通信网络中终端IPv6地址的生成及解析方法

摘要

本发明涉及一种通信网络中终端IPv6地址的生成及解析方法，生成方法包括：用于分配IPv6地址的网络节点向用户终端发送包含IPv6地址前缀的消息；用户终端收到消息后，将能唯一确定所述用户终端身份的标识号码配置在IPv6地址的后64位中。解析方法包括：网络节点在收到用户终端的报文后，获取报文中的IPv6地址；网络节点提取IPv6地址的后64位作为唯一确定其用户终端的标识号码。通过本发明提供的方法，充分利用了IPv6地址的资源，减少了获取IP地址的时延和由于网络节点的故障造成的用户终端访问IP网络失败的可能，并且网络节点可以直接从IPv6地址中获得终端的号码信息，方便网络节点进行鉴权、认证、计费等。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信网络中终端IPv6地址的生成及解析方法，尤其是一种在IPv6地址的后64位中配置终端的标识号码的IPv6地址的生成方法，以及基于该生成方法的IPv6地址的解析方法。

背景技术

在移动通信网络中，当用户终端(UE)要访问IP网络时，需要网络侧的节点向UE分配IP地址，UE获得IP地址后才能访问IP网络。在目前使用的移动通信网络中，向UE分配IP地址是由GGSN(Gateway GPRS SupportingNode，网关GPRS支持节点)负责的，对于IPv4网络，当UE在要访问IP网络时，向GGSN发起请求，GGSN在返回的确认消息中携带为该UE分配的IPv4地址。为了避免UE地址重叠，GGSN向不同的UE分配不同的IPv4地址。

随着网络技术的发展，IETF提出了IPv6地址，IPv6地址是128位的二进制数，理论上可以支持2¹²⁸个终端。IPv6前64位为地址前缀，用来标识终端所在的子网；后64位用于在子网内终端标识。不同的子网具有不同的地址前缀；相同子网内不同终端具有不同的子网内标识。这样，不同的终端要么具有不同的地址前缀(处于不同子网)，要么具有不同的子网内标识(处于相同子网)，因此不同终端具有不同的IPv6地址。目前IETF和3GPP建议在移动通信网络中由GGSN完成IPv6路由器的功能，向不同的UE分配不同的IPv6地址前缀(IPv6地址的前64位)，以保证UE的IPv6地址都互不相同。由于不同UE具有不同的IPv6地址前缀，因此IPv6地址的后64位(子网内标识)并没有实际的作用，理论上UE可以随意配置。

3GPP给出的UE获取IPv6地址的流程如下：GGSN在接收到UE的请求时，向UE回复带有IPv6地址前缀(Prefix)的确认消息，UE根据该消息中的IPv6地址前缀加上任意的64位二进制数可以生成IPv6地址。GGSN应确保向不同的UE发送不同的IPv6地址前缀，以确保不同的UE生成的IPv6地址互不相同。

另外，在移动通信网络中，对用户进行鉴权、认证、计费都是基于UE的号码(手机号(MSISDN)或者国际移动用户识别号(IMSI))，因此在UE访问IP网络时，IP网络节点也需要获得UE的号码。这具有一定的难度，因为在UE访问IP网络时，IP报文中并不会携带MSISDN或者IMSI。目前采用的获取UE的号码的方法为GGSN在向UE回复IPv6地址前缀或IPv4地址之前，先向Radius服务器报告MSISDN或IMSI与IPv6地址前缀或IPv4地址之间的对应关系，而Radius服务器会进一步向WAP网关(WAP GW)报告这种对应关系。WAP网关记录下这种对应关系以后向Radius服务器回复确认，Radius服务器向GGSN回复确认。此时，GGSN才向UE发送含有IPv6地址前缀或IPv4地址的回复消息，使UE能够生成IPv6地址或者配置IPv4地址。在UE访问IP网络时，WAP网关在收到的IP报文中插入移动终端的MSISDN或IMSI，以使各种网络节点能够从IP报文中提取移动终端的MSISDN或IMSI进行鉴权、认证、计费等操作。

