【YD通讯标准】 IPv6 技术要求 代理移动 IPv6 路由优化

ICS33.040.040
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2815-2015
IPv6技术要求
代理移动IPv6路由优化
IPv6technologyrequirement
ProxymobileIPv6routeoptimization2015-04-30发布
2015-07-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
范围·
规范性引用文件·
3术语、定义和缩略语
3.1术语与定义*
3.2缩略语
概述·
5PMIPv6域内路由优化
5.1本地优化路由的建立
5.2本地优化路由的撤销
5.3场景A11：两个MN连接于同一MAG，注册在同一LMA5.4场景A21：两个MN连接于不同MAG，注册在同一LMA*5.5场景A12：两个MN连接于同一MAG，注册在不同LMA5.6场景A22：两个MN连接于不同MAG，注册在不同LMA6MIPv6-PMIPv6交互场景下的本地路由优化。6.1MIPv6-PMIPv6本地路由的建立6.2MIPv6-PMIPv6本地路由的撤销…6.3MIPv6-PMIPv6交互场景分析
7消息格式
7.1本地路由初始化（LRI）消息·7.2本地路由确认（LRA）消息.
8新定义移动选项
9配置变量
10安全性要求
附录A（资料性附录）与其他相关技术的区别和联系，YD/T2815-2015
YD/T2815-2015
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意：本标准的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中国科学院计算技术研究所，中国普天信息产业股份有限公司。本标准主要起草人：张瀚文、李自攀、张玉军、李振、王煜炜、王爽
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YD/T2815-2015
本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到6.3中有关《MIPv6-PMIPv6交互场景下的路由优化方法》的相关专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：
专利持有人：中国科学院计算技术研究所。请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
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1范围
IPv6技术要求
代理移动IPv6路由优化
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本标准规定了PMIPv6、PMIPv6-MIPv6交互场景下的路由优化技术要求，包括各场景下的本地路由优化流程、消息格式、功能、安全性描述等要求。本标准适用PMIPv6网络中的移动管理实体区域移动锚点(LMA)和移动接入网关(MAG)。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IETFRFC3775
IETFRFC4832
IETFRFC5213
IETFRFC5844
IETFRFC5845
IETFRFC6279
IETFRFC6612
3术语、定义和缩略语
3.1术语与定义
移动IPv6协议(MobilitySupportinIPv6）对基于网络区域移动性管理(NETLMIM)的安全威胁（）代理移动IPv6(ProxyMobileIPv6)IPv4支持代理服务器移动IPv6（IPv4SupportforProxyMobileIPv6）代理服务器移动Pv6的GRE密钥选择（GenericRoutingEncapsulation（GRE）Key Option forProxyMobilelPv6)代理移动IPv6本地路由优化问题陈述(ProxyMobileIPv6(PMIPv6)LocalizedRoutingProblemStatement)PMIPv6和MIPv6交互：场景及相关问题（InteractionsbetweenProxyMobileIPv6 (PMIPv6) and Mobile IPv6 (MIPv6): Scenarios and Related Issues)下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
地址Address
