移動(dòng)IP切換機(jī)制性能分析

1、挪動(dòng)IP切換機(jī)制性能分析摘要目前挪動(dòng)IP技術(shù)的研究成為業(yè)界研究的重點(diǎn)，熱點(diǎn)問題主要集中在挪動(dòng)IP切換過程中如何保證通信的連續(xù)性，如何縮短切換的時(shí)延和QS保證等等。本文主要對(duì)在IPV4和IPV6中的切換性能做分析。關(guān)鍵詞挪動(dòng)IP；切換；切換時(shí)延切換是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要特征，切換機(jī)制的性能直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。挪動(dòng)IP己經(jīng)提供了切換過程，但是在某些情況下不合適支持實(shí)時(shí)應(yīng)用程序。研究切換的目的是要減少切換的延遲和丟包率，使得挪動(dòng)IP能很好的處理運(yùn)行實(shí)時(shí)應(yīng)用的挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的挪動(dòng)問題。挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)切換過程中，挪動(dòng)IP的切換時(shí)延可以表示為Thandver二Td+Treg(1)這里Td為挪動(dòng)檢側(cè)的時(shí)延，Tre

2、g為挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)時(shí)延。注冊(cè)時(shí)延根據(jù)不同的挪動(dòng)IP協(xié)議有所不同。后面根據(jù)不同的協(xié)議流程詳細(xì)描繪。挪動(dòng)IP定義了三種挪動(dòng)檢測(cè)算法，分別是LS(LazyellSithing)，前綴匹配P(Prefixathing),ES(EagerelSithing)。根據(jù)不同的挪動(dòng)檢測(cè)算法Td的差異將很大。下面詳細(xì)介紹這三種挪動(dòng)檢測(cè)的方法。根據(jù)LS的特點(diǎn)，挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)與家鄉(xiāng)代理注冊(cè)以后一直保持A有效直到代理的生存時(shí)間超時(shí)(RF2002中建議的代理生存時(shí)間為3倍的公告間隔).這種情況發(fā)生在挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)連續(xù)3次沒有收到它當(dāng)前注冊(cè)的代理的代理公告時(shí)N才進(jìn)展代理懇求并向HA注冊(cè)新的A，假如二層支持的話N將接收到不同的代理公告。P

3、網(wǎng)絡(luò)前綴匹配法與LS根本一樣，所不同的是它在代理公告中參加前綴長(zhǎng)度擴(kuò)展，該擴(kuò)展中包括代理的IP地址的網(wǎng)絡(luò)前綴，根據(jù)它N可以斷定是否兩個(gè)代理公告是從同一個(gè)子網(wǎng)接收的。ES同LS算法不同，它假設(shè)N挪動(dòng)方向改變較慢時(shí)，挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的代理公告就發(fā)生切換。因此，在挪動(dòng)檢測(cè)方面1Pv4和IPv6是一致的。前面我們理解到在挪動(dòng)檢測(cè)方面即Td中IPv4和IPv6是一致的，這里重點(diǎn)考慮切換時(shí)延公式(1)后一局部的詳細(xì)分析，即Treg。挪動(dòng)IPv4為挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)到家鄉(xiāng)代理的注冊(cè)定義了兩種不同的過程，在這里我們以通過外地代理轉(zhuǎn)發(fā)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)懇求此注冊(cè)過程進(jìn)展分析：外地代理注冊(cè)過程需要下面4個(gè)消息:(1)挪動(dòng)

4、節(jié)點(diǎn)發(fā)送注冊(cè)懇求到預(yù)期的外地代理，開場(chǎng)注冊(cè)過程;(2)外地代理處理注冊(cè)懇求，然后把它轉(zhuǎn)發(fā)到家鄉(xiāng)代理;(3)家鄉(xiāng)代理發(fā)送注冊(cè)應(yīng)答到外地代理，同意或者回絕這個(gè)懇求:(4)外地代理處理注冊(cè)應(yīng)答，把處理的結(jié)果告知挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)。圖1假設(shè)FA與N之間的鏈路跳數(shù)為無(wú)線鏈路1跳，根據(jù)圖1，將IPv4切換過程的時(shí)延分解如下:Tadv表示挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送注冊(cè)懇求消息在無(wú)線鏈路上的一跳的時(shí)延，TP，TFP和THP分別表示A,FA和HA處理注冊(cè)報(bào)文的時(shí)間，TFreq表示N發(fā)送注冊(cè)懇求到FA的鏈路延遲，TFHreq表示FA處理完注冊(cè)懇求后轉(zhuǎn)發(fā)給HA的注冊(cè)懇求的鏈路延時(shí)，同樣對(duì)于注冊(cè)響應(yīng)延時(shí)分別為THFak和丁Fak。這樣IPv

