ID的集合；

步驟203：基礎設備從下游接口接收到該注冊消息后，從上游接口轉發該注冊消息；接入網關從與該基礎設備上游接口相連的下游接口接收到注冊消息后，從上游接口轉發該注冊消息；

步驟204：管理網關從下游接口接收到該注冊消息后，查看用戶表，如果存在一個節點ID集合域值等于該注冊消息負載中的節點ID集合的用戶表項，則執行步驟206，否則執行步驟205；

步驟205：管理網關選擇一個最小的整數，該整數不等于用戶表中任何一個表項的序列號域值，然后創建一個用戶表項，該用戶表項的序列號域值為選擇的最小整數，節點ID集合等于該注冊消息負載中的節點ID集合，然后在無效接口表中創建一個無效接口表項，該無效接口表項的序列號域值等于選擇的最小整數，節點ID集合域值為空集；

步驟206：結束；

如果接入網關檢測到一個節點表項的生命周期衰減為0，則執行下述更新操作：

步驟301：開始；

步驟302：接入網關從上游接口發送一個更新消息，在更新消息中，源地址為接入網關上游接口的地址，目的地址為空，負載為生命周期為0的節點表項的節點ID域值，然后接入網關刪除生命周期為0的節點表項；

步驟303：管理網關從下游接口d3接收到更新消息后，查看綁定表，如果存在一個節點ID等于更新消息負載中的節點ID且接口域值為d3的綁定表項，則執行步驟304，否則執行步驟309；

步驟304：管理網關刪除節點ID等于更新消息負載中的節點ID且接口域值為d3的綁定表項，然后設置一個時鐘T1；

步驟305：時鐘T1到期后，管理網關查看綁定表，如果存在一個節點ID域值等于接收到的更新消息負載中的節點ID的綁定表項，則執行步驟309，否則執行步驟306；

步驟306：管理網關選擇用戶表項E1，所述用戶表項E1的節點ID集合域值中包含接收到的更新消息負載中的節點ID，管理網關選擇無效接口表項E2，所述無效接口表項E2的序列號域值等于用戶表項E1的序列號域值，然后將接收到的更新消息中的節點ID加入到無效接口表項E2的節點ID集合中；

步驟307：管理網關判斷無效接口表項E2的節點ID集合是否等于用戶表項E1的節點ID集合，如果等于，則執行步驟308，否則執行步驟309；

步驟308：管理網關從用戶表中刪除用戶表項E1，從無效接口表中刪除無效接口表項E2；

步驟309：結束；

在節點CN1為互聯網節點，移動節點MN1所在的網絡的管理網關為MG1的條件下，節點CN1通過下述過程實現與移動節點MN1的通信：

步驟401：開始；

步驟402：節點CN1發送一個請求消息，該請求消息的源地址為節點CN1自己的地址，目的地址為移動節點MN1的接口x1的地址，該請求消息通過互聯網最后到達管理網關MG1；

步驟403：管理網關MG1收到請求消息后，查看無效接口表，如果存在一個無效接口表項E3，無效接口表項E3的節點ID集合包含該請求消息的目的地址的節點ID，則執行步驟404，否則執行步驟405；

步驟404：管理網關MG1查看用戶表，選擇用戶表項E4，所述用戶表項E4的序列號域值等于無效接口表項E3的序列號域值，然后從用戶表項E4的節點ID集合中選取一個節點ID，該節點ID不在無效接口表項E3的節點ID集合中，然后將請求消息的目的地址的節點ID更新為選中的節點ID；

步驟405：管理網關MG1查看綁定表，如果存在一個接口ID等于請求消息的目的地址的節點ID的綁定表項，則執行步驟407，否則執行步驟406；

步驟406：管理網關MG1選擇用戶表項E5，所述用戶表項E5的節點ID集合包含請求消息的目的地址的節點ID，選擇無效接口表項E6，所述無效接口表項E6的序列號域值等于用戶表項E5的序列號域值，然后從用戶表項E5的節點ID集合中選擇滿足條件1的節點ID，將請求消息的目的地址的節點ID更新為滿足條件1的節點ID；

