未来互联网体系结构XIA中的移动性及其安全机理研究

Mobility and security are the primary considerations at the first step of designing network architecture. Our research focus on the problem that the XIA’s (a future Internet architecture) lack of mobility features and propose a whole solution which includes host/device mobility, service mobility, subnet mobility and security solution. The specific targets are:.First，we establish a general module for host/device mobility support, which includes mobile node location management and dynamic addressing schemes, in order to solve the packet loss and connection resynchronize problem during the handover for mobile nodes. The research will also propose a routing optimization mechanism and a overall solution of macro-mobility and micro-mobility with the purpose of improving packet forwarding efficiency and reducing the cost of control plane..Second, our research will also purpose a supporting mechanism for service mobility. By analyzing the VM migration and service mobility scenario, we will design a mobility optimization method to reduce the handoff time and service response time after the VM migration to meet the need of seamless migration..Third, the subnet mobility supporting mechanism will be proposed, which aims at multiple mobile nodes moving as a group. Our mechanism will support fixed mobile node, visiting mobile node and nested subnet scenario. The mechanism will also solve the problem of triangle routing in nested mobile subnets scenario..Finally, our research will add security features to XIA mobility management solutions proposed above. Leveraging XIA’s intrinsic security features, our secure mobility management will enforce identification and location validation in the process of binding update and routing optimization. The secure mobility management will effectively prevent middleman attack, re-direction attack and DDOS attack, etc.

移动性和安全性是网络体系结构设计之初就应综合考虑的问题。本课题研究提出XIA中涵盖主机/设备移动、服务移动、子网移动和安全机理的整体解决方案。.一是建立主机/设备移动性支持通用模型。提出移动节点位置管理和动态寻址方法，提出路由优化机制，提升数据平面转发效率；提出宏移动与微移动一体化方案，降低控制平面信令开销。.二是提出服务移动优化机制。通过分析服务移动的原理和特点，设计满足虚拟机在线迁移特性的移动性优化方法，缩短虚拟机迁移后的快速切换时间和服务响应时间。.三是提出子网移动机制。设计支持子网移动的解决方案，支持固定移动节点、访问移动节点和嵌套子网等多种场景，并能解决多个嵌套子网移动时产生的迂回路由问题。.四是提出移动性管理安全机理。利用XIA中的内生式安全特性，对绑定更新和路由优化过程进行身份认证和位置验证，有效防止移动管理协议中存在的重定向攻击、分布式拒绝服务攻击等安全威胁。

移动性和安全性是网络体系结构设计之初就应综合考虑的问题。本课题研究提出XIA中涵盖主机/设备移动、服务移动、子网移动和安全机理的整体解决方案。根据课题研究目标和计划，课题各部分研究内容如下：建立主机/设备移动性支持通用模型，提出移动节点位置管理和动态寻址方法和路由优化机制；提出服务移动优化机制，通过分析服务移动的原理和特点，设计满足虚拟机在线迁移特性的移动性优化方法；提出子网移动机制，设计支持子网移动的解决方案；提出移动性管理安全机理，利用XIA中的内生式安全特性，对绑定更新和路由优化过程进行身份认证和位置验证。.课题组根据项目整体研究目标和具体研究内容，取得了如下进展：提出了XIA网络移动性通用模型，能够同时支持主机/移动设备/虚拟机/子网的移动性，兼顾宏移动和微移动、具备很好的可扩展性和安全性，在小规模试验环境进行测试和验证后效果较好。提出了针对虚拟机迁移的网络移动性优化机制，利用Hypervisor提供的先验信息，缩短虚拟机迁移后网络位置信息更新时间，减少了丢包率，优化了虚拟机上运行应用的服务质量。提出了安全驱动的网络安全防护重建机制，并在小规模试验环境进行测试和验证后效果较好。搭建了综合实验环境，按照虚拟机迁移的全过程，在未来网络XIA环境下对虚拟机迁移后网络连接恢复和网络安全防护环境重建进行了演示和验证。并且发表了期刊论文3篇，学术论文7篇，培养博士研究生2名，硕士研究生12名。