一种利用接入管理实体进行异常检测与容错的方法

摘要

本发明涉及一种利用接入管理实体的进行异常检测与容错方法。该方法包括以下步骤：1)基本域管理实体启动后对接入管理实体进行主动访问，建立基本网络域对应NAT上的端口映射；2)在基本域管理实体、接入管理实体上分别建立同步状态标记；3)基本域管理实体和接入管理实体之间定时建立并传递两种消息：同步建立消息和同步维持消息；4)基本域管理实体与接入管理实体之间以同步状态来检测异常与容错。本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种利用接入管理实体的中间实体身份，检测基本域管理实体的重新启动或网络异常及NAT重启或异常造成的NAT端口映射的变化情况，检测移动节点所在扩展网络域的位置变化的异常及容错的方法。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种IP网络技术，尤其是一种柔性IP网络技术体系中利用接入管理实体的进行异常检测与容错方法。柔性IP网络技术体系是指由基本域管理实体，扩展域管理实体，接入管理实体，移动节点构成，使局域网中的移动节点能够在全球互联网范围内随意漫游，并且确保移动节点随时能够与其局域网实现交互访问。

二、背景技术

目前，移动IP技术是由移动接入服务器提供移动终端从外地网络接入家乡网络的接入服务，对移动IP家乡代理服务器和外地代理服务器(或移动终端)进行双向认证，允许移动终端和家乡网络建立连接，响应移动终端远程接入家乡网络的请求。移动接入服务器与代理服务器一样，可对每个移动终端用户建立一个动态绑定项，同时将与该移动终端相关的资源和信息保存在绑定项内。

由于网络环境复杂多样，移动终端会以各种方式接入移动IP系统，因为这些接入方式的可靠性各不相同，经常会遇到已经成功漫游的用户由于地址切换、重新拨号、或者非法关机重启、NAT网关故障等问题，造成系统异常，移动用户漫游失效，移动IP系统必须提供足够的健壮性检测并解决这些问题。然而传统移动IP技术并没有考虑系统运行过程中的容错问题，对于代理服务器的地址、端口变化、移动终端重启造成的异常，无法做出判断。因而不能清除原有连接并进行重建，导致系统资源被长期占用，整个系统的正常服务都被破坏。

三、发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种利用接入管理实体的中间实体身份，检测基本域管理实体的重新启动或网络异常，以及NAT重启或异常造成的NAT端口映射的变化情况，检测移动节点所在扩展网络域的位置变化的异常检测与容错方法。

本发明的技术解决方案是：一种利用接入管理实体进行异常检测与容错的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)基本域管理实体启动后对接入管理实体进行主动访问，建立基本网络域对应NAT上的端口映射；

2)在基本域管理实体、接入管理实体上分别建立同步状态标记；

3)基本域管理实体和接入管理实体之间定时建立并传递两种消息：同步建立消息和同步维持消息；

4)基本域管理实体与接入管理实体之间以同步状态来检测异常与容错。

上述接入管理实体上存储有基本域管理实体及其NAT以及扩展域管理实体及其NAT的地址与端口信息。

上述步骤2)中建立的同步状态标记是用来记录两个实体的当前工作状态，包括同步等待状态和同步维持状态。

上述步骤3)中所述基本域管理实体和接入管理实体之间定时传递两种消息是按以下方式进行的：两者之间未建立连接时均处于同步等待状态时，基本域管理实体周期性向接入管理实体发送同步建立消息，接入管理实体收到该消息后发送同步建立成功应答给基本域管理实体，基本域管理实体停止同步建立消息，进入同步维持状态；同步连接建立后基本域管理实体向接入管理实体发送同步维持消息，接入管理实体发送相应的同步维持应答消息给基本域管理实体，保持同步维持状态。

上述步骤4)中，如果接入管理实体收到同步建立消息后，发现自身状态已经是同步维持状态，表明基本域管理实体发生了重启或被重新初始化的异常，接入管理实体清除所有与该基本域管理实体相关的移动注册服务和内容，状态保持为同步维持状态，并刷新相应的地址参数。

