一种自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统 |
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| 申请号 | CN201210155224.0 | 申请日 | 2012-05-18 | 公开(公告)号 | CN102710806B | 公开(公告)日 | 2015-08-12 |
| 申请人 | 中兴通讯股份有限公司; | 发明人 | 刘伟鹏; 赵永刚; 温海龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备及系统，包括：网关通用分组无线服务技术GPRS支持 节点 GGSN设备通过配置增加当前所采用的地址分配方式的标识，并告知移动终端；移动终端设备在完成分组数据协议PDP上下文激活后，获得GGSN设备下发的IPv6地址标识信息；移动终端设备向GGSN设备发送标准路由 请求 RS消息，GGSN设备在向移动终端设备回应分配的IPv6地址前缀信息的同时，附上当前采用的地址分配方式；移动终端设备对GGSN设备发来的当前地址分配方式进行解析，并判断当前地址分配方式为唯一标识还是唯一前缀，然后执行相应处理。本发明可以自动识别GGSN设备当前所支持的IPv6地址分配方式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自动选择互联网协议第6版IPv6地址传输方式的方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统技术领域[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统。 背景技术[0002] 随着互联网络应用的蓬勃发展和信息技术的高速发展，人们对互联网的依赖越来越大，同时伴随最近几年移动通信的快速崛起，导致接入互联网的计算机和设备数量迅速增加，使目前互联网（Internet）上可用的互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版IPv4地址面临严重短缺。全球地址分配组织IANA于2011年2月宣布所有IPv4地址已经全部下发至各大洲地址代理机构，这意味着IPv4地址已经耗尽再无可用地址分配。随着IPv4地址的耗尽，IPv6正式走到舞台中央。 [0003] 为了应对IP地址耗尽问题，世界各国积极开展了向下一代互联网过渡的工作，美国、欧洲、亚太等各个国家纷纷部署了互联网协议第六版（Internet Protocol Version6，IPv6）业务发展战略，并对IPv6网络过渡提出了具体的要求。而第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）和第三代合作伙伴计划2（3rd Generation Partnership Project 2，3GPP2）相关协议也很早就对移动通信过程中的IPv6技术提出相关的要求和标准，无论是3GPP的通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS），还是3GPP2的CDMA2000系统，都早已确定了IPv6是网络承载、业务应用的发展方向。特别是在3G的互联网协议（IP）多媒体系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）阶段，网络系统将全面基于或兼容IPv6。IPv6已成为互联网和移动通信网的共用基本协议，移动IPv6使互联网和移动通信网融合，可以提供无处不在和“永远在线”的连接。手机、数据卡等移动终端设备如果需要通过IPv6的方式访问互联网，首先需要通过进行拨号建立UE与GGSN之间基于IPv6地址的分组数据协议上下文（PDP Context）承载，只有在无线设备获得IPv6地址和域名系统（Domain Name System，DNS）地址之后才可访问互联网，而3GPP协议为终端拨号获取IPv6地址的这一过程制定了相关的标准和流程。 [0004] 3GPP协议中指出IPv6地址是由前缀和接口标识组成，其中高64位为前缀，低64位为接口标识。IPv6地址分配过程与IPv4稍有不同，是采用无状态地址自动配置方式（Stateless Address Auto configuration）来进行完成的。在3GPP规范中，接口标识和前缀都是由网络分两个阶段完成分配的，第一个阶段手机或数据卡从网关通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）支持节点（GGSN）获得其接口标识，这一阶段通过PDP上下文激活的过程来实现。