移動IP中的移動檢測方法

2019-11-03 09:35:36

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

黃鵬馬艷峰　　摘要本文介紹了移動ip的基本概念和工作原理，并著重探討了移動檢測方法。按鏈路上有無代理廣播消息，移動檢測通常分為兩種情況進行。移動節點收到代理廣播消息后，可用生存時間域和網絡前綴做移動檢測；如果收不到代理廣播消息，在本地鏈路上，移動節點設法按固定節點通信的方式進行通信嘗試，在外地鏈路上移動節點將通過DHCP協議或手工配置進行通信，或對TCP進程進行監測并檢查鏈路的數據包以確定自己在移動網絡中的位置。

　　關鍵詞移動IP 本地代理外地代理移動檢測

　　移動IP在互聯網上為移動計算機提供了不中斷通信的無縫漫游協議。它突破了計算機機房、信息插座和地域等限制，允許移動節點在移動時穿過不同或相似的傳輸媒介，使人們能夠隨時、隨地、更加靈活地訪問互聯網。移動IP是一個對網絡移動性的解決方案。移動IP中移動節點要完成通信，必須先確定自己的位置，判斷自己是否在不同鏈路上進行切換。注冊完成后才能進行通信。移動節點如何判斷自己在網絡中的當前位置是移動IP研究中的重大課題，也是研究的熱點之一。本文擬從移動IP的基本概念、基本原理入手，探討移動IP中的移動檢測方法。

2 移動IP的基本概念

　　為解決互聯網的移動性問題，RFC 2002最先引入移動節點（Mobile Node）、本地代理（Home Agent）和外地代理（Foreign Agent）三種功能實體并提出移動IP的概念，從而為移動節點接入互聯網提供了透明路由協議。

2.1 移動IP的功能實體

　　移動節點是移動網絡中的主機或路由器。它可以將接入互聯網的位置從一條鏈路切換到另一條鏈路上，不用更改IP地址而仍然保持所有正在進行的通信。與移動節點緊密相關的兩個地址是本地地址和轉交地址。

　　本地代理是與移動節點本地鏈路相連的主機或路由器。當移動節點切換鏈路時，本地代理通知移動節點它的當前位置或廣播對移動節點本地地址網絡前綴的可達性，從而吸引那些送往移動節點的本地地址的數據包。同時，本地代理解析送往移動節點本地地址的數據包，并將這些數據包通過隧道傳送到移動節點的轉交地址上。

　　外地代理是連接在移動節點外地鏈路上的主機或路由器。外地代理為移動節點提供轉交地址并將移動節點的轉交地址通知移動節點的本地代理，同時外地代理還可以作為連接在外地鏈路上移動節點的缺省路由器。

2.2 本地地址和轉交地址

　　移動節點有兩個非常重要的IP地址，即本地地址和轉交地址。

　　移動節點的本地地址是指“永久”地分配給該節點的地址，當移動節點切換鏈路時，本地地址并不改變。只有當整個網絡需重新編址時才改變移動節點的本地地址。

　　轉交地址是連接本地代理和移動節點的隧道出口。轉交地址與移動節點當前所在的外地鏈路相關。會交地址也隨著移動節點的改換而改變。送往轉交地址的數據包可以通過現有的因特網路由機制傳送，而不需要移動IP中的隧道技術轉發數據包。

　　轉交地址包括外地代理轉交地址（Foreign Agent Care-of-Address）和配置轉交地址（Collocated Care-of-Address）。外地代理轉交地址是外地代理的任一個IP地址，外地代理只需有一個端口連接移動節點所在的外地鏈路上，因此，外地代理轉交地址的網絡前綴并不一定與外地鏈路的網絡前綴相同，多個移動節點可以同時共用一個外地代理轉交地址。配置轉交地址是暫時分配給移動節點的某個端口的IP地址，其網絡前綴必須與移動節點當前所連的外地鏈路的網絡前綴相同。當外地鏈路上沒有外地代理時，移動節點可以采用這種轉交地址。配置轉交地址是唯一的，只能被一個移動節點使用。

