[發明專利]一種實現零代理IP快速漫游的系統及方法

在審

• 申請號: 201811454747.9
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109413226A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 潘甦;王亞利
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;H04W8/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明一種實現零代理IP快速漫游的系統及方法，該系統包括：DHCP處理單元，用于接收移動終端發送的DHCP請求，并進行DHCP ACK響應；ARP處理單元，用于接收移動終端的ARP請求；DNS處理單元，用于接收和分析移動終端發送的DNS請求；靜態路由管理單元，用于根據漫游接入的終端動態添加相應的靜態路由項，并定期的進行清理不再使用的過期靜態路由項。本發明能夠有效解決由于漫游切換時延造成數據服務中斷，數據分組丟失，能夠縮短移動終端漫游過程中由于重新獲取IP地址所產生的網絡切換時延，簡化了子網間的代理配置。

技術領域

本發明涉及無線通信和移動互聯網領域，特別涉及一種移動終端在無線通信網絡中進行跨越不同子網過程中的如何降低IP地址切換時延的系統及方法。

背景技術

隨著移動通信的發展，WLAN、LTE等不同的網絡同時在為終端提供服務，當移動終端在移動過程中經常在不同子網間切換。如圖1所示，移動終端(STA)在從子網1移動到子網2的過程中，通常情況下移動終端在不同子網使用不同的子網IP地址，這是由于子網部署來決定的。

一般無線網絡中存在一個DHCP服務器，為接入的終端分配IP地址，移動終端為DHCP客戶端，如圖2所示，當移動終端接入到另一個無線網絡后，移動終端會發起DHCPRequest，DHCP服務器響應NCK時，移動終端會發起DHCP Discovery，DHCP Server應答DHCPoffer，終端根據DHCP offer發出DHCP Request，服務器返回DHCP ACK完成IP獲取。

地址解析協議(Address Resolution Protocol，ARP)實現了通過IP地址得知其物理地址，當移動終端接入到網絡后，獲得IP地址后即會對外發送廣播的ARP報文，實現(1)確定其它主機的IP地址是否與本機的IP地址沖突，當其它主機收到免費ARP報文后，如果發現該報文中的IP地址和自己的IP地址相同，則返回一個ARP回應給發送免費ARP報文的主機，告知該主機所用的IP地址有沖突。(2)當主機改變MAC地址時，通過發送免費ARP報文通知其它主機更新ARP緩存表。其中，ARP緩存表用于存儲網絡中各主機和路由器的IP地址到MAC地址映射。

網絡地址轉換(Network Address Translation，簡稱NAT)是用于私網內主機主動發起連接請求，數據包經由網關進行NAT地址轉換后向上一級網關傳輸，經過多條路由送達公網服務器，連接建立以后可以雙向傳輸數據；網關是NAT技術的實現主體設備，網關將局域網內主機的連接經過NAT轉換并記錄相關的轉換信息為NAT表項后，將IP數據包源地址轉換為網關上行端口的IP地址與上級一網關出口通信，而當收到上一級網關數據后，網關首先查詢NAT表，如果能找到相應的NAT信息，則進行逆NAT轉換后發回給局域網內主機，如此實現局域網內主機能完全的與公網服務器進行雙向的傳輸。

網關是為局域網內主機與外網進行通信的出口和入口設備，網關至少具有兩個IP地址和對應的物理通信端口，其中一個外網IP用于與上級網關通信，另一個內外IP與局域網內主機通信。網關要與局域網主機進行通信時，通過查找IP路由表確定內網主機所連接的物理通信端口，查找到端口后將數據交給鏈路層進行發送。

DNS(Domain Name System，域名系統)是互聯網運行最重要的基礎設施，互聯網中的任何一件事情幾乎都是開始與一次的DNS查詢，DNS主要的功能是將人類更好辨識的域名轉換為IP地址。DNS的解析過程是是層級遞歸查詢，當客戶端訪問一個網址時，不是直接去找根，而是(1)先查hosts文件；(2)如果沒有，查本地DNS緩存；(3)如果沒有，在查找DNS服務器；現查DNS服務器的本地DNS緩存，如果沒有，再查詢DNS服務器的解析庫，都沒有。DNS向根域發起請求，開始迭代查詢。直到查到IP地址為止。

移動終端收到該IP地址之后，得到IP是私網IP地址，網絡能夠進行正常的通信，需要將私網IP轉換成可以與Internet連接的公網IP地址。