（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）基于vxworks系統(tǒng)的移動ipv6協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

南京郵i u 學(xué)院壩1 1 學(xué)位論史 摘要 i p v 6 最明顯的優(yōu)勢是擁有巨大的地址容量 能夠滿足互聯(lián)網(wǎng)飛速 發(fā)展的需求 是集移動性 安全性和服務(wù)質(zhì)量為一體的最佳技術(shù)選擇 移動i p v 6 技術(shù)的引入更為i p v 6 帶來了許多新的特性和應(yīng)用 移動通 信將成為i p v 6 技術(shù)最先得到大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域 本文首先介紹了移 動i p v 6 的技術(shù)原理 接著給出了移動i p v 6 協(xié)議在實(shí)時(shí)嵌入式操作系 統(tǒng)v x w o r k s 下的實(shí)現(xiàn)方案 并從功能與性能兩個(gè)方面對本文所實(shí)現(xiàn) 的協(xié)議棧軟件系統(tǒng)進(jìn)行了測試 最后在無線局域網(wǎng)環(huán)境下實(shí)際構(gòu)建了 一個(gè)基于移動i p v 6 技術(shù)的多媒體演示環(huán)境 南京郵電學(xué)院碩j 學(xué)位論文 a b s t r a c t t h em o s ta d v a n t a g eo fi p v 6i si t sv a s tc 印a c i t yo fa d d r e s s e s i tc a n m e e tt h en e e do fh i g h s p e e dd e v e l o p m e n to f i n t e m e t a n di ti sa l s ot h e b e s tc h o i c eo ft e c h n o l o g i e sf o rc o m b i n a t i o no fm o b m t y s e c u r i t ya 1 1 d q u a i i t y t h e i n t r o d u c t i o no fm o b i l ei p v 6t e c h n o l o g yb r i n g sm o r en e w p r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o n st oi p v 6 m o b i l ec o m m u n i c a t i o n sw i l lb et h e n r s ta r e ai nw h i c hi p v 6i sf i r s tw i d e l yu s e d i nt h i sp a p e r w ei n t r o d u c e n r s tt h eb a s i c p r i n c i p l e o fm o b i l ei p v 6 p r o t o c 0 1 s a n d p r e s e n t t h e m p l e m e n t a t i o ns c h e m eo ft h ep r o t o c o l si nv x w o r k s t h e nw ea n a l y z e t h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c eo ft h ei m p l e m e n t a t i o n f i n a l l y w eb u i l da m u l t i m e d i ae n v i r o n m e n to fm o b i l e i p v 6 t e c h n o l o g y i nw l a nt o d e m o n s t r a t et h ec o n c l u s i o n so f t h ep a p e r 南京郵電學(xué)院預(yù)i 學(xué)位論史 引言 i p v 6 的出現(xiàn)引起了世界重要研究機(jī)構(gòu)和公司的重視 目前i e t f f 在制定大 量的1 p v 6 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 包括地址結(jié)構(gòu) 域名解析 安全 自動配置 鄰居發(fā)現(xiàn)和 路由協(xié)議等方面 同時(shí)為了對i p v 6 協(xié)議特性進(jìn)行研究并積累i p v 6 組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn) i e t f 于1 9 9 6 年建立了全球范圍的試驗(yàn)床 稱作6 b o n e 6 b o n e 是一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò) 以隧道的方式通過基于i p v 4 的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián) 中國對i p v 6 的研究始于1 9 9 8 年 主要參與者是一些高等院校和研究機(jī)構(gòu) 對中國而言 i p v 6 的發(fā)展將帶來巨大機(jī)遇 作為互聯(lián)網(wǎng)和移動通信大國 基于 i p v 6 的互聯(lián)網(wǎng)將在我國從基礎(chǔ)設(shè)施 服務(wù)與應(yīng)用 媒體與內(nèi)容 設(shè)備制造等層 碡l 形成新的巨大產(chǎn)業(yè) 拉動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 2 0 0 3 年下半年 國家下一代互聯(lián)網(wǎng)示 范i i 程 c n g i 正式啟動 至此我國以i p v 6 為基礎(chǔ)核心協(xié)議的下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn) 業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)實(shí)質(zhì)性階段 項(xiàng)目資金1 4 億元 項(xiàng)目有2 0 多個(gè)接點(diǎn) 分布 在全國主要省會城市 被認(rèn)為是目前世界上覆蓋范圍最廣的i p v 6 試商用項(xiàng)目 根據(jù)c n g i 的規(guī)劃 我國將在2 0 0 5 年底建成一個(gè)覆蓋全國的i p v 6 網(wǎng)絡(luò) 屆時(shí)將 成為世界上最大的i p v 6 網(wǎng)絡(luò)之一 i p v 6 與移動通信的結(jié)合將為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用開辟一個(gè)全新的領(lǐng)域 無 線將成為i p v 6 的第一個(gè) 殺手級 應(yīng)用 移動互聯(lián)網(wǎng)上有許多新型而精彩的服務(wù) i p v 6 將是實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)的關(guān)鍵 不久的將來 當(dāng)每個(gè)人都要攜帶一個(gè)或多個(gè)移 動終端時(shí) i p v 6 將為所有的移動終端提供唯一的i p 地址 不論i p v 6 的其他優(yōu)點(diǎn) 單就這一項(xiàng)功能就可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人之間的直接通信 i p v 6 對移動性的支持簡稱移 動i p v 6 移動i p v 6 技術(shù)是i p v 6 與移動通信相結(jié)合的基石 i p v 6 技術(shù)的迅猛發(fā)展 及其與移動通信的密切結(jié)合 將使移動i p v 6 得到廣泛的應(yīng)用 本論文對移動i p v 6 技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究 首先介紹了移動i p v 6 的技 術(shù)原理 接著給出了在實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)v x w o r k s 下移動i p v 6 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方 案 并從功能與性能兩個(gè)方面對協(xié)議實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了測試和分析 最后 在無線局域 網(wǎng)環(huán)境下實(shí)際構(gòu)建了一個(gè)基于移動i p v 6 技術(shù)的多媒體演示環(huán)境 衛(wèi)皇些 蘭墮竺 箋些堡苧 第一章移動i p v 6 技術(shù)概述 2 0 0 0 年5 月 負(fù)責(zé)制訂3 g 規(guī)范的3 g p p 決定在未來的3 g 網(wǎng)絡(luò)中采用i p v 6 這為i p v 6 的推廣和應(yīng)用提供了實(shí)際的驅(qū)動力 經(jīng)過幾年來的i p v 6 開發(fā)和推廣工 作 t f 界各地的研究機(jī)構(gòu)以及各大設(shè)備制造商也丌始認(rèn)識到 由于市場因素的影 響 i p 6 要取代i p v 4 如果僅僅依靠技術(shù)上的優(yōu)勢或者等待i p v 4 地址真正耗盡是 不現(xiàn)實(shí)也是消極的 必須利用i p v 6 的新特性 丌發(fā)新的業(yè)務(wù) 吸引運(yùn)營商積極 采用和推廣i p v 6 技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 以此來促進(jìn)i p v 6 走向?qū)嵱?