（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)論文）無(wú)線(xiàn)ipv6快速切換技術(shù)的分析與研究.pdf

曲阜師范大學(xué)博士 碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性說(shuō)明 在口劃 4 本人鄭重聲明 此處所提交的博士口碩士叫論文 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切 換技術(shù)的分析與研究 是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下 在曲阜師范大學(xué)攻讀博士口 碩士d 學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果 論文中除注明部分外不包 含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果 對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人 和集體 均已在文中已明確的方式注明 本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承 擔(dān) 作者簽名 套鎣芎 日期 陽(yáng)勿 石 2 曲阜師范大學(xué)博士 碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū) 在口劃 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析與研究 系本人在曲阜師范大學(xué)攻讀博 士口碩士a 學(xué)位期間 在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的博士口碩士釁位論文 本 論文的研究成果歸曲阜師范大學(xué)所有 本論文的研究?jī)?nèi)容不得以其他單位的 名義發(fā)表 本人完全了解曲阜師范大學(xué)關(guān)于保存 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同 意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)送交論文的復(fù)印件和電子版本 允許論文被查閱和 借閱 本人授權(quán)曲阜師范大學(xué) 可以采用影印或其他復(fù)制手段保存論文 可 以公開(kāi)發(fā)表論文的全部或部分內(nèi)容口 作者簽名 李璽苛 導(dǎo)師簽名 南仲含 日期 幻 彳 2 日期 知肋 么 弓 摘要 隨著無(wú)線(xiàn)技術(shù)的高速發(fā)展 i n t e m e t 技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)已成為信息領(lǐng)域中發(fā)展最快的 兩大關(guān)鍵技術(shù) 移動(dòng)通信和i p 技術(shù)的結(jié)合是通信技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果 移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)已成 為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向 由于傳統(tǒng)固定接入方式已不再滿(mǎn)足人們的需求 人們希望在 移動(dòng)過(guò)程中仍能保持對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的連續(xù)訪(fǎng)問(wèn) 因此移動(dòng)i p v 6 協(xié)議成為下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心 協(xié)議 從移動(dòng)i p v 6 協(xié)議提出后 移動(dòng)i p v 6 的切換優(yōu)化問(wèn)題就一直是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn) 移動(dòng)i p v 6 的切換協(xié)議是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從當(dāng)前鏈路移動(dòng)到外地鏈路 在移動(dòng)過(guò)程中仍然能 夠保持通信的持續(xù)性 由于基本移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的切換延遲較大 造成了切換過(guò)程中的通信 中斷和數(shù)據(jù)包丟失 無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)應(yīng)用和對(duì)數(shù)據(jù)丟失敏感應(yīng)用的要求 為此i e t f 成立了一 個(gè)工作組 研究如何對(duì)切換過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化 以減少切換延遲及數(shù)據(jù)包丟失 在移動(dòng)i p v 6 研 究領(lǐng)域中 對(duì)移動(dòng)i p v 6 切換技術(shù)的改進(jìn)成為一個(gè)熱點(diǎn)課題 本文詳細(xì)敘述了基本的移動(dòng)i p v 6 協(xié)議和移動(dòng)i p v 6 快速切換協(xié)議的操作過(guò)程 對(duì)移動(dòng) i p v 6 快速切換機(jī)制及其鏈路層切換 移動(dòng)檢測(cè)過(guò)程 地址配置和重復(fù)地址檢測(cè)過(guò)程以及綁 定更新過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)全面的分析 針對(duì)當(dāng)前的移動(dòng)i p v 6 快速切換協(xié)議仍然有較大的切換 時(shí)延 切換過(guò)程中存在較大的丟包率等問(wèn)題 本文提出了一種基于鏈路層觸發(fā)器的移動(dòng) i p v 6 預(yù)先式快速切換方法 該快速切換方法是通過(guò)使用鏈路層觸發(fā)器和快速路由器通告來(lái) 獲取接入路由器的i p 地址信息 使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在盡可能早的時(shí)間內(nèi)生成新的轉(zhuǎn)交地址 并且 提前建立兩個(gè)路由器之間的雙向隧道進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸 使新的接入路由器具有分組緩存功 能來(lái)減少數(shù)據(jù)包的丟失 減少切換過(guò)程的時(shí)延 在網(wǎng)絡(luò)模擬器n s 2 的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上 添加無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展協(xié)議n o a h 模塊和移動(dòng)i p v 6 切換改 進(jìn)協(xié)議f h m i p 模塊 通過(guò)n s 2 網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境對(duì)基本的移動(dòng)i p v 6 切換技術(shù) 移動(dòng)i p v 6 快 速切換技術(shù)和基于鏈路層觸發(fā)器的預(yù)先式快速切換技術(shù)進(jìn)行模擬仿真 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù) 對(duì)三種切換技術(shù)的切換性能進(jìn)行對(duì)比分析 從而證實(shí)了基于鏈路層觸發(fā)器的預(yù)先式快速切 換技術(shù)減少了切換延遲和因切換造成的丟包率 保持了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在切換過(guò)程中通信的連續(xù) 性 提高了切換和通信的性能 關(guān)鍵詞 移動(dòng)i p v 6 快速移動(dòng)i p v 6 切換時(shí)延 丟包率 n s 2 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fw i r e l e s st e c h n o l o g y i n t e m e tt e c h n o l o g ya n dm o b i l e c o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y 