【YD通讯标准】 IPv6 技术要求多接口业务流切换管理

ICS33.040.040
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2401-2012
IPv6技术要求
多接口业务流切换管理
IPv6technicalrequirements
Application flows handoff management among multiple interfaces2012-12-28发布
2013-03-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
1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*.
4基本框架
5主要设备技术要求·
5.1LN设备技术要求..*
5.2CN设备技术要求.
5.3FHMS设备技术要求
5.4其他设备技术要求
消息格式定义
6.1FHTS采用的相关标准消息定义..6.2FHTS专有消息定义格式*.
FHTS工作流程
7.1初始化处理流程
7.2多接口业务流切换的处理流程7.3切换方式更新
8安全问题
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YD/T2401-2012
本标准是“IPv6协议”系列标准之一，该系列标准预计的结构及名称如下：YD/T2401-2012
1）YD/T1341-2005IPv6基本协议-—IPv6协议（IETFRFC2460:1998，MOD）2）YD/T1915-2009IPv6技术要求-——移动IPv6快速切换3）IPv6技术要求——IPv6路由器重编号协议（IETFRFC2984:2000，NEQ）4）IPv6技术要求——IPv6反向邻居发现协议（IETFRFC3122:2001，NEQ）5）IPv6技术要求——IPv6路径最大传输单元发现协议（IETFRFC1981:1996，NEQ）：6）IPv6动态主机配置协议
7）轻型双栈（DS-Lite）技术要求8）IPv6组播地址分配技术要求
9）可聚合全球单播Pv6地址分配技术要求10）IPv6技术要求——支持计算机移动部分11)
YD/T1442-2006
YD/T1343-2005
IPv6网络技术要求一—地址、过渡及服务质量IPv6邻居发现协议一基于IPv6的邻居发现协议(IETFRFC2461:1998,MOD)13）1
IPv6邻居发现安全性技术要求
YD/T1344-2005
YD/T1612-2007
YD/T2029-2009
YD/T1635-2007
18）YD/T1656-2007
络互联（4over6）技术要求
LPv6地址结构协议—IPv6无状态地址自动配置IPv4网络向IPv6网络过渡中的互联互通技术要求基于软线技术的互联网IPv6过渡技术框架[Pv6网络技术要求—面向网络地址翻译（NAT）用户的IPv6隧道技术采用边界网关协议多协议扩展（BGP-MP）的基于IPv6骨干网的IPv4网19）IPv6技术要求多接口业务流切换管理本文件的发布机构提请注意如下事实，声明符合本标准时，可能涉及到7.2中与《用于通信网络系统的自适应业务流切换方法及相应服务器》相关的专利的使用。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标准的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理和非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件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：
专利持有人姓名：中国科学院计算技术研究所地址：北京海淀区科学院南路6号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。
本标准由中国通信标准化协会提出并归口。YD/T2401-2012
本标准起草单位：中国科学院计算技术研究所、中国联合网络通信集团有限公司、上海贝尔股份有限公司、中兴通讯股份有限公司。本标准主要起草人：王煜炜、刘敏、张杨杨、王明会、彭久生、陈端、尤建洁。建筑321---标准查询下载网
YD/T2401-2012