由于移動通信技 術(shù)的發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了越來越多的移動終端 其發(fā)展速度超過了任何預(yù) 測 如果這些移動設(shè)備都要實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián) 所需的巨大地址資源是l p v 4 所 1 j 能提供的 基于以上原因 目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為 i p v 6 協(xié)議將首先在移動通信 領(lǐng)域獲得大規(guī)模的應(yīng)用 i p v 6 對移動性的支持簡稱移動i p v 6 本文在敘述過程中對術(shù)語 移動 i p v 6 和 移動i p 不作嚴(yán)格的區(qū)分 它們都表示i p v 6 的移動性 i p v 4 對移動 一陛的支持簡稱為移動i 隊(duì)4 本章首先對i p v 6 技術(shù)進(jìn)行簡要的介紹 主要是 在移動性支持中涉及到的i p v 6 新特性 然后具體介紹i p v 6 對移動性的支持 主 要是移動i p v 6 的工作原理 最后指出本論文的課題背景和主要工作 1 1i p v 6 概述 圖1 1 給出了i p v 6 的報(bào)頭格式 從圖中可以看到 除了地址長度定義為1 2 8 比特以外 相對于1 p v 4 i p v 6 還對報(bào)頭進(jìn)行了簡化和修改 其中比較引人注目 的就是在i p v 6 中取消了報(bào)頭校驗(yàn)和字段 版本i 優(yōu)先級l 流標(biāo)識 凈荷長度下一協(xié)議頭跳數(shù)限制 源i p 地址 目的i p 地址 擴(kuò)展報(bào)頭 圖1 1 i p v 6 的報(bào)頭格式 另外 在i p v 6 中取消了選項(xiàng)字段 而代之以擴(kuò)展報(bào)頭 當(dāng)一個(gè)i p v 6 報(bào)文帶 有額外的信息時(shí) 這些信息就包含在擴(kuò)展報(bào)頭中 i p v 6 報(bào)頭中的 n e x th e a d e r 字段指明是否有擴(kuò)展報(bào)頭以及擴(kuò)展報(bào)頭的類型 擴(kuò)展報(bào)頭中也帶有 n e x th e a d e r 字段 這樣 可以形成一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭鏈 在最后一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭后面就是實(shí)際的報(bào) 南京郵i b 學(xué)院頌f 學(xué)位論文 文數(shù)據(jù) 在i p v 6 中定義了一種目的地選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭 這種報(bào)頭中包含了某些選項(xiàng) 一般只在數(shù)據(jù)包到達(dá)最終的目的地之后才進(jìn)行處理 i p v 6 中還定義了一種路由 報(bào)頭 在其中列出了數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)過程中必須經(jīng)過的路由節(jié)點(diǎn) 即完成類似于 i p v 4 中的 寬松的源路由 選項(xiàng)的功能 在移動i p v 6 中主要使用了這兩類擴(kuò)展 報(bào)頭 在i p v 6 中 取消了廣播的概念 只有組播的概念 而把i p v 4 中原來的廣播 功能作為紐播的一種特殊形式 在i p v 6 中還支持了一種新的地址類型 稱為任 播地址 任播地址和組播地址有些類似 發(fā)送節(jié)點(diǎn)向一組接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)掘 但 和組播不同的是 并不是這組接收節(jié)點(diǎn)的所有成員都能收到任播報(bào)文 實(shí)際接收 到報(bào)文的節(jié)點(diǎn)是離發(fā)送方最 近 的那個(gè)節(jié)點(diǎn) 這旱 近 的具體含義由網(wǎng)絡(luò) 的路由策略決定 在i p v 6 中 新定義了一種稱為鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)的自動配置機(jī)制 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成 引導(dǎo)以后 就利用鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)完成一些基本的配置功能 其中的幾個(gè)自動配置包括 路由器發(fā)現(xiàn) 用于搜索節(jié)點(diǎn)所連接的網(wǎng)絡(luò)上的路由器 前綴發(fā)現(xiàn) i p v 6 的地址采用類似c i d r 的結(jié)構(gòu) 通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址 即地址 前綴 指明節(jié)點(diǎn)所在的網(wǎng)絡(luò) 酶綴發(fā)現(xiàn)就用來查找當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址 i i 動地址配置 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用當(dāng)蒔的網(wǎng)絡(luò)地址前綴結(jié)合一個(gè)唯一的節(jié)點(diǎn)接口 標(biāo)以來形成 個(gè)1 2 8 位的地址 這個(gè)地址一般只在本鏈路范圍內(nèi)有效 稱為鏈路 局域地址 地址解析 完成類似于i p v 4 中的a r p 協(xié)議的功能 網(wǎng)絡(luò)上的路由器利用路由器通告周期性地發(fā)布當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)前綴 其他節(jié)點(diǎn)就 利用這些地址的綴結(jié)合一個(gè)唯一的接口標(biāo)識 對于以太網(wǎng) 通常就基于網(wǎng)卡的以 太網(wǎng)地址 形成一個(gè)鏈路局域地址 網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)也可以通過主動地向路 由器發(fā)送路由器請求來主動查找網(wǎng)絡(luò)上的路由器 或者要求路由器響應(yīng)一個(gè)包含 網(wǎng)絡(luò)地址前綴的路由器通告 然后利用獲得的前綴信息配置地址 在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用i p v 6 的自動配置功能真正給接口分配l p 地址之前 需要檢 查這 個(gè)自動配置得到的地址是否已經(jīng)被鏈路上的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用 這在i p v 6 中稱為 重復(fù)地址檢測 在節(jié)點(diǎn)配鬣好地址之后分配給接口之前 這一地址稱 南京郵電學(xué)院碩j 學(xué)位論文 為 試探性地址 節(jié)點(diǎn)通過向該試探性地址的 被請求組播地址 發(fā)送鄰機(jī)請 求報(bào)文來檢查浚試探性地址是否已經(jīng)被其他節(jié)點(diǎn)使用 這個(gè)被請求組播地址由一 個(gè)專用的組播地址前綴和試探性地址的后面若干位結(jié)合得到 如果已經(jīng)有其他節(jié) 點(diǎn)正在使用這個(gè)地址 那么使用這個(gè)地址的節(jié)點(diǎn)就會回應(yīng)一個(gè)鄰機(jī)通告 聲明該 地址已經(jīng)被使用 如果經(jīng)過重復(fù)地址檢測沒有發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點(diǎn)使用這一地址 那么 這個(gè)地址就可以真正分配給所配置的接口了 在i p v 6 中通過自動配置得到的地 址一般都有一定的生存期 在這一生存期快結(jié)束的時(shí)候 如果節(jié)點(diǎn)還要使用該地 址 就需要向分配地址前綴的路由器發(fā)送路由器請求 以擴(kuò)展該地址的生存期 在i p v 6 中 鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制還用來完成原來在i p v 4 中的a r p 的地址解析功 能 當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行地址解析的時(shí)候 就向 所有節(jié)點(diǎn)組播地址 發(fā)送 鄰機(jī)請求報(bào)文 在這個(gè)報(bào)文中包含有需要解析的i p 地址 當(dāng)正在使用該地址的 節(jié)點(diǎn)接收到這種鄰機(jī)請求報(bào)文后 就會向發(fā)送浚請求的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)回應(yīng)一個(gè)鄰機(jī)通 告 告知對方與自己的i p 地址對應(yīng)的鏈路層地址 以上介紹的這些i p v 6 基本機(jī)制都在移動i p v 6 中得到了應(yīng)用 1 2 移動i p v 6 概述 移動i p v 6 的r f c 規(guī)范還沒有最終形成 但大量的工作正在開展 在1 e t f 的討論組中 幾乎每天都有郵件涉及到移動i p v 6 目前定義移動i p v 6 的互聯(lián)網(wǎng) 草案已經(jīng)是第2 4 個(gè)文本 和早期的草案文本相比 其篇幅要大得多 主要是引 入了對安全性的考慮 因此對早期的文本改動很多 包括報(bào)文格式等都有較大的 改動 并加入了必要的安全性機(jī)制 但是 移動i p v 6 的基本工作原理已經(jīng)比較 固定 因此本章不過多地涉及具體的報(bào)文格式等內(nèi)容 只對移動i p v 6 的基本原 理進(jìn)行介紹 1 2 1 移動i p v 6 和移動i p v 4 的比較 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)移動到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后 