ПОДДЕРЖАНИЕ ДОСТИЖИМОСТИ ПОДВИЖНОЙ СЕТИ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАТОРОВ ВРЕМЕННОГО ИМЕНИ Российский патент 2009 года по МПК H04L29/06 

Описание

Конфигурация подвижной сети для поддержания достижимости на основе идентификаторов временного имени и способ для его осуществления

Изобретение относится к способу функционирования подвижной сети в соответствии с родовым понятием пункта 1 и конфигурации подвижной сети, которая адаптирована к этому способу.

В ходе ускоренного и повсеместного использования услуг, основанных на сетях, во всех сферах повседневной жизни, доступность таких услуг при поездках на общественном транспорте становится все более возрастающей для пользователей. Поэтому транспортные компании в индустриально развитых странах предпринимают попытки обеспечить для этого техническую базу, то есть разработать и реализовать решения, адекватные для подвижных сетей, пригодные для коммерческого использования. В последнее время эти разработки в основном сфокусировались на обеспечении надежного соединения между подвижной сетью и стационарными сетями, внешними относительно транспортных средств.

Если подвижная сеть изменяет свою точку контакта с внешней сетью, такой как Интернет, конкретные меры должны быть предприняты для узлов, связанных с ней. Если не предпринимается никакого действия, то узлы внутри подвижной сети потеряют связанность.

Эта ситуация описывается либо для мобильных узлов, которые независимо перемещаются в сходных направлениях со сходными скоростями, либо группы узлов, которые перемещаются как единый блок. Важные признаки, которые составляют такую подвижную сеть, могут быть описаны обычным режимом движения индивидуальных узлов в системе координат и относительной близостью отдельных узлов в течение рассматриваемого временного интервала.

Важный вариант осуществления представляет управляемая сеть транспортных средств, где сеть располагается внутри транспортного средства и обеспечивает доступ перемещающимся пользователям, например, в поезде. Понятие «управляемая» в этом контексте относится к тому обстоятельству, что инфраструктура сети в общественном пассажирском транспортном средстве находится в собственности и эксплуатируется административными организациями, которые выявляют цепочку начисления стоимости (процедуру наращивания величины стоимости в процессе ее вычисления) для предоставления услуг электронной коммуникации, информационных и развлекательных услуг своим клиентам.

Возможная сетевая топология для такой сети со связанностью с внешней(ими) сетью(ями) показана на фиг.1. Несколько портативных узлов PN1…PN3 аутентифицируются в транспортной сети VN. Имеются различные причины, по которым мобильный узел желает получить доступ через транспортную сеть вместо прямого соединения с наземной сетью. Мобильный маршрутизатор MR, который представляет шлюзовой узел, поддерживает связанность с наземной сетью через одну или более сетей радиодоступа. Подвижная сеть может соединяться с внешними сетями через более чем один маршрутизатор MR, но в последующем описании, для простоты, подразумевается наличие только одного маршрутизатора MR. В то время как сеть находится в движении, мобильному маршрутизатору MR может потребоваться переустановить соединение с новым маршутизатором доступа, являющимся кандидатом на выбор в качестве такового, и даже с новыми сетями доступа, являющимися кандидатами на выбор в качестве таковых. Некоторые из портативных узлов могут устанавливать соединение с узлами-корреспондентами вне подвижной сети, и им в особенности желательно поддерживать непрерывную связанность и достижимость с исходной сетью. Затем новое соединение от узла-корреспондента к портативному узлу необходимо маршрутизировать надлежащим образом в текущее местоположение подвижной сети. Обновление возможного местоположения необходимо осуществлять для значительного количества мобильных узлов, в зависимости от индивидуального требования каждого портативного узла относительно поддержания достижимости.

Другой возможной реализацией такой подвижной сети является персональная зональная сеть (PAN) с некоторым количеством портативных узлов, образующих спонтанную общую специальную сеть, где некоторые из этих узлов могут действовать как шлюзовые узлы по отношению к внешним сетям.

Механизмы для переустановления соединения с внешними сетями можно представить как имеющие две стадии. Первая стадия, которая определяется понятием «связанность», позволяет узлам в составе подвижной сети осуществить связь с внешней сетью, чтобы инициировать передачи. Вторая стадия, которая определяется понятием «достижимость», позволяет внешним узлам инициировать информационный обмен с узлами в подвижной сети.

Задачей изобретения является создание способа для решения проблемы достижимости узлов для узлов в подвижных сетях путем назначения временных имен хостов узлам, связанным с этими подвижными сетями.