本标准的目标旨在解决现有技术无法支持不同物理接口间以流为粒度的业务流切换问题，并提供一种灵活的多接口间业务流切换技术方案。对于需要主动触发流切换方式的终端用户，用户将主动发起流切换操作，根据当前的网络状况和实际需求调整各个接口上对外流出的业务流分布，同时向流切换管理服务器发送指令，控制反方向流入的业务流到达各个接口的分布情况：对于需要进行自适应网络触发流切换方式的终端用户，整个通信过程中由流切换管理服务器来实时根据网络状况、业务通信状况以及各条业务流的优先级来进行业务流切换的判决和执行，完成进、出用户终端各个接口的业务流的调整。本标准兼容标准的IPv6协议、移动IPv6协议。充许节点按照终端特性（是否为移动节点）完成对流切换管理服务器的注册以后，进一步选择进行用户主动触发流切换方式或者网络自适应触发流切换方式并根据网络实际状况和业务通信的实际状况进一步建立业务流与用户物理接口间的合理映射关系，实现多业务流多接口间的灵活切换，并保证切换过程对用户上层应用透明。所提出的FHTS方案的部署采用渐进的方式逐步进行，对现有的IPv6、移动IPv6技术保留兼容性。FHTS方案与现有IPv6协议、移动IPv6协议的本质区别在于：解决现有技术无法支持不同物理接口间以流为粒度的业务流切换问题，并提供一种兼容移动和非移动两种场景，同时支持用户主动触发和网络自适应触发的业务流切换技术方案，使得用户可以根据不同类型业务流特点，当前各个网络链路状况以及其他实际需求等因素把当前业务流分发到不同的物理接口上进行传输。在充分保障各种业务服务质量的基础上，达到网络资源的最大利用率，并尽可能投入最小的通信成本。FHTS除了可以提供基于网络状况的灵活的业务流切换以外，还可提供如下新功能：1）允许在自适应业务流切换方式中，LN根据自身需求对不同类型的业务流进行优先级设置，使得FHMS在周期性的切换判决中，能够针对不同的优先级对业务流进行切换，从而满足不同应用的QoS需求。比如LN有视频，音频，文件传输三种应用，LN如希望优先保证视频的传输质量，则将视频优先级设置为最高，音频其次，文件传输最低。FHMS在切换判决过程中，将优先级最高的业务流同当前通信质量最好的接口建立映射关系，并以此类推。2）针对第4章中FHMS部署在CN周围的情况，允许CN所在的网络域对各个通信对端LN各个接口业务流情况进行监视和控制。一般来说，实际环境中需要在通信过程中保持会话的CN通信节点多为业务服务器（如VODserver，Emailserver，FTPserver等）。FHMS的引入，使得此类终端在不需要任何更新的情况下很方便地监测和控制流入和流出的业务流，以便根据实际情况，对各个业务服务器在负载均衡、服务质量等各个方面进行实时调整。IV
1范围
IPv6技术要求
多接口业务流切换管理
YD/T2401-2012
本标准规定了基于IPv6的多接口业务流切换管理技术要求，包括处理流程、消息格式、功能、设备技术要求以及安全性问题描述等要求。本标准适用于Pv6网络中的多接口终端节点，特别是网络层的路由策略与隧道机制的数据包处理。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。YD/T1341-2005IPv6基本协议——IPv6协议(IETFRFC2460:1998.MOD）YD/T1343-2005IPv6邻居发现协议——基于IPv6的邻居发现协议(IETFRFC2461:1998.MOD）IETFRFC2462(1998）无状态IPv6地址自动配置(IPv6StatelessAddressAutoconfiguration）IETFRFC2463(1998）互联网控制消息协议v6(InternetControlMessageProtocolfortheInternetProtocolVersion6Specification)IETFRFC3315(2003）IPvi5动态主机地址配置协议(DynamicHostConfigurationProtocolforIPv6)IETFRFC3775(2004）移动IPv6协议(MobilitySupportinIPv6)IETFRFC5648(2009）多接口绑定注册(MultipleCare-ofAddressesRegistration）3术语、定义和缩略语
3.1术语与定义
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IP层标识。
通信Communication
节点之间进行的任何数据包交换。通信包括移动和非移动两种方式。非移动方式要求在包交换过程中，每个节点进行交换时使用的地址并且位置都保持不变：移动方式是指有一方或两方处于移动中的通信，其中移动节点使用不变的家乡地址来保持通信的连续性。3.1.3
数据包Packet
由头和有效载荷构成的数据块。3.1.4
移动节点MobileNode
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YD/T2401-2012
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以通过它的家乡地址与外界保持联系的节点。当本技术方案规定的本地通信节点具有移动需求时，该本地通信节点即为一个移动节点。3.1.5
本地通信节点LocalCommunicationNode具有多个接口并能够同时进行业务通信的节点，在业务流切换流程中能够根据情况执行切换策略。3.1.6
家乡代理HomeAgent
