移動IP的兩種實現方法

2019-11-03 09:27:33

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供稿：網友

　　移動ip從1996年RFC2002公布之后（之前），國外一些大學和公司推出了許多方案和研究項目，經閱讀標準文檔和草案及相關資料，我們認為可以有兩種方法來開發移動IP（不考慮安全因素）。首先，需要澄清一個問題，RFC2002, 即“IP Mobility Support”，在國內發表的文章中，簡稱“移動IP”, 我們認為這種稱呼有誤導的嫌疑，譯成IP的移動性支持可能更合適些。即對IP協議進行擴展，支持終端的移動性。順便說明，移動IP是以移動節點的一個固有IP地址來唯一地標識的。在有的移動IP實現中，是使用NAI或FQDN來唯一地標識移動節點的，這從一個側面說明使用IP地址標識移動節點顯得有點笨拙。當然，在許多情況下保持節點的IP地址不變還有其他原因，通常一些網絡服務是以IP地址為基礎的，比如軟件注冊和接入優先級控制等。

　　第一種方法是RFC2002+區域注冊形成層次化的FA樹狀結構。這種方法由HUT進行了實施，該項目是作為學校的軟件工程課的一個題目逐步擴展而來，形成了Lifix!Go商品化方案。

　　第二種方法是RFC2002+路由優化，這種方法的優勢在于升級容易，即IPv4狀態下的HA, FA, MN, CN已經是IPv6下的工作方式，只要加入IPv6的支持即可完成，IPv6環境下的移動IP開發工作量基本上可以省略。

　　下面分別對兩種方法的工作機制加以介紹。

1． FA的層次化結構

　　圓圈內即為FA層次化結構，這是區域注冊概念的實例化而已。在標準RFC2002中，當MN移動到外地FA覆蓋范圍內，通過FA向HA注冊或MN從當地DHCP服務器處申請獲得IP地址，以此IP地址作為COA直接向HA注冊，每次MN換接入點時，都要重復同樣的過程，這樣便引入了相當的時延。如果MN從甲地移動到乙地的過程中，正在進行某種業務且該業務是時延敏感業務，如話音，通話就會受到影響，導致用戶的滿意度下降。FA的層次化結構正是為了解決MN在移動過程中的時延問題而提出的，其思路是在第一次移動到某FA層次結構中時，MN執行標準注冊過程，即通過FA向HA注冊。在注冊過程中，注冊信息通過圖中的LFA,FA,HFA,直到HA,其中LFA,FA和HFA保留MN的注冊請求信息。在HA的響應信息（如果是MN的成功注冊）返回到HFA之后，響應信息按注冊請求信息的相反路徑返回到MN，其中LFA,FA,HFA保留有MN的注冊允許信息（如SA—安全聯盟，TTL等）。如圖中，如果MN從LFA1移動到LFA2，MN通過LFA2發注冊請求信息，LFA2接到注冊請求信息后，轉發到FA1，FA1利用MN的NAI信息查找一個表（類似移動網絡中的VLR, Visitor Location Register拜訪位置注冊服務器）,如果MN在以前注冊過，且TTL沒有過期，則FA1將注冊應答直接返回給LFA2，由LFA2轉發至MN,該應答信息包含允許MN接入的剩余時間。從這里我們可以看出，層次化結構減少了2倍的從FA1到HA的傳輸時延。通過減少MN到注冊允許點的路徑跳數來間接地達到快速注冊的目的，這正是層次化結構的關鍵所在。當然在注冊過程中MN位于LFA1和LFA2的交叉覆蓋范圍時，MN要決定如何收發數據包的問題，可以使用如草案中所敘述的Buffer或Multicast來解決丟包問題，但這不是層次化結構所要解決的。據HUT的Lifix!Go白皮書，其最小時延可以做到24ms,最大為97.6ms，完全在人所能容忍的200ms限度內。

　　2．路由優化

　　此圖中略掉了FA。所謂路由優化，即是在MN與CN的數據通信過程中，將HA的中轉功能省掉，MN和CN直接通信，這樣至少可以減少一跳的延時（假設圖中的各節點直接連接，在實際網絡環境中，在節點之間會有其他路由節點）。在這種方法中。

　　在MN的接入點發生變化時，即COA發生變化，而在MN與CN通信時，外層IP頭的目的地址使用MN的COA而非MN的家鄉地址。MN接入點發生變化，意味著COA發生變化，則外層TCP連接不能保持。在內層IP為了維持TCP的連接性，CN中必須修改協議層軟件，以完成IP的IP封裝。在實際應用中必須考慮到數據的完整性和保密性問題，即使用IPSec中的AH(認證頭)或ESP（封裝安全載荷）來滿足這些要求。在這里，我們先不考慮安全問題。圖4直接說明路由信息的傳遞過程。

　　當CN有信息要發送到MN時，CN按照常規IP路由過程，使用正常的IP數據包格式，即目的地址為MN的家鄉地址。我們假定MN不在家鄉網絡，則HA截獲數據包，并將該數據包進行封裝發送到MN的COA,同時HA將向CN發送MN的地址更新信息，CN收到更新信息后，在以后的數據發送過程中，則直接使用MN的COA進行數據封裝，這樣便消除了三邊路由問題。如果MN移動到了一個新的子網或網絡，MN除向HA注冊外，還向HA發送地址更新請求信息（請求HA代替MN向CN發送地址更新信息，通知CN地址已改），CN收到地址更新信息后，便將與MN通信的數據發送到新的COA。當然在常規的路由優化過程中，存在長延時和丟包問題，如果結合FA（oFA-以前的FA，nFA-新的FA）將可能從一定程度上得到減輕。

　　在關于MIPv6的草案中，提到MN只使用CCOA(Co-located COA, 同機配置轉交地址)，同時任何執行IPv6的節點都必須支持IP的移動性，即CN的協議棧天生支持路由優化。

　　移動IP的發展過程中，FA層次化結構考慮的是Internet的現實性問題，是為網絡運營商構建的方案，因為該結構有低的時延，這樣便為支持時延敏感業務（話音）創造了條件。路由優化考慮的是網絡資源的利用問題，著眼未來，在IPv6中實現，可以除去歷史的包袱，沒有后向兼容問題。如果在IPv4上實現，面臨的問題較大，即必須在CN的協議棧上打個楔子。如果考慮到CN是應用服務器，而非普遍分布的各種臺式終端或便攜機的話，這種實現可以實施。

摘自　通信世界

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