Эта задача, с одной стороны, решается способом, содержащим признаки пункта 1, а с другой стороны, конфигурацией подвижной сети, содержащей признаки пункта 13.

Таким образом, основным признаком изобретения является включение моделей, подобных, например, моделям адресации на основе NAT (преобразование сетевого адреса), которые не могут поддерживаться существующими методами решения проблемы достижимости. Это делается таким образом, что если подвижная сеть перемещается между сетями, исполняющими различные сетевые протоколы (такие как IPv4 и IPv6), то достижимость может по-прежнему поддерживаться.

Таким образом, предложенное изобретение снижает неэффективность связи. Возможный поток сообщений для поддержки достижимости показан на фиг.3.

В случае статической сети доступа один вариант поддержки достижимости обеспечивается за счет использования службы имен. Сетевые объекты (узлы и пользователи) имеют имена для того, чтобы идентифицировать себя. Связи с этими объектами предшествует этап, на котором определяется адрес маршрутризации, ассоциируемый с именем. Служба доменных имен (DNS) является наиболее широко используемой системой для отображения имени на адрес. В этой системе имя, которое предполагается никогда не изменяющимся или изменяющимся редко, отображается на IP-адрес, который может время от времени изменяться.

Также в качестве системы имен может рассматриваться протокол SIP (протокол инициирования сеанса) для обеспечения возможности управления вызовом в мультимедийных сеансах связи на основе протокола IP. Стороны в сеансе протокола SIP адресуются с использованием URI (универсальный идентификатор ресурса) протокола SIP. SIP-сервер может переопределить местоположение запроса сеанса, если вызываемая сторона переадресует входящие вызовы к другой стороне, выполняющей протокол SIP. Это подобно концепции DNS, однако протокол SIP не отображает имена на адреса для любых клиентов протокола SIP.

Различные методы, которые могут применяться для обработки достижимости для отдельных мобильных устройств, заключаются в следующем:

1) Непосредственное обновление отображения присвоения имени на адрес, например, решение на основе динамической системы DNS: когда IP-адрес мобильного узла изменяется, то система DNS отображает имя на новый адрес. Хотя динамическая система DNS не предлагалась в качестве решения для подвижных сетей, ее принцип может быть легко распространен на этот случай.

2) Создание отображения между адресом, который зарегистрирован в системе присвоения имен, и новым адресом, используемым узлом. Отображение поддерживается агентом, который перехватывает пакеты, предназначенные для мобильного терминала, и туннелирует их на новый адрес. В этой ситуации отображение имени на адрес поддерживается неизменным. Это является базовым решением на основе протокола мобильного IP. Ряд решений на основе протокола MIP предложен для подвижных сетей.

Конкретные детали решения зависят от метода, используемого для адресации подвижной сети и узлов в пределах сети. Ниже используются следующие определения:

MR - мобильный маршрутизатор, представляющий собой устройство, которое в действительности перемещается и соединяет подвижную сеть с внешними сетями.

PN - портативный узел, представляющий собой узел, который соединяется с внешними сетями через мобильный маршрутизатор. Может иметься множество узлов PN, которые могут соединяться с одним маршрутизатором MR.

CN - узел-корреспондент, представляющий собой узел в сети Интернет, который осуществляет связь с узлом PN.

CoA - обеспеченный адрес, представляющий собой адрес, присвоенный посещаемой сетью узлу, который соединяется с ней.

MIP - мобильный IP. Это метод, который обеспечивает возможность портативным узлам сохранять свою достижимость, позволяя им ассоциировать свой CoA-адрес с их хорошо известным домашним адресом (например, зарегистрированным в системе DNS). Базовый протокол MIP предполагает, что сеть стационарна и что перемещается только конечный терминал.

GN - наземная сеть. Наземная сеть доставляет пакеты между подвижной сетью и внешней IP/Интернет-сетью. Она обеспечивает связанность беспроводным способом с маршрутизатором MR.

NAT - преобразование сетевого адреса, представляющее собой механизм для перехода между IP-адресами, которые могут маршрутизироваться во внешних IP-сетях, например, Интернет, и частным представлением IP-адресов, которые могут использоваться в (суб-) домене локальной сети.

Ниже, для разных моделей адресации, пояснено, каким образом можно использовать решения на основе динамической системы DNS и протокола MIP для решения проблемы достижимости.