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
移动节点在其家乡链路上被分配的IP地址。3.1.9
流切换地址标识符FlowHandoffAddressIdentifier业务流切换管理服务器在通信节点发起注册时，根据本地域前缀和地址生成算法为通信节点生成专有的地址标识符。对于移动节点，该地址的作用类似于标准移动IPv6协议中的家乡地址（HOA）；对于非移动节点，用来标识一台主机。3.1.10
转交地址Care-of-Address
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”。3.1.11
多接口转交地址MultipleCare-ofAddress这个地址就称为转交地址，术要求和查询方法，业务流管理机制的2当具有多个接口的通信节点连入网络时，每个接口配置的一个或多个转交地址。对于非移动节点，一旦多接口转交地址配置成功后，在通信过程中将不发生改变。对于移动节点，当访问外地链路时各接口会根据接入情况重新配置多接口转交地址，并按照标准MCOA协议（参考IETFRFC5648）向业务流切换管理服务器进行多接口注册。3.1.12
绑定更新BindingUpdate
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，本标准技术方案中指的是移动节点向业务流切换管理服务器进行转交地址注册的过程。3.1.13
绑定确认BindingAcknowledgment2
YD/T2401-2012
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的过程。本标准技术方案中指的是业务流切换管理服务器为移动节点进行地址绑定后通知节点的过程。3.1.14
路由通告RouterAdvertisement
在能够进行多点传送的链路和点对点链路上，每个路由器都定期向多点传送组发送一个路由器通告包来公布其可用性。
业务流ApplicationFlows
符合特定流规范和超时约束且与特定QoS要求相关的从指定源到目的地的分组数据包的集合（这里QoS要求主要指带宽、端到端延迟、分组丢失率、抖动、成本等）。3.1.16
上行流切换UpwardFlowsHandoff将上行业务流进行多接口业务流切换的过程，其中上行流是指从通信节点发往业务流切换管理服务器的业务流。
下行流切换DownwardFlowsHandoff将下行业务流进行多接口业务流切换的过程，其中下行流是指从业务流切换管理服务器发往通信节点的业务流。
业务流切换管理服务器FlowHandoffManagementServer功能为家乡代理的扩展，可为移动节点分配分布式家乡地址，并可接收和转发移动节点与通信节点间所交换的报文信息，其作用是向移动节点提供优化路由及业务流粒度的切换管理。3.1.19
多接口业务流切换技术方案FlowHandofftechnicalSchemeAmongMultipleInterfaces一种支持不同物理接口间以流为粒度的业务流切换管理技术方案，可使多接口终端节点根据接入网络实际情况建立业务流与用户物理接口间的合理映射关系，实现多业务流多接口间的灵活切换。3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CorrespondentNode
Care-of-Address
Flow Handoff Address IdentifierFlowHandoffManagemengtServerFlow Handoff Technical Scheme among Multiple InterfacesHome Agent
Home-of-Address
Internet Engineering Task ForceInternetProtocolVersion6
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通信对端节点
转交地址
流切换地址标识符
业务流切换管理服务器
多接口业务流切换方案
家乡代理
家乡地址
互联网工程任务组
互联网协议版本6
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4基本框架
local communication node
Multiple Care-of Addresses ProtocolMultipleCare-of-Address
MobileIPv6
MobileNode
Router Advertisement
本地通信节点
多接口转交地址绑定协议
多接口转交地址
移动IPv6协议
移动节点
路由通告