條件1：該節點ID不在無效接口表項E6的節點ID集合中，并且存在節點ID域值等于該節點ID的綁定表項；

步驟407：管理網關選擇節點ID域值等于請求消息的目的地址的節點ID的綁定表項，然后從該綁定表項的接口域值發送該請求消息；

步驟408：接入網關從上游接口接收到該請求消息后，查看節點表，選擇節點ID等于該請求消息目的地址的節點ID的節點表項，從該節點表項的接口域值轉發該請求消息；與轉發該請求消息的下游接口相連的基礎設備從上游接口接收到該請求消息后，從下游接口轉發該請求消息；

步驟409：移動節點MN1從自己的接口u5接收到該請求消息后，從接口u5發送一個響應消息，該響應消息的源地址為接收到的請求消息的目的地址，該響應消息的目的地址為接收到的請求消息的源地址，負載為響應數據；

步驟410：與移動節點MN1接口u5相連的基礎設備從下游接口接收到該響應消息后，從上游接口轉發該響應消息；與轉發響應消息的上游接口相連的接入網關從下游接口接收到該響應消息后，從上游接口轉發該響應消息；與轉發該響應消息的上游接口相連的管理網關MG1從下游接口接收到該響應消息后，從上游接口轉發該響應消息；

步驟411：該響應消息通過互聯網最終到達節點CN1，節點CN1接收到該響應消息后，保存響應消息中的響應數據；

步驟412：結束；

在節點CN1為互聯網節點，移動節點MN1所在的網絡的管理網關為MG1的條件下，移動節點MN1通過下述過程實現與節點CN1的通信：

步驟501：開始；

步驟502：移動節點MN1從自己的接口u6發送一個請求消息，該請求消息的源地址為接口u6的地址，目的地址為節點CN1的地址；

步驟503：與移動節點MN1接口u6相連的基礎設備從下游接口接收到該請求消息后，從上游接口轉發該請求消息；與轉發該請求消息的上游接口相連的接入網關從下游接口接收到該請求消息后，從上游接口轉發該請求消息；與轉發該請求消息的上游接口相連的管理網關MG1從下游接口接收到該請求消息后，從上游接口轉發該請求消息；該請求消息通過互聯網最終到達節點CN1；

步驟504：節點CN1接收到該請求消息后，發送一個響應消息，該響應消息的源地址為接收到的請求消息的目的地址，該響應消息的目的地址為接收到的請求消息的源地址，負載為響應數據；該請求消息通過互聯網最后到達管理網關MG1；

步驟505：管理網關MG1收到該響應消息后，查看無效接口表，如果存在一個無效接口表項T3，無效接口表項T3的節點ID集合包含該響應消息的目的地址的節點ID，則執行步驟506，否則執行步驟507；

步驟506：管理網關MG1查看用戶表，選擇用戶表項T4，所述用戶表項T4的序列號域值等于無效接口表項T3的序列號域值，然后從用戶表項T4的節點ID集合中選取一個節點ID，該節點ID不在無效接口表項T3的節點ID集合中，然后將響應消息的目的地址的節點ID更新為選中的節點ID；

步驟507：管理網關MG1查看綁定表，如果存在一個接口ID等于該響應消息的目的地址的節點ID的綁定表項，則執行步驟509，否則執行步驟508；

步驟508：管理網關MG1選擇用戶表項T5，所述用戶表項T5的節點ID集合包含該響應消息的目的地址的節點ID，選擇無效接口表項T6，所述無效接口表項T6的序列號域值等于用戶表項T5的序列號域值，然后從用戶表項T5的節點ID集合中選擇滿足條件2的節點ID，將該響應消息的目的地址的節點ID更新為滿足條件2的節點ID；

條件2：該節點ID不在無效接口表項T6的節點ID集合中，并且存在節點ID域值等于該節點ID的綁定表項；

步驟509：管理網關選擇節點ID域值等于該響應消息的目的地址的節點ID的綁定表項，然后從該綁定表項的接口域值發送該響應消息；

步驟510：接入網關從上游接口接收到該響應消息后，查看節點表，選擇節點ID等于該響應消息目的地址的節點ID的節點表項，從該節點表項的接口域值轉發該響應消息；與轉發該響應消息的下游接口相連的基礎設備從上游接口接收到該響應消息后，從下游接口轉發該響應消息；

步驟511：移動節點MN1從接口u7接收到該響應消息后，保存響應消息中的響應數據；

步驟512：結束。