嬲t w ok e yt e c h n o l o g i e sh a sb e c o m et h ef a s t e s tg r o w i n gf i e l do f i n f o r m a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o n sa n di pt e c h n o l o g ya r ec o m b i n e d a n dt h en e t w o r ko f m o b i l ei p v 6h a sb e c o m et h ed i r e c t i o no ff u t u r ed e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n e t t h et r a d i t i o n a l f i x e da c c e s sw a y sa r en ol o n g e rs a t i s f yt h en e e d so fp e o p l e i ti sh o p e dt h a tt h em o v ec a ns t i l l m a i n t a i nac o n t i n u o u si n t e r a c ta c c e s s t h e r e f o r e m o b i l ei p v 6b e c o m e st h ec o r eo ft h en e x t g e n e r a t i o ni n t e r n e tp r o t o c 0 1 w h i l et h em o b i l ei p v 6h a sp r o p o s e d i t sh a n d o v e ro p t i m i z a t i o n p r o b l e mh a sb e e nt h ef o c u so f a t t e n t i o ni nt h ei n d u s t r y m o b i l ei p v 6p r o t o c o li st h em o b i l en o d em o v i n gf r o mt h ec u r r e n tl i n kt ot h ef o r e i g nl i n k w h i c hs t i l la b l et om a i n t a i nc o n t i n u i t yo fc o m m u n i c a t i o ni nt h em o v i n gp r o c e s s r e s u l t i n gi n d i s r u p t i o no fc o m m u n i c a t i o nd u r i n gt h ep r o c e s so fh a n d o v e ra n dp a c k e tl o s s i tc a nn o ts a t i s f y t h er e q u i r e m e n t so ft h e r e a l t i m ea p p l i c a t i o n sa n dd a t al o s ss e n s i t i v ea p p l i c a t i o n s s oi e t f f o u n d e da w o r k g r o u pt or e s e a r c ho no p t i m i z i n gt h eh a n d o v e rp r o c e s s a n dt h eg o a l sa r et or e d u c e h a n d o v e rl a t e n c ya n dp a c k e tl o s s i nt h ef i e l do fr e s e a r c hm o b i l ei p v 6 t h eh a n d o v e rt e c h n o l o g y f o rm o b i l ei p v 6i m p r o v e m e n ti sah o tt o p i c t m sp a p e rd e s c r i b e st h eb a s i cm o b i l ei p v 6p r o t o c o la n dt h eh a n d o v e rp r o c e s so ff a s t h a n d o v e mf o rm o b i l ei p v 6i nd e t a i l t h eh a n d o v e rm e c h a n i s mo ff a s th a n d o v e r sf o rm o b i l e i p v 6a n di t sl i n kl a y e rh a n d o v e r m o t i o nd e t e c t i o np r o c e s s a d d r e s sc o n f i g u r m i o na n dd u p l i c a t e a d d r e s sd e t e c t i o np r o c e s sa n dt h ep r o c e s so fb i n d i n gu p d a t i n ga r ea n a l y z e ds y s t e m a t i c a l l y v i e w o ft h ec u r r e n tf a s th a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6p r o t o c o ls t i l lh a sl a r g e rh a n d o v e rl a t e n c y t h e r ei s ab i gi s s u eo fp a c k e tl o s sr a t ed u r i n gt h eh a n d o v e rp r o c e s s t h i sp a p e rp r o p o s e sam e t h o da b o u t p r e t y p ef a s th a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6w h i c hb a s e do nl i n kl a y e rt r i g g e r n em e t h o di st o o b t a i nt h ei pa d d r e s si n f o r m a t i o nf r o mt h er o u t e ra n dt og e n e r a t ean e wc a r e o fa d d r e s sa tt h e e a r l i e s tt i m e i ta l s oa d v a n c e st h ee s t a b l i s h m e n to fb i d i r e c t i o n a lt u n n e lb e t w e e nt w or o u t e r sf o r d a t ap a c k e tt r a n s m i s s i o n s ot h en e wa c c e s sr o u t e r i t i lp a c k e tc a c h i n gr e d u c e st h ep a c k e tl o s i n g a n dt h eh a n d o v e rl a t e n c yo ft h ep r o c e s s b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a lp l a t f o r mo fn s 2 w i r e l e s se x t e n s i o nn o a hm o d u l e sa n dt h e i m p r o v e dh a n d o v e rp r o t o c o lf o rm o b i l ei p v 6f h m i pm o d u l e s 硼 a d d e d b yu s i n gt h en s 2 t h i s p a p e rs i m u l a t e s t h eh a n d o v e rt e c h n o l o g y f a s th a n d o v e r st e c h n o l o g ya n dp r e t y p ef a s t h a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6t e c h n o l o g y a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t a ld a t a t h ep e r f o r m a n c eo f t h r e eh a n d o v e rt e c h n o l o