基于IPv6的多接口业务流切换技术方案FHTS，在已有的IPv6网络架构中，引入了业务流切换管理服务器FHMS，可以考虑在整个网络各个子域中部署一个或若干个FHMS。特别地，对于少数专有CN而言（例如视频点播服务器和其他流媒体业务服务器），还可进一步考虑直接部署在CN周围，此时该FHMS将直接服务于多个固定通信终端，同时大大加强了对其节点移动性的支持。本标准主要针对FHMS部署于家乡域的情况，对于部署在CN周围的情况可以方便地按照本标准进行扩展部署。业务流切换管理服务器FHMS的部署方式类似于一般IPv6网络中的路由器或移动IPv6方案中的HA。一般情况下，同一个域内只部署一个FHMS，若本域内业务流量比较大而且固定，则可以考虑分布多个相互独立的FHMS。终端节点可以根据需求分别选择不同的FHMS为其服务，图1给出FHTS的基本框架，该框架中包含如下几种情况：
a）本地通信节点本地域部署一个或若干个固定FHMS：b）本地通信节点移动至外地域：c）本地节点对应的通信对端的周围部署个或若干个FHMS。IFHMS||LN||HA|/-
Local Domain
Domain1
IPv6Network
Foreign Domain
Domain2
图1基于IPv6的多接口业务流切换技术方案基本框架4
YD/T2401-2012
如图1所示，本地域节点LN所在网络中可存在一个或多个独立分布的FHMS，LIN同时仅可以选择其中一个作为其特定的流切换管理服务器。特殊情况下（FHMS发生故障或严重过载）LN可以进行FHMS的重新选择和注册，见7.1.2和7.1.3。FHMS的引入使得本地终端根据不同类型业务流的特点、当前链路状况及其他需求等多种因素把业务流合理地分配到不同的物理接口上。特别地，本标准涉及到的技术方案同时支持本地用户所在终端移动和非移动两种场景，同时支持用户主动触发和自适应网络触发两种业务流切换方式，根据接入网络实际情况建立业务流与用户物理接口间的合理映射关系，实现多业务流多接口间的灵活切换。5主要设备技术要求
本标准在兼容IPv6协议、移动IPv6协议的基础上，实现一种兼容移动和非移动两种场景，同时支持用户主动触发和网络自适应触发的业务流切换技术方案，对普通的通信节点在基本功能基础上添了部分扩展功能要求；同时，本标准中增加了对业务流切换管理服务器FHIMS的技术要求。5.1LN设备技术要求
5.1.1基本功能技术要求
本标准中，对本地普通通信节点的基本功能无特殊规定。其中，具有移动性需求的节点设备要求和移动IPv6协议、MCOA协议中对MN的技术要求保持一致（见ETFRFC3775、RFC5648)，支持移动节点对家乡代理的绑定更新，支持多接口注册以及多转交地址绑定更新功能。同时，可以支持路由优化等扩展功能。5.1.2扩展功能技术要求
在上述技术要求之外，LN还应具备下述功能。a）FHMS选择
本标准引入了FHMS作为支持业务流多接口切换的核心节点，实际应用过程中，如果本地域只有一个FHMS提供服务，则不需要：再次进行查询；对于本地域或CN周围域部署多个FHMS的情况，就要对各个FHMS信息进行分析和筛选，以便从多个备选节点中选择出合适的作为服务节点。一般来说，FHMS的选择工作可以通过接收FHMS发送的经过扩展的RA消息来实现。LN收到不同FHMS发送的RA后，在本地维护一个备选的FHMS节点列表，然后开始对各个FHMS的处理能力进行比较分析，进而选择出最合适的FHMS作为其服务节点。对于FHMS集中部署于CN周围的情况，此时将由CN完成对FHMS的查询，同时将查询结果反馈给LN，形成备选FHMS节点列表。本标准规定节点主要参考各个FHMS当前负荷信息进行选择，即优先选择当前列表中负荷最轻的FHMS。
b）FHMS注册
在进行业务流切换之前，LN首先要进行FHMS注册。本标准技术方案规定LN只有在本地域才能完成注册。注册过程中通过消息交互完成（见7.1.3），LN将在注册消息中携带如下信息：一节点接口信息
1）接口MAC地址：
2）接口P地址。
一节点类型
1）该节点是否为移动节点。
服务需求
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1）设备主动触发业务流切换：
2）网络自适应业务流切换。
一切换优先级设置
1）根据节点需求制定不同类型业务流切换优先级。c）FHAI申请
FHAI的功能类似于标准移动IPv6协议中HA为MN分配的HoA（见IETFRFC3775）。LN在选择完为其服务的FHMS之后会向其申请FHAI，FHMS根据本地域信息和地址生成算法为LN分配相应的FHAI。d）链路状态信息统计
本标准技术方案规定，LN可以选择用户主动触发的业务流多接口切换方式和网络自适应业务流切换两种方式之一。若LN选择了后者，则需要LN各接口周期性统计相关信息，同时和对应FHMS进行状态信息的交互。状态信息主要包含但不限于接口负载情况、端到端链路可用带宽、无线链路信号强度、链路丢包率等，消息格式见6.2.4。
e）MCOA地址绑定更新
