移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述--資料

1、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述 摘要移動(dòng)性是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向之一，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議能支持單一無線終端的移動(dòng)和漫游功能，但這種基礎(chǔ)協(xié) 議并不完善，在處理終端切換時(shí)，存在較大時(shí)延且需要較大傳輸開銷，此外它不支持子網(wǎng)的移動(dòng)性。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的 擴(kuò)展協(xié)議能較好解決上述問題。文章首先介紹移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基本目標(biāo)，然后介紹移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議工作原理， 最后介紹能提高移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工作性能的擴(kuò)展協(xié)議0 、引言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信設(shè)備的迅速發(fā)展，人們迫切希望能隨時(shí)隨地從In ternet上獲取信息。針對(duì)這種情況，In ternet 工程任務(wù)組(IETF)于1996年開始制定支持移動(dòng) In ter net的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，移動(dòng)I

2、Pv6的正式標(biāo)準(zhǔn)(MIPv6-RFC37751)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：移動(dòng)IPv6的快速切換(FMIPv6-RFC40682)、層次移動(dòng)IPv6的移動(dòng)性管理(HMIPv6-RFC41403)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)(NEMO-RFC39634已經(jīng)出臺(tái)，相關(guān)的各項(xiàng)開發(fā)工作都在進(jìn)行中。下一代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)是基于IP分組交換的，而且移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出相互融合的趨 勢(shì)，故在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可以較為容易地引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用。1 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)Inicmd /帕片巧傳統(tǒng)IP技術(shù)的主機(jī)不論是有線接入還是無線接入，基本上都是固定不動(dòng)的，或者只能在一個(gè)子網(wǎng)范圍內(nèi)小規(guī) 模移動(dòng)。

3、在通信期間，它們的IP地址和端口號(hào)保持不變。而移動(dòng)IP主機(jī)在通信期間可能需要在不同子網(wǎng)間移動(dòng)， 當(dāng)移動(dòng)到新的子網(wǎng)時(shí)，如果不改變其IP地址，就不能接入這個(gè)新的子網(wǎng)。如果為了接入新的子網(wǎng)而改變其IP地址, 那么先前的通信將會(huì)中斷。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在In ternet上提供移動(dòng)功能的網(wǎng)絡(luò)層方案，它可以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)用一個(gè)永久的地址與互聯(lián)網(wǎng)i所示。中的任何主機(jī)通信，并且在切換子網(wǎng)時(shí)不中斷正在進(jìn)行的通信。達(dá)到的效果如圖一十保持與的通辭不中慚圖1移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)2 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議為移動(dòng)IPv6協(xié)議（MIPv6）, IETF已經(jīng)發(fā)布了 MIPv6的正式協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) RFC37751。M

4、IPv6支持單一終端無需改動(dòng)地址配置，可在不同子網(wǎng)間進(jìn)行移動(dòng)切換，而保持上層協(xié)議的通信不發(fā)生中斷。在MIPv6體系結(jié)構(gòu)中，含有3種功能實(shí)體：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（MN、家鄉(xiāng)代理（HA）、通信節(jié)點(diǎn)（CN）。其中MN為移動(dòng)終 端；HA位于家鄉(xiāng)子網(wǎng)，負(fù)責(zé)記錄 MN的當(dāng)前位置，并將發(fā)往 MN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至MN的當(dāng)前位置；CN為與MNS信的對(duì) 端節(jié)點(diǎn)。MIPv6的主要目標(biāo)是使MN不管是連接在家鄉(xiāng)鏈路還是移動(dòng)到外地鏈路，總是通過家鄉(xiāng)地址（ HoA尋址。MIPv6 對(duì)IP層以上的協(xié)議層是完全透明的，使得 MN在不同子網(wǎng)間移動(dòng)時(shí)，運(yùn)行在該節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序不需修改或配置仍 然可用。每個(gè)MN都設(shè)置了一個(gè)固定的HoA這個(gè)地址與其