5、4的注冊(cè)時(shí)延表示為Thandver=Td+Treg(1)根據(jù)上面的假設(shè)，Treg表示為Treg二TFreq+TFP+TFHreq+THP+THFak+TFP+TFak+TP(2)當(dāng)為ES檢測(cè)機(jī)制時(shí)Td=x/2(3)其中的x表示為發(fā)送代理公告的時(shí)間間隔。根據(jù)(2),(3)，式(1)式可以表示為:Thandver=x/2+TFreq+TFp+TFHreq+THP十THFak+TFP十TFak+Tp(4)IPv4切換后與通信對(duì)端的通信的數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延為:Tdelay=Th十Thf十Tf(5)其中Th為通信對(duì)端到家鄉(xiāng)代理的傳輸時(shí)延，Thf為家鄉(xiāng)代理到外地代理的傳輸時(shí)延，Tf為外地代理到挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)延

6、。從中可以看出IPv4的切換機(jī)制存在的三角路由問題，對(duì)時(shí)延要求比擬高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，IPv4的切換機(jī)制不能保證很好的效勞質(zhì)量。連接到外地鏈路后，通過常規(guī)的IPv6無(wú)狀態(tài)或有狀態(tài)的自動(dòng)配置機(jī)制，挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以獲得一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)交地址。只要挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)一直連接到這個(gè)外地鏈路，目的地址是這個(gè)轉(zhuǎn)交地址的分組都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)。挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外地網(wǎng)絡(luò)獲得轉(zhuǎn)交地址后，需要向家鄉(xiāng)代理申請(qǐng)注冊(cè)，為挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)代理上建立“綁定.挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)首先向家鄉(xiāng)代理發(fā)送“綁定更新消息中懇求注冊(cè)，家鄉(xiāng)代理那么通過一個(gè)“綁定確認(rèn)消息對(duì)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的懇求進(jìn)展應(yīng)答。隨后，挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理使用“代理鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制，在家鄉(xiāng)鏈路上截取目

7、的地址是挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的所有IPv6分組，并通過隧道將它們轉(zhuǎn)發(fā)到挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的主轉(zhuǎn)交地址。在隧道中，家鄉(xiāng)代理對(duì)數(shù)據(jù)分組使用IPv6封裝，把挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的主轉(zhuǎn)交地址放在外層IPv6報(bào)頭的目的地址字段。同時(shí)在挪動(dòng)IPv6中，路由優(yōu)化是挪動(dòng)IPv6協(xié)議的根本功能局部。挪動(dòng)IPv6允許通信對(duì)端發(fā)出的分組直接路由到挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)，不必通過家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)，解決了在根本挪動(dòng)IPv4協(xié)議中的三角路由的問題。在切換發(fā)生后，假如不考慮平安機(jī)制挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以對(duì)支持挪動(dòng)IPv6的通信對(duì)端發(fā)送綁定更新。切換過程如圖2所示。圖2假設(shè)同IPv4，根據(jù)圖2將IPv6切換過程的時(shí)延分解如下：Tbu:表示挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送注冊(cè)懇求消息在鏈路上的時(shí)延(

8、它包含兩個(gè)局部一局部是無(wú)線鏈路的時(shí)延，另一局部是有線鏈路的時(shí)延);TP和THP分別表示N和HA、處理注冊(cè)報(bào)文的時(shí)間;Tba。表示HA發(fā)送注冊(cè)應(yīng)答到N的鏈路延遲(同樣也是包含兩局部鏈路傳輸延時(shí))。這樣IPv6的切換時(shí)延表示為Thandver=Td+Treg(1)將假設(shè)條件代入(1)式:Thandver=Td+Tbu+Tp+Tba+Thp(6)同時(shí)Tbu，和Tba都包含兩個(gè)局部:有線和無(wú)線鏈路傳輸延時(shí)，其中下標(biāo)表示無(wú)線鏈路;下標(biāo)!表示有線鏈路:Tbu=Tbu+Tbu!(7)Tba=Tba+Tba!(8)將(7)式和(8)式代入(6)式Thandver=Td+Tbu+Tbu!+TP+Tba+Tba!

9、+Thp(9)使用路由優(yōu)化機(jī)制后與通信對(duì)端通信的傳輸時(shí)延為Tdelay=T(10)當(dāng)挪動(dòng)節(jié)對(duì)與通信對(duì)端完成了綁定更新的操作，數(shù)據(jù)傳輸就是正常的傳輸時(shí)延。相對(duì)于挪動(dòng)IPV4，在挪動(dòng)IPV6協(xié)議的根底上，切換延遲有一定的優(yōu)越性，切換性能也就相對(duì)地進(jìn)步，以致在此根底上提出的挪動(dòng)IPV6快速切換，層次性挪動(dòng)IPV6管理模型等都從各種不同的角度對(duì)切換性能進(jìn)展了改良。1王雋峰.挪動(dòng)IP技術(shù)在DA分組域中的應(yīng)用.IPTehnlgy.2美DuglasE.er著.InternetrkingithTP/IP.3美SlnJD著，裘曉峰等譯.挪動(dòng)IP.北京機(jī)械工業(yè)出版社4G.Detyetal.,FastHandversfrbileIPv6,InternetDraft,IETF,arh2002.rkinPrgress.5H.Slian,.astelluia,K.alki,andL.Belli