第二个信令阶段，手机或数据卡等移动终端设备通过使用路由请求（RS）和路由通告（RA）的消息来从GGSN获取全球IPv6地址所需的地址前缀，相关过程如图1所示。 [0005] 经过以上两个过程，手机或数据卡等移动终端利用路由器通告消息携带的前缀与先前收到的接口标识组成自己的全局IPv6单播地址，移动终端也可以利用路由器通告消息携带的前缀与本地生成的接口标识构建自己的全局IPv6单播地址。这样移动终端就可以使用全局IPv6地址和外部数据网中的其他主机进行通信了。 [0006] 而对于可以支持多个用户接入的终端设备（例如中兴的UFI、CPE）来说，该类设备一般会存在一个无线广域口（WAN口）和一个局域网口（LAN口)，其中WAN口通过2G/3G等无线技术连接到互联网，而LAN口则通过有线或无线方式为终端设备的接入用户提供网络接入功能。在IPv4模式下，WAN口的地址一般为GGSN所分配的地址，而LAN口的地址一般为一局域网本地地址（如192.168.0.1），接入用户终端的IP地址为与LAN口属于同一网段的某个地址，多个用户之间使用桥设备的方式互联。设备的LAN口和WAN口之间由于IP地址不在同一个网段，故采用网络地址转换（Network Address Translation，NAT）的方式，将内网IP转换为外网IP，从而保证接入用户的终端设备可以正常地访问IPv4网络。 [0007] 而在IPv6模式下，WAN口的地址仍为GGSN所分配的地址，出于NAT破坏了IP端到端通信模型并容易产生单点故障等考虑，IPv6标准协议中默认不建议使用NAT，因此正常情况下LAN口和WAN口之间不再继续采用NAT的方式，而是优先选择使用路由转发的方式。该方式需要对WAN口和LAN口的地址进行特殊的处理，具体实现可以参考“一种基于单个IPv6地址前缀实现路由传输的方法和无线设备”（201110313190.9）专利，方法为从GGSN所分配64位前缀长度的IPv6地址中划分出一个126位的IPv6地址前缀，然后将该126位前缀中的一个地址分配给WAN口，同时WAN口地址前缀设置为126；然后从剩余的64位前缀长度的IPv6地址中取一个与WAN口不同的地址分配给LAN口，再通过无状态地址配置的方式，将LAN口64位的IPv6前缀以路由通告（RA）的方式告知所接入用户的终端，由其根据EUI-64的方式构造完整的IPv6全球单播地址，LAN口与WAN口之间的IPv6数据进行路由转发，这样便可保证接入用户的终端设备可以正常地访问IPv6网络。 [0008] 但是，由于IPv6相关协议本身存在一个逐步演进的过程，因此导致不同版本的3GPP协议中对移动终端设备无状态IPv6地址配置的过程的标准存在一定的差异。在3GPP TS23.060 V5.0.0或较早版本中要求GGSN设备为终端设备分配唯一标识，同时终端设备在IPv6地址配置过程中必须使用GGSN所下发的唯一标识，IP地址的前缀通过RA方式获取；而在3GPP TS23.060 V5.1.0及以后版本中要求GGSN设备为终端设备分配唯一前缀，终端设备在IP地址配置过程中必须使用GGSN所下发的唯一前缀，IP地址的标识可以通过GGSN下发或终端设备自己按照EUI-64的方式获得。其中，EUI-64为64位的扩展唯一标识（64-bit extended unique identifier），该标识由MAC地址通过特定算法转换生成。 [0009] 根据以上规范，也即意味着当GGSN设备采用分配唯一前缀的方式时，移动终端设备所发送的IPv6报文的地址必须使用的GGSN所分配的前缀信息，否则无法正常访问网络。在该情况下移动终端设备仅需将GGSN所分配的64位前缀信息采用无状态地址配置技术以RA方式通告给接入用户终端设备即可，同时由于LAN口和WAN口之间采用路由转发的方式，因此该情况下接入用户终端设备可以正常访问IPv6网络。但当GGSN设备采用分配唯一标识的方式时，移动终端设备所发送的IPv6报文的地址必须使用的GGSN所分配的标识信息，否则无法正常访问。对于仅允许一个用户接入的移动设备，如传统或免驱数据卡等，可以采用接入用户终端设备上安装特定客户端，通过数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的接口命令（ATtention Command，AT）或高通平台与终端设备之间的消息接口（Qualcomm Messaging Interface，QMI）等方式获取GGSN所分配的IPv6地址，然后将设备的IP地址设为相同的地址，此时调制解调器（MODEM）采用数据桥接的方式，对接入用户发送的IPv6数据进行透传，从而可以保证IPv6网络的访问。