5、當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。當(dāng) MN移動(dòng)至外地子網(wǎng)時(shí)，需要 配置一個(gè)具有外地網(wǎng)絡(luò)前綴的轉(zhuǎn)交地址（CoA,并通過CoA提供MN當(dāng)前的位置信息。MN每次改變位置，都要將它 最新的CoA告訴HA HA將HoA和CoA的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄至綁定緩存。假設(shè)此時(shí)一個(gè) CN向MN發(fā)送數(shù)據(jù)，由于目的地 址為HoA故這些數(shù)據(jù)將被路由至 MN的家鄉(xiāng)鏈路，HA負(fù)責(zé)將其捕獲。查詢綁定緩存后，HA可以知道這些數(shù)據(jù)可以 用CoA路由至MN的當(dāng)前位置，HA通過隧道將數(shù)據(jù)發(fā)送至 MN在反方向，MN首先以HoA作為源地址構(gòu)造數(shù)據(jù)報(bào)，然后將這些報(bào)文通過隧道送至 HA再由HA轉(zhuǎn)發(fā)至CN這就是MIPv6的反向隧道工作模式。若CN也支持MIP

6、v6功能，則MN也會(huì)向它通告最新的CoA這時(shí)CN就知道了家鄉(xiāng)地址為HoA的MN目前正在使 用CoA進(jìn)行通信，在雙方收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)將 HoA與 CoA進(jìn)行調(diào)換，CoA用于傳輸，而最后向上層協(xié)議遞交的數(shù)據(jù)報(bào)中 的地址仍是HoA這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)上層協(xié)議的透明傳輸。這就是MIPv6的路由優(yōu)化工作模式。建立HoA與CoA對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程稱為綁定（Bin di ng），它通過MN與HA CN之間交互相關(guān)消息完成，綁定更新 （BU是其中較重要的消息。3 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展協(xié)議3.1 移動(dòng)IPv6的快速切換基本的MIPv6解決了無線接入In ter net的主機(jī)在不同子網(wǎng)間用同一個(gè)IP尋址的問題，而且能保證在子網(wǎng)間

7、切 換過程中保持通信的連續(xù)，但切換會(huì)造成一定的時(shí)延。移動(dòng) IPv6的快速切換（FMIPv6）針對(duì)這個(gè)問題提出了解決方 法，IETF已經(jīng)發(fā)布FMIPv6的正式標(biāo)準(zhǔn)RFC40682。FMIPv6引入新接入路由器（NAR和前接入路由器（PAR兩種功能實(shí)體，增加MN的相關(guān)功能，并通過MN NAR PAF之間的消息交互縮短時(shí)延。MIPv6切換過程中的實(shí)驗(yàn)主要是IP連接時(shí)延和綁定更新時(shí)延決定要進(jìn)行切換時(shí)，MIPv6首先進(jìn)行鏈路層切換，即通過鏈路層機(jī)制首先發(fā)現(xiàn)并接入到新的接入點(diǎn)（AP,然后再進(jìn)行IP層切換，包括請(qǐng)求NAR的子網(wǎng)信息、配置新轉(zhuǎn)交地址（NCoA、重復(fù)地址檢測(cè)（DAD。通常IP層切換需 要較長(zhǎng)時(shí)間

8、，造成了 IP連接時(shí)延。針對(duì)這個(gè)問題，F(xiàn)MIPV6規(guī)定MN在剛檢測(cè)到NAR的信號(hào)時(shí)就向PAF發(fā)送代理路由 請(qǐng)求（RtSoPr）消息用于請(qǐng)求NAR的子網(wǎng)信息，PARR向應(yīng)以代理路由通告（PrRtAdv）消息告之NAR的子網(wǎng)信息。MN 收到PrRtAdv后便配置NCoA這樣，在MN決定切換時(shí)只需進(jìn)行鏈路層切換， 然后使用已配置好的NCoA即可連接至 NARMN連接至NAF后并不意味著它能立刻使用 NCoA與CN通信，而是要等到CN接收并處理完針對(duì)NCoA的BU后才 能實(shí)現(xiàn)通信，造成了綁定更新時(shí)延。針對(duì)這個(gè)問題，F(xiàn)MIPV6規(guī)定MN在配置好NCoA并決定進(jìn)行切換時(shí)，向PAR發(fā)送快速綁定更新（FBU消