其i p 地址必然要隨著改變 所謂i p 節(jié)點(diǎn)的移動性是指在i p 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中 某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以在與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 通信的同時(shí) 離丌當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò) 接入到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 而在移動的過程中保持通 信不會中斷 任何與移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都稱為一個(gè)通信節(jié)點(diǎn) 這 個(gè)通信節(jié)點(diǎn)本身也可以是移動的節(jié)點(diǎn) 如果移動節(jié)點(diǎn)在移動的過程當(dāng)中需要保持 與通信節(jié)點(diǎn)之間的通信 比如一個(gè)t c p 連接 就需要保證移動節(jié)點(diǎn)在從一個(gè)網(wǎng) 4 南京郵電學(xué)院頌i 學(xué)位論文 絡(luò)移動到另 個(gè)網(wǎng)絡(luò)后 其i p 地址的改變對t c p 連接是 透明的 即t c p 連 接仍然可以使用移動節(jié)點(diǎn)原有的i p 地址 移動i p 包括移動i p v 4 和移動i p v 6 的目的 就是要提供一套機(jī)制 來將移動性屏蔽起來 保證i p 層以上的協(xié)議 如t c p 協(xié)議以及應(yīng)用程序等 能夠不受節(jié)點(diǎn)移動的影響在不需要任何改動的情 況下照常工作 有了移動i p 的支持 這些協(xié)議和應(yīng)用程序就感覺不到移動性的 存在 好像節(jié)點(diǎn)并沒有移動一樣 在i p v 4 中 也可以實(shí)現(xiàn)對移動性的支持 下面對移動性支持在i p v 4 和i p v 6 中的主要區(qū)別做一個(gè)比較 i p v 4 和i p v 6 對移動性的支持主要存在如下的不同 i p v 4 中的移動性是作為一種后期附加的功能提供的 并不是所有的i p v 4 網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)都能夠支持移動性 特別是早期的i p v 4 移動性支持中 普遍存在所謂的 三 角路由 問題 在移動i p 中 節(jié)點(diǎn)原來所在的網(wǎng)絡(luò)稱為本地網(wǎng)絡(luò) 如果節(jié)點(diǎn)離 丌本地網(wǎng)絡(luò) 接入到與本地網(wǎng)絡(luò)不同的另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 這個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)稱為異地 網(wǎng)絡(luò)或者被訪問 網(wǎng)絡(luò) 在移動i p v 4 中 為了完成移動功能 需要在本地網(wǎng)絡(luò)有 一個(gè)路由器作為移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理 同時(shí)還需要在異地網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)路由器作 為外地代理 如果不支持路由優(yōu)化 那么由通信節(jié)點(diǎn)發(fā)往移動節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包就要 經(jīng)過 通信節(jié)點(diǎn)一家鄉(xiāng)代理一外地代理一移動節(jié)點(diǎn) 這樣一個(gè)近似三角形的轉(zhuǎn)發(fā) 路徑 路由效率比固定節(jié)點(diǎn)之間直接的通信要低得多 這就是所謂的三角路由問 題 后期的移動i p v 4 支持路由優(yōu)化 可以克服三角路由問題 但并不是所有的 移動i p v 4 都支持路由優(yōu)化 不同于i p v 4 在i p v 6 中 對移動性的要求是內(nèi)嵌的 在設(shè)計(jì)i p v 6 協(xié)議的同時(shí)就考慮到了對移動性的支持 在移動i p v 6 中 要求支持 路由優(yōu)化 從根本上消除了三角路由問題 移動i p v 6 利用鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)和自動配置 機(jī)制 使得節(jié)點(diǎn)不需要被訪問網(wǎng)絡(luò)提供任何特殊的機(jī)制就能實(shí)現(xiàn)移動性 取消了 外地代理 i p v 6 中 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)移動到異地之后 利用地址自動配置在異地網(wǎng)絡(luò)中自 動配置一個(gè)新的地址 稱為移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址 移動節(jié)點(diǎn)利用這個(gè)地址作為自 己向外發(fā)送的數(shù)據(jù)包的源地址 這樣 數(shù)據(jù)包可以正常的通過實(shí)行侵入過濾的路 由器 移動節(jié)點(diǎn)在本地網(wǎng)絡(luò)中使用的地址稱為本地地址 移動節(jié)點(diǎn)的本地地址包 含在其向外發(fā)送的數(shù)據(jù)包的本地地址目的地選項(xiàng)中 在數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后 i p 層會將源地址替換為移動節(jié)點(diǎn)的本地地址 從而使轉(zhuǎn)交地址的使用不為上層 南京郵l u 學(xué)院壩i 學(xué)位論文 協(xié)議所知 i p v 6 中 利用轉(zhuǎn)交地址作為i p 報(bào)文的源地址 簡化了組播的路由 在i p v 4 中 為了能夠在組播報(bào)文中 透明 地使用本地地址 移動節(jié)點(diǎn)需要把報(bào)文通過 隧道方式發(fā)送到自己的家鄉(xiāng)代理 在移動i p v 4 中 報(bào)文都通過隧道的方式發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn) 而在i p v 6 中 除 了通過家鄉(xiāng)代理截獲的報(bào)文以外 所有發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)的報(bào)文都使用路由擴(kuò)展報(bào) 頭進(jìn)行發(fā)送 比隧道方式簡單 降低了發(fā)送移動i p 報(bào)文的丌銷 i p v 6 中 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)不在本地網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候 家鄉(xiāng)代理利用鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制截 獲報(bào)文 其效率比移動i p v 4 使用的a i 沖高 移動i p v 6 利用任播地址而不是組播地址進(jìn)行家鄉(xiāng)代理地址搜索 大大減少 了返回移動節(jié)點(diǎn)控制報(bào)文的流量 在移動i p v 6 中 定義了 種返回可路出過程 用于驗(yàn)證移動節(jié)點(diǎn)在其聲明 的本地地址以及轉(zhuǎn)交地址上可達(dá) 從而使通信節(jié)點(diǎn)可以對發(fā)送綁定更新報(bào)文的移 動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證 以上列舉了移動i p v 6 和移動i p v 4 的幾個(gè)主要的區(qū)別 從中可以看到 i p v 6 對移動性的支持要比i p v 4 好得多 1 2 2 移動i p v 6 中的基本工作原理 為了能夠支持移動性 在i p v 6 中 移動節(jié)點(diǎn)的本地網(wǎng)絡(luò)至少需要一個(gè)家鄉(xiāng) 代理 家鄉(xiāng)代理負(fù)責(zé)在節(jié)點(diǎn)移動之后 截獲通信節(jié)點(diǎn)仍然發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)本地地 址的報(bào)文 并通過隧道的方式把截獲的報(bào)文發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址 即移動 節(jié)點(diǎn)在異地網(wǎng)絡(luò)中的地址 家鄉(xiāng)代理還完成對移動節(jié)點(diǎn)的本地地址進(jìn)行重復(fù)地址 檢測等功能 移動i p v 6 的基本工作過程如下 移動節(jié)點(diǎn)不斷地進(jìn)行移動檢測 檢測自己 是否移動到了另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 這個(gè)過程主要利用了鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)收 到包含新的地址前綴的路由器通告 并且不再能夠收到原來的路由器通告后 就 認(rèn)為自己發(fā)生了移動 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)接入異地網(wǎng)絡(luò)之后 首先利用鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制自 