移動IPv6為移動終端配置原籍代理

2019-11-03 09:32:25

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供稿：網(wǎng)友

（中山大學電子系鄭允光張光昭）　　摘要：本文從移動ipv6的基本原理和分級管理機制出發(fā)，結(jié)合移動終端對網(wǎng)絡(luò)操作的主動性和階段性，討論了移動終端不一定必需擁有永久原籍地址，并提出了為移動IPv6終端動態(tài)配置原籍代理的新設(shè)想，以期消除網(wǎng)絡(luò)上的大量信令開銷。

　　關(guān)鍵詞：移動IPv6 移動終端原籍代理HA 動態(tài)配置

一、引言

　　本文討論的移動終端是指一般的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，并不是網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，不提供網(wǎng)絡(luò)資源，是網(wǎng)絡(luò)資源使用者。因此，移動終端總是主動發(fā)起網(wǎng)絡(luò)操作，并且有階段性的使用網(wǎng)絡(luò)資源，事實上，絕大多數(shù)接入LAN或Internet的移動設(shè)備，都屬于移動終端。本文基于移動終端的這些特性，并考慮到移動IPv6中原籍代理對于移動到外部網(wǎng)絡(luò)的移動節(jié)點來說主要是起分組重定向（通過隧道）的作用，而這個功能不要求移動終端的原籍代理具有永久性，從而提出了動態(tài)配置移動終端的原籍代理的設(shè)想。這樣，當移動終端隨著移動過程中在不同網(wǎng)絡(luò)之間切換時，不需要不斷地向固定的代理交換綁定更新和確認信息。從而消除了網(wǎng)絡(luò)上的大量信令開銷。

二、Mobile IPv6對移動終端的支持

　　IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是針對IPv4現(xiàn)在面臨的問題提出的。由于移動通信的迅速發(fā)展，移動PC的不斷推廣，移動終端接入互聯(lián)網(wǎng)成為迫切的要求，移動IPv6成為IETF的移動IP工作組研究的主要課題，以最終取代過渡時期的移動IPv4。

　　由于IPv6對移動性的支持，IPv6對于IPv4有了很大的改進，除了提供更大的地址空間外，還包括：解決了移動IPv4的三角路由問題，優(yōu)化了移動IP的路由；允許移動結(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過帶入口過濾的路由器；不再需要移動IPv4中的外部代理；可以利用IPv6的IPSec進行安全保護；允許控制信息由IPv6分組捎帶傳送。

　　為了保證端到端的連接不會因為移動節(jié)點的接入點改變而改變，網(wǎng)絡(luò)通信中標識一個Socket的IP地址和端口號在移動過程中不能改變，即移動IP對于上層是透明的。為此，必須為移動節(jié)點分配兩個IP地址，一個作為它的固定標識，稱為原籍地址（Home Address，HAddr），另一個作為移動時的臨時標識，稱為移交地址（Care-of Address，CoA）。

　　當通信對端（Corresponding Node，CN）開始向移動節(jié)點（Mobile Node，MN）發(fā)送分組時，如果MN在原籍網(wǎng)絡(luò)，則分組被路由到MN的原籍網(wǎng)絡(luò)并被MN接收；若MN已經(jīng)移動到外部網(wǎng)絡(luò)，則MN會向原籍網(wǎng)絡(luò)中的一個原籍代理（Home Agent，HA）注冊綁定信息，告訴MN當前的CoA，HA代表MN截獲自CN的分組并通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到MN的CoA，這樣，MN就可以在外部網(wǎng)絡(luò)接收到CN的分組。

　　MN接收到HA轉(zhuǎn)發(fā)過來的分組，說明CN不知道MN已經(jīng)移動到外部網(wǎng)絡(luò)了。MN向CN發(fā)送綁定信息，告知CN其CoA，此后，CN和MN的通信將直接通過MN的CoA，而不再經(jīng)過HA。此時，CN發(fā)送到MN的分組，目的地址是MN的CoA，而利用IPv6中的路由頭部（Routing Header，RH）攜帶一個0類的RH，RH中是MN的HAddr，這樣當MN接收到這個分組并發(fā)現(xiàn)了0類的RH時，把RH中的HAddr和目的地址中的CoA互換，并把分組交給上層協(xié)議棧，這樣，對于Socket通信來說，其IP地址仍然是MN的HAddr，端到端的連接沒有中斷。

　　當MN又一次發(fā)生移動時，它從新的外部網(wǎng)絡(luò)的訪問路由器（AR2）獲得一個新的CoA，再向HA和CN更新綁定信息，這樣CN可以用新的CoA繼續(xù)和MN通信。同時，為了保證在兩個外部網(wǎng)絡(luò)間切換時來自CN的分組不丟失，MN在移動前先請求iH的外部網(wǎng)絡(luò)的訪問路由器（AR1）緩存分組，移動完成后再請求ARI將緩存的分組經(jīng)過隧道轉(zhuǎn)送到MN的新CoA。

三、分級Mobile IPv6管理

　　當移動結(jié)點MN遠離原籍網(wǎng)絡(luò)時，MN的每一次移動都要向HA和所有CN更新綁定信息，頻繁的移動會引起網(wǎng)絡(luò)上過多的信令開銷。因此IETF的移動IP組提出了分級移動IPv6移動管理機制（Hierarchical MIPv6 mobility management，HMIPv6）。