但是对于允许多个IPv6用户接入的终端设备，如便携式宽带无线接入设备(UFI或MIFI即mini wifi），和家庭网关设备（Customer Premise Equipment，CPE）等，由于LAN口和WAN口之间采用路由转发模式，接入用户终端设备的IPv6地址不管采用静态还是动态获取的方式，都无法保证移动终端设备发给GGSN报文中的IPv6地址标识与GGSN所下发的一样，故该情况下UFI、CPE等移动终端设备无法正常工作。 [0010] 总之，在现有技术条件下为了支持GGSN不同类型的IPv6地址分配方式，移动终端设备在开发和生产前需要先行确认运营商IPV6地址分配的方式，针对不同分配方式采用不同的IPv6地址传输方式；当GGSN设备的分配方式更改后则需要对终端设备进行版本升级替换。而对于UFI、CPE等可以支持多个用户接入的终端设备来说，在GGSN分配唯一标识方式的情况下，终端设备无法支持多个用户同时接入并进行IPv6网络访问。 发明内容[0011] 为了解决上述问题，本发明提供一种自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统，能够自动识别GGSN设备当前所支持的IPv6地址分配方式。 [0012] 本发明的自动选择IPv6地址传输方式的方法，包括： [0013] 网关通用分组无线服务技术GPRS支持节点GGSN设备通过配置增加当前所采用的地址分配方式的标识，并告知移动终端； [0014] 移动终端设备在完成分组数据协议PDP上下文激活后，获得GGSN设备下发的IPv6地址标识信息； [0015] 移动终端设备向GGSN设备发送标准路由请求RS消息，GGSN设备在向移动终端设备回应分配的IPv6地址前缀信息的同时，附上当前采用的地址分配方式； [0016] 移动终端设备对GGSN设备发来的当前地址分配方式进行解析，并判断当前地址分配方式为唯一标识还是唯一前缀，然后执行相应处理。 [0017] 其中，在所述步骤A中，所述GGSN设备在路由通告RA消息中增加当前所采用的地址分配方式的标识。 [0018] 其中，在所述步骤C中，GGSN设备以路由通告消息方式回应分配的IPv6地址前缀信息，并在路由通告消息中增加当前采用的地址分配方式的字段。 [0019] 其中，在判断当前地址分配方式为唯一标识时，执行相应处理，包括： [0020] 移动终端设备为局域网口配置一站点本地地址，同时将该站点本地地址的前缀信息告知局域网口的接入用户终端； [0021] 接入用户终端设备在获取到所述前缀信息后，构造IPv6站点本地地址，并进行IPv6通讯； [0022] 移动终端设备采用NAT66的方式将站点本地地址转换为GGSN所分配的全球单播地址并转发报文到无线广域口，实现本地报文和外网报文的正常通讯。 [0023] 另外，移动终端设备将该站点本地地址的前缀信息以路由通告RA的方式告知局域网口的接入用户终端。 [0024] 另外，在判断当前地址分配方式为唯一前缀时，执行相应处理，包括： [0025] 移动终端设备将从GGSN设备所获取到的IPv6全球单播地址的前缀信息告知局域网口的接入用户终端，同时按照前缀划分的方式为局域网口和无线广域口设置相应的IPv6单播地址； [0026] 接入用户终端设备在获取到所述前缀信息后，构造IPv6全球单播地址，并进行IPv6通讯； [0027] 移动终端设备采用路由转发的方式将局域网口的IPv6报文路由转发到无线广域口，实现本地报文和外网报文的正常通讯。 [0028] 其中，移动终端设备将从GGSN设备所获取到的IPv6全球单播地址的前缀信息以路由通告RA的方式告知局域网口的接入用户终端。 [0029] 本发明的移动终端设备，包括路由通告模块和地址分配方式检测模块，其中，所述路由通告模块，用于在PDP激活完成后向GGSN设备发送RS路由请求报文，获取GGSN设备分配的前缀信息和地址配置信息；所述地址分配方式检测模块，对GGSN设备发来的当前地址分配方式进行解析，并判断当前地址分配方式为唯一标识还是唯一前缀，将判断后的分配模式告知路由通告模块。 [0030] 本发明的移动终端设备，进一步包括报文转发处理模块，用于对流经局域网口和无线广域口的IPv6报文按照路由转发或NAT66方式进行转发处理；所述地址分配方式检测模块，进一步用于将判断后的分配模式告知报文转发处理模块。 [0031] 本发明的GGSN设备，用于通过配置增加当前所采用的地址分配方式的标识，将该信息告知移动终端；以及在向移动终端设备回应分配的IPv6地址前缀信息时，在RA路由通告消息中增加当前采用的地址分配方式的字段。 [0032] 本发明的自动选择IPv6地址传输方式的系统，包括网关通用分组无线服务技术支持节点GGSN设备和移动终端设备，其中，所述GGSN设备，用于通过配置增加当前所采用的地址分配方式的标识，将该信息告知移动终端；以及在向移动终端设备回应分配的IPv6地址前缀信息时，在RA路由通告消息中增加当前采用的地址分配方式的字段；所述移动终端设备，用于在完成分组数据协议PDP上下文激活后，获得GGSN设备下发的IPv6地址标识信息，以及向GGSN设备发送标准路由请求RS消息，并对GGSN设备发来的当前地址分配方式进行解析，并判断当前地址分配方式为唯一标识还是唯一前缀，然后执行相应处理。 [0033] 本发明的有益效果是：依照本发明的自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统，移动终端设备可以自动识别GGSN设备当前所支持的IPv6地址分配方式，同时使移动终端设备根据该信息自动选择自身分配构造IPv6全球单播地址的方式；借助本发明可以实现当GGSN设备升级更换IPv6地址分配方式时，移动终端设备可以自动识别变化并进行IP地址分配模式切换，无需更换版本而实现平稳升级；同时使UFI、CPE等支持多用户接入的移动设备可以在GGSN分配唯一IPv6地址标识的情况下也可正常工作。附图说明 [0034] 图1为本发明的自动选择IPv6地址传输方式的系统的示意图； [0035] 图2为本发明涉及到的自动选择IPv6地址传输方式的方法流程图。 具体实施方式[0036] 以下，参考附图1~2详细描述本发明的自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统。 [0037] 本发明的方法为拨号过程中在IPv6地址获取的第二个信令阶段中，手机或数据卡等移动终端设备通过使用路由请求RS和路由通告RA的消息来从GGSN获取全球IPv6地址所需的地址前缀的过程中，在GGSN设备回应给移动终端的RA路由通告消息中，增加一扩展属性字段，标识当前GGSN设备所支持哪种地址分配方式，这样移动终端设备在收到RA消息之后通过读取该字段即可获知当前GGSN所采用的地址分配方式。当GGSN的地址分配方式进行变化时，仅需更改GGSN设备中下发RA消息的相关配置即可，而无需分发到用户的移动终端设备进行大面积版本升级。 [0038] 进一步地，当移动终端设备获取到GGSN设备的地址分配方式之后，便可以据此自动识别变化并自动选择本身分配构造IPv6地址的方式。 [0039] 当GGSN设备采用分配唯一前缀的方式时，移动终端设备可以采用无状态地址配置的方法将所获取的64位IPv6地址前缀信息以RA的方式通告给接入用户终端，由其按照EUI-64的方式构造IPv6单播地址进行通讯；当移动终端设备为支持多个IPv6用户接入的终端设备时，如UFI、PCE等，可以采用前缀长度划分结合无状态地址分配的方式为WAN口、LAN口和接入用户终端构造IPv6地址，并采用路由转发方式在LAN口和WAN口之间进行报文转发，保证接入用户终端设备可正常访问IPv6网络。 [0040] 当GGSN设备采用分配唯一标识的方式时，移动终端设备为仅支持一个IPv6用户接入的终端设备时，采用接入用户终端通过AT或QMI等方式获取移动终端设备从GGSN所分配的地址的方式构造使用的IPv6地址；当移动终端设备为支持多个IPv6用户接入的终端设备时，由于路由转发模式下无法更改接入用户的IPv6地址信息，因此为使接入用户终端在该方式下也可以正常访问，需要进行一定的地址转换。为此本发明提出使用有状态NAT66(Stateful NAT66)的技术对接入用户终端的IPv6地址进行转换成与GGSN所分相同IPv6地址的方法。 [0041] 另外，移动终端设备根据配置信息将LAN口的IPv6地址设置为一固定的站点本地IPv6地址，同时采用无状态地址配置的方式，将该站点本地地址的前缀信息以路由通告的方式告知接入用户终端，由其按照EUI-64方式构造其自身的IPv6站点地址，并使用该地址进行IPv6通讯。当移动终端设备拨号成功获取IPv6单播地址后，将WAN口的地址设置为该地址，同时开启有状态NAT66功能。通过NAT66功能可以将接入用户终端的IPv6站点本地地址转换为GGSN所分配的IPv6全球单播地址，NAT66的实现思路与IPv4 NAT的实现思路基本一样，使用地址、端口对将多个IPv6站点地址映射到唯一的外网IPv6全球单播地址。从而实现当GGSN设备采用分配唯一标识方式时，UFI、CPE等设备可以正常访问IPv6网络的目的。 [0042] 装置实施例 [0043] 图1为本发明的自动选择IPv6地址传输方式的系统的示意图，如图1所示，该系统包括接入用户终端设备、移动终端设备、GPRS服务支持节点设备（SGSN设备）和GPRS网关支持节点设备（GGSN设备）。其中，接入用户终端设备101为连接到移动终端设备的设备，可以为个人计算机（personal computer，PC）、手机、平板电脑（PAD）等。