一个或一组接口的P层标识。
通信Communication
节点之间进行的任何包交换。要求在这种包交换过程中，每个节点进行交换时使用的地址保持不变。例如TCP连接或UDP请求-响应。
数据包Packet
由IP头和有效载荷构成的数据块。3.1.4
PMIPv6域
PMIPv6-Domain
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使用PMIPv6实现MN移动管理的网络，区域移动锚点覆盖的区域为一个PMIPv6域。一个PMIPv6域包括一个或多个区域移动锚点和多个移动接入网关。3.1.5
移动节点MobileNode
能够从一个链路移动到另外一个链路，在移动的过程中仍然可通过其家乡地址与外界保持联系的节点。
家乡代理HomeAgent
由MIPv6协议所定义的移动管理实体，移动节点家乡链路上的一台路由器，移动节点向其注册当前转交地址。当移动节点不在家乡时，家乡代理截获家乡链路上发往移动节点的数据包，进行封装后，通过隧道发送给移动节点的转交地址。3.1.7
通信节点CorrespondentNode
与移动节点进行通信的对等节点。通信节点可以是移动的也可以是静止的。3.1.8
家乡地址HomeAddress
由MIPv6协议定义，移动节点在其家乡链路上被分配的IP地址。3.1.9
转交地址Care-of-Address
由MIPv6协议定义，当移动节点访问外地链路时获得的一个与它相关联的IP地址，这个地址的子网前缀是“外地子网前缀”。移动节点同时可以有多个转交地址（如这些转交地址有不同的子网前缀），向移动节点的家乡代理注册的那个转交地址称为“主转交地址”e3.1.10
区域移动锚点LocalMobileAnchorPMIPv6协议定义的移动管理实体,作用相当于是本地PMIPv6域中的家乡代理，它是本地域内所有移动节点家乡网络前缀的拓朴锚点，负责管理域内移动节点的绑定信息，维持移动节点的可达性。区域移动锚点具有MIPv6协议中家乡代理功能，及PMIPv6协议所要求的其它功能。3.1.11
移动接入网关MobileAccessGatePMIPv6协议定义的移动管理实体，通常部署在接入路由器上，其作用是检测移动节点在接入链路间的移动，并作为移动节点的代理向区域移动锚点进行绑定注册，为移动节点模拟家乡链路，通过移动接入网关和区域移动锚地间双向隧道为移动节点转发数据。3.1.12
代理转交地址ProxyCare-of-Address移动接入网关接口配置的全局地址，移动接入网关和区域移动锚点双向隧道的端点。区域移动锚点将该地址作为移动节点的代理转交地址，在绑定缓存中为移动节点注册该地址。3.1.13
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子网前缓SubnetPrefix
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同一网段上的所有地址中前面的相同部分。子网前缀是前缀路由技术的基础，IPv6中子网前缀的概念与IPv4中子网前缀的概念类似。3.1.14
绑定更新BindingUpdate
由MIPv6协议定义，移动节点移动到外地网络，向家乡代理或通信节点进行转交地址注册的过程。3.1.15
绑定确认BindingAcknowledgment由MIPv6协议定义，家乡代理或通信节点为移动节点进行地址绑定后，把绑定状态通知给移动节点过程。
代理绑定更新ProxyBindingUpdate由PMIPv6协议定义，由移动接入网关发往区域移动锚点的消息，用来建立移动节点的家乡网络前级与代理转交地址之间的绑定关系。3.1.17
代理绑定确认ProxyBindingAcknowledge由PMIPv6协议定义，由区域移动锚点回复给移动接入网关的消息，用来响应对应的代理绑定更新。3.1.18
代理绑定缓存项ProxyBindingCacheEntry由PMIPv6协议定义，区域移动描点为移动节点维护路由信息的数据结构，记录移动节点家乡网络前缀与其当前代理转交地址的绑定信息。3.2缩略语bzxz.net
下列缩略语适用于本文件。
AccessPoint
Binding Acknowledgement
Binding Cache Entry
Binding Update
Binding Update List
Correspondent Node
Care-of-Address
Home Agent
Home Network Prefix
Home-of-Address
Internet EngineeringTaskForceInternet Protocol
Internet Protocol Version6