動配置一個(gè)與異地網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)使用相同前綴的地址 這個(gè)地址稱為該移動節(jié) 點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址 同時(shí) 移動節(jié)點(diǎn)仍然占有其在本地網(wǎng)絡(luò)中的本地地址 移動節(jié)點(diǎn) 的轉(zhuǎn)交地址和本地地址之間的對應(yīng)關(guān)系稱為地址綁定 每一個(gè)綁定有一個(gè)生存 南京郵屯學(xué)院頸 l 學(xué)位論文 期 移動節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)轉(zhuǎn)交地址 特別是在無線網(wǎng)絡(luò)中 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)移動到兩 個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸重疊區(qū)域時(shí) 同時(shí)具有這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)交地址 對于移動節(jié)點(diǎn)的平 滑移交非常重要 移動節(jié)點(diǎn)在配置好轉(zhuǎn)交地址之后 需要向家鄉(xiāng)代理以及通信節(jié) 點(diǎn)通告這一轉(zhuǎn)交地址 這主要通過移動節(jié)點(diǎn)主動地向家鄉(xiāng)代理和通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁 定更新報(bào)文來實(shí)現(xiàn) 綁定更新報(bào)文中有一個(gè)比特的標(biāo)識位 稱為 本地注冊標(biāo)識 位 或 h 標(biāo)識位 當(dāng)這一標(biāo)識位被設(shè)置 就說明移動節(jié)點(diǎn)在向本地網(wǎng)絡(luò)通告 自己的轉(zhuǎn)交地址的同時(shí) 希望本地網(wǎng)絡(luò)中接收這一綁定更新的路由器作為自己的 家鄉(xiāng)代理 這一過程稱為 注冊 移動節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)具有多個(gè)轉(zhuǎn)交地址 但只 能向家鄉(xiāng)代理注冊一個(gè)轉(zhuǎn)交地址 這個(gè)地址稱為移動節(jié)點(diǎn)的基本轉(zhuǎn)交地址 每一個(gè)支持移動i p 的i p v 6 節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)綁定緩存 其中保存了所知的各個(gè) 移動節(jié)點(diǎn)的地址綁定信息 如果通信節(jié)點(diǎn)本身就是移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理 那么在 向移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送i p v 6 報(bào)文的時(shí)候 就直接把報(bào)文發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)的基本轉(zhuǎn)交地 址 如果通信節(jié)點(diǎn)不是家鄉(xiāng)代理 那么首先檢查自己的綁定緩存中是否有與目的 節(jié)點(diǎn) 即移動節(jié)點(diǎn) 的本地地址對應(yīng)的轉(zhuǎn)交地址 如果有 就利用路由擴(kuò)展報(bào)頭 將報(bào)文發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址 當(dāng)報(bào)文到達(dá)移動節(jié)點(diǎn)以后 通過對路由擴(kuò)展 報(bào)頭的處理 移動節(jié)點(diǎn)會自動地把i p v 6 報(bào)文中的源地址替換為擴(kuò)展報(bào)頭中包含 的移動節(jié)點(diǎn)本地地址 這樣 使得移動性對于移動節(jié)點(diǎn)的上層協(xié)議如t c p 和應(yīng) 用程序都是透明的 綁定緩存中的每一個(gè)地址綁定都有一定的生存期 如果生存 期將要結(jié)束的時(shí)候 通信節(jié)點(diǎn)還在使用這一綁定 那么就需要向移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁 定請求 移動節(jié)點(diǎn)在收到綁定請求之后 會發(fā)送一個(gè)對應(yīng)的綁定確認(rèn) 更新地址 綁定的生存期 如果通信節(jié)點(diǎn)沒有目的移動節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的地址綁定 即不知道移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交 地址 那么就把報(bào)文發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn)的本地網(wǎng)絡(luò) 移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理利用代理 鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)來截獲這些報(bào)文 本地網(wǎng)絡(luò)上 當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)利用鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制對移動節(jié) 點(diǎn)的i p 地址進(jìn)行解析的時(shí)候 家鄉(xiāng)代理就會發(fā)送對應(yīng)的鄰機(jī)通告 在通告中包 含自己的鏈路層地址 家鄉(xiāng)代理也會周期性地發(fā)送鄰機(jī)通告 把自己的鏈路層地 址作為移動節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址向本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組播 這樣 本來發(fā)往移動節(jié)點(diǎn)的 報(bào)文就會被家鄉(xiāng)代理截獲 家鄉(xiāng)代理通再過隧道封裝的方式向移動節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)這些 截獲的報(bào)文 移動節(jié)點(diǎn)接收到家鄉(xiāng)代理利用隧道封裝發(fā)送過來的其他通信節(jié)點(diǎn)的 南京郵電學(xué)院碩卜學(xué)位論文 報(bào)文后 就知道對應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)沒有自己的轉(zhuǎn)發(fā)地址 于是就會向該通信節(jié)點(diǎn)發(fā) 送綁定更新 向?qū)Ψ酵ǜ孀约旱漠?dāng)前位置 即自己的轉(zhuǎn)交地址 在通信節(jié)點(diǎn)獲得 移動節(jié)點(diǎn)的綁定更新之后 后續(xù)的報(bào)文就直接利用路由擴(kuò)展報(bào)頭發(fā)送到移動節(jié) 點(diǎn) 不再通過家鄉(xiāng)代理 在移動1 p v 6 中 定義了一個(gè)新的目的地選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭 稱為本地地址選項(xiàng) 移動節(jié)點(diǎn)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送i p v 6 報(bào)文的時(shí)候 在發(fā)送到通信節(jié)點(diǎn)的報(bào)文中帶有一 個(gè)目的地選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭 其中包含一個(gè)本地地址選項(xiàng) 移動節(jié)點(diǎn)通常利用自己的 一個(gè)轉(zhuǎn)交地址作為i p v 6 報(bào)文的源地址 在報(bào)文到達(dá)通信節(jié)點(diǎn)之后 通信節(jié)點(diǎn)的 i p 處理模塊利用擴(kuò)展報(bào)頭本地地址選項(xiàng)中包含的移動節(jié)點(diǎn)本地地址替換i p v 6 報(bào) 文源地址字段中的轉(zhuǎn)交地址 這樣就實(shí)現(xiàn)了對通信節(jié)點(diǎn)i p 以上的各個(gè)協(xié)議層屏 蔽移動性的目的 以上介紹了通信節(jié)點(diǎn) 移動節(jié)點(diǎn)和家鄉(xiāng)代理之間通信的基本工作原理和工作 過程 在移動i p v 6 中 還要處理一些相關(guān)的問題 d f 于提供了鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)和地址自動配置機(jī)制 因此在i p v 6 中 網(wǎng)絡(luò)的重新編 號要比i p v 4 容易得多 i p v 6 的地址一般都有一個(gè)有限的生存期 當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)重 編號時(shí) 新的地址和老的地址可以共存一段過渡期 網(wǎng)絡(luò)上的路由器通過路由器 通告逐漸地減少老地址的生存期 同時(shí)配置新的地址 這祥就可以實(shí)現(xiàn)平滑的地 址重編號 在移動i p v 6 中 當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動到了異地網(wǎng)絡(luò)之后 該移動節(jié)點(diǎn)原來所 在的本地網(wǎng)絡(luò)可能會發(fā)生重新編號 