Адрес, присваиваемый исходной сетью маршрутизатора MR

Это представляет собой метод, предлагаемый в настоящее время в рамках IETF NEMO WG (Рабочая группа по сетевой мобильности). Мобильный маршрутизатор получает маршрутизируемый адрес, свой CoA-адрес, от наземной сети с использованием стандартных механизмов. Мобильный маршрутизатор связан с исходной сетью, которая не является мобильной. В пределах этой исходной сети находится мобильный IP-агент, который обеспечивает то, что сообщения, адресованные маршрутам через мобильный маршрутизатор, туннелируются на текущий, глобально маршрутизируемый СоА-адрес мобильного маршрутизатора. Суб-сеть (или иная группа) адресов присваивается подвижной сети исходной сетью мобильного маршрутизатора. Эти адреса затем присваиваются узлам PN, которые связаны с мобильным маршрутизатором. Это обеспечивает то, что узлы PN получат возможность инициировать передачи в Интернет.

Для обеспечения возможности достижимости за счет решения, основанного на протоколе MIP, предполагается, что узел PN является также MIP-ориентированным узлом. Узел PN регистрирует адрес, полученный от мобильного маршрутизатора, у своего исходного агента. Адрес, полученный от мобильного маршрутизатора, никогда не меняется, пока узел PN связан с той же самой подвижной сетью, поэтому достижимость узла PN не создает проблем, как только выполнено это обновление первоначальной привязки к исходному агенту.

Подобный метод поддержания достижимости может быть обеспечен с использованием динамической системы DNS, когда узел PN обновляет свой сервер DNS IP-адресом, полученным от маршрутизатора MR, как только изменяется беспроводный пункт привязки. Это решение обеспечивает более эффективную маршрутизацию, чем решение на основе протокола MIP, но все же недостаточно эффективно, так как весь трафик к узлу PN направляется и туннелируется по-прежнему через маршрутизатор MR исходной сети.

Недостаток обоих вышеописанных решений заключается в том, что трафик маршрутизируется непрямым способом в подвижную сеть через туннель между исходной сетью узла PN или исходной сетью мобильного маршрутизатора и самим мобильным маршрутизатором. В первом случае требуется дополнительный туннель между исходным агентом узла PN и узлом PN, что приводит к двойному туннелю с высокими непроизводительными издержками на осуществление связи. Эта конфигурация показана на фиг. 2.

Адреса, присвоенные посещаемой сетью

В этой ситуации, вместо получения простого СоА-адреса из посещаемой сети, мобильный маршрутизатор получает суб-сеть (или некоторую другую группу) адресов из посещаемой сети. Маршрутизатор MR затем распределяет эти адреса узлам PN. Это обеспечивает то, что узлы PN имеют возможность инициировать связь с сетью Интернет. Когда маршрутизатор MR сменяет посещаемые сети, например, подвижная сеть осуществляет передачу обслуживания между двумя различными сетевыми доменами, то IP-адреса, выделенные узлу PN, должны изменяться.

Для решения, основанного на протоколе MIP, включающего в себя достижимость в этой ситуации, предполагается, что узел PN также является MIP-ориентированным. Узел PN регистрирует адрес, полученный от мобильного маршрутизатора, у своего исходного агента. Для решения, основанного на динамической системе DNS, касающегося достижимости, узел PN обновляет свой сервер DNS адресом, полученным от маршрутизатора MR, когда происходит передача обслуживания подвижной сети.

В обоих случаях, основной недостаток этого подхода, с точки зрения достижимости, заключается в том, что пакеты сигнализации между узлами PN и исходными MIP-агентами узлов PN или сервером DNS узлов PN генерируются каждый раз, когда сеть перемещается, для обновления информации IP-адресации ввиду того факта, что каждый узел PN должен индивидуально посылать уведомления об обновлении мобильности.

Решение по адресации на основе чужого MIP-агента

маршрутизатора MR

В этой ситуации мобильный маршрутизатор позволяет узлу PN поддерживать свой исходный адрес. Маршрутизатор MR поддерживает записи для каждого хоста по каждому зарегистрированному узлу PN. Маршрутизатор MR действует как чужой агент протокола MIP, то есть он сообщает узлу PN, каким является текущий сетевой адрес маршрутизатора MR, который представляет собой СоА-адрес, который узел PN должен зарегистрировать у исходного агента узла PN для обеспечения достижимости.

Это решение требует, чтобы узел PN имел стек протокола MIP, выполняющегося для корректной интерпретации концепции двух адресов, в именно, исходного адреса и СоА-адреса.