2.3 本地鏈路和外地鏈路

　　本地鏈路是與移動節點本地地址具有相同網絡前綴的鏈路。移動節點本地地址的網絡前綴決定了它的本地鏈路。

　　外地鏈路是移動節點外地代理所在的鏈路。

3 廣播消息

　　廣播消息在移動檢測中起著重要的作用。廣播消息有兩大類，一是廣播代理消息（Agent Advertisement Message）；二是代理請求消息（Agent Solicitation Message）。

3.1 廣播代理消息

　　本地代理或外地代理利用代理廣播消息向移動節點宣布它們的功能。當一個節點在一條鏈路上被配置成本地代理或（和）外地代理，它就在這條鏈路上廣播或組播代理廣播消息，這使得連到這條鏈路上的移動節點可以判定該鏈路上是否有代理存在。

3.2 代理請求消息

　　當移動節點等不到下一個周期發送的代理廣播消息時，它可以發送代理請求消息。請求該鏈路上的所有代理立即發送一個代理廣播消息，在移動節點快速地切換鏈路時，代理請求消息就非常有用了。

　　移動IP不要求對這兩種消息進行確認，移動IP利用了這兩個消息的格式，并對它們進行了擴展以完成移動檢測。

4 移動IP的工作機制

　　移動節點通過發送代理請求消息或接收本地代理和外地代理發送的代理廣播消息判斷自己在網絡中的位置。如果在本地鏈路上，移動節點就按固定節點的方式進行通信，而不需使用移動IP的功能。

　　如果移動節點連在外地鏈路上，它就從外地代理廣播的代理廣播消息中找到外地代理的轉交地址，同時向本地代理注冊該轉交地址。本地代理向移動節點回應接收或拒絕的注冊應答消息。

　　注冊成功后，本地代理將發往移動節點的數據包再次封裝通過隧道送到移動節點的轉交地址。然后從隧道取出、解封裝后送往移動節點。

　　從移動節點發出的數據包將通過標準的路由通道直接發到目的節點，不需要使用隧道技術。

5 移動IP中的移動檢測方法

　　移動檢測可按兩類情況進行，一是有代理廣播消息的情況；二是沒有代理廣播消息的情況。下面進行詳細的探討。

5.1 有代理廣播消息的情況

　　假設移動節點所連接的鏈路上至少有一個代理，則移動節點可以通過兩種方法來確定自己是否切換到了新的鏈路上，一種方法是利用生存時間域作移動檢測；另一種方法是利用網絡前綴作移動檢測。

5.1.1 用生存時間域作移動檢測

　　代理廣播消息中ICMP路由器廣播部分的生存時間域表示移動節點接收同一代理的廣播消息的時間周期。本地代理和外地代理需要頻繁地發送廣播消息以免廣播消息的丟失，特別是在較容易出錯的無線鏈路上。

　　當移動節點注冊到外地代理上時，如果在生存時間域規定的時間內卻沒有收到來自該代理的廣播消息，那么說明該移動節點已移動到另一鏈路上或者該外地代理已經不可用了。此時移動節點向下一個發來代理廣播消息的外地代理注冊，如果移動節點沒有收到任何廣播消息，它就發出一個代理請求消息去詢問。

5.1.2 用網絡前綴作移動檢測

　　假設移動節點向某條鏈路上的外地代理注冊，記錄了該代理廣播消息后，移動節點又收到了來自另一個外地代理的代理廣播消息。在這種情況下，移動節點將從兩個廣播消息中計算出網絡前綴并加以比較來判定兩個廣播消息是否來自同一條鏈路，如果不同，則兩個廣播消息是從不同的鏈路上接收到的，否則就是從同一鏈路上接收到的。當移動節點將新收到的廣播消息與它當前正注冊的外地代理比較后，如果發現它已移動到新鏈路上了，就應向在新鏈路上的外地代理進行注冊。否則，如果接收的廣播消息只是來自同一條鏈路的另一個外地代理，移動節點并沒有移動，這時，不必向新代理注冊；除非它在廣播消息中的生存時間（Lifetime）內沒有收到當前注冊的外地代理的廣播消息，這意味著，移動節點仍然采用第一個移動檢測方法（用生存時間）來看當前的外地代理是否還可用，如果不可用，移動節點就注冊到一個新的外地代理上。