g yi st oc o m p a r a t i v ea n da n a l y s i s a tt h es a m et i m e t h ep r e t y p ef a s t h a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6t e c h n o l o g yt or e d u c et h eh a n d o v e rl a t e n c ya n dp a c k e tl o s sr a t e w h i c hc a u s e di nh a n d o v e rp r o c e s si sp r o v e d i tk e e p st h ec o n t i n u i t yo ft h ec o m m u n i c a t i o ni nt h e p r o c e s so fh a n d o v e r a n di ti m p r o v e st h ep e r f o r m a n c eo fh a n d o v e ra n dc o m m u n i c a t i o n s k e y w o r d s m i p v 6 f m i p v 6 h a n d o v e rl a t e n c y p a c k e tl o s sr a t e n s 2 目錄 第一章緒論 l 1 1 課題研究的背景 1 1 2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 l 1 2 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1 1 2 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1 3 課題研究的意義 2 1 4 論文的主要任務(wù)與章節(jié)安排 3 第二章移動(dòng)i p v 6 技術(shù)相關(guān)知識(shí) 一4 2 1 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 4 2 1 1 移動(dòng)i p v 6 的功能實(shí)體 4 2 1 2 移動(dòng)i p v 6 的基本操作 5 2 2m i p v 6 切換技術(shù)的研究 7 2 3f m i p v 6 切換技術(shù)的研究 9 2 3 1f m i p v 6 切換技術(shù) 9 2 3 2f m i p v 6 切換延遲分析 l0 2 4 本章小結(jié) 1 3 第三章基于鏈路層觸發(fā)器的f m i p v 6 切換技術(shù) 1 4 3 1 現(xiàn)有的快速切換協(xié)議中存在的問(wèn)題 1 4 3 2 改進(jìn)的切換技術(shù)的基本思想 1 5 3 2 1 鏈路層觸發(fā)器 l5 3 2 2 快速路由器通告消息 l7 3 2 3 接入路由器分組緩存功能 18 3 2 4 新的控制消息和頭標(biāo) 1 9 3 3 改進(jìn)的切換技術(shù)的操作過(guò)程 2 0 3 4 改進(jìn)的切換技術(shù)的性能分析 2 l 3 5 本章小結(jié) 2 2 第四章網(wǎng)絡(luò)仿真與實(shí)驗(yàn)分析 2 4 4 1 仿真工具 2 4 4 1 1 仿真準(zhǔn)備工作 2 4 4 1 2 仿真模型 2 5 4 2 部分源代碼 2 6 4 2 1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景模擬源代碼 2 6 i v 4 2 2 運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn) 2 9 4 3 仿真結(jié)果分析 3l 4 3 1 丟包情況的分析 31 4 3 2 切換時(shí)延的分析 3 2 4 4 本章小結(jié) 3 3 第五章總結(jié)和展望 3 4 參考文獻(xiàn) 3 5 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 3 7 致 射 3 8 v 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 1 1 課題研究的背景 第一章緒論 近年來(lái) 在高速發(fā)展的信息領(lǐng)域中 發(fā)展最快的是無(wú)線(xiàn)通信1 1 l 與i n t e m e t 2 1 以i n t e m e t 為首的信息網(wǎng)絡(luò)不僅給用戶(hù)帶來(lái)了意想不到的變化 并且使越來(lái)越多的用戶(hù)依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 絡(luò) 但是 隨著人們生活節(jié)奏的加快 以固定方式連接i n t e m e t 已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需求 而是盼望能在任何地方任何時(shí)間接入i n t e m e t 為了能夠解決這個(gè)問(wèn)題 將移動(dòng)性這個(gè)條件嵌入到現(xiàn)在的i n t e m e t 中 在1 9 9 2 年 i e t f 工作組制定了移動(dòng)i p v 4 3 的最初協(xié)議草案 使i p v 4 協(xié)議棧具備移動(dòng)性的條件 但是 由于 i p v 4 協(xié)議有限的地址空間 很難支持過(guò)多的移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 并且 移動(dòng)i p v 4 協(xié)議只是對(duì)i p v 4 協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單的擴(kuò)充 在i p v 4 網(wǎng)絡(luò)中并不能得到所有路由器的支持 針對(duì)移動(dòng)i p v 4 的不 足 i e t f 工作組制定出了新的移動(dòng)協(xié)議即移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 i p v 6 協(xié)議是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議 而移動(dòng)i p v 6 4 l 則是在i p v 6 協(xié)議的基礎(chǔ)上建立 起來(lái)的 是i p v 6 協(xié)議的主要部分 移動(dòng)i p v 6 的基本思想是 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以隨意從一個(gè)子 網(wǎng)移動(dòng)到另一個(gè)子網(wǎng) 并且在移動(dòng)過(guò)程中能進(jìn)行正常的網(wǎng)絡(luò)通信 移動(dòng)i p v 6 還可以自動(dòng)配 置網(wǎng)絡(luò)地址 可以預(yù)見(jiàn) 下一代i n t e m e t 將能夠使移動(dòng)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)完全混合 并且在這個(gè)基礎(chǔ) 上日趨提高 對(duì)于這個(gè)能夠提供處處存在的 多種連接方式的 無(wú)縫切換業(yè)務(wù)的移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 它將是下一代i n t e r a c t 的核心 下一代無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展促進(jìn)了移動(dòng)i p v 6 的發(fā)展和標(biāo) 準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn) 而移動(dòng)i p v 6 的很多優(yōu)越性 也為下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 1 2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 2 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 從1 9 9 6 年起 i e t f 工作組開(kāi)始對(duì)移動(dòng)i p v 6 進(jìn)行研究 在對(duì)移動(dòng)i p v 6 的版本進(jìn)行了 2 4 次修改之后 終于在2 0 0 4 年6 月 制定了r f c 3 7 7 5 副 m o b i l i t ys u p p o r ti ni p v 6 是指 在i p v 6 