Недостатками данного подхода, с точки зрения достижимости, является необходимость в пакетах сигнализации между узлами PN и исходными агентами протокола MIP узлов PN, которые генерируются каждый раз, когда сеть перемещается. Кроме того, это решение не эффективно из-за использования непрямой маршрутизации и туннелирования от исходного агента.

Адресация на основе NAT

Другой метод управления мобильностью сетей предназначен для маршрутизатора MR с возможностями NAT. Маршрутизатор MR распределяет частные адреса узлам PN.

NAT может не иметь состояний, то есть конфигурация адресации основана на механизмах, подобных обнаружению канала связи и уведомлениям маршрутизатора. В этом случае маршрутизатор MR получает набор адресов из наземной сети и обеспечивает отображение в отношении 1:1 между этими адресами и используемыми частными адресами. Эта модель адресации имеет преимущества по сравнению с вариантами, описанными выше, где адреса из посещаемой сети распределяются непосредственно узлам PN, поскольку события, связанные с мобильностью, скрыты от узлов PN.

Если NAT имеет состояния, то есть имеет место механизм, подобный DHCP (Протокол динамического конфигурирования хоста), то маршрутизатор MR получает только один адрес (свой СоА-адрес) из наземной сети и управляет необходимым преобразованием адресов. Этот метод выгоден, поскольку современные наземные сети назначают только единственный адрес узлам.

Эта модель адресации, по-видимому, наиболее важна, так как ее можно было бы реализовать при существующей технологии. В отличие от других вариантов узел PN не осведомлен о специфике наземной сети, так, например, терминал протокола IPv4 может не иметь сведений о том, что наземная сеть, поддерживающая мобильный режим, является реально сетью протокола IPv6. Это, по-видимому, должно быть важным вопросом, поскольку все современные устройства поддерживают IPv4, но будущие мобильные сети, по всей вероятности, будут одними из первых сетей, работающих с использованием протокола IPv6.

Ни решение, основанное на динамической системе DNS, ни решение, основанное на протоколе MIP, направленные на обеспечение достижимости, не работают в этой ситуации и поэтому не могут обеспечивать корректное обновление соответствующей системы. Регистрация назначенного частного IP-адреса как в системе DNS, так и у исходного MIP-агента, препятствовала бы поддержанию достижимости. Можно создать решения, направленные на преодоление этих проблем, на основе шлюзов уровня приложений (ALG), которые обеспечивают перенос функции для информации, связанной с адресом, на уровень приложений. Но любое такое решение будет обременено проблемами защищенности. Часть решения обеспечивается посредством RFC2694, являющимся расширением системы DNS для NAT. В этой ситуации частный адрес узла PN регистрируется в функции сервера имен, которая реализована в частной сети. Когда запрос DNS принимается в частной сети, то ответ системы DNS (который содержит частный адрес) принимается специальным шлюзом уровня приложений (DNS-ALG) для манипулирования DNS-сообщениями. Этот шлюз уровня приложений (ALG) запрашивает, чтобы функция NAT устанавливала временную связь между запрошенным частным адресом хоста и общедоступным адресом. Затем шлюз ALG может заменить частный адрес возвращенным общедоступным адресом. Временное состояние для отображения адреса поддерживается, давая узлу CN некоторое время для установления соединения с узлом PN, после того, как было отвечено на запрос определения имени. Если соединение не устанавливается, то данное состояние блокируется по времени, и общедоступный адрес возвращается в пул адресов NAT для последующего использования.

Изобретение определяет систему, которая усовершенствует услуги предоставления имен за счет использования временных имен для эффективного поддержания достижимости для портативных узлов, которые связаны с подвижными сетями. Детали этого решения зависят от используемых схем присвоения адресов, описанных выше, что также справедливо для методов, известных из уровня техники, а именно решений на основе протокола MIP и динамической системы DNS, описанных выше. Однако это решение также применимо для некоторых решений по адресации на основе NAT, где решения на основе DNS и MIP не применимы.

Изобретение предусматривает предложение о распределении временных имен и поддержке достижимости для портативных узлов, связанных с подвижными сетями, для следующих ситуаций адресации:

- адрес, назначенный исходной сетью маршрутизатора MR;

- адрес, назначенный посещаемой сетью;

- статически конфигурированное, не имеющее состояний преобразование сетевых адресов (NAT);

- динамически конфигурированное, не имеющее состояний NAT;

- NAT с полным набором состояний.

