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企業(yè)網(wǎng)絡(luò)移動IP技術(shù)（2）

2019-11-04 20:48:37
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供稿：網(wǎng)友

　　移動ip工作原理
　　　　移動IP的核心思想是在用戶終端設(shè)備在不同子網(wǎng)間漫游的過程中仍保持使用一個固定的IP地址。移動IP系統(tǒng)通常是由移動IP協(xié)議，本地代理，外地代理構(gòu)成的，如圖1所示。移動節(jié)點在初始時連接到一個本地網(wǎng)絡(luò)，稱為本地子網(wǎng)，其所連接的路由器稱為本地代理。移動節(jié)點漫游到的新的子網(wǎng)稱為外地子網(wǎng)，這時其連接的路由器稱為外地代理。由于移動節(jié)點的IP地址未發(fā)生改變，則這一漫游過程并不會引起路由信息的更新。但是，由于移動節(jié)點已經(jīng)不在物理的連接到本地代理上，則其它節(jié)點發(fā)往移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包將只能到達本地代理而無法最終到達已在別處的移動節(jié)點。
　　
　　
　　
　　圖1 移動IP的實現(xiàn)機理
　　
　　　　為此，當移動節(jié)點從本地網(wǎng)絡(luò)漫游到一個外地子網(wǎng)時，將需要通過外地代理一起完成向本地代理的漫游注冊。注冊的結(jié)果是外地代理向本地代理通知移動節(jié)點已經(jīng)漫游到外地子網(wǎng)，并且可以通過一個中轉(zhuǎn)地址來訪問。從而本地代理建立一個到中轉(zhuǎn)地址的數(shù)據(jù)隧道（tunnel），將目的地址與移動節(jié)點IP地址相同的數(shù)據(jù)包發(fā)送到數(shù)據(jù)隧道上去。中轉(zhuǎn)地址實際上是外地代理上與移動節(jié)點連接的接口地址。因此，當數(shù)據(jù)包到達數(shù)據(jù)隧道的終點（即外地代理）時，外地代理可以根據(jù)移動節(jié)點的MAC地址查詢自身維護的ARP表，從而通過二層轉(zhuǎn)發(fā)將數(shù)據(jù)包傳遞到移動節(jié)點。舉一個日常生活中的例子，當某人出門渡假時，可以由其住在一起的父母將信件轉(zhuǎn)給渡假屋的收發(fā)室，后者再轉(zhuǎn)交本人。這樣的好處是顯而易見的，因為不需要向所有的發(fā)信人通知新的郵寄地址。
　　
　　　　在移動IP技術(shù)方案中，其它向移動節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點統(tǒng)稱為通信節(jié)點。（Correspondent node）。通信節(jié)點并不需要知道移動節(jié)點的漫游信息，而只需將數(shù)據(jù)包發(fā)往移動節(jié)點所屬的本地代理。本地代理再通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到移動節(jié)點。從移動節(jié)點向通信節(jié)點的回復可以通過外地代理按照正常的路由尋址來實現(xiàn)，除非啟用了“反向隧道”（reverse tunneling，這意味著回送數(shù)據(jù)包將從外地代理經(jīng)過本地代理到達通信節(jié)點）。　　為了實現(xiàn)上述的工作原理，首先需要在移動節(jié)點上安裝支持移動IP功能的協(xié)議棧，從而移動節(jié)點可以發(fā)起漫游注冊。簡單說來，這其實是通過移動節(jié)點與外地代理間的MAC地址“欺騙”來完成的。對于從移動節(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)包，移動節(jié)點動態(tài)地將外地代理設(shè)置為缺省網(wǎng)關(guān)，即使它們并使用同一個子網(wǎng)地址空間。對于數(shù)據(jù)包接收的情況，外地代理通過ARP代理功能和主機路由來強制接收并轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為移動節(jié)點地址的數(shù)據(jù)包。
　　