協(xié)議中加入移動(dòng)性元素 為了使移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的移動(dòng)性能更加完善 在2 0 0 5 年7 月制定了r f c 4 0 6 81 6 f a s th a n d o v e r sf o rm o b i l ei p v 6 是指移動(dòng)i p v 6 的快速切換技術(shù) 這 種切換方案可以更好的減少切換延遲時(shí)間 在2 0 0 5 年8 月制定了r f c 4 1 4 0 1 7 j h i e r a r c h i c a l m i p v 6m o b i l i t ym a n a g e m e n t 是指層次化移動(dòng)i p v 6 切換管理機(jī)制 這種切換方案可以更好 的減少數(shù)據(jù)包的丟失 當(dāng)前 國(guó)外研究主要是在i e t f 研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的框架下來(lái)開(kāi)發(fā)和優(yōu)化移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 例如同本的t a h i 工作組1 8 j 其主要工作是測(cè)試移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的同一性和配合性 加強(qiáng)移 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 動(dòng)i p v 6 協(xié)議的功能性和代碼的正確性 澳大利亞的m o a s n h 大學(xué) 它的移動(dòng)i p v 6 工作 組的主要工作是研究和開(kāi)發(fā)層次移動(dòng)i p v 6 管理機(jī)制 1 2 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 最近幾年 我國(guó)對(duì)移動(dòng)i p v 6 的研究得到快速發(fā)展 不僅僅局限于技術(shù)的跟蹤 中國(guó)科 學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所在移動(dòng)i p v 6 方面的研究成果比較顯著 他們利用能夠提供移動(dòng)i p v 6 家鄉(xiāng)代理的設(shè)備和能夠支持移動(dòng)i p v 6 的路由器構(gòu)造成基本的移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 并且能 夠提供移動(dòng)i p v 6 鑒定辨別 授權(quán)和記費(fèi)功能的服務(wù)系統(tǒng) 在北京科教信息網(wǎng)上建成了實(shí)用 性的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)i p v 6 接入示范網(wǎng)絡(luò) 此外 北京郵電大學(xué)自主研發(fā)了基于l i n u x 的移動(dòng)i p v 6 演示實(shí)驗(yàn)原型系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了綁定更新 隧道轉(zhuǎn)發(fā)等移動(dòng)i p v 6 基本功能 北郵在其他方面也 有多項(xiàng)研究成果如移動(dòng)i p v 6 安全 分級(jí)移動(dòng)i p v 6 等 另外 我國(guó)在切換方面也取得了一 些研究成果 例如北航的平滑切換研究 中科大的疊加網(wǎng)絡(luò)切換方面的研究 南郵的智能 切換研究 另外 在資源利用方面 西安交大通過(guò)多協(xié)議標(biāo)簽進(jìn)行這方面的研究 并且取 得了一定的研究成果 1 3 課題研究的意義 當(dāng)前 在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)高速發(fā)展的趨勢(shì)下 下一代i n t e r a c t 具有移動(dòng)性已成為不可或 缺的部分 在i p 層 使移動(dòng)性和多種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)充分融合 為一些實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)提供了一 個(gè)通信不問(wèn)斷的傳輸平臺(tái) 因?yàn)橐苿?dòng)i p v 6 能使用戶(hù)隨時(shí)隨地的接入網(wǎng)絡(luò) 并且提供不中斷 的網(wǎng)絡(luò)通信 因此 在下一代i n t e r a c t 中移動(dòng)i p v 6 將得到普遍使用 從1 9 9 6 年到2 0 0 4 年這段時(shí)間內(nèi) 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議共經(jīng)歷了2 4 個(gè)草案版本 直到2 0 0 4 年6 月 i e t ft 作組公布了r f c 3 7 7 5 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 雖然在這個(gè)過(guò)程中移動(dòng)i p v 6 得到很好的發(fā)展 但就目前來(lái)說(shuō) 移動(dòng)i p v 6 仍然不完善 需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn) 從功能上看 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議支持移動(dòng)終端在全球漫游 解決了主機(jī)在不同i p v 6 子網(wǎng)之間移動(dòng)的問(wèn)題 但是從性能上看 當(dāng)移動(dòng)終端從一個(gè)子網(wǎng)切換到另外一個(gè)子網(wǎng)時(shí) 它的通信會(huì)中斷幾秒鐘 甚至十幾秒鐘 切換延遲過(guò)大的問(wèn)題對(duì)于某些業(yè)務(wù) 如文件傳送 來(lái)說(shuō)影響并不大 但是對(duì) 實(shí)時(shí)和t c p 延時(shí)敏感的業(yè)務(wù)影響是很大的 此外 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的切換會(huì)因?yàn)橐M(jìn)多余 的信令開(kāi)銷(xiāo)而使骨干網(wǎng)的負(fù)擔(dān)加重 因此 移動(dòng)i p v 6 必須對(duì)其切換技術(shù)進(jìn)行改進(jìn) 以減少 切換過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題 切換優(yōu)化己經(jīng)成為移動(dòng)i p v 6 研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)課題 本文的研 究工作也是圍繞著移動(dòng)i p v 6 的切換優(yōu)化技術(shù)而展開(kāi) 本文將從移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的切換問(wèn)題入手 對(duì)移動(dòng)i p v 6 現(xiàn)有的切換技術(shù)做一些深入的研究 并在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)算法 最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件n s 2 進(jìn)行仿真分析 希望能在此基礎(chǔ) 上改進(jìn)移動(dòng)i p v 6 的切換性能 這就是本文的選題意義所在 本文的研究目的主要在于 對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)i p v 6 切換技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià) 通過(guò)分析現(xiàn)有的切 2 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析j j i f 究 換技術(shù)的切換性能 提出了改進(jìn)的移動(dòng)i p v 6 切換方案 1 4 論文的主要任務(wù)與章節(jié)安排 本文主要對(duì)移動(dòng)i p v 6 快速切換技術(shù)展開(kāi)研究 首先對(duì)移動(dòng)i p v 6 協(xié)議中的基本術(shù)語(yǔ) 協(xié)議操作過(guò)程以及切換性能進(jìn)行了詳細(xì)分析 