Другие аспекты и варианты осуществления изобретения описаны ниже для ряда сценариев применений и со ссылками на чертежи.

Фиг.1 - схематичное представление известной конфигурации подвижной сети.

Фиг.2 - конфигурация подвижной сети с непрямой маршрутизацией трафика.

Фиг.3 - примерный поток сообщений для поддержки достижимости согласно первому аспекту изобретения.

Фиг.4 - примерный поток сообщений для поддержки достижимости согласно второму аспекту изобретения.

Фиг.5 - примерный поток сообщений для поддержки достижимости согласно третьему аспекту изобретения.

Фиг.6 - примерный поток сообщений для поддержки достижимости согласно четвертому аспекту изобретения.

Фиг.7 - примерный поток сообщений для поддержки достижимости согласно пятому аспекту изобретения.

Общим для всех ситуаций является тот факт, что узел PN может получать временное имя для использования, будучи связанным с подвижной сетью. Это можно простым способом предусмотреть в качестве части обычно исполняемого процесса аутентификации и авторизации пользователя, когда пользователь пытается соединиться с сетью доступа общего пользования. В конкретной ситуации, описываемой в изобретении, портативный узел физически связан с подвижной сетью и может запрашивать поддержку достижимости для внешних сетей. Затем, независимо от реально используемой модели адресации, узел PN принимает IP-адрес от маршрутизатора MR, например, посредством динамической конфигурации с DHCP. В качестве части новой DHCP-опции он также принимает идентификатор временного имени, подходящий для использования (например, такой как идентификация “CNAME” системы DNS для службы присвоения имен на основе системы DNS). В этом примере он использует процедуру DNS UPDATE для отображения своего стандартного имени на новое имя CNAME в своем исходном сервере DNS. Затем мобильному маршрутизатору необходимо осуществить обновление для сервера-посредника DNS, который расположен в области обслуживания в инфраструктуре стационарной сети, записью адресации на новое имя. Кроме того, мобильному маршрутизатору необходимо управлять конфигурациями отображения временного имени на адрес по поручению всех зарегистрированных портативных узлов. Конкретные детали этого будут зависеть от модели адресации, используемой для поддержки подвижной сети. Система DNS используется в качестве основного примера сервера доменных имен просто потому, что она является наиболее общей системой отображения имен, используемой в сети Интернет. Однако она также выявляет некоторые технические проблемы в случае NAT с полным набором состояний, поскольку она поддерживает ряд методов отображения имен.

Адрес, назначаемый исходной сетью маршрутизатора MR

В этом случае мобильный маршрутизатор назначает узлу PN адрес, полученный из исходной сети маршрутизатора MR. Для использования этого имени в целях обеспечения достижимости должны произойти два события:

- машрутизатор MR регистрирует отображение временного имени на адрес для узла PN в одном или более серверов-посредников доменных имен;

- узел PN гарантирует, что его сервер доменных имен в домене исходной сети может отыскать сервер-посредник либо путем регистрации в явном виде адреса сервера-посредника доменных имен в своем сервере доменных имен, либо в системе, такой как система DNS, путем отображения своего временного нового имени на свое хорошо известное имя.

Этот процесс показан на фиг.3.

Узел CN может затем контактировать с узлом PN с использованием постоянного имени узла PN и обычной процедуры отображения имени на адрес. Если сеть перемещается, то необходимо обновлять только отображение между маршрутизатором MR и его исходным агентом, то есть в этом случае не требуется посылать никаких сообщений серверу-посреднику доменных имен. Однако этому подходу по-прежнему свойственна неэффективность вследствие туннелирования.

Адрес, назначаемый посещаемой сетью

В этом случае узел PN полуает топологически корректный адрес от наземной сети (GN). Сеть GN может распределить набор адресов мобильному маршрутизатору (MR), и адрес из этого набора может быть назначен для узла PN. (Альтернативно, сеть GN может выделить индивидуальный адрес непосредственно узлу PN; маршрутизатор MR только транслирует соответствующее сообщение к узлу PN).

Примерный поток сообщений для поддержки достижимости показан на фиг.4.

Как и ранее, узел PN получает свою IP-конфигурацию и временное имя. Для использования этого имени в целях обеспечения достижимости должны произойти два события:

- машрутизатор MR регистрирует отображение временного имени на адрес узла PN в одном или более серверов-посредников доменных имен;

- узел PN гарантирует, что его сервер доменных имен в домене исходной сети может отыскать сервер-посредник либо путем регистрации в явном виде адреса сервера-посредника доменных имен в своем сервере доменных имен, либо, в системе такой, как система DNS, путем отображения своего временного нового имени на свое хорошо известное имя.