上述现有技术存在着如下不足：

1、UE获得IPv6地址前缀或者IPv4地址的时延较大。由于需要GGSN与Radius服务器、WAP网关的信息交互，并且GGSN、Radius服务器、WAP网关可能具有较大的空间距离(可能是不同省份的机房)，UE需要等待较长时间才能获得IPv6地址前缀或者IPv4地址。

2、UE获得IPv6地址前缀或者IPv4地址的故障点较多。如果Radius服务器和WAP网关其中之一发生故障，UE将无法获得IPv6地址前缀或者IPv4地址。

3、WAP网关需要维护MSISDN或者IMSI与IPv6地址前缀或者IPv4地址之间的对应关系；并且需要对UE访问IP网络的IP报文进行解封装，插入正确的手机号MSISDN再重新封装后发送给IP网络中的服务器。一方面WAP网关会成为UE访问IP网络性能的瓶颈，另一方面也增加了UE访问IP网络的时延和故障点。

4、网络节点需要能够从WAP网关封装的IP报文中读取手机号MSISDN，对网络节点的功能和性能都有很高的要求。

5、UE访问IP网络的IP报文都必须经过WAP网关，这限制了业务的组网。随着越来越多不再基于WAP协议、与WAP网关没有任何关系的业务出现，这种限制变得越来越不合情理。这种限制也使得WAP网关成为网络业务拓展的瓶颈。

6、对于现有技术中的IPv6地址的生成方式，IPv6地址的后64位没有被充分的利用，造成了IPv6地址自身资源的巨大浪费。

7、在现有技术中，GGSN需要对不同的移动终端分配不同的IPv6地址前缀，每个移动终端将消耗掉2⁶⁴的地址空间，地址资源浪费十分严重。虽然IPv6地址空间巨大，但是目前移动通信运营商仍然难以从地址分配机构获得较大的IPv6地址空间，满足目前的移动终端地址需求已经相当困难，随着未来机器到机器通信、车载终端、传感器网络等新技术的发展和商用，地址不足仍然会成为困扰移动通信运营商的一个重要问题。

8、GGSN需要记录哪些地址前缀已经分配以确保对不同的移动终端分配不同的IPv6地址前缀，对GGSN有一定的性能和容量要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种通信网络中终端IPv6地址的生成方法，通过该方法将IPv6地址的后64位中填入UE的号码，充分利用IPv6地址的资源，由于减少了网络节点间的信息交互，从而缩短了UE获取IP地址的时间，同时也减少了由于网络节点的故障造成的UE访问IP网络失败的可能。

本发明的另一目的是针对上述现有技术的不足，提供一种通信网络中终端IPv6地址的生成及解析方法，通过该方法使得IPv6地址中包含了UE号码信息，使UE在访问IP网络时，网络节点可以直接从IPv6地址中的获取到UE的号码，从而方便网络节点对UE进行鉴权、认证、计费等操作。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通信网络中终端IPv6地址的生成方法，包括如下步骤：

步骤11、用于分配IPv6地址的网络节点向用户终端发送包含IPv6地址前缀的消息；

步骤12、所述用户终端收到消息后，将能唯一确定所述用户终端身份的标识号码配置在IPv6地址的后64位中。

由于MSISDN和IMSI都是16位的十进制数字，可以用64位二进制数来表示。因此在所述步骤12中，所述用户终端可以将手机号码或国际移动用户识别号配置IPv6地址的后64位中。

本发明还提供了一种通信网络中终端IPv6地址的解析方法，包括如下步骤：

步骤21、网络节点在收到用户终端的报文后，获取报文中的IPv6地址；

步骤22、网络节点提取所述IPv6地址的后64位作为唯一确定其用户终端的标识号码。

通过本发明提供的IPv6地址的生成方法，将IPv6地址的后64位中填入UE的号码，充分利用了IPv6地址的资源，由于减少了网络节点间的信息交互，从而缩短了UE获取IP地址的时间，同时也减少了由于网络节点的故障造成的UE访问IP网络失败的可能，进而通过本发明提供的通信网络中终端IPv6地址的解析方法，使得网络节点可以直接从IPv6地址中获取到UE的号码信息，方便网络节点对UE进行鉴权、认证、计费等操作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的通信网络中终端IPv6地址的生成方法具体实施例的流程图；