9、息，目的是在PAR上建立NCoA-PCoA定并建立隧道，將 CN發(fā)往PCoA的數(shù)據(jù)通過隧道送 至NCoA NAR負(fù)責(zé)緩存這些數(shù)據(jù)。當(dāng) MN切換至NAR后，立即向它發(fā)送快速鄰居通告（FNA消息，NAR便得知MN 已完成切換，已經(jīng)是自己的鄰居，把緩存的數(shù)據(jù)發(fā)送給MN此時(shí)即使CN不知道MN已經(jīng)改用NCoA作為新的轉(zhuǎn)交地址，也能與MN通過PAR-NARS行通信。CN處理完以NCoA乍為轉(zhuǎn)交地址的BU后，就取消PAR上的綁定和隧道，CN 與MN間的通信將只通過NAR進(jìn)行此外，PAR攵到FBU后向NAF發(fā)送切換發(fā)起(HI)消息，作用是進(jìn)行DAD以確定NCoA勺可用性，然后NARP向應(yīng) 以切換確認(rèn)(HAck

10、)消息告知PAF最后確定可用的NCoA PAF再將這個(gè)NCoA!過快速綁定確認(rèn)(FBack)消息告訴 MN最終MN將使用這個(gè)地址作為NCoA 采用上述方法，F(xiàn)MIPv6切換延遲比基本MIPv6縮短10倍以上，工作流程如 下：1) MN檢測(cè)到NAF信號(hào)；2) MN發(fā)送RtSoPr; 3) MN接收PrRtAdv,配置NCoA 4) MN確定切換，發(fā)送 FBU 5) PAR發(fā)送HI, NAF進(jìn)行DAD操作；6) NAR回應(yīng)Hack; 7) PAR向MN發(fā)送FBA同時(shí)建立綁定和隧道，將發(fā)往 PCoA 的數(shù)據(jù)通過隧道送至NCoA 8) MN向 NAR發(fā)送FNA 9) NAR把MN作為鄰居，向它發(fā)送從P

11、AR隧道過來的數(shù)據(jù)；10) CN更新綁定后，刪除PAR上的綁定和隧道，CN將數(shù)據(jù)直接發(fā)往NCoA3.2 層次移動(dòng)IPv6的移動(dòng)性管理若MN移動(dòng)到離家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)很遠(yuǎn)的位置，每次切換時(shí)發(fā)送的綁定要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間才能被HA收到，造成切換效率低下。為解決這個(gè)問題，IETF提出層次移動(dòng)IPv6 (HMIPv®,發(fā)布了正式標(biāo)準(zhǔn)RFC41403。HMIPv6引入了移動(dòng)錨點(diǎn)(MAP這個(gè)新的實(shí)體，并對(duì) MN的操作進(jìn)行了簡(jiǎn)單擴(kuò)展，而對(duì) HA和CN的操作沒有任何 影響。按照范圍的不同，將 MN的移動(dòng)分為同一 MAF域內(nèi)移動(dòng)和MAP域間移動(dòng)。在MIPv6中引入分級(jí)移動(dòng)管理模型，最主要的作用是提高 MIPv6的執(zhí)行

12、效率。HMIPV6也支持FMIPV6,以幫助MN的無縫切換當(dāng)MN進(jìn)入MAP域時(shí)，將接收到包含一個(gè)或多個(gè)本地 MAP言息的路由通告（RA。MN需要配置兩個(gè)轉(zhuǎn)交地址：a） 區(qū)域轉(zhuǎn)交地址（RCoA,其子網(wǎng)前綴與MAP的一致；b）鏈路轉(zhuǎn)交地址（LCoA,其子網(wǎng)前綴與MAP的某個(gè)下級(jí)AR的 一致。首次連接至MAP下的某個(gè)AR時(shí)，將生成RCoA和LCoA并分別進(jìn)行DAD操作，成功后MN給MAP發(fā)送本地綁 定更新（LBU消息，將其當(dāng)前地址（即LCoA與在MAF子網(wǎng)中的地址（即RCoA綁定，而針對(duì)HA和CN MN發(fā)送 的BU的轉(zhuǎn)交地址則是RCoA CN發(fā)往RCoA的包將被MAP截獲，MAP將這些包封裝轉(zhuǎn)發(fā)至