Узел CN может затем контактировать с узлом PN с использованием постоянного имени узла PN и нормального процесса отображения имени на адрес.

Конкретные преимущества можно видеть в том случае, когда сеть перемещается, и от каждого узла PN не требуется осуществлять сигнализацию своему серверу доменных имен. Вместо этого единственное сообщение посылается непосредственно маршрутизатором MR на сервер(ы)-посредник(и) доменных имен. В случае использования нескольких серверов-посредников доменных имен маршрутизатору MR необходимо поддерживать связывание между узлами PN и ассоциированными серверами-посредниками доменных имен.

Поддержка достижимости, когда адреса распределяются с использованием NAT, не имеющего состояний

Процесс показан на фиг.5. В этой модели адресации мобильный маршрутизатор получает суб-сеть маршрутизируемых адресов из посещаемой сети. Он ассоциирует один узел с одним адресом из этого пула суб-сети, но в действительности назначает узлу частный адрес. Этот подход минимизирует объем переконфигурирования, которое портативный узел должен выполнять каждый раз, когда в подвижной сети производится изменение адреса.

Преобразование сетевых адресов (NAT) необходимо в мобильном маршрутизаторе для всех IP-дейтаграмм, которые пересекают сетевую границу подвижной сети. Поддержка достижимости работает тем же путем, что и описанный выше, причем узел PN осуществляет обновление данных для своего сервера доменных имен в домене исходной сети, и маршрутизатор MR осуществляет обновление одного или более серверов-посредников доменных имен. Этот подход минимизирует непроизводительные издержки за счет сигнализации по беспроводному соединению между мобильным маршрутизатором и стационарными сетями путем уменьшения пакетов сигнализации, обусловленных событием подвижности. Он также минимизирует непроизводительные издержки за счет сигнализации путем сокращения числа запросов DNS, передаваемых через беспроводный интерфейс. Этот способ также гарантирует достижимость, несмотря на тот факт, что портативный узел не осведомлен о своем истинном IP-адресе.

Поддержка достижимости для адресов, распределенных посредством NAT с полным набором состояний

В этой модели адресации мобильный маршрутизатор получает только один или несколько (ограниченный набор) адресов общего пользования из стационарной сети. Маршрутизатор MR затем выделяет адрес из набора частных адресов каждому портативному узлу. Затем используется NAT для обеспечения связанности. В этом случае NAT может включать в себя конкретные номера портов TCP/UDP с конкретным частным адресом или, в случае получения ограниченного набора адресов, может быть использовано динамическое (по мере необходимости) однозначно определенное отображение между частными адресами общего пользования. Это обеспечивает управляемую посредством NAT связанность, которая позволяет узлу PN осуществлять обновление своего сервера доменных имен идентификатором своего временного имени, как ранее.

Однако маршрутизатор MR больше не может обновлять сервер(ы)-посредник(и) доменных имен маршрутизатора MR отображением временного имени на маршрутизируемый адрес по поручению узла PN, так как такое простое отображение больше не существует. Например, узлу PN присваивается частный IP-адрес непосредственно при присоединении к подвижной сети только когда ему желательно использовать локальные услуги. Однако узлу CN может быть нежелательным устанавливать соединение с этим узлом PN, т.е. имя узла PN должно быть отображено на IP-адрес общего пользования, который до сих пор не был назначен. В случае одиночного адреса общего пользования, основанного на системе DNS и NAT, система DNS может не возвратить номер порта TCP или UDP узлу CN, так что маршрутизатор MR вообще не сможет идентифицировать, какому узлу PN предназначается входящая передача. Если маршрутизируемый адрес устанавливается динамически по требованию, то сервер(ы)-посредник(и) доменных имен может не знать, какую динамическую связь следует установить (так как маршрутизатор MR может использовать некоторые адреса для исходящих передач в целях связанности). Решения для этих ситуаций требуют более новой обработки в структуре серверов-посредников доменных имен.

Прямое применение решения, основанного на временной привязке (подобно описанному в RFC2964) к сценарию подвижной сети, также было бы безуспешным из-за предположения, что сервер доменных имен находится в частной сети, так что шлюз ALG может перехватывать сообщения от сервера перед выходом из частной сети. Однако в случае подвижной сети это означало бы, что сервер имен имеет изменяющийся IP-адрес, как и его подвижная сеть, и поэтому не может быть частью системы имен.