此時(shí)家鄉(xiāng)代理需要利用代理鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制為 該移動節(jié)點(diǎn)配置新的本地地址 這包括地址前綴的配置以及重復(fù)地址檢測等 在本地網(wǎng)絡(luò)中 可以同時(shí)有多個(gè)路由器作為家鄉(xiāng)代理 家鄉(xiāng)代理和移動節(jié)點(diǎn) 都保存有 個(gè)家鄉(xiāng)代理列表 列表中的家鄉(xiāng)代理有一個(gè)優(yōu)先級 移動節(jié)點(diǎn)選擇優(yōu) 先級最高的路出器作為自己的家鄉(xiāng)代理 當(dāng)優(yōu)先級最高的路由器不可用時(shí) 就選 擇優(yōu)先級次高的路出器 如果列表中某些家鄉(xiāng)代理的優(yōu)先級相同 則采取輪換的 策略 當(dāng)節(jié)點(diǎn)配置了一個(gè)新的轉(zhuǎn)交地址后 通常需要向家鄉(xiāng)代理進(jìn)行注冊 如果本 地網(wǎng)絡(luò)上的家鄉(xiāng)代理在移動節(jié)點(diǎn)移動的過程中發(fā)生了改變 即由原來不作為代理 的路由器來代替原來的家鄉(xiāng)代理 那么移動節(jié)點(diǎn)就可能不知道當(dāng)前所有家鄉(xiāng)代理 的地址 此時(shí)移動節(jié)點(diǎn)需要向本地網(wǎng)絡(luò)詢問可用的家鄉(xiāng)代理 在移動工p v 6 中 8 南京帥l b 學(xué)院碩l j 學(xué)位論義 設(shè)計(jì)了動態(tài)家鄉(xiāng)代理發(fā)現(xiàn)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這一功能 如果移動節(jié)點(diǎn)不知道本地網(wǎng)絡(luò)上 家鄉(xiāng)代理的地址 那么就向 移動i p v 6 家鄉(xiāng)代理 任播地址發(fā)送i c m p 請求報(bào) 文 本地網(wǎng)絡(luò)上的代理路由器都加入了這一任播地址組 因此離移動節(jié)點(diǎn)最 近 的那個(gè)路由器能夠收到從移動節(jié)點(diǎn)發(fā)來的家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)請求報(bào)文 接收到請 求報(bào)文的家鄉(xiāng)代理路由器將向移動節(jié)點(diǎn)回應(yīng)一個(gè) 家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)回應(yīng) 消息 該消息包含了該家鄉(xiāng)代理的全局單播地址 以及本地網(wǎng)絡(luò)上所有家鄉(xiāng)代理的廣域 全局單播地址列表 移動節(jié)點(diǎn)在收到家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)回應(yīng)后 將把發(fā)送這一回 應(yīng)的路由器作為優(yōu)先級最高的家鄉(xiāng)代理 也可能使用家鄉(xiāng)代理列表中的其他路由 器作為家鄉(xiāng)代理 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)通過移動檢測發(fā)現(xiàn)自己又重新回到本地網(wǎng)絡(luò)后 首先向家鄉(xiāng)代理 發(fā)送綁定更新 通知家鄉(xiāng)代理不再為自己截獲和轉(zhuǎn)發(fā)來自其他通信節(jié)點(diǎn)的報(bào)文 即不再為移動節(jié)點(diǎn)完成代理鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)的功能 之后 移動節(jié)點(diǎn)通過向本地網(wǎng)絡(luò)組 播鄰機(jī)通告 或者回應(yīng)來自其他節(jié)點(diǎn)的鄰機(jī)請求 通知其他節(jié)點(diǎn) 自己已經(jīng)回到 了本地網(wǎng)絡(luò) 例如 移動節(jié)點(diǎn)通過組播鄰機(jī)通告 向本地網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自己的鏈路層 地址 或者 當(dāng)本地網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)節(jié)點(diǎn)通過組播鄰機(jī)請求對移動節(jié)點(diǎn)的本地地址 進(jìn)行地址解析的時(shí)候 移動節(jié)點(diǎn)就回應(yīng) 個(gè)單播的鄰機(jī)通告 告知對方自己的鏈 路層地址 網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)獲取了移動節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址后就可以象對待非移 動節(jié)點(diǎn)一樣直接把報(bào)文發(fā)送到移動節(jié)點(diǎn) 1 3 課題背景和論文工作 1 3 1 項(xiàng)目背景 本文的主要工作是在中興通訊技術(shù)中心研究部i p v 6 項(xiàng)目組進(jìn)行的 中興通 汛i p v 6 項(xiàng)目組為本文的工作提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件和工作環(huán)境 中興通訊于 2 0 0 0 年開始切入i p v 6 研發(fā) 并將i p v 6 協(xié)議棧的研究和開發(fā)列入數(shù)據(jù)領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā) 展項(xiàng)目 中興通訊是在i p v 6 的國家標(biāo)準(zhǔn)的積極的倡導(dǎo)者和參與者 參加了所有 i p v 6 國家標(biāo)準(zhǔn)的起草和制定工作 并承擔(dān)了國家8 6 3 重大研究課題 高性能i p v 6 路 器關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)丌發(fā) 這些工作都是為了使公司在i p v 6 的研究上掌握核 心技術(shù) 及早進(jìn)行技術(shù)積累 為公司將來開發(fā)其他的i p v 6 產(chǎn)品奠定基礎(chǔ) i p v 6 協(xié)議棧軟件項(xiàng)目是中興通訊為滿足下一代互聯(lián)網(wǎng)需求而展開的純軟件 項(xiàng)目 該項(xiàng)目的目標(biāo)是研究掌握最新的i p v 6 規(guī)范體系 形成一套具有自主知識 南京郵電學(xué)院碩士學(xué)位論文 產(chǎn)權(quán)的i p v 6 協(xié)議棧軟件 掌握協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù) 此外 這個(gè)項(xiàng)目的研 發(fā)成果將應(yīng)用于國家8 6 3 項(xiàng)目 高性能i p v 6 基礎(chǔ)平臺及試驗(yàn)系統(tǒng) 中去 本文 對移動i p v 6 的研究是作為中興通訊i p v 6 協(xié)議棧軟件項(xiàng)目的一個(gè)研究課題而開展 的 1 3 2 本文工作 本文工作主要包括以下幾個(gè)方面 1 本文確定了移動i p v 6 協(xié)議必須實(shí)現(xiàn)的功能集 完成了移動i p v 6 功能模塊的 劃分 并給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 2 在對協(xié)議和k a m e 協(xié)議棧進(jìn)行對照分析的基礎(chǔ)上 采用代碼移植的方法 完 成了移動i p v 6 協(xié)議在實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)v x w o r k s 下的實(shí)現(xiàn)工作 這是本文 最主要的工作之一 3 立足于現(xiàn)有的條件 對協(xié)議實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了基本功能測試 并具體給出測試環(huán)境 測試方法和測試結(jié)果 測試表明 我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)移動i p v 6 的基本功能集 4 對移動i p v 6 協(xié)議棧的性能進(jìn)行了測試 并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析 5 利用論文工作成果 實(shí)際構(gòu)建了一個(gè)無線環(huán)境下的移動i p v 6 多媒體演示環(huán) 境 進(jìn)行技術(shù)演示 1 0 南京郵電學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章移動i p v 6 協(xié)議在v x w o r 婦下的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 到本章撰寫時(shí)為止 移動i p v 6 尚未形成正式標(biāo)準(zhǔn) 本章的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是 以i e t f 的最新草案為依據(jù)建立起移動i p 的基本框架 為現(xiàn)有的i p v 6 協(xié)議棧提 供移動性支持 移動i p v 6 模塊的引入為i p v 6 協(xié)議棧加入了新的特性 使得網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)改變網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)時(shí) 運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序不需修改或配置仍然可用 這 些特性使得移動節(jié)點(diǎn)總能夠通過家鄉(xiāng)地址通信 