　　　　移動IP適用與許多應(yīng)用場合，比如，在基于IP技術(shù)的移動通訊電話網(wǎng)絡(luò)中，IP電話的號碼通常總是與IP地址緊密相關(guān)的。當用戶帶著移動電話從一個城市到達另一城市時，并不希望因為必須更改IP地址而改用新的電話號碼。又比如，假設(shè)一個無線局域網(wǎng)用戶正在其筆記本電腦上利用FTP協(xié)議進行文件傳輸，而此時又需要帶著電腦走到大樓另外一層的辦公室（通常這意味著通過另外一個局域網(wǎng)接入）。雖然WLAN技術(shù)可以保證物理的連接不被中斷，但假如需要配置一個新的IP地址，則必須中斷進行中的文件傳輸而重新下載。移動IP技術(shù)則可以很好的解決這些問題。
　　
　　移動路由器
　　
　　　　前面介紹了移動IP的基本工作原理，同時我們提到，移動性的實現(xiàn)不僅需要本地代理與外地代理，同時還需要在移動節(jié)點上的協(xié)議支持。這一方案在只有一個或幾個移動節(jié)點的情況 并沒有什么問題。但是，當同屬于一個子網(wǎng)的多個節(jié)點需要同時漫游時，則需要為每一個節(jié)點安裝移動IP協(xié)議棧，這就增加了系統(tǒng)治理的復雜性。為此，移動路由器的引入就顯得相當必要了。通過移動路由器，子網(wǎng)中的節(jié)點無須任何改變就可以實現(xiàn)任意漫游。
　　
　　　　這里，在本地子網(wǎng)的節(jié)點與本地代理之間加入了一個移動路由器。當子網(wǎng)中的多個節(jié)點漫游時，移動路由器而不是節(jié)點自身與外地代理完成向本地代理的漫游注冊過程。這時，移動路由器實現(xiàn)象一個普通的移動節(jié)點一樣進行注冊，從而本地代理可以建立一個到外地代理的數(shù)據(jù)隧道，這一隧道用于數(shù)據(jù)包從本地代理通過外地代理到達移動路由器。與移動節(jié)點不同的是，這里還需要另外建立一個從本地代理到移動路由器的直接數(shù)據(jù)隧道，從而為移動路由器連接的節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸。
　　
　　　　換句話說，這里采用了雙重隧道的嵌套技術(shù)。通信節(jié)點發(fā)往移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包首先到達本地代理，接下來本地代理通過直接到達移動路由器的內(nèi)層隧道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到移動節(jié)點。值得說明的是，隧道只是一個邏輯的概念，內(nèi)層隧道實質(zhì)上是有外層隧道（及本地代理到外地代理間的隧道）以及外地代理到移動路由器的連接構(gòu)成的。具體的工作流程如圖2所示。本地代理為數(shù)據(jù)包插入兩個隧道報頭。外面的報頭指示數(shù)據(jù)從本地代理到達外地代理，在外地代理上，外層的報頭被移去，然后外地代理根據(jù)內(nèi)層的報頭將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動路由器。在移動路由器上，再移去內(nèi)層報頭，然后根據(jù)還原的IP數(shù)據(jù)包中的目的地址信息將數(shù)據(jù)包最終發(fā)送給對應(yīng)的主機。從移動子網(wǎng)向通信節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包則可以經(jīng)過移動路由器和外地代理而直接發(fā)送到通信節(jié)點，無須再經(jīng)過本地代理。
　　
　　　　圖2中顯示了這一工作流程。本地代理對外廣播通過自身到達子網(wǎng)148.33.0.0 /16的路由信息。同時，在本地代理的路由表內(nèi)建立以下幾個路由表項。第一個表項標示到達148.33.0.0 /16子網(wǎng)需要經(jīng)由移動虛擬網(wǎng)絡(luò)172.16.2.0 /24中的移動路由器（地址為172.16.2.1）。 第二個表項則指明到達172.16.2.1的下一跳為外地代理提供的中轉(zhuǎn)地址。圖中的蘭色線顯示了移動子網(wǎng)中的一個節(jié)點與通信節(jié)點間的數(shù)據(jù)包流動過程。
　　
　　
　　
　　圖2 基于移動路由器的工作機理
　　
　　　　移動路由器配置舉例
　　
　　　　下面給出了移動路由器的配置舉例。具體的命令說明請參考CISCO IOS12。2的有關(guān)文獻及http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/PRodUCt/software/ios122/122newft/122t/122t4/ftmbrout.htm#xtocid29中的有關(guān)內(nèi)容。
　　
　　本地代理配置
　　
　　hostname HomeAgent
　　!