图2为本发明的通信网络中终端IPv6地址的解析方法具体实施例的流程图。

具体实施方式

参见图1、其为本发明的通信网络中终端IPv6地址的生成方法具体实施例的流程图，包括如下步骤：

步骤101、GGSN收到UE访问IP网络的请求后向UE发送包含IPv6地址前缀的确认消息；

步骤102、所述UE收到确认消息后，将MSISDN或IMSI配置在IPv6地址的后64位中。

MSISDN和IMSI都是可以唯一确定用户终端身份的号码，3GPP关于MSISDN和IMSI的定义如下：

IMSI∷＝TBCD-STRING(SIZE(3..8))

--digits of MCC，MNC，MSIN are concatenated in this order.

TBCD-STRING∷＝OCTET STRING

--This type(Telephony Binary Coded Decimal String)is used to

--represent several digits from 0 through 9，*，#，a，b，c，two

--digits per octet，each digit encoded 0000 to 1001(0 to 9)，

--1010(*)，1011(#)，1100(a)，1101(b)or 1110(c)；1111 used

--as filler when there is an odd number of digits.

--bits 8765 of octet n encoding digit 2n

--bits 4321 of octet n encoding digit 2(n-1)+1

ISDN-AddressString∷＝

       AddressString(SIZE(1..maxISDN-AddressLength))

--This type is used to represent ISDN numbers.

maxISDN-AddressLength INTEGER∷＝9

AddressString∷＝OCTET STRING(SIZE(1..maxAddressLength))

--This type is used to represent a number for addressing

--purposes.It is composed of

--a)one octet for nature of address，and numbering plan

--indicator.

--b)digits of an address encoded as TBCD-String.

--a)The first octet includes a one bit extension indicator，a

--3bits nature of address indicator and a 4bits numbering

--plan indicator，encoded as follows：

--bit 8:1(no extension)

--bits 765：nature of address indicator

--000 unknown

--001 international number

--010 national significant number

--011 network specific number

--100 subscriber number

--101 reserved

--110 abbreviated number

--111 reserved for extension

--all other values are reserved.

--b)The following octets representing digits of an address

--encoded as a TBCD-STRING.

maxAddressLength INTEGER∷＝20

SubscriberIdentity∷＝CHOICE{

imsi    [0]IMSI，

msisdn  [1]ISDN-AddressString

}

其中手机号(MSISDN)是最长16位的十进制数字(包括国家代码和国内手机号在内)，其格式为ISDN-AddressString，即最大长度为9的AddressString；AddressString的第一个字节为类型标识，后面是TBCD-STRING；TBCD-STRING的每个字节可以表示两个数字(用四位二进制数表示一个数字)；因此，MSISDN可以用64位二进制数来表示。国际移动用户识别号(IMSI)也是最长16位的十进制数字，其格式为IMSI(上述3GPP关于MSISDN和IMSI的定义的代码中的第一行所述)，即最大长度为8的TBCD-STRING，TBCD-STRING的每个字节可以表示两个数字(用四位二进制数表示一个数字)；因此IMSI也可以用64位二进制数来表示。因此，MSISDN或IMSI都可以配置在IPv6地址的后64为中。

由于MSISDN或IMSI都有唯一标识UE身份的特性，所以GGSN给UE分配的IPv6地址前缀可以重复，通过IPv6地址的后64位来区分不同的UE。GGSN向UE分配IPv6地址前缀的具体方式可以为，当UE需要访问IP网络时，便向GGSN发送访问IP网络的请求，GGSN收到请求后，向UE返回带有IPv6地址前缀的确认消息。如果GGSN要对其覆盖的范围内的UE配置完全相同的IPv6地址前缀，则可以采用广播的方式向其覆盖的范围内的UE发送包含IPv6地址前缀的宣告消息，这样做可以使UE更加容易的获取IPv6地址前缀。同时也节约地址空间。由于可以向不同移动终端发送相同的IPv6地址前缀，每个终端占用的IPv6前缀的地址空间为1，大大节约了地址空间。并且GGSN无须记录IPv6地址前缀的使用情况。