這種機(jī)制對于i p 層以上的協(xié)議 層是完全透明的 移動i p v 6 影響了數(shù)據(jù)包的路由 但是卻又獨(dú)立于路由協(xié)議f 如 r i p o s p f 等 本身 本章著重介紹了移動i p v 6 協(xié)議在實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng) v x w o r k s 的實(shí)現(xiàn)方案 2 1 需求分析 移動i p v 6 模塊在利用i p v 6 協(xié)議棧所提供的鄰機(jī)發(fā)現(xiàn) 自動地址配置 i p s e c 機(jī)制和隧道機(jī)制的基礎(chǔ)上 需要基本實(shí)現(xiàn)如下功能 支持將使用該協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置為家鄉(xiāng)代理或者移動節(jié)點(diǎn) 當(dāng)該節(jié)點(diǎn)不 被配置為家鄉(xiāng)代理或者移動節(jié)點(diǎn)即作為通信節(jié)點(diǎn)時(shí) 能夠協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)完成 移動功能 維護(hù) 綁定緩存列表 維護(hù) 綁定更新列表 維護(hù) 家鄉(xiāng)代理列表 支持發(fā)送和接收 綁定更新 報(bào)文 支持發(fā)送和接收 綁定確認(rèn) 報(bào)文 支持發(fā)送和接收 家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)請求 報(bào)文和 家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)回應(yīng) 報(bào)文 支持第 二種類型的路由擴(kuò)展報(bào)頭 支持移動擴(kuò)展報(bào)頭及其選項(xiàng) 如果接收到的i p v 6 報(bào)文中包含本地地址選項(xiàng) 能夠正確處理本地地址選項(xiàng) 支持使用該協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成 返回可路由過程 支持在路由器通告中使用通告間隔選項(xiàng) 并且該選項(xiàng)是可配置的 可以配置自動發(fā)送路由器通告的時(shí)間間隔 支持在路由器通告中發(fā)送包含完整路由器地址的路由器通告 包含r 比特的 p 南京郵 u 學(xué)院壩l 學(xué)位論史 路由器通告 當(dāng)配置為家鄉(xiāng)代理時(shí)支持利用代理鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)截獲發(fā)往本鏈路移動節(jié)點(diǎn)原來 位置的報(bào)文 支持隧道機(jī)制 包括封裝與解封裝 能夠?qū)⒔孬@的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給位于異地網(wǎng) 絡(luò)的移動節(jié)點(diǎn) 2 2 初步設(shè)計(jì)思路 為了實(shí)現(xiàn)對移動性的支持 移動i p 模塊將支持把協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置為 家鄉(xiāng)代理或者移動節(jié)點(diǎn) 當(dāng)該節(jié)點(diǎn)不被配置為家鄉(xiāng)代理或者移動節(jié)點(diǎn)即作為通信 節(jié)點(diǎn)時(shí) 能夠鎊助其他節(jié)點(diǎn)完成移動功能 此外 家鄉(xiāng)代理和移動節(jié)點(diǎn)也有可能 同時(shí)作為通信節(jié)點(diǎn)而存在 所以它們也必須能夠完成通信節(jié)點(diǎn)所具備的全部功 能 經(jīng)過對協(xié)議的閱讀和分析 移動i p v 6 模塊可以設(shè)計(jì)成如圖2 1 所示架構(gòu) 在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中 依據(jù)實(shí)現(xiàn)的要求 可以將模塊從功能上分解成為若干 個(gè)子模塊 包括綁定緩存表維護(hù)模塊 綁定更新表維護(hù)模塊 家鄉(xiāng)代理上家鄉(xiāng)代 理表維護(hù)模塊 移動節(jié)點(diǎn)上的家鄉(xiāng)代理表維護(hù)模塊 各種輸入報(bào)文的處理模塊 路出優(yōu)化模塊以及移動檢測模塊等等 每個(gè)模塊將能夠完成自身特定的相對單一 的處理功能 同時(shí) 移動i p 工作流程的特征要求從邏輯上將整個(gè)系統(tǒng)劃分為三 個(gè)子系統(tǒng) 即家鄉(xiāng)代理子系統(tǒng) 移動節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng) 通信節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng) 但是這并不 意味著在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須將這三個(gè)子系統(tǒng)截然分開 設(shè)計(jì)成三個(gè)功能各異的獨(dú)立 模塊 可以考慮將它們有機(jī)地糅合在一起 這樣每個(gè)系統(tǒng)中功能相同 相近或者 相關(guān)聯(lián)的部分 可以使用同一個(gè)模塊來加以實(shí)現(xiàn) 予系統(tǒng)完成某一特定功能的過 程中 從相應(yīng)功能模塊中調(diào)用自己需要的那些函數(shù) 并執(zhí)行自身在函數(shù)中所對應(yīng) 的流程 完成這一子系統(tǒng)在工作過程中所對應(yīng)的處理 通過各予系統(tǒng)的協(xié)同工作 從而實(shí)現(xiàn)i p v 6 協(xié)議棧對移動性的支持 在圖2 1 中 因?yàn)榧亦l(xiāng)代理和移動節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)能夠作為通信節(jié)點(diǎn)而工作 所以這兩個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)該包含通信節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)所包含的全部功能模塊 考慮到由于 家鄉(xiāng)代理h a 和移動節(jié)點(diǎn)m n 對家鄉(xiāng)代理表的維護(hù)工作差剮很大 因此為它們分 別設(shè)計(jì)家鄉(xiāng)代理表維護(hù)模塊 即圖中h a 上的家鄉(xiāng)代理表維護(hù)模塊和m n 上家鄉(xiāng) 代理表維護(hù)模塊 而對于綁定緩存表 它們就可以使用同一個(gè)處理模塊 此外 南京郵電學(xué)院碩 學(xué)位論史 移動節(jié)點(diǎn)在處理鄰機(jī)通告時(shí) 可以先將i p v 6 協(xié)議棧原有的處理鄰機(jī)通告的函數(shù) n d 6 一r a i n p u t 按照移動i p 協(xié)議的要求進(jìn)行修改 然后加以調(diào)用 鑒于家鄉(xiāng)代理工 作的復(fù)雜性和特殊性 另行設(shè)計(jì)一個(gè)r a i n p u t 函數(shù) 位于圖中移動i p 路由廣播 處理模塊 用來進(jìn)行移動i p 的路由廣播處理 圖2 1 移動i p 模塊結(jié)構(gòu)初步考慮 在實(shí)現(xiàn)移動i p v 6 的過程中 必將牽涉到大量的基本協(xié)議棧中的函數(shù) 比如 i p 報(bào)文的接收函數(shù)i p 6 j n p u t i p 報(bào)文的發(fā)送函數(shù)i p 6 j u t p u t i p 報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù) 南京郵電學(xué)院碩j 學(xué)位論文 i d 6f o n v a r d 以及其它一些相關(guān)函數(shù) 這些函數(shù)都需要按照移動i p v 6 協(xié)議的要求 進(jìn)行修改 以滿足移動i p v 6 的一些特殊要求 可以考慮利用編譯開關(guān) i f d e f m i p 6 和 e n d i f 并結(jié)合其它機(jī)制 將移動性代碼和基本協(xié)議代碼有效地區(qū)分丌來 打開 編譯丌關(guān)m i p 6 以后 協(xié)議棧提供對移動性的支持 2 3 移動i p v 6 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的軟件設(shè)計(jì)方案 在現(xiàn)有i p v 6 協(xié)議棧中引入移動性支持后 移動i p v 6 將作為整個(gè)i p v 6 協(xié)議 棧的 個(gè)模塊而存在 并與i p v 6 協(xié)議棧其它各個(gè)模塊有機(jī)的融合在一起 共同 完成i p v 6 數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)工作 它在整個(gè)系統(tǒng)中的位置如圖2 2 所示 路由協(xié)議子系統(tǒng) 王 l路由協(xié)議代理模塊 7 s o c k e t 6 7 7t c p u d p 高 弋 網(wǎng) 呻 爵嘶妻 d 譬 l 囊r l 表 操作系統(tǒng)封裝層 實(shí)時(shí)睫作系統(tǒng) v x w r k s 幽2 2 移動i p v 6 模塊在系統(tǒng)中的位置 移動i p v 6 模塊利用i p 模塊 i p s e c 模塊 n d 模塊及i c m p 模塊提供的接口 和功能 在協(xié)議棧內(nèi)部完整實(shí)現(xiàn)對移動性的支持 在提供了對移動性的支持以后 運(yùn)行本協(xié)議棧的設(shè)備在無需配置的情況下就具有支持路由優(yōu)化的通信節(jié)點(diǎn)的功 能 在協(xié)議棧運(yùn)行起來后 操作人員能通過管理命令把運(yùn)行本協(xié)議棧的設(shè)備配置 成家鄉(xiāng)代理或移動節(jié)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理或移動節(jié)點(diǎn)的功能 同時(shí)該設(shè)備仍具有支 持路由優(yōu)化的通信節(jié)點(diǎn)的功能 在前文對移動i p v 6 進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上 結(jié)合圖2 1 的分析 并考慮到具體 實(shí)現(xiàn)過程中可能遇到的實(shí)際問題 進(jìn)一步將整個(gè)模塊整合成為九個(gè)子模塊 這些 子模塊協(xié)同工作 完成移動功能 移動i p v 6 模塊的框架如圖2 3 所示 南京郵電學(xué)院碩士學(xué)位論文 移 移動動 檢測 t i p 移初 網(wǎng)子模 數(shù)動始 管 塊據(jù)i p化 命 家鄉(xiāng) 幾列數(shù)子 令 代理 衣?lián)?