[发明专利]一种用于卫星互联网的IP地址分配与查重方法及系统

说明书

本发明提供一种用于卫星互联网的IP地址分配与查重方法及系统，包括：向初始接入的终端设备发送扩展RA报文；接收所述终端设备发送的候选IPv6地址，对所述候选IPv6地址进行查重检测，生成查重检测结果；发送所述查重检测结果至所述终端设备。本发明通过在IPv6无状态自动配置中引入卫星特征信息，使用统一地址前缀，在用户终端设备的IPv6地址生成中引入其地理位置信息，根据地理位置、卫星特征信息和接口地址生成地址后缀，辅助卫星网络中的地址自动配置和重复地址检测，在卫星路由器上完成重复地址检测，避免了检测报文的大量转发。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种用于卫星互联网的IP地址分配与查重方法及系统。

背景技术

随着近年来商业巨型低轨卫星星座的高速发展，全球卫星网络接入用户数量将与日俱增。低轨卫星星座可以提供全球覆盖的低时延网络服务，覆盖地面互联网难以覆盖的偏远地区和海洋区域，将大大提高全球互联网用户规模。以IPv6为核心的下一代互联网的普及，将促使越来越多的低轨卫星星座网络用户使用IPv6地址接入互联网。

目前用户终端的IP地址管理通过地面站负责，在卫星星座组网后，为了向全球范围提供互联网宽带服务，卫星将承载用户终端IP地址管理功能。地面上互联网用户设备的IPv6地址自动配置分为有状态自动配置和无状态自动配置两类。有状态地址自动配置通过DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)服务器管理链路上的用户设备的地址分配和回收，通过DHCP服务器保证用户设备获取地址的唯一性。低轨卫星的高速移动会导致星上DHCP服务器仅能将用户设备的连接维持数分钟，相比于地面上数小时级的地址分配时间，有状态地址配置在低轨卫星星座中极为不稳定。无状态地址配置由服务器发送地址前缀信息，用户设备收到地址前缀后生成后缀得到完整的IPv6地址，随后进行重复地址检测以保证地址唯一性。为了在切换连接卫星前后维持用户地址的稳定，不同卫星路由器需通过RA(Router Advertisement，路由器宣告报文)宣告相同的地址前缀，因此不同卫星下的用户将位于同一网段中，导致重复地址检测范围扩大到全星座卫星下，面临巨大的重复地址检测信令开销。

IPv6无状态地址自动配置(IPv6 Stateless Address Auto-configuration,SLAAC)路由器通过周期性发送RA发布地址前缀和网关信息，用户终端接收RA报文后根据报文中的地址前缀信息，并采用EUI-64或随机生成等方式生成64位接口后缀，结合地址前缀得到完整的128位IPv6地址，无需路由器对地址进行分配和回收。同一子网中的用户彼此依靠接口后缀区分，但需要在子网中进行重复地址检测，避免不同设备使用相同的地址。在低轨卫星星座网络中使用SLAAC对地面设备进行IPv6地址配置时，随着低轨卫星的高速移动，用户终端设备不得不每隔几分钟切换所连的卫星，为了建立与星上路由器的连接，需要重新加入新的星上路由器网络接口所属的IPv6子网，导致终端设备的网络地址不断切换为新的子网中的地址，导致端到端的上层应用连接在地址更新后中断。为了保持用户使用的IPv6地址不变，不同卫星需要使用同一子网的网络地址前缀。由于不存在DHCP服务器对用户设备地址进行管理，用户设备生成地址后需要自行执行重复地址检测来保障地址唯一性，且检测范围变成低轨卫星星座内所有卫星下该网段内的终端设备，导致大量全局的重复地址检测开销。

另有基于地理位置的IPv6编址，如RFC 2009提出的GPS-based Addressing andRouting中提出的地址分配方案，将地理位置信息嵌入IPv6地址中，可以根据地理区域的划分对IPv6地址进行分配。该方案可以将IPv6地址与路由设备的网络接口解耦，提供基于地理位置的路由能力，但该方案并没有与之对应的地址管理机制。同一区域中的不同地面用户终端设备均获得该地理区域对应的同一网段中的地址，通过多颗不同卫星接入，需要跨多颗卫星进行重复地址检测，但低轨卫星的高速移动导致地理区域上方的卫星集合不断动态变化，使得用户的重复地址检测范围不断变化，增加了重复地址检测的复杂性。

发明内容