为了灵活的配置IPv6地址的后64位，可以在IPv6地址的前缀中设定一个标识字段，用于标识UE需要配置的IPv6地址的后64位的内容，UE在获取到IPv6地址的前缀后，根据标识字段的信息来确定向后64位中填入的相应的内容。例如，可以将IPv6地址的前缀中的最后两位设定为标识字段，如果希望移动终端填写MSISDN，则GGSN应确保所向UE宣告的IPv6地址前缀的最后两位应为01；如果希望UE填写IMSI号，则GGSN应确保所宣告的IPv6地址前缀的最后两位应为10；而IPv6地址前62位则可以考虑向不同的UE宣告相同的IPv6地址前62位(当然也可以考虑向不同的UE宣告不同的IPv6地址前62位，不过没有必要向所有UE宣告的IPv6地址前62位都互不相同)。这样UE无须进行IPv6地址是否重复的检测，可以减少移动终端获取IPv6地址的时延。因为ID＝01或10的IPv6地址前缀，后64位必须填写MSISDN或IMSI，虽然GGSN向不同终端发送的IPv6地址前缀可能相同，但是不同终端的MSISDN或IMSI是互不相同的，因此根据本方案生成的IPv6地址具有唯一性。

为了和现有的技术方案兼容，也可以允许UE随意配置其后64位，如果希望移动终端随意配置后64位，则应确保所宣告的IPv6地址前缀的最后两位应为00，并且在后两位为00的情况下，要求GGSN向不同UE宣告的IPv6地址前缀的前62位不能重复。

在上述实施例中，向UE分配IPv6地址前缀的节点不限于GGSN，随着网络技术的发展，3GPP开始提出简化网络结构的设想，将目前UE与IP网络之间的四个节点(GGSN、SGSN(服务GRPS支持节点)、RNC(无线网络控制器)和基站)被简化成两个节点(GSN(GRPS服务节点)和AN(接入节点))，GSN承担原来GGSN的功能，AN承担原来基站的功能，SGSN和RNC的功能由GSN和AN共同承担，上述实施例中的GGSN可以由GSN取代。

基于本发明的通信网络中终端IPv6地址的生成方法，本发明还提供了一种通信网络中终端IPv6地址的解析方法，下面通过具体实施例来进一步说明本发明的IPv6地址的解析方法，参加图2，其为本发明的通信网络中终端IPv6地址的解析方法具体实施例的流程图，包括如下步骤：

步骤201、IP网络中的网络服务器在收到UE的报文后，获取报文中的IPv6地址；

步骤202、IP网络中的网络服务器提取所述IPv6地址的后64位中的内容作为该UE的MSISDN或IMSI，网络服务器获取到MSISDN或IMSI后，就可以进行鉴权、认证、计费等各种操作。

如果在IPv6地址的生成的过程中，采用的是在IPv6地址前缀中设置标识字段的方法，则相应的解析方法中，在所述步骤201与202之间还包括：网络服务器获取所述IPv6地址前缀中的标识字段，并分析该标识字段所包含的信息，确定IPv6地址的后64位中的信息内容。例如：按上述IPv6地址的生成方法的实施例中提到的标识字段的设定，如果IPv6地址前缀中的最后两位为01，则网络服务器提取IPv6地址的后64位作为UE的MSISDN。如果IPv6地址前缀中的最后两位10，则网络服务器提取所述IPv6地址的后64位作为UE的IMSI。

从上述的实施例可以看出网络服务器从IPv6地址中解析UE的号码非常容易，并且IP报文到达或者经过的任何网络节点都可以非常方便的解析UE的MSISDN或IMSI，只需要解析IPv6报文头部中的源地址而不必解析IPv6报文的其他部分，因此对网络节点的要求不高。同时也去除了IP报文必须经过WAP网关的限制，由于IP报文到达或者经过的任何网络节点都可以解析UE的MSISDN或IMSI以便进行鉴权、认证、计费等操作，避免了对WAP网关的依赖。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。