接著對(duì)f m i p v 6 協(xié)議的新增消息以及切換性 能進(jìn)行了深入分析 最后本文在對(duì)f m i p v 6 協(xié)議進(jìn)行深入研究和分析的基礎(chǔ)上 針對(duì)該協(xié) 議的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng) 切換延遲時(shí)間長(zhǎng)以及數(shù)據(jù)包丟失等問(wèn)題進(jìn)行了一些探討 提出了基于鏈 路層觸發(fā)器的預(yù)先式快速切換技術(shù) 該切換技術(shù)使用鏈路層觸發(fā)器和快速路由器通告來(lái)獲 取接入路由器的i p 地址信息 在切換過(guò)程中提前建立兩個(gè)路由器間的隧道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 并且使新的接入路由器具有分組緩存功能來(lái)緩存通過(guò)隧道轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包 最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿 真軟件n s 2 創(chuàng)建仿真模型對(duì)基于鏈路層觸發(fā)器的切換機(jī)制進(jìn)行了仿真測(cè)試 通過(guò)分析產(chǎn)生 的跟蹤文件驗(yàn)證了基于鏈路層觸發(fā)器的預(yù)先式快速切換技術(shù)的切換性能在切換延遲及數(shù) 據(jù)包丟失率等方面都有一定的改進(jìn) 本文共分五章 第一章 緒論 本章主要闡明了課題的研究背景 分析了移動(dòng)i p v 6 技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究 現(xiàn)狀 探討了選題意義 第二章 移動(dòng)i p v 6 技術(shù)相關(guān)知識(shí) 本章首先介紹了移動(dòng)i p v 6 協(xié)議及其四個(gè)主要的功 能實(shí)體 然后介紹了移動(dòng)i p v 6 的協(xié)議操作過(guò)程并對(duì)切換過(guò)程中各個(gè)階段的切換延遲進(jìn)行了 系統(tǒng)全面的分析 最后介紹了f m i p v 6 切換技術(shù)中的新增消息 并對(duì)f m i p v 6 切換過(guò)程中 c n 和m n 丟棄數(shù)據(jù)包的時(shí)間段進(jìn)行了詳細(xì)分析 第三章 基于鏈路層觸發(fā)器的f m i p v 6 切換技術(shù) 本章針對(duì)現(xiàn)有的f m i p v 6 切換技術(shù) 的新轉(zhuǎn)交地址生成不及時(shí) 觸發(fā)信號(hào)的多變性 切換延遲的增加和數(shù)據(jù)包的丟失等不足之 處 提出了一種基于鏈路層觸發(fā)器的預(yù)先式快速切換技術(shù) 對(duì)其基本思想及操作過(guò)程進(jìn)行 了詳細(xì)介紹 并分析了該切換技術(shù)的切換性能 第四章 網(wǎng)絡(luò)仿真與實(shí)驗(yàn)分析 本章首先介紹了目前使用較為廣泛的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 n s 2 無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展協(xié)議n o a h 模塊和移動(dòng)i p v 6 的切換改進(jìn)協(xié)議f h m i p 模塊 然后通過(guò)仿真 實(shí)驗(yàn)?zāi)M基本的移動(dòng)i p v 6 切換技術(shù) 移動(dòng)i p v 6 快速切換技術(shù)及基于鏈路層觸發(fā)器的預(yù)先 式快速切換技術(shù) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)各種切換技術(shù)做出性能評(píng)價(jià) 第五章 總結(jié)與展望 總結(jié)了本文所做的工作 并對(duì)今后的研究工作及研究方向進(jìn)行 了展望 一 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 2 1 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 第二章移動(dòng)i p v 6 技術(shù)相關(guān)知識(shí) 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議 9 1 0 是i e t f 的m i p v 6 工作組為了支持節(jié)點(diǎn)在i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí)的連續(xù) 性而提出的協(xié)議 為了便于i p v 6 分組透明地尋徑且與移動(dòng)主機(jī)當(dāng)前的接入點(diǎn)無(wú)關(guān) 移動(dòng) i p v 6 協(xié)議定義了一組基本i p v 6 協(xié)議的擴(kuò)展 不論移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位于家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)還是外地網(wǎng) 絡(luò) 都可以通過(guò)家鄉(xiāng)地址尋址 當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)處于家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí) 發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包采 用傳統(tǒng)的路由機(jī)制傳輸 當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開(kāi)家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)外地網(wǎng)絡(luò)時(shí) 將其轉(zhuǎn)交地址中的一 個(gè)向家鄉(xiāng)代理注冊(cè) 家鄉(xiāng)代理隨后攔截發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的數(shù)據(jù)包 再通過(guò)隧道發(fā) 送至移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址 2 1 1 移動(dòng)i p v 6 的功能實(shí)體 如圖2 1 顯示了移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)功能實(shí)體的示意圖 從下圖中可以看出 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議有四個(gè)主要的功能實(shí)體 分別是移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 家鄉(xiāng)代理 通信對(duì)端和接入路由器 通信對(duì)端 圖2 1 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的功能實(shí)體示意圖 1 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)m n m o b i l en o d e 移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 1 1j 是指能夠在不同的子網(wǎng)間進(jìn)行移動(dòng) 并且在移動(dòng)過(guò)程中還能保持和通信對(duì) 端的通信不會(huì)中斷 m n 的家鄉(xiāng)地址則是m n 在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)使用的地址 當(dāng)m n 移動(dòng)到另外一個(gè)子網(wǎng)時(shí) 它在外地子網(wǎng)中注冊(cè)得到的地址被稱(chēng)為轉(zhuǎn)交地址 雖然m n 在不 同的子網(wǎng)問(wèn)移動(dòng) 但是m n 依然可以利用家鄉(xiāng)地址進(jìn)行通信 m n 在移動(dòng)過(guò)程中與其他節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí) 既可以使用新的轉(zhuǎn)交地址通過(guò)雙向隧道進(jìn)行通信 也可以使用原來(lái)的轉(zhuǎn)交 