报文转发方法和装置制造方法及图纸

公开了一种用于低速无线网状网中的报文转发方法。网络节点将IPv6报文封装成包括二层转发头和MAC头的数据帧，所述数据帧中包括6LoWPAN压缩的IPv6报文，所述二层转发头和所述MAC头位于所述6LoWPAN压缩的IPv6报文的外层，根据所述二层转发头中的终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址，并向所述下一跳节点发送所述数据帧，以使所述下一跳节点直接根据所述二层转发头转发所述数据帧。这样，对于低速无线网状网中经过压缩(甚至加密)处理的IPv6报文，中间转发节点直接根据二层转发头进行二层转发，无需进行解压缩后获取目的IPv6地址进行三层路由，提高了报文转发效率，且节省了节点的处理资源和电源。

【技术实现步骤摘要】
报文转发方法和装置
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种报文转发方法和装置。
技术介绍
低速无线网状(mesh)网是当前较具影响力的物联网技术之一，被广泛应用于智能抄表、智能家居等领域。通常用电子和电气电工协会(IEEE)802.15.4协议结合互联网协议第六版(IPv6)承载于低功耗无线个域网(IPv6overLow-PowerWirelessPersonalAreaNetwork，6LoWPAN)协议来构建低速无线网状网。IEEE802.15.4协议中定义了低速无线个域网(low-ratewirelesspersonalareanetwork，LR-WPAN)的物理层和链路层的规范。由于IEEE802.15.4规定每帧不超过127字节，为承载IPv6最小1280字节的报文，6LoWPAN协议制定的IPv6报文头压缩和报文分片机制，能够让IPv6无缝运行在基于IEEE802.15.4的LR-WPAN之上。此外，为了实现网络安全，低速无线网状网中的IPv6报文可能会加密传输。IEEE802.15.4制定的链路层高级加密标准(AES)-128加密机制，也被广泛用于低速无线网状网中。因此低速无线网状网中交互的IPv6报文，其封装后的数据帧格式如图1所示。其中，媒体访问控制(mediaaccesscontrol，MAC)头是IEEE802.15.4协议定义的链路层帧头，包含了帧控制域、序列号和地址域。附加安全头是按照IEEE802.15.4协议提供的数据链路层加密机制对报文加密后附加的头部，其中包含安全等级、帧计数器和密钥索引等。6LoWPAN压缩头是按照6LoWPAN压缩机制对IPv6报文压缩后附加的头部。内层IP字段(field)是IPv6报文头中未压缩的字段，最小可以是0字节。消息完整码(messageintegritycode,MIC)是由IEEE802.15.4定义的消息完整性校验码，可以为0字节；MIC用于携带鉴权信息，接收方通过对相同数据进行鉴权计算，并与MIC值比较，以确定数据帧是否被篡改过。帧校验序列(framechecksequence，FCS)是由IEEE802.15.4定义的帧校验序列。由于低速无线网状网中的将IPv6报文进行压缩和加密后封装成数据帧，因此节点收到数据帧后，需要先进行解密和解压缩处理，得到IPv6报文。然后根据IPv6报文的目的IPv6地址查找三层路由表，得到下一跳，再对报文进行压缩和加密后封装成数据帧，发送给下一跳。但是，低速无线网状网中很多节点是采用微控制器(MCU)的低成本设备，频繁的加密/解密，以及压缩/解压缩会消耗大量的计算资源；并且对采用电池供电的节点，也会快速消耗电源，缩短电源使用寿命。
技术实现思路
本申请提供了一种报文转发方法和装置，低速无线网状网中的网络节点将IPv6报文封装成包含二层转发头的数据帧，中间转发节点可以直接根据二层转发头对数据帧直接进行二层转发，而非根据IPv6报文的目的IPv6地址进行三层路由，提高了转发效率，并且可以避免报文转发过程中逐跳解压缩获取目的IPv6地址再进行压缩处理所消耗的处理资源和电源。第一方面，提供了一种报文转发方法，用于低速无线网状网中，该方法包括：网络节点根据IPv6报文的源IPv6地址得到始发MAC地址，并根据所述IPv6报文的目的IPv6地址得到终结MAC地址，其中，所述始发MAC地址为所述网络节点的MAC地址，所述终结MAC地址为终结节点的MAC地址；所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址；所述网络节点根据所述IPv6报文生成数据帧，即，所述网络节点对所述IPv6报文进行封装处理，生成所述数据帧。