Local MobileAnchor
接入点
绑定确认
绑定缓存表项
绑定更新
绑定更新列表
通信节点
转交地址
家乡代理
家乡网络前缀
家乡地址
互联网工程任务组
互联网协议
互联网协议版本6
区域移动锚点
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PMIPv6
4概述
Localized Routing
Localized RoutingAcknowledgeLocalized Routing Entry
Localized Routing InitiationMobile Access Gateway
Mobility Anchor Point
MobileIPv6
Mobile Node
ProxyBindingAcknowledge
Proxy Binding Cache Entry
Proxy Binding Update
Proxy Home Network Prefix
ProxyMobileIPv6
Proxy Route Optimization
Router Advertisement
Route Optimization
Route Solicitation
本地路由
本地路由应答
本地路由项
本地路由初始化
移动接入网关
移动锚点
移动IPv6
移动节点
代理绑定确认
代理绑定缓存项
代理绑定更新
代理家乡网络前缀
代理移动IPv6协议
代理路由优化
路由通告
路由优化
路由请求
按照PMIPv6协议定义，移动节点（MobileNode，MN）的数据包将通过它所附着的移动接入网关（MobileAccessGate，MAG）以及它所注册的区域移动锚点（LocalMobileAnchor，LMA）间的双向隧道进行转发，无须考虑其通信对端通信节点（CorrespondentNode，CN）的位置。即使MN和CN附着在同一MAG或者相邻的两个MAG，它们之间的数据报文同样需要在它们的LMA间传输，即MN+→MAGMN+→+LMAMN+→+LMACN+→+MAGcN+→+CN，这里的LMAMN、LMACN可能在拓扑上离MN和CN很远，或者在不同的管理域，从而造成MN和CN间数据传输的三角路由问题。因此需要提出PMIPv6路由优化方案，在某些场景下建立MN和CN间的直接路径，解决上述的三角路由问题。PMIPv6协议中指出当MN和CN附着在同一MAG，同时MAG支持本地路由功能（MAG的EnableMAGLocalRouting标志置为“on”），且MN所注册的LMA能启动这一优化路径的建立，则可以将MN和CN之间的路径优化为：MN→MAG→CN。然而PMIPv6协议本身并没有说明优化路径的建立方案。
本标准旨在解决上述三角路由问题，提供PMIPv6、PMIPv6-MIPv6交互场景下的路由优化方案。该方案的实施可以从以下几方面提高网络性能：路由优化将减少MAG-LMA间的数据量，即减少接入网和核心网之间的数据量，而接入和核心之间的传输网络往往也正是开销和性能的瓶颈；MIN和CN之间的数据流在延迟和丢包率方面的性能也将有所提升，尤其当MN和CN附着到同一MAG且它们的LMA在拓扑上远离MAG时，这对于语音、视频等具有实时需求的应用至关重要：通过路由优化可以减少LMA的转发数据量，从而提开网络的可扩展性，因为LMA作为域内所有MN的移动锚点，正是系统性能瓶颈所在。4
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本标准的主要技术内容包括：定义相关LMA和MAG间的协议消息和协议操作的详细规范以支持MN和CN间优化路由，定义了各场景下，优化路由建立和撤销流程及安全性要求等，具体包括以下几种场景：
-PMIPv6域内：
a）MN和CN连接于同一MAG，注册于同一LMA；b）MN和CN连接于不同MAG，注册于同一LMA；c）MN和CN连接于同一MAG，注册于不同LMA。PMIPv6和MIPv6交互场景：
a）层次结构的PMIPv6-MIIPv6交互场景：b）PMIPv6-MIPv6转换场景；
c）PMIPv6-MIPv6共存于同一网络。本标准与其他相关技术的区别和联系参见附录A。5PMIPv6域内路由优化
本标准提供了-PMIPv6域内的路由优化方案，定义了针对IETFRFC6279所给出的各种场景下，PMIPv6本地路由优化的建立和撤销流程。5.1本地优化路由的建立
按照PMIPv6协议的定义，MN的数据流在本地域要通过LMA和MAG进行转发，因此在某些场景下，LMA和MAG中任何一个实体都可以发起本地优化路由的建立。为了消除二义性，本协议定义根据以下规则建立本地优化路由：
a）MAG行为
