專利名稱：一種用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)實驗與仿真技術(shù)，尤其是移動IPv6即Mobile IPv6或MIPv6的實驗技術(shù)，特別涉及一種用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種移動設(shè)備迫切需要隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò)。因此因特網(wǎng)工程任務(wù)工作組(Internet Engineering Task Force，IETF)制訂了移動IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它可以實現(xiàn)主機在不同的IPv6網(wǎng)絡(luò)間無縫隙地漫游。
在MIPv6協(xié)議中定義了三類重要的功能實體移動節(jié)點(Mobile Node，MN)、家鄉(xiāng)代理(Home Agent，HA)和通信對端節(jié)點(Correspondent Node，CN)。當(dāng)移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路時，其工作方式如位置固定的主機。當(dāng)漫游到外地鏈路后，利用IPv6協(xié)議的地址配置機制，移動節(jié)點可以獲得一個或多個轉(zhuǎn)交地址；此后，移動節(jié)點向家鄉(xiāng)代理發(fā)送“綁定更新”申請注冊，在其上建立移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址的“綁定”關(guān)系，這樣，家鄉(xiāng)代理將在家鄉(xiāng)鏈路上截取目的地址是移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的所有IPv6數(shù)據(jù)包，通過隧道將它們轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址；在向家鄉(xiāng)代理注冊的同時，移動節(jié)點也向通信對端發(fā)送“綁定更新”，告知通信對端當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址，使通信對端能修改自己的“綁定緩存”，進而可以使用“第二類路由頭”，直接發(fā)送分組到移動節(jié)點，完成“優(yōu)化路由”，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。
在與MIPv6相關(guān)的研究開發(fā)工作中，為了驗證各種協(xié)議、設(shè)備或軟件的有效性和性能，需要搭建實驗環(huán)境進行實驗和測試。實驗的一項重要工作就是控制移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路和外地鏈路之間漫游切換，同時測量和收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以驗證這些協(xié)議、設(shè)備或軟件的實際工作情況。由于受到成本和復(fù)雜性方面的限制，這些MIPv6實驗系統(tǒng)通常建立在實驗室環(huán)境下的局域網(wǎng)內(nèi)。
目前，在已有的MIPv6實驗系統(tǒng)中，大多使用計算機作為家鄉(xiāng)代理和接入路由器，使用不同的網(wǎng)絡(luò)交換機構(gòu)成家鄉(xiāng)鏈路和外地鏈路，移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路和外地鏈路間切換的控制方法通常有兩種當(dāng)移動節(jié)點采用有線方式接入網(wǎng)絡(luò)時，手工將網(wǎng)線從接入端口上拔出，然后插入外地鏈路所對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)交換機的接入端口上；當(dāng)移動節(jié)點通過無線局域網(wǎng)(WLAN)接入網(wǎng)絡(luò)時，手工修改移動節(jié)點的SSID(Service Set Identifier)，強制其接入到外地鏈路對應(yīng)的無線接入點(Access Point，AP)上。由于每次移動節(jié)點的切換均需手工操作，使得實驗無法自動進行，并且切換時間的精確控制也難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法，該MIPv6實驗方法可控性強、移動節(jié)點切換自動、靈活。