所述数据帧中包括MAC头和二层转发头，其中，所述二层转发头中包括所述始发MAC地址和所述终结MAC地址，所述MAC头中包括源MAC地址和目的MAC地址，所述源MAC地址为所述网络节点的MAC地址，所述目的MAC地址为所述下一跳节点的MAC地址；所述数据帧中还包括6LoWPAN压缩的IPv6报文，所述MAC头和所述二层转发头在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文(甚至是IEEE802.15.4数据链路层加密后的6LoWPAN压缩的IPv6报文)的外层；所述MAC头中的源MAC地址和目的MAC地址在转发过程中逐跳改变，所述二层转发头中的所述始发MAC地址和所述终结MAC地址在转发过程中保持不变；所述网络节点向所述下一跳节点发送所述数据帧，以使所述下一跳节点直接根据所述二层转发头中的所述终结MAC地址而非经过压缩(甚至加密)处理后的所述目的IPv6地址转发所述数据帧。这样，低速无线网状网中始发节点根据IPv6报文中的源IPv6地址和目的IPv6地址，得到对应的始发MAC地址和终结MAC地址，并放在IPv6报文外层未经压缩(甚至加密)处理的二层转发头中。中间节点收到数据帧时，可以直接获取二层转发头中的终结MAC地址进行二层转发，而无需对数据帧进行解压缩(可选还有解密)处理得到IPv6报文的目的IPv6地址进行三层路由，提高了转发效率，还避免了IPv6报文在转发过程中逐跳进行解压缩(或解密和解压缩)再压缩(或压缩和加密)处理所消耗的大量资源。在第一方面的第一种可能的实现中，所述MAC头中还可以包括二层转发头标识，用于指示所述数据帧中是否包括二层转发头。这样，低速无线网状网中的节点收到所述数据帧后，可以根据该标识正确获取二层转发头，从而根据二层转发头对所述数据帧进行二层转发。结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现，在第一方面的第二种可能的实现中，所述网络节点将所述IPv6报文封装生成数据帧，包括：所述网络节点根据6LoWPAN协议对所述IPv6报文进行压缩，并封装6LoWPAN压缩头，得到所述6LoWPAN压缩的IPv6报文，所述6LoWPAN压缩头中包括源地址压缩标识和目的地址压缩标识，所述源地址压缩标识用于指示源IPv6地址是否压缩，所述目的地址压缩标识用于指示目的IPv6地址是否压缩；所述网络节点在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文外层封装所述二层转发头和所述MAC头，得到所述数据帧。结合第一方面的第二种可能的实现，在第一方面的第三种可能的实现中，所述网络节点根据6LoWPAN协议对所述IPv6报文进行压缩包括：当所述源IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述IPv6报文的所述源IPv6地址和所述目的IPv6地址，并使所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址已压缩；当所述源IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址不是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述IPv6报文的所述源IPv6地址，并使所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址未压缩，所述6LoWPAN压缩的IPv6报文中还包括内层IPv6字段，所述内层IPv6字段中包括所述目的IPv6地址；当所述源IPv6地址不是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种报文转发方法，用于低速无线网状网中，其特征在于，所述方法包括：网络节点根据互联网协议第六版IPv6报文的源IPv6地址得到始发MAC地址，并根据所述IPv6报文的目的IPv6地址得到终结MAC地址，其中，所述始发MAC地址为所述网络节点的媒体访问控制MAC地址，所述终结MAC地址为终结节点的MAC地址；所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址；所述网络节点根据所述IPv6报文生成数据帧，所述数据帧中包括IPv6承载于低功耗无线个域网6LoWPAN压缩的IPv6报文，以及在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文外层的MAC头和二层转发头，其中，所述二层转发头中包括所述始发MAC地址和所述终结MAC地址，所述MAC头中包括源MAC地址和目的MAC地址，所述源MAC地址为所述网络节点的MAC地址，所述目的MAC地址为所述下一跳节点的MAC地址；所述网络节点向所述下一跳节点发送所述数据帧，以使所述下一跳节点直接根据所述二层转发头中的所述终结MAC地址转发所述数据帧。