若LN为移动节点，则该LN在多个域发生移动切换时，需要到FHMS进行多接口转交地址（MCoA）的绑定/注册，本标准兼容标准MCOA协议，具体消息格式及流程见IETFRFC5648。f）业务流多接口切换触发和策略执行对于主动触发业务流切换的LN，需要向FHIMS发送指令以触发对应流切换操作。具体流程通过消息交互实现，同时通过路由策略对本地业务流在不同接口间进行调整，见7.2.1.3、7.2.1.4。同时，为配合7.2.2中自适应网络多接口业务流切换操作，LN还需要及时接收来自FHMS的下行业务流切换指令，进而通过特定路由策略控制本地业务流在不同接口上的分配。5.2CN设备技术要求
对通信对端节点的技术要求和功能要求同相关IPv6协议、移动IPv6协议规定（见YD/T1341-2005、IETFRFC3775)，对于需要路由优化支持的LN，CN需要支持对MCoA地址注册绑定更新的处理，支持对移动节点关于路由优化或者隧道通信模式查询的处理等。在原有技术功能要求的基础上，如果是采用将FHMS集中部署于专有CN周围的方式，则需要CN支持类似LN对FHMS的选择操作，见7.1.2。5.3FHMS设备技术要求
5.3.1基本功能技术要求
本标准中，FHMS需要同时为具有移动需求或固定位置的两类LN服务，因此首先要求FHMS具有IPv6路由器数据包路由、数据转发的基本功能：“其次，还需要FHMS具备标准MIPv6协议规定的普通家乡代理的基本功能和标准多转交地址注册协议中规定的多接口绑定扩展功能，在移动IPv6中起到代理、处理绑定更新、转发数据等功能，见IETFRFC3775和IETFRFC5648。5.3.2扩展功能技术要求
作为为多接口终端提供业务流切换管理的服务器，FHMS较之传统家乡代理和路由器而言有着其他扩展功能，主要内容如下。
a）FHMS信息统计
为配合LN的选择工作，FHMS应实时统计、采集自身的信息。针对7.1.2中的LN选择操作，这里的信息主要指的是该FHIMS为域内各个LN各个接口进行流切换服务时所产生的负荷、FHIMS自身的处理能力、安全保障能力等。
b）FHAI分配
YD/T2401-2012
FHMS应为域内注册申请的LN分配专有的FHAI，以便在业务流切换过程中标识LN，实际过程中分为两种情况：
1）若待分配的LN为具有移动需求的节点，则FHMS根据一定算法生成专有的类似标准MIPv6的HoA地址的FHAI并反馈至LN，在MCOA多接口绑定缓存（BC）中和多接口转交地址（MCoA）进行绑定映射。具体算法可以根据情况进行设定，例如可以将本地域IPv6地址前缀信息、LN各个接口MAC地址信息等通过算法进行耦合得到FHAI，也可参考通用的IPv6无状态地址配置方法进行设置（见IETFRFC2462)
2）若待分配的LN为普通节点，无移动要求，则可以根据实际情况将LN设备名称直接作为FHAI，也可以按照上面所述结合地址前缀信息生成。在实际流切换过程中，该FHAI只作为该LN设备标识符，不参加移动绑定更新操作，也无需在MCOA多接口绑定缓存中维护。c）LN注册响应
相对于7.1.3当中的LN注册操作，FHMS应该做出相应的响应，响应中应该包含对应LN注册结果（成功或者失败）以及为之分配的专有FHAI。这里需要指出的是，本域内FHMS只能接受本域内LN注册。一般来说本域内LN注册一般都会获取成功。特定情况下，某些ISP可以预先设定允许注册的多接口业务流切换的LN权限列表，以便对域内LN进行区别对待。d）MCOA地址绑定/注册
当LN为移动节点时，相对于发生移动后的MCOA地址绑定更新操作，FHMS应做出相应的绑定更新响应，具体流程见IETFRFC5648。e）LN接口链路状态信息统计
相对于7.2.2.2当中LN接口的链路状态信息统计操作，FHMS应该配合LN周期性地对其各个接口链路进行相关信息统计操作，以便为流切换操作提供策略参考。f）自适应多接口业务流切换触发和策略执行对于申请网络自适应业务流触发的LN，FHIMS应该根据周期性统计的LN链路状态信息来实时进行业务流切换判决，具体流程见7.2.2.2、7.2.2.3。为完成LN至FHMS方向的业务流在不同接口之间的切换，FHMS还需要向LN发送特定指令，同时执行特定路由策略来控制业务流在LN不同接口上的分配，见7.2.2.4。
对于申请用户主动触发>业务流切换的LN，FHMS应该能够对LN发送的多接口业务流切换触发请求进行正确回应，表明本端切换执行是否成功。5.4其他设备技术要求免费标准下载网bzxz
除上述要求以外，本标准中还引入了可能的路由节点（接入路由器）、DHCPv6服务器和DNS服务器等，对该类节点的要求遵循YD/T1341-2005IPv6基本协议、IETFRFC2462。6消息格式定义
本标准中，多数若干节点需要完成一系列的交互，用来传递各种信息。以下各种消息均采用扩展标准ICMPv6报文（见IETFRFC2463）、标准MIPv6报文（见IETFRFC3775）和标准MCOA报文（见IETFRFC5648）来实现。本标准规定的消息扩展类型编码的调整以及消息体内容中相应扩展字段的扩充均位7
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