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的在進行MIPv6實驗時，由一臺計算機作為實驗控制端，其上運行MIPv6實驗控制程序，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP在網(wǎng)絡(luò)交換機上劃分出兩個以上的虛擬局域網(wǎng)VLAN，其中的一個虛擬局域網(wǎng)VLAN作為家鄉(xiāng)鏈路，選取其余一個或者多個虛擬局域網(wǎng)VLAN作為外地鏈路；當(dāng)需要控制移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路與外地鏈路之間或者外地鏈路與外地鏈路之間漫游切換時，控制端采用基于端口的虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分方式，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP在網(wǎng)絡(luò)交換機上重新劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，將移動節(jié)點的接入端口從當(dāng)前所屬的虛擬局域網(wǎng)VLAN中刪除，同時將其添加到目標(biāo)鏈路對應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)VLAN中，從而完成切換過程。
實驗控制端與至少一臺網(wǎng)絡(luò)交換機相連，其上運行MIPv6實驗控制程序，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP讀取并修改網(wǎng)絡(luò)交換機上的虛擬局域網(wǎng)VLAN配置參數(shù)，向網(wǎng)絡(luò)交換機發(fā)出虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分命令。
本發(fā)明只需一臺可劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN的二層交換機，采用基于端口的虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分方式，無需考慮物理連線，即可簡潔、靈活的在交換機上劃分出家鄉(xiāng)鏈路以及外地鏈路；移動切換控制靈活、簡便，只需通過動態(tài)改變移動節(jié)點MN所屬的虛擬局域網(wǎng)VLAN便可方便快速的完成。測試結(jié)過表明，在使用本發(fā)明搭建的MIPv6實驗系統(tǒng)中，MIPv6協(xié)議能夠很好的工作，而且MN切換過程中的丟包和時延也都得到了改善。


圖1是移動節(jié)點采用有線接入方式時實驗系統(tǒng)的物理拓?fù)洌粓D2是移動節(jié)點通過無線局域網(wǎng)接入方式時實驗系統(tǒng)的物理拓?fù)?；圖3是控制端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是實驗系統(tǒng)的邏輯拓?fù)?；圖5是移動節(jié)點MN的切換過程示意圖；圖6是移動節(jié)點切換前后，家鄉(xiāng)代理HA上數(shù)據(jù)包嗅探器tcpdump的輸出結(jié)果；下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細(xì)說明。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明參照圖1、圖2所示，基于本發(fā)明搭建的MIPv6實驗系統(tǒng)包括一個控制端，一臺或兩臺以上的網(wǎng)絡(luò)交換機以及兩臺以上的計算機，如果移動節(jié)點通過無線局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)，則還需要一臺或兩臺以上的無線接入點AP。所有的移動節(jié)點MN、家鄉(xiāng)代理HA、接入路由器AR和控制端都通過網(wǎng)絡(luò)交換機互連構(gòu)成一個局域網(wǎng)。圖中給出了最小配置的MIPv6實驗系統(tǒng)物理拓?fù)?。如果移動?jié)點通過無線局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)，則實驗系統(tǒng)物理拓?fù)淙鐖D2所示，其移動節(jié)點MN是通過無線接入點AP而不是以太網(wǎng)接入到網(wǎng)絡(luò)交換機上的，移動節(jié)點MN的切換方式與有線接入時的情形相同。
在實驗系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)交換機須支持簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP協(xié)議和虛擬局域網(wǎng)(Virtual LAN，VLAN)劃分；用做家鄉(xiāng)代理(Home Agent，HA)和接入路由器(Access Router，AR)的計算機上安裝以太網(wǎng)卡，并與網(wǎng)絡(luò)交換機相連，這些計算機上同時安裝有LINUX操作系統(tǒng)、MIPL(Mobile IPv6for Linux)軟件以及RADVD軟件；用做移動節(jié)點(Mobile Node，MN)的計算機上安裝以太網(wǎng)卡或無線網(wǎng)絡(luò)模塊，運行支持IPv6協(xié)議的操作系統(tǒng)。用作控制端的計算機上裝有MIPv6實驗控制程序。
圖3為MIPv6實驗控制程序的結(jié)構(gòu)框圖。控制程序有兩個功能一是管理和維護資源情況，主要是網(wǎng)絡(luò)交換機的使用信息；二是通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP完成網(wǎng)絡(luò)交換機上虛擬局域網(wǎng)VLAN的劃分。