地址通過(guò)路由優(yōu)化方式進(jìn)行通信 4 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 每個(gè)m n 都維護(hù)一個(gè)綁定更新列表 記錄它所發(fā)送的每個(gè)綁定更新的相關(guān)信息 其中 包括m n 發(fā)往家鄉(xiāng)代理 通信對(duì)端 前一個(gè)轉(zhuǎn)交地址所在鏈路家鄉(xiāng)代理的所有綁定更新 在某個(gè)綁定更新表項(xiàng)快要超時(shí)的情況下 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送綁定更新消息來(lái)維護(hù)當(dāng)前的綁 定信息 2 通信對(duì)端c n c o r r e s p o n d e n tn o d e 通信對(duì)端是在網(wǎng)絡(luò)上與m n 進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn) 它既可以是固定的節(jié)點(diǎn) 也可以是移動(dòng) 的節(jié)點(diǎn) 通信對(duì)端要為其他節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)綁定緩存列表 每一條綁定緩存條目都必須包括條目 所對(duì)應(yīng)的m n 的家鄉(xiāng)地址 轉(zhuǎn)交地址 該條目的剩余生存期 序號(hào)字段 該條目的使用信 息等 在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí) 通信對(duì)端在鄰居發(fā)現(xiàn)概念目的地緩存之前要先搜索綁定緩存 在 為所發(fā)送的數(shù)據(jù)包目的地址搜索綁定緩存時(shí) 要以條目中心的家鄉(xiāng)地址作為搜索關(guān)鍵值 3 家鄉(xiāng)代理h a h o m ea g e n t 移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中的家鄉(xiāng)代理是為m n 服務(wù)的路由器 主要負(fù)責(zé)維護(hù)離開(kāi)家鄉(xiāng)鏈路的 m n 以及和m n 相聯(lián)系的信息 在m n 沒(méi)發(fā)生移動(dòng)時(shí) 家鄉(xiāng)代理的作用則是將發(fā)送給m n 的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給m n 和具有一般功能的路由器一樣 在m n 發(fā)生移動(dòng) 離開(kāi)家鄉(xiāng)鏈路之 后 家鄉(xiāng)代理則充當(dāng)中轉(zhuǎn)的作用 先將發(fā)送到m n 的數(shù)據(jù)包截獲下來(lái) 然后通過(guò)隧道將數(shù) 據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給m n 所在鏈路的轉(zhuǎn)交地址 家鄉(xiāng)代理要維護(hù)兩個(gè)表項(xiàng) 綁定緩存列表和家鄉(xiāng)代理列表 維護(hù)的綁定緩存列表與通 信對(duì)端類(lèi)似 家鄉(xiāng)代理列表中記錄了同一鏈路上每臺(tái)作為家鄉(xiāng)代理的路由器的相關(guān)信息 4 接入路由器a r a c c e s sr o u t e r 接入路由器是指m n 所在的鏈路上為m n 提供路由服務(wù)的路由器 它主要負(fù)責(zé)接收數(shù) 據(jù)包 當(dāng)m n 移動(dòng)到新的子網(wǎng)時(shí) 新的子網(wǎng)中的接入路由器則接收家鄉(xiāng)代理利用隧道發(fā)送 的數(shù)據(jù)包 把數(shù)據(jù)包拆封后發(fā)送到m n 2 1 2 移動(dòng)i p v 6 的基本操作 在移動(dòng)i p 網(wǎng)絡(luò)中 m n 可以不用改變i p 地址就可以隨時(shí)隨地從一個(gè)子網(wǎng)移動(dòng)到另一 個(gè)子網(wǎng) 不論m n 離家鄉(xiāng)鏈路遠(yuǎn)或近 發(fā)送到m n 家鄉(xiāng)地址的數(shù)據(jù)包也能被在另一個(gè)子網(wǎng) 中的m n 接收到 而且m n 移動(dòng)到另一個(gè)子網(wǎng)之后 與其他節(jié)點(diǎn)的通信不會(huì)中斷 以下步 驟就是移動(dòng)i p v 6 的基本操作i l2 1 1 移動(dòng)檢測(cè) 在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中 節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)主要是指節(jié)點(diǎn)連接至0 i n t e r n e t 的接入點(diǎn)發(fā)生變化 對(duì)于m n 是否移動(dòng)到另一個(gè)子網(wǎng)中可以通過(guò)多種機(jī)制檢測(cè)得到 移動(dòng)i p v 6 協(xié)議中 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議i l 3 則是用來(lái)檢測(cè)m n 是否發(fā)生移動(dòng)最主要的移動(dòng)檢測(cè)機(jī)制 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議是i p v 6 協(xié)議的一個(gè) 基本的組成部分 它可以解決路由器發(fā)現(xiàn)及檢測(cè)鄰居不可達(dá)等問(wèn)題 m n 發(fā)現(xiàn)新的接入路 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 i 研究 由器是通過(guò)路由器發(fā)現(xiàn)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的 m n 可以通過(guò)主動(dòng)發(fā)送路由器請(qǐng)求報(bào)文來(lái)獲得路由 器通告報(bào)文 或者還可以通過(guò)監(jiān)聽(tīng)周期發(fā)送路由廣播的路由器來(lái)獲得 m n 則按照收到的 路由廣播信息自動(dòng)生成路由表 其中含有所有向m n 發(fā)送路由廣播信息的路由器 還有與 路由器相對(duì)應(yīng)的每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴 當(dāng)m n 發(fā)生移動(dòng)將要離開(kāi)家鄉(xiāng)鏈路時(shí) m n 的新轉(zhuǎn)交 地址則是通過(guò)路由表中的網(wǎng)絡(luò)前綴 缺省路由器所對(duì)應(yīng)的 在地址自動(dòng)配置的方式下得到 的 并將獲得的新轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)鏈路中進(jìn)行注冊(cè) 鄰居不可達(dá)機(jī)制的作用主要是為了讓 m n 檢測(cè)產(chǎn)生新轉(zhuǎn)交地址的路由器是否可達(dá) 對(duì)于缺省路由器是否可達(dá) m n 既可以通過(guò)向 其發(fā)送報(bào)文時(shí)利用收到的提示信息來(lái)檢測(cè) 也可以通過(guò)讓m n 不斷地向路由器發(fā)送路由器 請(qǐng)求報(bào)文 看有沒(méi)有從缺省路由器那收到相對(duì)應(yīng)的路由器通告消息來(lái)檢測(cè) 即使鄰居不可 達(dá)協(xié)議能夠檢測(cè)路由器是否可達(dá) 但是在m n 還沒(méi)有開(kāi)始鏈路層切換之前 m n 不能進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸 但是為了檢測(cè)路由器是否可達(dá) 發(fā)送的路由器請(qǐng)求報(bào)文必須是顯式的 這就造成 了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi) 為了使上面的問(wèn)題不會(huì)發(fā)生 不管m n 收到來(lái)自缺省路由器的任何報(bào) 文 則都認(rèn)為此路由器是可達(dá)的 2 轉(zhuǎn)交地址的獲取 對(duì)于m n 如何獲得轉(zhuǎn)交地址主要有兩種方法 一種是有狀態(tài)地址自動(dòng)配置i l 引 另一種 則是無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配 置 j 對(duì)于m n 