　　HMIPv6機制向HA和CN隱藏了MN的局部移動，從而使綁定更新等信令局部化，減少了網(wǎng)絡(luò)上的信令開銷。HMIPv6把鄰近的無線網(wǎng)絡(luò)分為一個域，每一個域由一個或多個移動錨點（Mobility Anchor Point，MAP）來管理，MAP作為MN的一個局部HA，MN在一個MAP所管理的域內(nèi)移動時，它有兩個CoA，一個是區(qū)域CoA （Regional CoA，RCoA），一個是鏈路CoA（on-Link CoA，LCoA）。MN在不同的無線訪問路由器（AR）中有不同的LCoA，但是只要它在該域內(nèi)，它的RCoA不變。這樣，當MN移動時，只需要向MAP更新LCoA，而對于HA和CN來說，MN仍然以RCoA來通信。MAP每次都為MN截獲來自CN和HA的分組，并根據(jù)RCoA從綁定信息中找到MN當前的LCoA，然后轉(zhuǎn)交給MN。只有當MN在不同的MAP管理的域之間切換時，才向MN和CN更新HAddr和RCoA的綁定。

四、為移動終端動態(tài)配置原籍代理

1．移動終端的主動性和階段性

　　在移動接入用戶中，大部分MN不是服務(wù)器，因此大部分網(wǎng)絡(luò)操作是由MN首先發(fā)起的，這樣MN就沒有在原籍網(wǎng)絡(luò)中注冊；并且根據(jù)動態(tài)原籍代理地址發(fā)現(xiàn)機制（Dynamic Home Agent Address Discovery），一個MN只要知道了“移動IPv6原籍代理”任播地址（“Mobile IPv6 Home-Agent”anycast address），并且能夠通過認證，它就可以在該網(wǎng)絡(luò)中注冊一個原籍代理（HA）。即當一個MN在某一個網(wǎng)絡(luò)中得到認證，無論該網(wǎng)絡(luò)在哪里，都可以把該網(wǎng)絡(luò)作為MN的原籍網(wǎng)絡(luò)。基于以上理由，MN保持一個永久的原籍地址（HAddr）是沒有必要的。

　　舉例說明，當MN不是服務(wù)器時，因為MN不提供網(wǎng)絡(luò)資源，沒有其它節(jié)點主動訪問它，故大部分網(wǎng)絡(luò)操作是由MN首先發(fā)起，體現(xiàn)了移動終端的主動性。另外，移動終端的階段性一般表現(xiàn)為兩種情況：（1）移動終端的應用層使用網(wǎng)絡(luò)的階段性，即MN建立的所有端到端連接不會持續(xù)不斷。當一個應用結(jié)束，再重新開始另一個應用的網(wǎng)絡(luò)連接時，如果MN發(fā)生了移動并切換到另一個網(wǎng)絡(luò)，此時由于MN不再保留和原來的任何CN的端到端通信，因此不再需要HA轉(zhuǎn)發(fā)分組；（2）移動終端本身的移動階段性，即MN不可能處于持續(xù)不斷的移動之中。當一個移動用戶打算在原籍網(wǎng)絡(luò)以外的某一個網(wǎng)絡(luò)中停留較長時間時，一旦與所有CN的端到端通信結(jié)束后，也不再需要HA為它轉(zhuǎn)發(fā)分組。

2．動態(tài)配置原籍代理的好處

　　MN移動到新的網(wǎng)絡(luò)后，離它最近的網(wǎng)絡(luò)是它移動前所在的網(wǎng)絡(luò)。因此，MN向所在網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒁苿拥降木W(wǎng)絡(luò)注冊一個新的HA，對于遠離原HA的MN，能減少信令傳輸?shù)木嚯x，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開銷和傳輸時延，有利于移動IPv6快速切換的實現(xiàn)；同時，可以防止MN因為原籍網(wǎng)絡(luò)的HA失效而無法繼續(xù)網(wǎng)絡(luò)通信的問題（例如得不到HA的綁定確認）。

3．選擇臨時原籍代理

　　MN在不同的訪問路由器（AR）之間的切換相對頻繁，因此把所連接的AR作為新的HA是不實際的，下面考慮在HMIPv6的域中選擇HA。

　　在前面的HMIPv6機制中，MAP充當了MN的局部HA的角色。MAP在所在域中一般是較高級的，它比其他路由器更接近域的邊緣，甚至是該域的邊緣路由器。如果在適當?shù)臅r候（舊的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)束后），MN把所在域的MAP注冊為新的原籍代理。這樣，當MN的移動不超出本域的時候，其所有分組都能經(jīng)過最佳或近似最佳的路由：CN-MAP（HA）-MN。而當MN切換到另一個MAP所在的域時，MN通過舊的MAP作為HA為它轉(zhuǎn)發(fā)分組，直到舊的通信結(jié)束，并且不打算立刻進行下一次切換，則又把本域中的MAP注冊為新的HA。由于MAP在域中網(wǎng)絡(luò)的較高級，由它來轉(zhuǎn)發(fā)分組，不會引起很大的迂回路由，同時MAP本身就充當局部HA的角色，因此不會對MAP有很大的改動。

五、小結(jié)

　　本文基于移動IPv6的基本原理，討論了移動IPv6中移動終端使用永久原籍代理的必要性，認為對于不提供網(wǎng)絡(luò)資源的移動終端，由于具有網(wǎng)絡(luò)操作的主動性和階段性，因而沒有必要使用永久原籍代理，并提出采用動態(tài)配置原籍代理的設(shè)想。在考慮選擇臨時原籍代理時，根據(jù)分級移動IPv6機制中MAP的特殊地位，提出在MAP所管理的域中選擇MAP作為臨時原籍代理的方案。

摘自《中國電信網(wǎng)》

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