　　interface Loopback0
　　ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
　　!
　　interface Ethernet0
　　ip address 172.16.100.1 255.255.255.0
　　!
　　interface Serial0
　　ip address 192.30.1.1 255.255.255.0
　　clockrate 4000000
　　!
　　router mobile
　　!
　　router eigrp 1
　　redistribute mobile metric 10 2000 255 1 1500
　　network 1.0.0.0
　　network 172.16.0.0
　　network 192.30.1.0
　　auto-summary
　　!
　　ip classless
　　ip mobile home-agent
　　ip mobile virtual-network 172.16.2.0 255.255.255.0
　　ip mobile host 172.16.2.1 virtual-network 172.16.2.0 255.255.255.0
　　ip mobile mobile-networks 172.16.2.1
　　network 148.33.0.0 255.255.0.0
　　ip mobile secure host 172.16.2.1 spi 100 key ascii cisco
　　外地代理配置
　　hostname ForeignAgent
　　!
　　interface Ethernet0
　　ip address 192.30.2.1 255.255.255.0
　　ip irdp
　　ip irdp maxadvertinterval 10
　　ip irdp minadvertinterval 7
　　ip irdp holdtime 30
　　ip mobile foreign-service
　　!
　　interface Ethernet1
　　ip address 192.30.3.1 255.255.255.0
　　ip irdp
　　ip irdp maxadvertinterval 10
　　ip irdp minadvertinterval 7
　　ip irdp holdtime 30
　　ip mobile foreign-service
　　!
　　interface Serial0
　　ip address 192.30.1.2 255.255.255.0
　　!
　　router mobile
　　!
　　router eigrp 1
　　network 192.30.1.0
　　network 192.30.2.0
　　network 192.30.3.0
　　auto-summary
　　!
　　ip classless
　　ip mobile foreign-agent care-of Serial0
　　移動路由器配置
　　hostname MobileRtr
　　!
　　interface Ethernet0
　　ip address 148.33.2.129 255.255.255.192
　　!
　　interface Ethernet1
　　ip address 172.16.2.1 255.255.255.252
　　ip mobile router-service roam
　　ip mobile router-service solicit
　　no ip route-cache
　　!
　　router mobile
　　!
　　ip classless
　　ip mobile secure home-agent 1.1.1.1 spi 100 key ascii cisco
　　ip mobile router
　　address 172.16.2.1 255.255.255.0
　　home-agent 1.1.1.1
　　路由器冗余
　　
　　　　冗余是為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以免單個路由器的故障引起網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的中斷。在移動IP技術(shù)中，冗余可以從多方面來實現(xiàn)。
　　
　　　　移動路由器上可以同時支持多于一個的漫游接口（與移動子網(wǎng)連接的接口），并且可以通過設(shè)置不同的優(yōu)先級別從而保證當多個接口上同時收到IRDP廣播時選擇合適的接口來處理相關(guān)信息。
　　
　　　　可以設(shè)置兩個外地代理來支持外地代理冗余，這樣當一個外地代理失效時，移動路由器可以尋找另外一個來接替它的工作以實現(xiàn)移動IP。
　　
　　　　本地代理和移動路由器都可以通過HSRP協(xié)議來實現(xiàn)冗余。兩個并存的支持本地代理功能的路由器通過其間運行的HSRP來模擬成為一個虛擬的本地代理。其中的一個處于工作狀態(tài)而另一個處于熱備份狀態(tài)。當工作路由器失效時，HSRP可以保證透明的自動切換到熱備份路由器，從而對移動路由器和外地代理而言，本地代理保持工作的連續(xù)性。同理，移動路由器也可以利用HSRP來提高可靠性。
　　
　　　
　　

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