5.2 沒有廣播消息的情況

　　移動節點接收不到廣播消息，就無法判斷自己是處在本地鏈路上還是外地鏈路上，此時移動節點必須用其他方法進行移動檢測。主要有下述三種方法。

5.2.1 設法在本地鏈路上通信

　　如果移動節點連到了一條鏈路上但卻收不到任何代理廣播消息，那么移動節點可以假設正連在它的本地鏈路上，并且其本地代理出現故障，無法廣播代理消息6這時，移動節點只需簡單地按它在本地鏈路上那樣進行通信。例如，可以向它在本地鏈趾用的缺省路由器發送ICMP Echo Request消息，如果這臺缺省路由器給出了應答，那么移動節點很可能正連在它的本地鏈路上，這樣就可以繼續通信了。

5.2.2 在外地鏈路上用DHCP和手工配置

　　如果缺省路由器沒有應答，那么移動節點可以認為它正連在一條外地鏈路上。這時，移動節點可以設法通過DHCP服務器得到一個地址，如果成功了，移動節點就可以將這個地址作為配置轉交地址，并向它的本地代理注冊。如果DHCP服務器沒有應答，那么使用移動節點的人可以為它手工配置一個IP地址作為配置轉交地址。如果還不行，那么這個移動節點就無法工作了。

5.2.3 監測TCP進程和鏈路上所有數據包

　　假設移動節點可以得刻一個配置轉交地址，那么可以通過兩種方法來推斷移動節點是否從一條沒有代理的鏈路移動到了另一條鏈路上。

　　第一種方法，在它已打開的TCP連接上檢查最近有沒有轉發進行。如果沒有，則說明移動節點在上一次注冊后它已經移動過了。

　　第二種方法，移動節點可以將它的網絡接口驅動置于接收所有包的模式。在這種模式下，移動節點可以檢查鏈路上的所有包，而不只是發給它的包。如果這些包中沒有一個網絡前綴與它的轉交地址的網絡前綴一樣，它就可以推斷它已從獲得轉交地址的那條鏈路移動到一條新鏈路上了。此時移動節點應得到一個新的轉交地址并向它的本地代理注冊。當然，移動節點必須知道各種鏈路的前綴長度才可判斷它轉交地址的網絡前綴與當前鏈路的網絡前綴是否相等。

6 總結

　　本文討論了移動IP的基本概念和工作原理及其移動檢測方法。移動檢測即移動節點判斷它是連在本地鏈路還是外地鏈路上以及在不同鏈路上進行切換的過程。移動節點接收由本地代理和外地代理周期發送的代理廣播消息，它也可以通過發送代理請求得到廣播消息。

　　根據兩種鏈路上有無代理廣播消息，移動檢測可按兩種情況進行。

　　移動節點可以接收代理廣播消息時，移動檢測有兩種方法。第一種方法是用生存時間域作檢測，移動節點可以在任何情況下采用這種方法。第二種方法利用網絡前綴作檢測，這要求代理在它們的代理廣播消息中加入前綴長度擴展部分。

　　如果移動節點連接的鏈路上沒有代理廣播消息，那么移動節點可以利用傳輸層和數據鏈路層來判定它當前的位置，從而通過DHCP或手工配置得到一個轉交地址并實現不中斷的通信。

摘自《中國數據通信》2002.1

上一篇：CDMA移動通信系統中抗遠近效應技術

下一篇：TD-SCDMA技術優勢與演進策略