由于本发明涉及IPv6地址的相关内容，因此要求这些连接设备必须已经安装IPv6协议栈，同时由于系统中默认采用无状态地址配置来为设备配置IPv6地址，因此要求这些设备中已预装无状态地址配置相关应用。 [0044] 移动终端设备102，指手机、数据卡等可移动并采用2G/3G/4G等无线协议接入到互联网的设备。这类设备一方面可以提供互联网的接入功能，同时可以支持一个或多个用户接入访问。在本发明中，移动终端设备102，包括路由通告模块、地址分配方式检测模块和报文转发处理模块。 [0045] 其中，路由通告模块，用于在PDP激活完成后向GGSN设备发送RS路由请求报文，获取GGSN设备所分配的前缀信息和地址配置信息；以及用于为接入移动终端的用户分配IPv6地址前缀信息，由其根据构造相应的IPv6地址。 [0046] 地址分配方式检测模块，用于对路由通告模块从GGSN设备获取到的地址配置方式进行检测判断，并将判断后的分配模式告知报文转发处理模块和路由通告模块。 [0047] 报文转发处理模块，用于对流经LAN口和WAN口的IPv6报文按照路由转发或NAT66等方式进行转发处理。 [0048] SGSN设备103，为WCDMA核心网分组域设备重要组成部分，主要完成分组数据包的路由转发、移动性管理、PDP会话管理等。本发明中的SGSN可以采用现有技术来实现，因此，本发明不再进行详细描述。 [0049] GGSN设备104，即GPRS网关支持节点，可以和多种不同的数据网络连接，主要起网关作用，可以把GSM中的GPRS分组数据进行协议转换。本发明中需要GGSN设备中的无状态地址配置部分进行修改，让其支持将GGSN设备当前的地址分配方式在RA路由通告报文中添加。 [0050] 方法实施例： [0051] 图2为本发明涉及到的自动选择IPv6地址传输方式的方法流程图。如图2所示，该方法包括下列步骤： [0052] 步骤201：GGSN设备对无状态地址配置部分进行修改，支持可通过配置在RA路由通告消息中增加一扩展字段，标识当前所采用的地址分配方式，将该信息告知移动终端。 [0053] 步骤202：移动终端设备进行拨号，与SGSN设备进行交互，完成PDP激活相关过程，并最终获得GGSN设备所下发的IPv6地址标识信息。 [0054] 步骤203：移动终端设备的路由通告模块向GGSN设备发送标准RS请求，GGSN设备将分配的IPv6地址前缀信息以RA方式给予回应，并在RA路由通告消息中增加当前采用的地址分配方式的字段。 [0055] 步骤204：移动终端设备的地址分配方式检测模块对从RA路由通告消息中获得的当前地址分配方式的字段进行解析、判断，如果当前地址分配方式为唯一标识时，则执行步骤205；如果当前地址分配方式为唯一前缀时，则执行步骤208； [0056] 步骤205：移动终端设备中的路由通告模块为LAN口配置一站点本地地址，同时将该站点本地地址的前缀信息以RA路由通告的方式告知LAN口的接入用户终端。 [0057] 步骤206：接入用户终端设备在获取到RA通告的前缀信息后，按照EUI-64的方式构造IPv6站点本地地址，并进行IPv6通讯。 [0058] 步骤207：移动终端设备中的报文转发处理模块采用NAT66的方式将站点本地地址转换为GGSN所分配的全球单播地址并转发报文到WAN口，实现本地报文和外网报文的正常通讯。 [0059] 步骤208：移动终端设备中的路由通告模块将从GGSN设备所获取到的IPv6全球单播地址的前缀信息以RA路由通告的方式告知LAN口的接入用户终端，同时按照前缀划分的方式为LAN口和WAN口设置相应的IPv6单播地址。 [0060] 步骤209：接入用户终端设备在获取到RA通告的前缀信息后，按照EUI-64的方式构造IPv6全球单播地址，并进行IPv6通讯。 [0061] 步骤210：移动终端设备中的报文转发处理模块采用路由转发的方式将LAN口的IPv6报文路由转发到WAN口，实现本地报文和外网报文的正常通讯。 [0062] 综上所述，依照本发明的自动选择IPv6地址传输方式的方法、设备和系统，移动终端设备可以自动识别GGSN设备当前所支持的IPv6地址分配方式，同时使移动终端设备根据该信息自动选择自身分配构造IPv6全球单播地址的方式；借助本发明可以实现当GGSN设备升级更换IPv6地址分配方式时，移动终端设备可以自动识别变化并进行IP地址分配模式切换，无需更换版本而实现平稳升级；同时使UFI、CPE等支持多用户接入的移动设备可以在GGSN分配唯一IPv6地址标识的情况下也可正常工作。 [0063] 以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。 |
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