上述步骤4)中，如果基本域管理实体收到同步维持消息后，发现自身状态为同步等待状态，表明接入管理实体自身被初始化或重新启动，此时基本域管理实体发消息通知接入管理实体恢复状态创建状态，重新建立同步；

上述如果接入管理实体长时间未收到基本域管理实体的同步消息，表明基本域管理实体或者其网络连接异常，接入管理实体将自己的状态恢复初始化。

一种利用接入管理实体进行异常检测与容错的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)接入管理实体在移动节点的注册过程，保存网络实体的地址和端口信息；

2)如果网络环境改变或发生异常，接入管理实体会检测到工作过程中同步信息的端口或IP地址发生变化，表明基本域管理实体对应的网络设备重启或端口状态发生了变化，接入管理实体通知已经注册的移动节点及扩展域管理实体清除当前的注册信息，重新注册；同时接入管理实体清除自身保存的所有已失效信息，基本域管理实体和接入管理实体重新建立连接。

上述步骤2)中的网络设备为NAPT网关。

本发明为解决移动IP网络技术中存在的问题而引入一种柔性IP网络技术，柔性IP网络技术体系是指由基本域管理实体，扩展域管理实体，接入管理实体，移动节点构成，使局域网中的移动节点能够在全球互联网范围内随意漫游，并且确保移动节点随时能够与其局域网实现交互访问的网络系统。其中基本域管理实体是指有一个端口与移动节点所在的基本网络域相连的网络设备，为发生漫游的移动节点提供权限认证以及身份代理；扩展域管理实体是指在移动节点的扩展网络域上的网络设备，为移动节点转发域权限认证消息以及数据包；接入管理实体是指具有可在因特网路由IP地址的网络设备，它位于基本域管理实体与扩展域管理实体之间，进行域权限认证消息以及数据包转发的中继设备；移动节点可以将接入因特网的位置从一条链路切换到另一条链路上，而仍然以基本网络域配置的IP地址身份保持所有正在进行的通信的设备。

本发明在接入管理实体内增加系统异常检测和错误恢复的功能模块后，将使移动IP系统稳定地提供网络漫游服务，使得移动节点利用一个基本域网络IP地址的身份，进行跨越互联网的漫游。

四、具体实施方式

本发明包括检测并处理基本域管理实体的工作状态和异常和检测并处理扩展域管理实体(移动节点)变化和异常两种检测和容错方法。其中

检测并处理基本域管理实体的工作状态和异常的具体方法如下：

1)基本域管理实体启动后将首先对接入管理实体进行主动访问，建立基本网络域对应NAT上的端口映射，使得接入管理实体能够访问到NAT内部的基本域管理实体。

2)基本域管理实体、接入管理实体上分别建立同步状态标记，用来记录两个实体的当前工作状态，包括同步等待状态(状态码为0)和同步维持状态(状态码为1)。

3)基本域管理实体和接入管理实体之间定时传递两种消息：同步建立消息和同步维持消息；两者之间未建立连接时均处于同步等待状态(状态码为0)时，基本域管理实体周期性向接入管理实体发送同步建立消息，接入管理实体收到该消息后发送同步建立成功应答给基本域管理实体，扩展域管理实体停止同步建立消息，进入同步维持状态(状态码为1)；同步连接建立后基本域管理实体向接入管理实体发送同步维持消息，接入管理实体发送相应的同步维持应答消息给基本域管理实体，保持同步维持状态(状态码为1)。