如果相互通信的两个MN都连接在同一个MAG上，但是注册在不同的LMA上，则必须由MAG发起本地优化路由建立过程。其他情形下，MAG不发起本地优化路由建立过程。b）LMA行为
如果相互通信的两个MN都注册在同一个LMA上，则必须由LMA发起本地优化路由建立过程。其它情形下，LMA不发起本地优化路由建立过程。5.2本地优化路由的撤销
本地优化路由不是永久使用的，本地优化路由（LocalizedRouting，LR）发起者会为它设置一个生命期，一旦超时，优化路由将被撤销，数据包的发送必须通过原有的LMA-MAG双向隧道进行转发。当本地优化路由被撤销，与之相对应的本地路由项（LocalizedRoutingEntries，LREs）必须删除。如果LR发起者希望在生命期截止之前停止本地路由，它就必须发送一条新的LRI消息，将其中生命期字段设置为0。
5.3场录A11：两个MN连接于同一MAG，注册在同一LMA在该场景下，相互通信的两个MN（CN同时也是移动节点），连接在同一MAG并注册于同一个LMA，如图1所示。
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Intermet
图1场景A11：两个MN连接在同一MAG并注册于同一LMA当检测到相互通信的两个MN连接在同一个MAG下，LMA就发起本地优化路由的建立过程。如何检测相互通信的两个MN连接于同一MAG不在本标准中说明。可能的触发机制如下：应用层实体检测到可能存在本地优化路由时，通告LMA并告知相关的两个通信端点：LMA确定这两个端点连接在同一个MAG上后，建立本地优化路由。触发机制也可能是由一个移动实体（LMA或者MAG）根据配置策略决策发起本地优化路由。
本地路由的建立过程如图2所示。在检测到可以进行本地路由优化时，LMA需要构造一个LRI消息触发本地优化路由的建立，同时传递参数。该消息的移动头部必须包含本次路由优化涉及到的每个MN的标识（MN-Identifier，MN-ID）和家乡网络前缀（HomeNetworkPrefix，HNP）（作为移动选项）。然后，LMA将LRI消息发送给连接了两个MN的MAG。MN
Opt1:MN1-ID.MN1-HNPMN2-ID,MN2-HNPLMA
LRdeei
Opt2:U=0,MN1-ID,MN1-HNP,MN2-ID,MN2-HNP图2场录A11下的优化路由建立流程MAG必须通过检查本地绑定缓存确认两个MN的附着状态。MAG还必须检查EnableMAGLocalRouting标志是否被设置为1。如果不为1，即该MAG被配置为不能进行本地路由优化，这种情况下MAG必须拒绝LRI，并回复LRA说明“本地路由优化请求不被允许”。如果MAG被配置为允许进行本地路由优化，在收到LMA发送的LRI消息后，MAG必须为这两个MN通信的两个方向各建立一个LRE表项。LRE表项的具体格式由实现决定，然而LRE表项应当包含目标地址对应的HNP和下一跳的标识（如下一跳的二层地址）。这些LRE表项必须覆盖MAG的绑定更新列表（BindingUpdateList，BUL）中相关HNP（即LRI消息中指定的HNP）所对应的表项。因此，后续所有和这些HNP匹配的数据流都会按照优化后的本地路由进行转发。当MAG无法使用LRE转发数据包时，可能是因为其中的一个MN不再附着在该MAG，此时该MAG必须回退到使用BUL表项，LMA则必须使用绑定缓存项（BindingCacheEntry，BCE）转发数据包。处理完LRI消息，MAG必须向LMA回复LRA消息。LRA消息的移动头部必须包含此次路由优化所涉及的MN的MN-ID和HNP，并包含一个适当的状态码（Statuscode）表示MAG对LRI消息的6
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处理结果。如果状态码置为0指示MAG成功建立本地优化路由，状态码置为其它值指示MAG无法成功建立本地优化路由的原因。当LRA消息中的状态码置为0时，LMA在收到该LRA消息后，在相应HNP对应的BCE处设置标记，表示对应的本地优化路由正在运行。5.3.1移动切换考虑
如果其中一个MN（如MNI）离开原来的MAG（称为pMAG）连接到另一个MAG（称为nMAG），则本地优化路由状态需要重新建立。当LMA接收到来自nMAG的关于MN1的代理绑定更新消息（ProxyBindingUpdate，PBU)，则表示MN1的本地路由是有效的。因此，LMA必须在nMAG建立本地优化路由并且更新pMAG处的本地优化路由的状态。MN1的移动切换完成后，本地路由优化的场景同下节所述的A21场景一致。
5.4场景A21：两个MN连接于不同MAG，注册在同一LMA当两个移动节点连接在同一个PMIPv6域内两个不同的MAG时，如图3所示，由LMA触发建立本地优化路由。
