位置標識/身份標識分離協(xié)議入門:支持無縫遷移的路由

位置標識/身份標識分離協(xié)議（Locator/ID Separation Protocol）提供了一種數(shù)據(jù)包路由方法，它可以在不改變終端軟件的前提下實現(xiàn)虛擬機（VM）在服務器之間的無縫遷移，讓移動設備在Wi-Fi和無線網(wǎng)絡之間的無縫遷移。LISP IETF RFC草案計劃將在今年秋季發(fā)布。在此之前發(fā)布的協(xié)議還有2012年初的RFC草案，以及2010年建立的幾個公共域LISP實現(xiàn)和一個Beta網(wǎng)絡。

為什么需要位置標識/身份標識分離協(xié)議？

傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)機制不適用于在網(wǎng)絡之間遷移的節(jié)點。因為IP地址（IPv4和IPv6）包含一個網(wǎng)絡號和一個網(wǎng)卡地址，所以轉(zhuǎn)發(fā)難度加大。網(wǎng)絡號可用于將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應的網(wǎng)絡；網(wǎng)卡地址則可用于選擇網(wǎng)絡節(jié)點。一旦節(jié)點移動到另一個網(wǎng)絡，地址上的網(wǎng)絡段就會失效。如果要在節(jié)點移動時更新終端IP地址，則需要修改節(jié)點軟件，但是這種方法不適用于VM或移動設備。

位置標識/身份標識分離協(xié)議如何工作？

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中，終端節(jié)點不會移動，需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點會通過DNS查找或檢查之前從該目標接收到的數(shù)據(jù)包，查找目標節(jié)點的終端標識符（End Point Identifier, EID）。EID就是目標節(jié)點的IP地址，而路由位置標識（Routing Locator, RLOC）部分則可以精確確定本地網(wǎng)絡的目標地址。數(shù)據(jù)包將從本地網(wǎng)絡發(fā)送到提供互聯(lián)網(wǎng)通路的路由器。這臺路由器負責使用標準路由協(xié)議確定如何到達目標網(wǎng)絡。

位置標識/身份標識分離協(xié)議的定義

LISP標準包含以下幾個定義：

EID——終端標識符是終端初始化時分配到的IP地址，它通常由動態(tài)主機配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol）確定。在網(wǎng)絡遷移過程中，設備或虛擬機的EID不會發(fā)生變化。

ETR——出口通道路由器（Egress Tunnel Router）是負責將數(shù)據(jù)包從互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)絡的路由器，而目標終端節(jié)點就位于本地網(wǎng)絡中。

ITR——入口通道路由器是負責將數(shù)據(jù)包從本地網(wǎng)絡傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)的路由器，而源節(jié)點就位于本地網(wǎng)絡中。由于數(shù)據(jù)包在兩個方向移動，所以路由器將作為離開網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包的ITR，和來自互聯(lián)網(wǎng)，去往網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)據(jù)包的ETR。

RLOC——路由位置標識是指IP地址的網(wǎng)絡標識符部分。它可用于將數(shù)據(jù)包從ITR傳輸?shù)紼TR。

當節(jié)點移動時，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)方法就會失效。發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點會通過DNS或之前通過傳統(tǒng)方式接收到的數(shù)據(jù)包，學習目標的EID。然而，在移動網(wǎng)絡中，EID所包含的RLOC是無效的。移動節(jié)點的EID是在節(jié)點初始化時分配的。當節(jié)點移動時，RLOC部分就不能再用于將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到移動目標。

LISP會在通向移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包上添加一個額外IP頭，從而解決這個問題。入口通道路由器（ITR）會通過位置標識/身份標識分離協(xié)議(LISP)定義的映射功能學習到移動節(jié)點的當前位置。當ITR接收到來自本地網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)據(jù)包時，它就會查詢LISP映射功能。映射功能會返回（響應）RLOC，用于確定當前位置到目標節(jié)點的路徑。

然后，ITR會在離開的數(shù)據(jù)包前面添加一個傳統(tǒng)包頭，然后在其中添加從映射服務中學習到的RLOC。接著，數(shù)據(jù)包會通過標準路由協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)。LISP不需要對任何路由協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)核心路由器進行修改。

在到達目標網(wǎng)絡時，接收端出口通道路由器（ETR）會刪掉所添加的包頭。然后，它會將數(shù)據(jù)包從它的本地網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到目標節(jié)點。對于目標節(jié)點而言，接收的數(shù)據(jù)包就好像從未發(fā)生移動一樣。所以LISP不要求對節(jié)點軟件進行任何修改。

ITR會緩存映射服務查詢結(jié)果，所以不需要查詢每一個后續(xù)數(shù)據(jù)包。如果在保持連接時目標節(jié)點發(fā)生移動，那么映射服務將會提供一個更新的RLOC。

位置標識/身份標識分離協(xié)議在移動性方面的好處

協(xié)議：

允許站點不對終端節(jié)點重新編號就可以切換互聯(lián)網(wǎng)服務提供商

啟用多宿主節(jié)點將負載分散到多個鏈路中

同時支持IPv4和IPv6，簡化IPv4到IPv6的過渡

位置標識/身份標識分離協(xié)議的映射功能

接收到ITR請求之后，LISP映射功能會響應通向遠程節(jié)點所需要的RLOC。提議的設計已經(jīng)有好幾個，但是當前的工作包括一些作為“映射服務器”和“映射解析器”的網(wǎng)絡組件。ETR會定期向映射服務器發(fā)送“映射注冊”消息。映射注冊消息會列舉目前可以通過該ETR訪問的EID。

映射服務器通過通用路由封裝（Generic Router Encapsulation, GRE）通道連接。每一個映射服務器都使用邊緣網(wǎng)關巡視 （Border Gateway Patrol, BGP）將來自所連ETR的EID信息分發(fā)到其他映射服務器。真正的EID到RLOC信息則存儲在ETR上。但是沒有一個集中存儲EID到RLOC映射的數(shù)據(jù)庫。

當一個ETR需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包但又不知道該使用哪一個RLOC時，它會發(fā)送一個“映射請求”到“映射解析器”。映射解析器會使用通過BPG學習到的信息確定相應的ETR。然后，映射解析器會將映射請求轉(zhuǎn)發(fā)給ETR，ETR則會通過發(fā)送映射響應原始的ITR。ITR會在數(shù)據(jù)包上附加額外的包頭信息，并且將接收到的RLOC添加在目標地址域中。

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