[发明专利]一种软件定义网络中基于地址替换的移动管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种软件定义网络中基于地址替换的移动管理系统和方法，属于计算机网络技术领域。

背景技术

传统的移动管理机制主要包括移动IPv6(MIPv6，Mobile IPv6)和代理移动IPv6(PMIPv6，Proxy Mobile IPv6)(参见[1]C.Perkins,Ed.,et al,“Mobility Support in IPv6”,rfc6275；[2]S.Gundavelli,Ed.,et al,“Proxy Mobile IPv6”,rfc5213)，它们对移动节点(MN，Mobile Node)都引入了家乡地址(HoA，Home Address)和转交地址(CoA，Care of Address)的思想，其中，HoA作为MN的身份标识，通常由家乡网络分配，在移动过程中保持不变；CoA则作为MN的位置标识，随MN移动而发生变化。利用隧道对数据进行封装，使得MN移动时，会话依然能够保持。

在MIPv6中，引入了家乡代理(HA，Home Agent)实体，HA作为MN的家乡网络拓扑锚定点，维护了HoA与CoA之间的绑定映射。当通信对端(CN，Corresponding Node)与MN通信时，数据首先会被HA拦截，封装后经由HA-MN隧道转发至MN。而在PMIPv6中，不需要MN支持移动管理功能，它引入了本地移动锚定点(LMA，Local Mobility Anchor)和移动接入网关(MAG，Mobile Access Gateway)两个功能实体，LMA的功能类似于HA，维护了HoA与CoA之间的绑定映射。而新引入的MAG此时代替MN执行移动管理功能，MAG的地址作为MN的CoA。CN与MN通信时，数据依然首先会被LMA拦截，封装后经由LMA-MAG隧道到达MAG，在MAG处解封装，最终到达MN。

但是，传统的移动管理机制依然存在问题。在MIPv6和PMIPv6机制中，CN发往MN的数据始终首先被家乡代理(HA或LMA)拦截，而MN发往CN的数据可直接按照路由规则到达CN，这种不对称的路径带来了三角路由问题。除此之外，当MN移动远离家乡网络时，由于要向家乡代理注册绑定，增加了绑定延迟。同时，机制中都引入了隧道机制，增加了数据包头部开销。

LISP(Locator/ID Separation Protocol)是基于网络层位置和身份分离的一种解决机制([3]，D.Liu,et al,“Mobility Support in Software Defined Networking”,draft-liu-sdn-mobility-00)。机制中引入了两种地址：EID(Endpoint Identifier)和RLOC(Routing Locator)。其中，EID是MN的IP地址，作为MN的身份标识；RLOC是MN接入的第一跳LISP路由器的IP地址，作为MN的位置标识。LISP中存在一实体(称为MAP Server)，该实体中维护了EID与RLOC之间的绑定映射。如图1所示，CN与MN通信时，首先向MAP Server查询EID与RLOC的绑定映射，数据封装后经由CN接入的LISP路由器通过隧道转发至MN接入的LISP路由器，解封装后最终到达MN，隧道封装的源地址和目的地址分别为查询到的CN-RLOC和MN-RLOC。

基于LISP的移动管理机制能够解决传统移动管理方案中三角路由问题，但是它依然采用隧道机制，在LISP路由器侧对数据包进行封装，增加了数据包头部开销。

软件定义网络(SDN，Software Defined Network)的核心思想是数据平面与控制平面的分离，其中实现SDN的主要规范之一是OpenFlow。基于OpenFlow的SDN架构由OpenFlow交换机和OpenFlow控制器组成。OpenFlow交换机进行数据层的转发；OpenFlow控制器对网络进行统一管理，实现控制层的功能。SDN提供了一种灵活处理数据的方式，数据到达OpenFlow交换机时只需匹配流表项，即可实现数据转发，这种灵活处理数据的方式可很大程度上简化当前网络设备的复杂功能。IETF工作组草案(参见[4]D.Farinacci,et al,“The Locator/ID Separation Protocol”,rfc6830)中讨论了SDN架构下对移动性的支持，提出了可能的解决方式。