【技术特征摘要】
1.一种报文转发方法，用于低速无线网状网中，其特征在于，所述方法包括：网络节点根据互联网协议第六版IPv6报文的源IPv6地址得到始发MAC地址，并根据所述IPv6报文的目的IPv6地址得到终结MAC地址，其中，所述始发MAC地址为所述网络节点的媒体访问控制MAC地址，所述终结MAC地址为终结节点的MAC地址；所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址；所述网络节点根据所述IPv6报文生成数据帧，所述数据帧中包括IPv6承载于低功耗无线个域网6LoWPAN压缩的IPv6报文，以及在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文外层的MAC头和二层转发头，其中，所述二层转发头中包括所述始发MAC地址和所述终结MAC地址，所述MAC头中包括源MAC地址和目的MAC地址，所述源MAC地址为所述网络节点的MAC地址，所述目的MAC地址为所述下一跳节点的MAC地址；所述网络节点向所述下一跳节点发送所述数据帧，以使所述下一跳节点直接根据所述二层转发头中的所述终结MAC地址转发所述数据帧。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络节点根据所述IPv6报文生成数据帧，包括：所述网络节点根据6LoWPAN协议对所述IPv6报文进行压缩，并封装6LoWPAN压缩头，得到所述6LoWPAN压缩的IPv6报文，所述6LoWPAN压缩头中包括源地址压缩标识和目的地址压缩标识，所述源地址压缩标识用于指示源IPv6地址是否压缩，所述目的地址压缩标识用于指示目的IPv6地址是否压缩；所述网络节点在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文外层封装所述二层转发头和所述MAC头，得到所述数据帧。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网络节点根据6LoWPAN协议对所述IPv6报文进行压缩包括：当所述源IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述IPv6报文的所述源IPv6地址和所述目的IPv6地址，并使所述6LoWPAN压缩头中所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址已压缩；当所述源IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址不是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述IPv6报文的所述源IPv6地址，并使所述6LoWPAN压缩头中所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址未压缩，所述6LoWPAN压缩的IPv6报文中还包括内层IPv6字段，所述内层IPv6字段中包括所述目的IPv6地址；当所述源IPv6地址不是所述低速无线网状网中节点的地址，所述目的IPv6地址是所述低速无线网状网中节点的地址时，所述网络节点压缩所述IPv6报文的所述目的IPv6地址，并使所述6LoWPAN压缩头中所述源地址压缩标识指示源IPv6地址未压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址已压缩，所述6LoWPAN压缩的IPv6报文中还包括内层IPv6字段，所述内层IPv6字段中包括所述源IPv6地址。4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址，包括：所述网络节点根据所述终结MAC地址查询所述网络节点的二层转发表，获取所述下一跳的MAC地址，所述二层转发表中包括所述终结MAC地址与所述下一跳节点的MAC地址的对应关系。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述网络节点根据所述终结MAC地址查询所述网络节点的二层转发表之前，所述方法还包括：所述网络节点根据所述低速无线网状网中各个节点的IPv6地址与MAC地址的对应关系，将所述网络节点的三层路由表转换为所述二层转发表。