采用哪種地址配置方式生成轉(zhuǎn)交地址則是由接收到 的路由器通告中的m 比特來(lái)決定 m 比特為0 對(duì)應(yīng)的是有狀態(tài)地址自動(dòng)配置 反之 是無(wú)狀 態(tài)地址自動(dòng)配置 在移動(dòng)i p v 6 中 一個(gè)m n 可以同時(shí)有多個(gè)轉(zhuǎn)交地址 但是只有一個(gè)被注冊(cè)成主轉(zhuǎn)交地 址 無(wú)論何時(shí) 被m n 注冊(cè)到家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)交地址只能是m n 的主轉(zhuǎn)交地址 對(duì)于生成的新 的轉(zhuǎn)交地址 為了檢驗(yàn)該地址是否是唯一的 需要對(duì)其進(jìn)行重復(fù)地址檢測(cè) 但是重復(fù)地址 檢測(cè)會(huì)帶來(lái)延遲 在一段時(shí)間內(nèi)不能使用新的轉(zhuǎn)交地址 會(huì)使m n 與c n 之間的通信發(fā)生中 斷 為了減少重復(fù)地址檢測(cè)所造成的延遲 m n 也可以在生成新的轉(zhuǎn)交地址之后 就直接 使用它而不經(jīng)過(guò)重復(fù)地址檢測(cè) 但是這種方法很容易造成地址沖突 因此 在一般情況下 m n 都會(huì)對(duì)新的轉(zhuǎn)交地址進(jìn)行重復(fù)地址檢測(cè) 3 家鄉(xiāng)注冊(cè) 當(dāng)m n 在外地鏈路得到轉(zhuǎn)交地址 m n 的主轉(zhuǎn)交地址 之后 必須向家鄉(xiāng)代理申請(qǐng)注冊(cè) 并且還要將得到的新轉(zhuǎn)交地址和m n 的家鄉(xiāng)地址進(jìn)行綁定 使得家鄉(xiāng)代理能夠把只知道其 家鄉(xiāng)地址的節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到m n 的當(dāng)前位置 因此把這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為家鄉(xiāng)注冊(cè) 家 鄉(xiāng)注冊(cè)的過(guò)程如圖2 2 所示 6 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 圖2 2 家鄉(xiāng)注冊(cè)過(guò)程 首先m n 向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新消息申請(qǐng)注冊(cè) 而家鄉(xiāng)代理則向m n 返回一個(gè)綁定確 認(rèn)消息作為對(duì)綁定更新消息的應(yīng)答 家鄉(xiāng)注冊(cè)完成之后 m n 的新轉(zhuǎn)交地址和家鄉(xiāng)地址也 進(jìn)行了綁定 這時(shí)發(fā)往m n 家鄉(xiāng)地址的所有數(shù)據(jù)包都被家鄉(xiāng)代理截獲 在轉(zhuǎn)發(fā)之前 家鄉(xiāng) 代理把這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝 同時(shí)將外層i p v 6 報(bào)頭中的目的地址寫(xiě)成m n 的新轉(zhuǎn)交地址 然后再通過(guò)隧道將這些數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到m n 的新轉(zhuǎn)交地址 4 與通信對(duì)端的通信 在移動(dòng)i p v 6 中 能和m n 進(jìn)行通信的通信對(duì)端 它既可以是固定的節(jié)點(diǎn) 也可以是移 動(dòng)的節(jié)點(diǎn) m n 也需要向c n 發(fā)送綁定更新消息 實(shí)現(xiàn)與c n 的綁定 在與c n 的綁定注冊(cè)過(guò) 程中必須有返回路徑可達(dá)消息 這樣才能證明其過(guò)程是安全的 如果c n 的更新列表中有 m n 的轉(zhuǎn)交地址和家鄉(xiāng)地址已經(jīng)綁定的消息 則就能把數(shù)據(jù)包直接發(fā)給m n 的轉(zhuǎn)交地址 反 之 c n 只能把數(shù)據(jù)包發(fā)給家鄉(xiāng)地址 因此 c n 發(fā)送給m n 的數(shù)據(jù)包首先被路由到m n 的家 鄉(xiāng)鏈路 然后再被家鄉(xiāng)代理利用隧道轉(zhuǎn)發(fā)到m n 所在的位置 換一種想法 當(dāng)m n 收到通過(guò) 隧道發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包時(shí) 就可以斷定c n 可能不知道m(xù) n 的轉(zhuǎn)交地址和家鄉(xiāng)地址的綁定 因而促進(jìn)了m n 與c n 之間建立綁定 為了避免三角路由問(wèn)題 在移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中 對(duì)路由問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化 使c n 與m n 的 通信不再通過(guò)家鄉(xiāng)代理進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 而是直接把數(shù)據(jù)包發(fā)送到m n 的新轉(zhuǎn)交地址上 這樣做 加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可發(fā)展性 也減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān) 很明顯 c n 與m n 的轉(zhuǎn)交地 址直接通信 不但減少了通信過(guò)程對(duì)家鄉(xiāng)鏈路的依靠 也減輕了通信過(guò)程中故障對(duì)通信的 干擾 同時(shí)家鄉(xiāng)鏈路受這種通信方式產(chǎn)生的流量的影響也減少了 2 2m i p v 6 切換技術(shù)的研究 當(dāng)m n 從一個(gè)子網(wǎng)向另一個(gè)子網(wǎng)移動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生切換 m n 需要向家鄉(xiāng)代理注冊(cè)生成 新的轉(zhuǎn)交地址 并且要把新的轉(zhuǎn)交地址與家鄉(xiāng)地址和通道對(duì)端進(jìn)行綁定更新 在基本的 m i p v 6 切換過(guò)程中 由于信號(hào)強(qiáng)度等原因 可能會(huì)導(dǎo)致m n 與c n 之間的通信發(fā)生一段時(shí) 間的中斷 使m n 不能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包 i6 1 基本的m i p v 6 切換過(guò)程主要分為四個(gè)階段 即鏈路層切換 移動(dòng)檢測(cè) 地址配置和重復(fù)檢測(cè) 綁定更新 基本m i p v 6 的切換過(guò)程如圖 2 3 所示 7 無(wú)線(xiàn)l p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 圖2 3 移動(dòng)i p v 6 切換操作流程 1 鏈路層切換 m n 收到鏈路層發(fā)送來(lái)的觸發(fā)信號(hào) 通知m n 將要進(jìn)行切換 也就是m n 離開(kāi)原來(lái)子 網(wǎng)中的接入路由器 移動(dòng)到新的子網(wǎng)中與新的接入路由器建立連接 用t l 2 來(lái)表示鏈路層 切換所用的時(shí)間 2 移動(dòng)檢測(cè) 當(dāng)m n 移動(dòng)到新的子網(wǎng)后 m n 很快就會(huì)收到從新子網(wǎng)中的接入路由器中發(fā)送過(guò)來(lái)的 路由消息 如果m n 發(fā)現(xiàn)新接入路由器中的路由消息的子網(wǎng)前綴與m n 當(dāng)前使用的地址不 匹配 則就可以判斷m n 進(jìn)入了新的子網(wǎng)中 這時(shí) m n 把它的缺省路由器改成新的接入 路由器 用t m d 來(lái)表示此階段所用的時(shí)間 3 地址配置和重復(fù)檢測(cè) 上一節(jié)中已經(jīng)介紹m n 獲得新的轉(zhuǎn)交地址的方式有無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置和有狀態(tài)地址 自動(dòng)配置 并且需要對(duì)獲得的地址進(jìn)行重復(fù)地址檢測(cè) 而使用無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式幾 