13、MN的LCoA如果在一個(gè)MAP域內(nèi)移動(dòng)，切換到了另一個(gè) AR MN僅改變它的LCoA只需要在MAP上注冊(cè)新的地址，不必向 HA CN發(fā)送BU這樣就能較大程度地節(jié)省傳輸開銷，由此可見，MAP本質(zhì)上是一個(gè)區(qū)域家鄉(xiāng)代理。在MAF域間移動(dòng)時(shí)，MN將生成新的RCoA和LCoA這時(shí)才需要給BU發(fā)送HA和CN注冊(cè)新的RCoA當(dāng)然也需要 發(fā)送LBU給新區(qū)域的MAP域內(nèi)移動(dòng)和域間移動(dòng)的注冊(cè)過程如圖2所示。HMIPv6綁運(yùn)佶總殳用圖2 HMIPv6的注冊(cè)過程因此，只有RCoA才需要注冊(cè)CN和HA只要MN在一個(gè)MAP域內(nèi)移動(dòng)，RCoA就不需要改變，使 MN的域內(nèi)移動(dòng) 對(duì)CN是透明的。3.3 子網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性（NE

14、MO工作組研究將移動(dòng)子網(wǎng)作為一個(gè)整體在全球互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)變換接入位置時(shí)的移動(dòng)管理和路由可達(dá)性問題。移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)固定，通過一臺(tái)或多臺(tái)移動(dòng)路由器連接至全球的互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)完全透明，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)無需感知網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)，不需要支持移動(dòng)功能。IETF已發(fā)布NEMC的正式標(biāo)準(zhǔn)RFC39634。NEMO網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)路由器、本地固定節(jié)點(diǎn)（LFN和本地固定路由器（LFR組成。LFR可接入其他MN 或MR構(gòu)成潛在的嵌套移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。NEMO的原理與MIPv6類似，當(dāng)其移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)， MR生成轉(zhuǎn)交地址CoA向其HA發(fā)送BU綁定MR的HoA 和CoA并建立雙向隧道。CN發(fā)往LFN的數(shù)據(jù)將

15、路由至HA經(jīng)路由查詢下一跳應(yīng)是 MR的HoA HA便將數(shù)據(jù)用隧道 發(fā)至MR MR將其解封裝后路由至LFM反方向上，所有源地址屬于NEM網(wǎng)絡(luò)前綴范圍的數(shù)據(jù)都將被 MF通過隧道送 至HA HA負(fù)責(zé)將其解封裝路由至 CN值得注意的是，HA上必須有NEM網(wǎng)絡(luò)前綴范圍的路由表，即HA需要確定發(fā)往LFN的數(shù)據(jù)的下一跳是MR的HoA 有兩種途徑建立該路由表：a）在BU中攜帶NEM網(wǎng)絡(luò)前綴信息；b）在MF與HA間通過雙向隧道運(yùn)行路由協(xié)議。RFC39634中只提出了基本的反向隧道工作方式，沒有解決三角路由問題，特別是在NEM側(cè)絡(luò)嵌套的情況下，需要多個(gè)HA的隧道封裝轉(zhuǎn)發(fā)，效率不是很高。為此，針對(duì) NEM路由優(yōu)化的相關(guān)工作正在進(jìn)行中。3.4 應(yīng)用中的技術(shù)整合在移動(dòng)IPv6中引入上述擴(kuò)展協(xié)議后，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以提供對(duì)單一終端和子網(wǎng)的移動(dòng)性支持，并且在移動(dòng)過程中支持終端、子網(wǎng)的快速切換和層次移動(dòng)性管理。其架構(gòu)如圖 3所示圖3移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)此結(jié)構(gòu)下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在處理切換時(shí)，傳輸時(shí)延等開銷較小，能做到無縫切換，可承載豐富的多媒體業(yè)務(wù)，提供良好的用戶服務(wù)。4、結(jié)束語移動(dòng)IPv6協(xié)議能支持單一終端在不同子網(wǎng)間移動(dòng)切換， 保持上層通信的不中斷，但其切換速度和效率不是很高。 移動(dòng)IPv6的快速切換這一擴(kuò)展協(xié)議提高了終端在不同子網(wǎng)間切換速度，降低了切換時(shí)延。層