控制端上裝有MIPv6實驗控制程序，其各模塊的功能如下1)輸入/輸出控制模塊是提供給用戶的接口。輸入控制包括基本的輸入錯誤檢測，如數(shù)據(jù)類型不正確、數(shù)據(jù)溢出、不存在的虛擬局域網(wǎng)VLAN號等不合法輸入；輸出控制主要功能是控制輸出格式；2)實驗系統(tǒng)硬件資源記錄模塊，記錄實驗系統(tǒng)的硬件資源(包括主機、網(wǎng)絡(luò)交換機)的詳細(xì)信息。記錄主機的CPU、內(nèi)存、IP地址、網(wǎng)卡類型以及該主機與網(wǎng)絡(luò)交換機相連的端口號；記錄網(wǎng)絡(luò)交換機的端口、虛擬局域網(wǎng)VLAN的使用情況；3)網(wǎng)絡(luò)交換機控制模塊是讀取、修改網(wǎng)絡(luò)交換機當(dāng)前配置。該模塊通過調(diào)用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP的接口，構(gòu)造簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，與網(wǎng)絡(luò)交換機的SNMP代理(Agent)通信，要求該Agent處理簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP請求消息。
圖4是在圖1所示實驗系統(tǒng)中配置得到的MIPv6邏輯拓?fù)洹Ｏ旅嬉越Y(jié)合該拓?fù)湔f明移動節(jié)點的切換控制。
家鄉(xiāng)代理HA的地址是fec:0106:2700::2/64，移動節(jié)點的地址是fec0:106:2700::4/64，外地接入路由器AR的地址是fec0:106:1100::1/64。實驗過程是初始時刻，移動節(jié)點位于家鄉(xiāng)鏈路；之后的某個時刻，移動節(jié)點將切換到外地鏈路；在整個實驗過程中，移動節(jié)點MN持續(xù)使用ping6程序與家鄉(xiāng)代理HA通信。分別測量在本方法和手動切換兩種方式下，切換過程中的時延和丟包，對多次測量結(jié)果取平均值分析。
為了使分別處于虛擬局域網(wǎng)VLAN A、B內(nèi)的終端能相互通信，做如下設(shè)置1)家鄉(xiāng)代理HA、接入路由器AR同時屬于虛擬局域網(wǎng)VLAN C；2)家鄉(xiāng)代理HA、接入路由器AR上的網(wǎng)卡設(shè)置為支持轉(zhuǎn)發(fā)；3)修改家鄉(xiāng)代理HA、接入路由器AR的路由表，使得虛擬局域網(wǎng)VLANA內(nèi)所有發(fā)往虛擬局域網(wǎng)VLAN B的數(shù)據(jù)包由家鄉(xiāng)代理HA轉(zhuǎn)發(fā)，虛擬局域網(wǎng)VLAN B內(nèi)所有發(fā)往虛擬局域網(wǎng)VLAN A的數(shù)據(jù)包由接入路由器AR轉(zhuǎn)發(fā)。
圖5是基于虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分控制移動節(jié)點切換的切換過程示意圖。
當(dāng)移動節(jié)點MN在家鄉(xiāng)鏈路和外地鏈路之間切換時，MIPv6才能發(fā)生作用。初始時，移動節(jié)點MN位于家鄉(xiāng)鏈路，屬于虛擬局域網(wǎng)VLAN A；當(dāng)移動節(jié)點切換到外地鏈路時，可通過重新劃分網(wǎng)絡(luò)交換機VLAN來實現(xiàn)。其詳細(xì)過程是，如圖5所示，先將移動節(jié)點MN從虛擬局域網(wǎng)VLANA中刪除，然后再將其加入虛擬局域網(wǎng)VLAN B；移動節(jié)點MN切換到虛擬局域網(wǎng)VLAN B后，可以收到接入路由器AR發(fā)送的路由通告消息，移動節(jié)點MN根據(jù)路由通告中的本地信息，重新配置一個新的轉(zhuǎn)交地址。經(jīng)過以上過程，相當(dāng)于移動節(jié)點MN從家鄉(xiāng)鏈路切換到了外地鏈路。在實驗中，只需要在控制端輸入移動節(jié)點MN與網(wǎng)絡(luò)交換機相連的端口號以及其欲加入的虛擬局域網(wǎng)VLAN號，控制端就能在設(shè)定的時間重新進行虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分。圖中序號1、2……為網(wǎng)絡(luò)交換機端口編號。
圖6是移動節(jié)點切換到外地鏈路后，在家鄉(xiāng)代理HA上使用數(shù)據(jù)包嗅探器tcpdump測量的結(jié)果。
在整個實驗過程中，移動節(jié)點MN使用ping6程序與家鄉(xiāng)代理HA通信。用tcpdump工具查看家鄉(xiāng)代理HA的接發(fā)包，可以清楚的看到切換過程如圖6所示，①是在移動節(jié)點MN在家鄉(xiāng)虛擬局域網(wǎng)VLAN的最后一次ping6信息；②表明，移動節(jié)點MN被切換到外地虛擬局域網(wǎng)VLAN，獲得轉(zhuǎn)交地址fec0:106:1100:0:20d:88ff:fe48:1803，并且在家鄉(xiāng)代理HA處成功完成注冊；③表明，ping6恢復(fù)，移動節(jié)點MN在外地虛擬局域網(wǎng)VLAN工作正常。