Intermet
图3场景A21：两个MAG连接不同的MAG，注册于同一LMA如前所述，LMA在某触发机制的作用下，触发本地优化路由的建立过程。在本场景下的本地优化路由流程如图4所示。LMA必须分别发送两个独立的LRI信息给路由优化所涉及的各个MAG。除了MN-ID选项和HNP选项之外，每个LRI信息还必须包含对方MAG的IP地址。当LRI消息中包含MAGIP地址选项时，接收到该LRI消息的MAG必须创建一个本地转发项；这样，发往附着在远端MAG的MN的数据包，可以通过与远端MAG建立的隧道进行转发。MAG之间的隧道建立方法在5.4.2小节说明。
每个MAG在收到并处理LRI消息后向LMA回复LRA消息。若本地优化路由成功建立，MN1和MN2后续的数据包将会通过MAG1和MAG2间建立的本地优化路由进行转发，而不再经过LMA。如果其中一个MAG（比如MAG1）回复肯定的LRA（状态值为0）另一个MAG（MAG2）回复否定的LRA（状态值为非0值），本地优化路由仍然会单方向建立并执行（MN1→MAG1→MAG2→MN2），但另一方向依然按照原来的路径进行转发（MN2→MAG2-→LMA一→MAG1一MN1）。本协议不要求各MAG在进行本地转发前相互进行同步，每个MAG都独立于其它MAG开始按照本地优化路由进行转发。
在MAG与MAG之间不需要同步是因为每个MAG只在一个方向上建立本地优化路由。LMA指示MAG1成功建立本地优化路由之后，MN1到MN2的数据包会通过MN1-MAG1→MAG2-MN2路径进行转发，而从MN2到MN1的数据包依旧会使用MN2→MAG2→LMA-MAG1→MN1路径进行转发直到LMA指示MAG2成功建立本地优化路由。由于一个MAG会将数据包转发给一个MAG或者它的7
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LMA，所以这其中不会有重复的包。MN
LRIOpt)
LRI(Opt2)
LRA(Opt3)
LRA(Opt4)
Opt1: MN1-ID,MN1-HNP,MN2-ID,MN2-HNP,MAG2-IPv6-AddressOpt2: MN2-ID,MN2-HNP,MN1-ID,MN1-HNP,MAG1-IPv6-AddressOpt3:U-0,MN1-ID,MN1-HNPMN2-ID,MN2-HNPMAG2-IPv6-AddressOpt4: U-0,MN2-ID,MN2-HNP,MN1-ID,MN1-HNP,MAG1-IPv6-Address标志U在7.2节定义
图4A21场景下的优化路由建立流程5.4.1移动切换考虑
如果其中一个MN，比如MN1，离开它当前连接的MAG（图3中的MAG1）连接到了另一个MAG（称为nMAG1），本地路由状态需要重新建立。当LMA收到来自nMAG1关于MN1的PBU时，则说明MN1的本地路由是有效的。然后，LMA必须在nMAG1建立本地优化路由，并且更新MAG2的本地优化路由状态，即用nMAG1替换MAG1。5.4.2MAG间的隧道
为了支持本地路由，两个MAG都需要支持以下的封装模式，这也是定义在LMA和MAG之间隧道的封装模式。
IPv4-or-IPv6-over-IPv6 [IETF RFC5844]IPv4-or-Ipv6-0ver-IPv4 [IETFRFC5844]IPv4-or-IPv6-over-IPv4-UDP[IETFRFC5844]TLV-header UDP tunneling [IETF RFC5844]Generic Routing Encapsulation (GRE) tunneling with or without GRE key(s) [IETF RFC5845]MAG1和MAG2必须为它们之间的数据流隧道使用同样的隧道机制。采用的封装模式应该是可配置的。推荐如下方式：
a）作为默认行为，MAG间的隧道和LMA-MAG隧道使用同样的封装机制。MAG1和MAG2自动开始使用与MAG-LMA间的隧道相同的封装机制，而不需要特定配置或者MAG间的动态协商：b）对MAGs的配置可以重写1）中指定的默认机制。MAG1和MAG2必须使用同样的机制，在整个PMIIPv6域中配置最有可能统一。如果在PMIPv6隧道的数据包不能唯一映射到已配置的内部网关隧道，那么这个场景不适用，下面的方案3）可以直接使用：c）MAGs间的显性或者隐性的隧道协商机制可以重写方案1）中指定的默认机制。5.5场景A12：两个MN连接于同一MAG，注册在不同LMA8
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