Решение этой проблемы иллюстрируется на фиг.6. На этом чертеже показан сценарий, который требует, чтобы часть сервера-посредника доменных имен (его вход) поддерживалась статической в стационарной сети, в то время как большая часть функциональности сервера доменных имен поддерживается в подвижной сети. Вход сервера имен принимает запросы отображения имен от внешних узлов и возвращает адекватные ответы. Собственно отображение имен обрабатывается в подвижной сети.

Вторая ситуация соответствует случаю, когда только один маршрутизируемый IP-адрес ассоциирован с потенциально большим количеством портативных узлов. Чтобы обеспечить связанность между узлами PN и внешними сетями, например Интернет, мобильный маршрутизатор обеспечивает для этого функциональность NAT. Здесь отображение одного адреса общего пользования на множество частных адресов возможно за счет включения дополнительной информации, такой как номер порта UDP или TCP, в процесс преобразования. Однако такая информация портов не является общей частью более важной системы присвоения имен Интернет - DNS. Эта проблема более сложна, чем предыдущий случай, так как система DNS может возвратить только один, тот же адрес для каждого запроса узла CN, поэтому требуется другой механизм, чтобы обеспечить возможность процессу NAT маршрутизатора MR отображать входящие соединения на узлы PN.

Поскольку система DNS обеспечивает возможность рекурсивных запросов DNS, эта проблема не решается в общем случае, а разрешима только для нерекурсивных запросов. Для этого вида запросов может быть идентифицирован запросчик с отображением исходного имени, то есть узел CN, на сервере имен, который, в конечном счете, обрабатывает запрос. Описанное здесь решение основано на предположении, что функциональность системы DNS разделена между входом в стационарной сети и элементом обработки в тесной связи с NAT и MR.

Примерный поток сообщений для нерекурсивных запросов DNS показан на фиг.7. В этом случае шлюз уровня приложений, обрабатывающий DNS (система DNS_ALG), запоминает IP-адрес узла CN, который выполнил запрос DNS, и имя запрошенного узла PN. Эта связывающая информация затем запрашивается, когда запрос на соединение от узла CN поступает в маршрутизатор MR, чтобы обеспечить возможность идентификации процессом NAT подобного узла PN. Частный адрес может быть выведен из временного имени, данного узлу PN. И вновь, это решение требует двух компонентов сервера доменных имен: сервера-посредника доменных имен, расположенного в стационарной сети, и локального сервера доменных имен, расположенного совместно с NAT-устройством, в частности преобразователем порта сетевого адреса, поскольку он содержит информацию порта TCP/UDP для выполнения отображения между множеством частных адресов и одним IP-адресом общего пользования.

Изобретение обеспечивает поддержку достижимости портативных узлов в подвижных сетях для более широкого диапазона моделей адресации, чем обеспечивается современными решениями. Оно может использоваться взамен протокола мобильного IP (MIP) или динамической системы DNS, а также пригодно для обеспечения достижимости для различных решений адресации, включая адресацию на основе NAT. Дополнительная информация связывания в преобразователе сетевого адреса обеспечивает возможность четкого отображения запросов сложного связывания.

При использовании с преобразованием сетевого адреса решение приводит к более эффективному использованию сети. Прямая маршрутизация на портативный узел обеспечивается, не прибегая к туннелированию по принципу IP в IP.

При использовании с преобразованием сетевых адресов, некоторых форм топологически корректной адресации и назначения адреса исходной сети маршрутизатора MR решение позволяет избежать пакетов сигнализации от узлов PN к агентам обеспечения достижимости в домене исходной сети по линии связи от мобильного маршрутизатора к посещаемой сети. Поскольку это обычно представляет собой «узкое место» в беспроводной линии связи, такое уменьшение сигнализации весьма важно.

Отсутствует требование для портативного узла поддерживать дополнительное программное обеспечение протокола MIP и иметь исходного агента протокола MIP. Портативный узел знает, по определению, что он является портативным, то есть он может соединяться с сетью вне домена исходной сети и получать временный адрес и, возможно, временное имя. Не требуется знать, что он является мобильным или является частью подвижной сети, хотя предполагается, что некоторые средства поддержания связанности для существующего сеанса потребуются; так могут использоваться протоколы управления сеансами, такие как SIP, или транспортные протоколы с уведомлением о мобильности, такие как DCCP.

