[发明专利]基于可编程交换机的身份标识网络移动性控制方法及系统

说明书

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及基于可编程交换机的身份标识网络移动性控制方法及系统，该系统包括：移动终端节点、移动接入点、可编程交换节点和控制节点，控制节点包括本地控制节点和全局控制节点，所述移动终端节点通过无线数据链路与移动接入点连接通信，所述移动接入点通过有线数据链路与可编程交换节点连接通信，所述可编程交换节点、本地控制节点和全局控制节点之间通过控制链路依次连接通信。发明可以有效管理身份标识网络中各网络节点的身份标识与位置标识，实现两者的解耦，有效支持身份标识网络的移动性，同时借助可编程交换机可以柔性灵活地支持移动性管理消息报文的转发，提高身份标识网络在现网中的兼容性。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及基于可编程交换机的身份标识网络移动性控制方法及系统。

背景技术

全球的移动设备数量以指数级别爆炸式增长，正在逐渐取代固定主机在互联网当中的主导地位，而且Wi-Fi和移动设备的流量规模也将超过其他设备的互联网流量，移动互联网的发展势在必行。现有基于TCP/IP协议栈的互联网技术在设计之初并没有考虑移动性。例如，IP地址具有身份标识和位置标识双重属性，它在传输层中作为终端主机网络接口的身份标识，同时在网络层中作为终端主机网络接口在网络拓扑中的位置标识。因此，当终端设备从一个网络位置移动至另一个网络位置时，代表位置标识的IP地址会发生变化，这不仅会导致端到端的路由路径发生变化，而且会使与位置标识同义的身份标识发生变化，进而导致传输连接和应用发生中断。

以MobilityFirst为代表的身份标识网络旨在通过解耦IP地址的身份标识与位置标识双重语义以支持无缝的主机和网络移动性。与传统互联网不同，MobilityFirst通过不同的名称认证服务为网络中的各种对象分配一个全局唯一标识符（GUID, GloballyUnique IDentifier）作为身份标识，分配给该网络对象的GUID会被映射该网络对象的一组网络地址（NA, Network Address），该网络地址代表该网络对象的位置标识。在通信过程中，MobilityFirst会先将GUID映射到NA，然后再使用NA进行路由。那么，当终端节点发生移动，作为位置标识的NA会改变，但是作为身份标识的GUID无需改变，所以当终端节点重新接入网络后，只需将身份标识映射到新的位置标识即可恢复通信，从而有效解决传统网络难以支持移动性的问题。

然而，MobilityFirst与现有网络设备之间的兼容性较差，难以应用推广。MobilityFirst从二层以上重新设计了网络协议栈，现有的交换设备、路由设备大多都是针对TCP/IP协议栈设计开发的硬件设备，即使是基于应用层实现的软件交换机也需要根据特定的开发平台重新设计实现协议栈。

发明内容

鉴于此，本发明提供了基于可编程交换机的身份标识网络移动性控制方法及系统，利用P4可编程交换机所提供的软件定义数据平面，灵活支持MobilityFirst身份标识网络的协议栈，其具体技术方案如下：

基于可编程交换机的身份标识网络移动性控制系统包括：移动终端节点、移动接入点、可编程交换节点和控制节点，控制节点包括本地控制节点和全局控制节点，所述移动终端节点通过无线数据链路与移动接入点连接通信，所述移动接入点通过有线数据链路与可编程交换节点连接通信，所述可编程交换节点、本地控制节点和全局控制节点之间通过控制链路依次连接通信；

所述移动终端节点包括智能手机、平板电脑或者其他具备无线接入功能的计算设备；所述移动接入点，用于释放无线网络信号，维护与移动终端节点之间的连接状态信息；所述可编程交换节点，用于网络节点之间的消息转发；所述本地控制节点，用于维护本地网络内移动终端节点的身份标识信息；所述全局控制节点，用于维护全局网络内移动终端节点身份标识与其所在网络的位置标识之间的绑定关系。

进一步的，所述可编程交换节点与本地控制节点之间的通信协议采用包括P4runtime、Bfruntime的南北向接口协议，本地控制节点和全局控制节点之间采用典型的东西向接口协议。