接 上家 移動 維列塊 鄉(xiāng)代 路由 i p 信 護(hù)表口 h 理表 優(yōu)化 l 令處 l 卜 維護(hù) 子模 l 理子 h 模 進(jìn)程 塊模塊 l 一 一 i1 療1 i1 f 移動i p 報(bào)文輸入輸山與轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制圈移動i p 隧道機(jī)制圖移動i p 的n d 模塊 0 誓一黟棼n 一喇 群鬻蔫 鬻鞭鬻i 鬻女穢勰1 鄹 孵撼m 鬻 鞭 魁毫t 霸 一 c 2 3 1 初始化子模塊 初始化子模塊在整個(gè)協(xié)議棧進(jìn)行初始化的時(shí)候調(diào)用 初始化子模塊的功能是 初始化配置參數(shù)和移動i p v 6 模塊最主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 包括綁定緩存列表 移動 節(jié)點(diǎn)上家鄉(xiāng)代理列表 移動節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)前綴列表 移動節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)列表 移動節(jié) 點(diǎn) 綁定更新列表 另外 它還要初始化作為支持路由優(yōu)化的通信節(jié)點(diǎn)所需的各 種安全參數(shù) 并啟動定時(shí)更新數(shù)組的定時(shí)器 初始化子模塊的處理流程如圖2 4 初始化模塊結(jié)束后 運(yùn)行本協(xié)議棧的設(shè)備作為通信節(jié)點(diǎn)自動支持路由優(yōu)化功能 南京郵電學(xué)院碩士學(xué)位論文 初始化配置參數(shù)的全局 l 變量m l p 6 一c o n 仃g 上 l 初盤f 化并個(gè)移動模塊黹 i 要維f 的列嵌 上 初始化其他相關(guān)參數(shù)井 啟動定時(shí)更新數(shù)組的定 時(shí)器 圖2 4 初始化流程 2 3 2 移動i p 數(shù)據(jù)列表維護(hù)子模塊 移動i p v 6 模塊在數(shù)據(jù)包路出功能上對傳統(tǒng)的根據(jù)路由表來處理數(shù)據(jù)包的機(jī) 制的基礎(chǔ)上增添了新的功能 這種新的功能使得節(jié)點(diǎn)在離丌家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)后 其上層 應(yīng)用程序仍能用在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上的地址和網(wǎng)上的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信 這樣移動i p v 6 對上層應(yīng)用程序屏蔽了節(jié)點(diǎn)移動到其他子網(wǎng)的事實(shí) 實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)在移動時(shí)仍能正 常通信的功能 在協(xié)議棧中 移動i p 功能的實(shí)現(xiàn)被抽象為對 系列列表的操作 這些列表 包括綁定緩存列表 移動節(jié)點(diǎn)上家鄉(xiāng)代理列表 移動節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)前綴列表 移動 節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)列表 移動節(jié)點(diǎn)上綁定更新列表 家鄉(xiāng)代理上家鄉(xiāng)代理列表 本子模 塊提供對這些列表進(jìn)行操作和維護(hù)的接口 供其他子模塊調(diào)用 對列表的操作主 要包括 新建 增加 刪除 更新一個(gè)表項(xiàng) 根據(jù)給出關(guān)鍵字段查找列表 以及 列表定時(shí)器維護(hù)等 這些列表都是移動i p 模塊的最基本也最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 它們都將作為全局變量加以實(shí)現(xiàn) 綁定緩存列表 綁定緩存列表的表項(xiàng)包含了移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址和家鄉(xiāng)地址 的對應(yīng)關(guān)系 是移動節(jié)點(diǎn)通過在家鄉(xiāng)代理和支持路由優(yōu)化的通信節(jié)點(diǎn)上注冊 其轉(zhuǎn)交地址之后形成的 通信節(jié)點(diǎn)利用綁定緩存列表向移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包 發(fā)送綁定刷新請求 家鄉(xiāng)代理利用綁定緩存列表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到移動節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn) 交地址t 并進(jìn)一步引發(fā)移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的路由優(yōu)化 所以綁定緩存列表 6 南京郵電學(xué)院順i 學(xué)位論義 是實(shí)現(xiàn)移動i p 功能最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 移動節(jié)點(diǎn)上家鄉(xiāng)代理列表 為了保存從家鄉(xiāng)代理通過各種可能機(jī)制學(xué)習(xí)到的 在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上具有家鄉(xiāng)代理功能的路由器的信息 移動節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一個(gè)家 鄉(xiāng)代理列表 在移動節(jié)點(diǎn)要向家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)注冊一個(gè)新的家鄉(xiāng)地址時(shí) 通過查找 家鄉(xiāng)代理列表 找到最優(yōu)的家鄉(xiāng)代理 向其進(jìn)行注冊 移動節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)前綴列表 為保存從家鄉(xiāng)代理通過動態(tài)前綴發(fā)現(xiàn)機(jī)制學(xué)習(xí)到 的在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上的前綴信息 移動節(jié)點(diǎn)要在其上維護(hù)一個(gè)前綴列表 移動節(jié) 點(diǎn)把通過動態(tài)前綴發(fā)現(xiàn)機(jī)制學(xué)習(xí)到的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上的酊綴及鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)機(jī)制學(xué)習(xí) 到的外地鏈路e 的前綴信息都保存在前綴列表中 移動節(jié)點(diǎn)上子網(wǎng)列表 移動節(jié)點(diǎn)上要利用通過動態(tài)發(fā)現(xiàn)機(jī)制學(xué)習(xí)到的路由器 信息和前綴信息來組成子網(wǎng)表項(xiàng) 子網(wǎng)表是移動節(jié)點(diǎn)判斷是否在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò) 形成家鄉(xiāng)地址 向家鄉(xiāng)代理注冊 進(jìn)行移動性檢測等一系列功能都要用到的 蕈要數(shù)掘結(jié)構(gòu) 移動節(jié)點(diǎn)上綁定更新列表 移動節(jié)點(diǎn)上要對每個(gè)虛擬家鄉(xiāng)接口維護(hù)一個(gè)綁定 更新列表 用于汜錄移動節(jié)點(diǎn)已經(jīng)或?qū)⒁蚣亦l(xiāng)代理或通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送的綁定 更新 移動節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理注冊 向通信節(jié)點(diǎn)注冊 處理綁定應(yīng)答 綁定更 新請求時(shí)都要奄找綁定更新列表 家鄉(xiāng)代理上家鄉(xiāng)代理列表 為支持移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理動態(tài)發(fā)現(xiàn)機(jī)制 協(xié)議 