乎不浪費(fèi)時(shí)間 用t d 礎(chǔ)來(lái)表示此階段所用的時(shí)間 4 綁定更新 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在配置新的轉(zhuǎn)交地址之后 則要向它的家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新消息進(jìn)行注 冊(cè) 當(dāng)家鄉(xiāng)代理收到綁定更新消息后 把緩存中的關(guān)于m n 的緩存列表更新或創(chuàng)建一個(gè)新 的緩存列表 然后建立到m n 的隧道 最后向m n 返回一個(gè)綁定確認(rèn)消息 當(dāng)m n 收到綁 定確認(rèn)消息后 立即建立與家鄉(xiāng)代理的反向隧道 形成m n 與家鄉(xiāng)代理的雙向隧道 然后 向c n 發(fā)送綁定更新消息進(jìn)行注冊(cè) 當(dāng)c n 收到綁定更新消息后 也需要把緩存中關(guān)于m n 的緩存列表更新 用t b 表示從m n 開(kāi)始向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新消息 直到c n 也收到 綁定更新消息的時(shí)間 用t b u i i 表示從m n 開(kāi)始發(fā)送綁定更新消息給家鄉(xiāng)代理 到家鄉(xiāng)代理 收到綁定更新消息的時(shí)間 用t h a h 表示從家鄉(xiāng)代理向m n 返回綁定確認(rèn)消息開(kāi)始 一直到 m n 收到綁定確認(rèn)消息的時(shí)間 用t b u 表示m n 向c n 發(fā)送綁定更新消息一直到c n 收到 3 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析 j 研究 綁定更新消息的時(shí)間 由于m i p v 6 切換過(guò)程中的幾個(gè)階段是順序進(jìn)行的 因此需要的總時(shí)間為 t 互2 十互h d 十互蜘十毛 其中網(wǎng)絡(luò)層切換包括后三個(gè)階段 因此網(wǎng)絡(luò)層切換所用的時(shí)間為 互3 乃鰣十毛 由于需要向家鄉(xiāng)代理和通信對(duì)端進(jìn)行綁定更新注冊(cè) 因此綁定更新所用的時(shí)間為 毛 k 手乞手m a x 夕 其中m a x t b u c n 表示取t b 哪的最大值 由于m n 可以有多個(gè)c n 每個(gè)c n 與m n 通 信的網(wǎng)絡(luò)延遲不同 因此t b 咖也不同 鏈路層采用的接入技術(shù)不同決定了t l 2 的大小 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)一般采用8 0 2 1 1 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 因此t l 2 的值很小 僅僅幾十或幾百毫秒 t m d 值的大小是由路由通告的發(fā)送間隔來(lái)決定的 路由器為了避免向所有的節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由通告消息時(shí)增加節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān) 通常以幾秒或十幾秒 的間隔發(fā)送路由通告 因此t m d 一般為幾秒 t d a d 值的大小由在重復(fù)地址檢測(cè)過(guò)程中采用 的檢測(cè)機(jī)制來(lái)決定 如果 的值為1 秒鐘左右則表示采用的是n s 方式 t b 值的大d 貝j l 是有m n 與h a 和c n 間的距離所決定的 如果它們之間的距離很遠(yuǎn) 則t b 就會(huì)很大 由以上的推論可知 m i p v 6 切換過(guò)程中所需的時(shí)間大部分是網(wǎng)絡(luò)層切換過(guò)程所用的時(shí)間 最少需要幾秒鐘 2 3f m i p v 6 切換技術(shù)的研究 2 3 1f m i p v 6 切換技術(shù) 移動(dòng)i p v 6 快速切換技術(shù)f m i p v 6 1 6 是在移動(dòng)i p v 6 協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn) 它能夠使 移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中的m n 的切換過(guò)程加快 它可以減少m n 與c n 的切換延遲 以實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸正常進(jìn)行1 1 7 1 f m i p v 6 主要是通過(guò)提前注冊(cè)新的轉(zhuǎn)交地址 在m n 的切換 沒(méi)有完成之前 仍然能夠使用家鄉(xiāng)地址繼續(xù)通信 f m i p v 6 切換技術(shù)對(duì)整個(gè)移動(dòng)i p v 6 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展 引入了新的組成部分 如原 接入路由器p a r 及新接入路由器n a r 其中p a r 是指m n 沒(méi)有移動(dòng)前家鄉(xiāng)鏈路上的接入 路由器 n a r 是指m n 將要接入的新子網(wǎng)中的接入路由器 快速切換的關(guān)鍵是要在m n 與p a r 斷開(kāi)連接之前能夠確定一個(gè)預(yù)期的新轉(zhuǎn)交地址n c o a 當(dāng)m n 移至n a r 后 b i n 能用n c o a 繼續(xù)原先的通信 如果n c o a 注冊(cè)失敗 快速切換也允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不獲得新的 轉(zhuǎn)交地址而切換到新的子網(wǎng) 但在進(jìn)行切換之前 需要把配置n c o a 鄰居發(fā)現(xiàn)和重復(fù)地 址檢測(cè)等工作準(zhǔn)備好 哺一9 1 并且 f m i p v 6 切換技術(shù)還使p a r 和n a r 建立隧道進(jìn)行數(shù)據(jù) 包的轉(zhuǎn)發(fā) f m i p v 6 協(xié)議增加一些新的消息如下所述 1 代理路由器請(qǐng)求消息 r o u t e rs o l i c i t a t i o nf o rp r o x y r t s o l p r 該消息是在m n 判斷自己將要發(fā)生切換 然后向p a r 發(fā)送代理路由器請(qǐng)求消息 該消 9 無(wú)線(xiàn)i p v 6 快速切換技術(shù)的分析j j 自j f 究 息中包含將要接入鏈路的接入點(diǎn)標(biāo)識(shí) 此消息主要是告訴p a r m n 將要移動(dòng)到另一個(gè)子 網(wǎng)中 并向p a r 請(qǐng)求切換過(guò)程中所需的信息 2 代理路由器通告消息 p r o x y r o u t e ra d v e r t i s e m e n t p r r t a d v 當(dāng)p a r 收到代理路由器通告消息之后 根據(jù)其中的信息判斷新接入點(diǎn)所屬的路由器 然后p a r 向m n 發(fā)送此消息 此消息中包括n a r 的鏈路層地址 i p 地址和子網(wǎng)前綴等信 息 3 切換發(fā)起消息 h a n d o v e ri n i t i a t e h i 該消息表示切換將要發(fā)起 是p a r 發(fā)送給n a r 的消息 指示m n 正在從p a r 向n a r 進(jìn)行快速切換 4 切換確認(rèn)消息 h a n d o v e ra c k n o w l e d g e m e n t h a c k 該消息是從n a r 向p a r 發(fā)送的 作為對(duì)h i 消息的確認(rèn) 用于向p a r 說(shuō)明n c o a 是 可用的 則p a r 可以執(zhí)行下一步操作 如果這個(gè)n c o a 不能用 則切換確認(rèn)消息中會(huì)含有 一個(gè)可用的n c o a 同時(shí) p a r 還根據(jù)切換確認(rèn)消息中的信息建立與n a r 之間的隧道 5 快速綁定更新消息 f a s tb i n d i n gu d a t e f b u 該消息是在m n 配置n c o a 之后 由m n 向p a r 發(fā)送的消息 它用于在p a r 和n a r 之間建立雙向隧道 并且請(qǐng)求p a r 向m n 的n c o a 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包