綜上所述，當(dāng)MN在家鄉(xiāng)虛擬局域網(wǎng)VLAN與外地虛擬局域網(wǎng)VLAN之間切換時，在切換造成的短暫中斷過后，移動節(jié)點MN與家鄉(xiāng)代理HA之間的通信恢復(fù)正常，移動節(jié)點MN在家鄉(xiāng)代理成功的完成注冊，ping6繼續(xù)工作，說明在本實驗系統(tǒng)中，MIPv6能正常運行。
表1兩種移動節(jié)點切換方案的時延和丟包對比。給出了手工插拔網(wǎng)線和虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分兩種移動節(jié)點切換控制方法的性能數(shù)據(jù)。從表中數(shù)據(jù)可以看出，基于虛擬局域網(wǎng)VLAN的切換方式與手工插拔線切換方式相比，切換過程中的丟包和時延都有所改善，但是基于虛擬局域網(wǎng)VLAN控制的切換方式，其可控性更強，切換更加方便、快速。
表1對比測試結(jié)果

以上測試所使用的設(shè)備配置情況及參數(shù)如下一臺銳捷Star-S1926F+二層網(wǎng)絡(luò)交換機，該網(wǎng)絡(luò)交換機配置24個10/100Mbps網(wǎng)絡(luò)端口，同時支持“端口VLAN”和“標(biāo)簽VLAN”兩種工作模式，在實驗中采用基于“端口VLAN”的工作模式；家鄉(xiāng)代理HA、移動節(jié)點MN、接入路由器AR采用三臺配置相同的PC兼容計算機，配置為P42.4G、256MB RAM、10/100M D-Link自適應(yīng)網(wǎng)卡，操作系統(tǒng)為Linux Red Hat 9.0(內(nèi)核版本Linux-2.4.26)，MIPL(MobileIPv6 for Linux)版本為mipv6-1.1-v2.4.26；HA和AR都安裝了版本為radvd-0.8的RADVD軟件，可以周期性的發(fā)送路由通告消息。
權(quán)利要求
1.一種用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法，其特征在于，在進行MIPv6實驗時，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP在網(wǎng)絡(luò)交換機上劃分出兩個以上的虛擬局域網(wǎng)VLAN，其中的一個虛擬局域網(wǎng)VLAN作為家鄉(xiāng)鏈路，選取其余一個或者兩個以上的虛擬局域網(wǎng)VLAN作為外地鏈路；當(dāng)需要控制移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路與外地鏈路之間或者外地鏈路與外地鏈路之間漫游切換時，控制端采用基于端口的虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分方式，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)交換機上重新劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，將移動節(jié)點的接入端口從當(dāng)前所屬的虛擬局域網(wǎng)VLAN中刪除，同時將其添加到目標(biāo)鏈路對應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)VLAN中，從而完成切換過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法，其特征在于，由一臺計算機作為實驗控制端，并與至少一臺網(wǎng)絡(luò)交換機相連，其上運行MIPv6實驗控制程序，通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP讀取并修改網(wǎng)絡(luò)交換機上的虛擬局域網(wǎng)VLAN配置參數(shù)，向網(wǎng)絡(luò)交換機發(fā)出虛擬局域網(wǎng)VLAN劃分命令。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于MIPv6實驗的移動節(jié)點切換控制方法，屬于網(wǎng)絡(luò)實驗與仿真技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用支持SNMP協(xié)議和虛擬局域網(wǎng)(VirtualLAN，VLAN)劃分的網(wǎng)絡(luò)交換機、多臺普通計算機來搭建MIPv6實驗環(huán)境，通過在網(wǎng)絡(luò)交換機上重新設(shè)置移動節(jié)點接入端口所屬的VLAN來實現(xiàn)移動節(jié)點在家鄉(xiāng)鏈路到外地鏈路、外地鏈路到外地鏈路間的漫游切換。VLAN的設(shè)置由控制端通過SNMP協(xié)議實現(xiàn)，與MIPv6實驗中傳統(tǒng)的手工插拔網(wǎng)線或修改SSID實現(xiàn)移動節(jié)點切換的方法相比，本發(fā)明使得移動節(jié)點的切換無須手工操作，從而可以提高MIPv6實驗的自動化程度。
文檔編號H04L29/06GK1777129SQ200510096390
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者劉軼, 肖凱平, 張寶強, 崔華力 申請人:西安交通大學(xué)