4)柔性IP网络技术体系基本域管理实体与接入管理实体之间以同步状态来判断异常，如果接入管理实体收到同步建立消息后，发现自身状态已经是同步维持状态(状态码为1)，表明基本域管理实体发生了重启或被重新初始化的异常，接入管理实体清除所有与该基本域管理实体相关的移动注册服务和内容，不必通知基本域管理实体状态异常，状态保持为同步维持状态，仅刷新相应的地址等参数即可；如果基本域管理实体收到同步维持消息后，发现自身状态为同步等待状态(状态码为0)，表明接入管理实体自身被初始化或重新启动，此时基本域管理实体不改变自身状态，仅发消息通知接入管理实体恢复状态创建状态，重新建立同步。该机制保证基本域管理实体和接入管理实体之间及时准确地检测到重启及重新初始化的异常，并在异常时采取措施恢复系统连接。

当接入管理实体如果长时间未收到基本域管理实体的同步消息，表明基本域管理实体或者其网络连接异常，接入管理实体将自己的状态恢复初始化，等待基本域管理实体异常消除后重新连接，避免长时间无数据造成的NAT端口不可用问题。

检测并处理扩展域管理实体(移动节点)变化和异常的具体方法如下：

1)接入管理实体在移动节点的注册过程中，保存了相关网络实体(如NAT)的地址和端口信息，用作消息转发的目的地址和检测网络设备的故障。接入管理实体上保存了扩展域管理实体及其NAT、扩展域管理实体及其NAT的地址与端口信息。

2)接入管理实体与基本域管理实体之间的端口与地址在状态同步阶段就已经保存，正常情况下，柔性IP网络技术体系的机制可以维持这些地址信息保持不变。但网络环境改变或异常时，接入管理实体会检测到工作过程中同步信息的来源地址发生变化，即：端口或地址改变，表明基本域管理实体对应的网络设备(NAPT网关)重启或端口状态发生了变化。接入管理实体负责通知已经注册的移动节点及扩展域管理实体，清除当前的注册信息，重新注册，然后接入管理实体清除自身保存的所有已失效信息。基本域管理实体和接入管理实体的连接恢复，系统异常得到了处理。接入管理实体在移动节点注册时保存扩展网络域NAT上的映射端口地址信息，注销时清除。如果移动节点漫游期间内，接入管理实体检测到注册消息的来源地址或端口发生变化，表明扩展域管理实体对应的网络设备(NAT网关)故障或发生改变。接入管理实体通知移动节点的基本域管理实体清除相应移动节点相关的注册信息，然后清除自身的注册信息。同时根据新的注册消息重新完成注册处理，恢复移动节点的连接。

利用上述NAT网关端口变化检测的方法可使正常运行的柔性IP网络技术体系具有一定灾难检测能力，若基本网络域NAT网关重新启动或异常，造成端口映射丢失，接入管理实体监听到基本网络域NAT上的源端口发生变化时，向扩展域管理实体发送端口异常消息，通知扩展域管理实体清除对移动节点的代理服务，接入管理实体也清除自身状态。若扩展网络域NAT网关重新启动或异常，造成端口映射丢失，接入管理实体监听到扩展网络域NAT上的源端口发生变化时，向基本域管理实体发送端口异常消息，基本域管理实体收到该消息后，清除相关的隧道和注册信息，接入管理实体作废原来保存的扩展网络域NAT网关地址及端口，让相关的移动节点重新利用请求机制进行注册，恢复系统的连通。

名词解释

1、基本域管理实体：有一个端口与移动节点所在的基本网络域相连的网络设备，为发生漫游的移动节点提供权限认证以及身份代理。

2、扩展域管理实体：在移动节点的扩展网络域上的网络设备，为移动节点转发身份认证消息以及数据包。

3、接入管理实体：具有可在因特网路由的IP地址的网络设备，它位于基本域管理实体与扩展域管理实体之间，对移动节点身份进行认证以及转发移动节点数据包的中继设备。

4、基本网络域：移动节点漫游前所在的网络。

5、扩展网络域：移动节点漫游后所到达的网络。

6、移动节点：可以将接入因特网的位置从一条链路切换到另一条链路上，而仍然保持所有正在进行的通信，并且只使用原有固定IP地址的设备。

7、NAT：Network Address Translation，网络地址转换。

8、NAPT：Network Address Port Translation，网络地址端口转换。