棧在家鄉(xiāng)代理上要維護(hù)一個(gè)家鄉(xiāng)代理列表 移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理要收集移動 節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路上的具有家鄉(xiāng)代理功能的路由器的路由通告 生成移動節(jié)點(diǎn) 的家鄉(xiāng)鏈路上的家鄉(xiāng)代理列表 當(dāng)收到移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理請求時(shí) 作出應(yīng) 答 把家鄉(xiāng)代理列表中的表項(xiàng)發(fā)送給移動節(jié)點(diǎn) 幫助其實(shí)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理的動態(tài) 發(fā)現(xiàn)機(jī)制 移動節(jié)點(diǎn)上的h i f 接口信息 略 2 3 3 移動i p 信令處理子模塊 在原有i p v 6 協(xié)議的基礎(chǔ)上 移動i p v 6 新定義了幾個(gè)信令 節(jié)點(diǎn)之間通過發(fā) 送和處理這些信令來維護(hù)2 3 2 中提到的列表 實(shí)現(xiàn)移動i p v 6 的功能 2 3 3 1 綁定刷新請求消息的發(fā)送 接收 通信節(jié)點(diǎn)上維護(hù)一個(gè)綁定緩存表 表項(xiàng)記錄了與該通信節(jié)點(diǎn)利用路由優(yōu)化機(jī) 南京郵電學(xué)院碩j 二學(xué)位論文 制進(jìn)行通信的移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址和外地轉(zhuǎn)交地址的對應(yīng)關(guān)系 綁定緩存表項(xiàng)有 一個(gè)有效時(shí)間 當(dāng)有效時(shí)間到時(shí) 通信節(jié)點(diǎn)要將其刪除 等待移動節(jié)點(diǎn)下一次發(fā) 送來綁定更新信令 再次建立綁定緩存表項(xiàng) 為提高通信的效率 當(dāng)表項(xiàng)將要過 期而通信節(jié)點(diǎn)還有和移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的需求時(shí) 通信節(jié)點(diǎn)主動向移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送 一個(gè)綁定刷新請求消息 移動節(jié)點(diǎn)收到該消息后 向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)綁定更新 消息作為回應(yīng) 通信節(jié)點(diǎn)收到該綁定更新消息后 刷新將要過期的綁定更新表項(xiàng) 這樣通信節(jié)點(diǎn)可以利用該表項(xiàng)繼續(xù)通過路由優(yōu)化路經(jīng)和移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信 2 3 3 2r r p 過程 移動i p v 6 的引入對網(wǎng)絡(luò)的安全性也相應(yīng)地帶來了隱患 使網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)更 容易受到很隱蔽的攻擊 為消除 減弱這些安全隱患 移動i p v 6 在各節(jié)點(diǎn)交互 移動信令尤其是綁定更新信令時(shí)提供了相應(yīng)的安全機(jī)制 保護(hù)移動信令的完整 性 秘密性 移動節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送的綁定更新消息有i p s e c 來保護(hù) 移動節(jié) 點(diǎn)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新消息時(shí)引入了r r p 機(jī)制束保護(hù)該消息 r r p 過程由 移動節(jié)點(diǎn)發(fā)起 通過移動節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)的信令交互 最終在移動節(jié)點(diǎn)生成一個(gè) 通信節(jié)點(diǎn)能識別的密碼 移動節(jié)點(diǎn)用該密碼來加密綁定更新消息 通信節(jié)點(diǎn)用該 密碼柬認(rèn)證綁定更新消息的合法性 r r p 具體的描述參見移動i p v 6 的標(biāo)準(zhǔn)草案 協(xié)議棧中對r r p 的實(shí)現(xiàn)可以設(shè)計(jì)如下 l 移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送h o t i c o t i 消息 i 移動節(jié)點(diǎn)收到家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)的來自通信 l 節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后調(diào)用路由優(yōu)化函數(shù) 觸發(fā) i 路由優(yōu)化功能 維護(hù)狀態(tài)機(jī) 并對已存在或新建的綁定 l 更新表項(xiàng)設(shè)置新的狀態(tài) 0 i 創(chuàng)建包含h o t l c o t i 消息的報(bào)文 向通信節(jié) l 點(diǎn)發(fā)送該報(bào)文 l 量室一 幽2 5 移動 仃點(diǎn)發(fā)送h o t i c o t i 消息 南京郵屯學(xué)院碩士學(xué)位論文 2 通信節(jié)點(diǎn)接收到h o t i c o t i 消息 發(fā)送h o t c o t 消息 圈2 6 通信 點(diǎn)接收到h o nc o t i 消息處理流 3 移動宵點(diǎn)接收到h o t c o t 消息 圖2 7 移動節(jié)點(diǎn)接收到h o l c o t 消息處理流程 2 3 3 3 綁定更新消息的發(fā)送 接收 當(dāng)移動在外地得到新的轉(zhuǎn)交地址 或移動節(jié)點(diǎn)從外地回到了家鄉(xiāng)鏈路 節(jié)點(diǎn) 要向家鄉(xiāng)代理和通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新消息 注冊新的轉(zhuǎn)交地址或注銷綁定 協(xié) 南京郵 u 學(xué)院鋇 學(xué)位論義 議棧中對綁定更新消息發(fā)送 接收子模塊的實(shí)現(xiàn)如下 1 移動節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新 幽2 8 移動節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新 移動節(jié)點(diǎn)向家鄉(xiāng)代理發(fā)送綁定更新被以下情況觸發(fā) a 移動節(jié)點(diǎn)檢測到自己的移動后 調(diào)用函數(shù)m i p 6 一h o m e r e g i s t m t i o n 發(fā)送綁定更 新 b 移動節(jié)點(diǎn)收到綁定應(yīng)答后 調(diào)用函數(shù)m i p 6 i p 6 m a j n p u t 發(fā)送綁定更新 c 移動節(jié)點(diǎn)收到綁定請求后 調(diào)用函數(shù)m i p 6 p r o c e s s b r 發(fā)送綁定更新 移動節(jié) 點(diǎn)收到家鄉(xiāng)代理請求的應(yīng)答后 調(diào)用函數(shù)m i p 6 i c m p 6 d h a a q r e p i n p u t 發(fā)送 綁定更新 2 移動節(jié)點(diǎn)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新 2 0 南京郵屯學(xué)院碩士學(xué)位論立 幽2 9 移動1 y 點(diǎn)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定 移動節(jié)點(diǎn)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送綁定更新被以下情況可能被觸發(fā) a 移動節(jié)點(diǎn)定時(shí)器檢測發(fā)送綁定更新表時(shí) b 移動節(jié)點(diǎn)收到h o t 消息后 c 移動節(jié)點(diǎn)收到c o t 消息后 d 移動節(jié)點(diǎn)收到綁定應(yīng)答后 3 家鄉(xiāng)代理接收到綁定更新 幽2 1 0 家鄉(xiāng)代理接收到綁定更新 南京郵電學(xué)院煩士學(xué)位論文 家鄉(xiāng)代理接收到綁定更新后 調(diào)用函數(shù)m i p 6b cs e n db a 發(fā)出應(yīng)答 調(diào)用函 數(shù)m i p 6 p r o c e s t h r b u 和函數(shù)m i p 6 p r o c e ss h u r b u 結(jié)合綁定更新報(bào)文的要求和綁 定緩存表的現(xiàn)狀 調(diào)用綁定緩存表處理函數(shù)來添加 更新或刪除相應(yīng)綁定緩存項(xiàng) 調(diào)用函數(shù)m i p 6 t u n n e l c o n t r l 來建立 更新或刪除 個(gè)隧道 或者調(diào)用函數(shù) m i p 6 一b c p r o x y c o n t r l 來啟動 停止家鄉(xiāng)代理代替移動節(jié)點(diǎn)發(fā)送鄰機(jī)廣播報(bào)文的 l i 作 4 通信節(jié)點(diǎn)接收到綁定更新 通信節(jié)點(diǎn)接收到綁定更新后 調(diào)函數(shù)m i p