Решение является агностическим по отношению к версии IP-протокола. Портативные узлы со стеком IPv4 или IPv6-протоколов могут поддерживаться с услугой достижимости на основе временных имен.

Регистрация групповых имен, выполняемая мобильным маршрутизатором по поручению различных портативных узлов, связанных с подвижной сетью, может значительно снизить объем информации регистрации, подлежащей посылке по радиоканалу. Однако регистрация группового имени возможна только в сценариях, где группа портативных узлов регистрирует временные имена более или менее одновременно в одном и том же домене исходной сети.

Изобретение не ограничено вышеописанными конкретными аспектами и вариантами осуществления, а может также выполняться в различных модификациях и комбинациях описанных вариантов.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в повышении эффективности связи. Раскрыт способ функционирования подвижной сети для обеспечения услуги достижимости для соединения портативных узлов подвижной сети с, по меньшей мере, одной стационарной сетью через, по меньшей мере, один мобильный маршрутизатор, при этом портативным узлам присваиваются идентификаторы временных имен, которые отображаются на достижимые в текущий момент адреса портативных узлов посредством, по меньшей мере, одного сервера-посредника доменных имен. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ функционирования подвижной сети для обеспечения услуги достижимости для соединения портативных узлов подвижной сети с, по меньшей мере, одной внешней стационарной сетью через, по меньшей мере, один мобильный маршрутизатор, отличающийся тем, что портативным узлам присваиваются идентификаторы временных имен, которые отображаются на достижимые в текущий момент адреса портативных узлов посредством, по меньшей мере, одного сервера-посредника доменных имен.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что присвоение идентификаторов временных имен является частью процедуры аутентификации портативных узлов при входе в подвижную сеть.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что присвоение идентификаторов временных имен выполняется в любой момент после завершения аутентификации в ответ на специализированные запросы присваивания имен.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит групповую регистрацию множества идентификаторов временных имен по поручению различных портативных узлов, связанных с одной подвижной сетью, посредством мобильного маршрутизатора.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что мобильный маршрутизатор обновляет данные сервера(ов)-посредника(ов) доменных имен последней адресной информацией портативных узлов в ответ на любое изменение адреса, для обеспечения того, чтобы на сервере(ах)-посреднике(ах) доменных имен имелось достаточно информации для разрешения запросов на присвоение имени, в виде сообщения обновления данных регистрации и мобильности.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что мобильный маршрутизатор обеспечивает сервер(ы)-посредник(и) доменных имен адресом для посылки запроса на отображение имен локальному серверу доменных имен в случае, если сервер-посредник доменных имен не способен сам разрешить запрос на присвоение имени.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что различные мобильные маршрутизаторы в подвижной сети во взаимодействии посылают сообщения обновления данных регистрации и мобильности на сервер-посредник доменных имен.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что услуга достижимости на основе идентификаторов временных имен поддерживает схему прямого преобразования адреса, в которой каждый частный адрес портативного узла соответствует одному адресу общего пользования или совокупности адресов, причем один адрес общего пользования отображается на множество частных адресов.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в схеме преобразования адресов, содержащей совокупность адресов, запрос на отображение имени посылается от сервера-посредника доменных имен на локальный сервер доменных имен подвижной сети, которая связана с доменным именем зарегистрированного временного имени портативного узла.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что локальный сервер доменных имен подвижной сети идентифицирует, является ли запрос на отображение имени рекурсивным или нерекурсивным, и отвечает на рекурсивный запрос посылкой сообщения об ошибке.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживается динамическая модель преобразования адресов, при этом портативный узел получает адрес общего пользования на основе запроса отображения имени от узла-корреспондента, который находится вне подвижной сети, включающий пересылку запроса отображения имени от сервера-посредника доменных имен на локальный сервер доменных имен подвижной сети, которая связана с доменным именем зарегистрированного временного имени портативного узла.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что временное имя назначается портативному узлу, использующему опцию протокола динамического конфигурирования хоста.

13. Конфигурация подвижной сети для выполнения способа по любому из предыдущих пунктов, содержащая множество портативных узлов, по меньшей мере, один мобильный маршрутизатор для обеспечения доступа к, по меньшей мере, одной внешней сети для портативных узлов и сервер-посредник доменных имен для отображения идентификаторов временных имен на доступные в текущий момент адреса портативных узлов.

14. Конфигурация подвижной сети по п.13, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, один локальный сервер доменных имен подвижной сети, который связан с доменным именем зарегистрированного временного имени портативного узла.