6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在所述网络节点根据所述IPv6报文的目的IPv6地址得到终结MAC地址之前，所述方法还包括：所述网络节点接收所述终结节点发送的第一目标公告对象DAO报文或第一目标导向的有向无环图信息对象DIO报文，从所述第一DAO报文或第一DIO报文中获取所述终结节点的IPv6地址与所述终结节点的MAC地址的对应关系；所述网络节点接收所述下一跳节点发送的第二DAO报文或第二DIO报文，从所述第二DAO报文或第二DIO报文中获取所述下一跳节点的IPv6地址与所述下一跳节点的MAC地址的对应关系。7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述网络节点发送第三DAO报文或第三DIO报文，所述第三DAO报文或第三DIO报文中包括所述网络节点的IPv6地址和MAC地址，以使收到所述第三DAO报文或第三DIO报文的节点获取所述网络节点的IPv6地址与所述网络节点的MAC地址的对应关系。8.一种报文转发方法，用于低速无线网状网中，其特征在于，所述方法包括：网络节点接收数据帧，所述数据帧中包括互联网协议第六版IPv6承载于低功耗无线个域网6LoWPAN压缩的IPv6报文，以及在所述6LoWPAN压缩的IPv6报文外层的媒体访问控制MAC头和二层转发头，所述MAC头中包括源MAC地址和目的MAC地址，所述二层转发头中包括始发MAC地址和终结MAC地址；当所述终结MAC地址不是所述网络节点的MAC地址时，所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址；所述网络节点将所述源MAC地址更新为所述网络节点的MAC地址，将所述目的MAC地址更新为所述下一跳节点的MAC地址；所述网络节点向所述下一跳节点发送所述数据帧。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：当所述终结MAC地址是所述网络节点的MAC地址时，所述网络节点去除所述数据帧的链路层封装，得到所述6LoWPAN压缩的IPv6报文，所述6LoWPAN压缩的IPv6报文中包括6LoWPAN压缩头，所述6LoWPAN压缩头中包括源地址压缩标识和目的地址压缩标识，所述源地址压缩标识用于指示源IPv6地址是否压缩，所述目的地址压缩标识用于指示目的IPv6地址是否压缩；所述网络节点根据所述二层转发头和所述6LoWPAN压缩头，对所述6LoWPAN压缩的IPv6报文进行解压缩，得到IPv6报文。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述网络节点根据所述二层转发头和所述6LoWPAN压缩头，对所述6LoWPAN压缩的IPv6报文进行解压缩，包括：当所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址已压缩时，所述网络节点根据所述二层网状头中的始发MAC地址得到所述IPv6报文的源IPv6地址，根据所述二层网状头中的终结MAC地址得到所述IPv6报文的目的IPv6地址；当所述源地址压缩标识指示源IPv6地址已压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址未压缩时，所述网络节点根据所述二层网状头中的始发MAC地址得到所述IPv6报文的源IPv6地址，从所述6LoWPAN压缩的IPv6报文的内层IPv6字段中获取所述IPv6报文的目的IPv6地址；当所述源地址压缩标识指示源IPv6地址未压缩，所述目的地址压缩标识指示目的IPv6地址已压缩时，所述网络节点根据所述二层网状头中的终结MAC地址得到所述IPv6报文的目的IPv6地址，从所述6LoWPAN压缩的IPv6报文的内层IPv6字段中获取所述IPv6报文的源IPv6地址。11.如权利要求8至10任一项所述的方法，其特征在于，所述网络节点根据所述终结MAC地址获取下一跳节点的MAC地址，包括：所述网络节点根据所述终结MAC地址查询所述网络节点的二层转发表，得到所述下一跳节点的MAC地址，所述二层转发表中包括所述终结MAC地址和所述下一跳节点的MAC地址的对应关系。12.如权利要求8至11任一项所述的方法，其特征在于，在所述网络节点接收所述数据帧之前，所述方法还包括：所述网络节点根据根据所述低速无线网状网中各个节点的IP地址和MAC地址的对应关系，将所述网络节点的三层路由表转换为所述二层转发表。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在将所述网络节点的三层路由表转换为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴悦峰，吴亦凡，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44