一、引言

隨著網絡技術和無線通信設備的迅速發展，人們迫切希望能夠隨時隨地從Internet上獲取信息。針對這種情況，Internet工程任務組(IETF，Internet Engineering Task Force)于1996年開始制定支持移動Internet的協議，即移動ip協議[1]。移動IP協議是一種在Internet上提供移動功能的網絡層方案，使節點在切換鏈路時不中斷正在進行的通信。非凡是移動IP提供了一種IP路由機制，使移動節點可以以一個永久的IP地址連接到任何鏈路上。

為了在Internet上實現無線接入，需要給每個移動節點分配全球唯一的TP地址。但是，由于Internet用戶數量的猛增和新的應用要求，IPv4協議出現了嚴重的地址匱乏、對網絡安全和服務質量支持不夠等問題，不能滿足未來網絡的應用和發展。

為此，IETF開發了下一代互聯網協議IPv6。IPv6繼續了IPv4的很多特性，其巨大的地址空間能滿足因特網的快速發展，并且也集成移動性、安全性和服務質量等內容。因此，在移動Internet上迫切需要采用IPv6協議[2]。

二、移動IPv6

1　移動IPv6的基本概念

*移動節點(Mobile Node):指移動IPv6中能夠從一個鏈路的連接點移動到另一個連接點，同時，仍能通過其家鄉地址被訪問的節點。

*家鄉代理(Home Agent):指移動節點家鄉鏈路上的一個路由器。當移動節點離開家鄉時，能截取其家鄉鏈路上的目的地址?移動節點家鄉地址的分組，通過隧道轉發到移動節點注冊的轉交地址。

*通信對端(Correspondent Node):指所有與移動節點通信的節點。

*家鄉地址(Home Address):指分配給移動節點的永久的IP地址，屬于移動節點的家鄉鏈路。標準的IP路由機制會把發給移動節點家鄉地址的分組發送到其家鄉鏈路。當移動節點在家鄉鏈路上有多個家鄉子網前綴時，其可以有多個家鄉地址。

*轉交地址(care 0f Address):指移動節點訪問外地鏈路時獲得的IP地址。這個IP地址的子網前綴是外地子網前綴。移動節點同時可得到多個轉交地址，其中注冊到家鄉代理的轉交地址稱為主轉交地址。

*家鄉鏈路(Home Link):指對應于移動節點家鄉子網前綴的鏈路。

*外地鏈路(Foreign Link):指除了其家鄉鏈路之外的任何鏈路。

*綁定(Binding):指移動節點家鄉地址和轉交地址之間的關聯。

2　移動IPv6的工作機制

相對移動IPv4，移動IPv6有很大的優點，不再需要外地代理;避免了三角路由問題，實現了路由優化;更好的支持移動節點的移動性等。

當移動節點在家鄉網絡時，其工作方式如同位置固定的主機，移動IP不需要進行任何非凡的操作。當移動節點離開家鄉網絡進入外地網絡時，其工作原理如下:

(1)移動節點通過常規的IPv6無狀態或有狀態的自動配置機制，獲得一個或多個轉交地址。

(2)移動節點在獲得轉交地址后，向家鄉代理申請注冊，為移動節點的家鄉地址和轉交地址在家鄉代理上建立綁定。

(3)移動節點可以直接發送分組給通信對端，設置分組的源地址為移動節點的當前轉交地址，家鄉地址選項中是移動節點的家鄉地址。

(4)通信對端發送分組給移動節點時，首先根據分組目的IP地址查詢它的綁定緩存，假如在綁定中存在匹配，則直接發送分組給移動節點。假如不存在這樣的匹配，則將分組發送到其家鄉地址。發向家鄉地址的分組被路由到移動節點的家鄉鏈路，然后經過家鄉代理的隧道轉發到達移動節點。

(5)移動節點根據收到家鄉代理轉發的IPv6分組判定通信對端沒有自己的綁定緩存，因而向通信對端發送綁定更新建立綁定。

(6)移動節點離開家鄉后，家鄉網絡可能進行了重新配置，原來的家鄉代理被其它路由器取代。移動IPv6提供了“動態代理地址發現”機制，答應移動節點發現家鄉代理的IP地址，從而正確注冊其主轉交地址。移動IPv6技術答應移動節點在Internet上漫游而無需改變其IP地址。但是由于無線接入環境的不穩定性，同時為了保證移動節點都能和通信對端進行不中斷的通信，獲得如固定接入一樣的網絡服務質量，移動IPv6還需解決以下要害技術。

三、移動IPv6的要害技術

1　移動IPv6的切換技術[3]

當移動節點從一個子網移動到另一個子網時，就需要進行切換(Handover)。由于無線鏈路的高誤碼率、信號強度動態變化等原因，切換可能導致移動節點不能接收和發送數據分組。為了減少切換對服務質量的影響，移動IPv6定義了移動檢測、轉交地址獲取和重新綁定等基礎過程，并在此基礎上提出了幾種主要的切換方案。

(1)快速切換所謂快速切換即意味著低延時，是對移動IPv6協議的擴展。它采用預先切換和基于隧道的切換兩種機制，通過提前注冊，以及在新的外地網絡切換未完成時通過與前一個網絡保持通信的方法，實現快速切換。預先切換是指當移動節點和舊接入路由器(oAR，old access Router)還保持著第二層的連接時，移動節點或者oAR能猜測移動節點將會進入到一個新的網絡，從而發起移動節點和新接入路由器(nAR，new Access Router)之間的第三層的切換?；谒淼赖那袚Q是指當移動節點到了新的網絡并且建立了第二層的連接后，并不發生第三層的切換。oAR和nAR通過在二者之間進行第二層的切換，使用切換消息中提供的信息建立雙向隧道，移動節點可以通過隧道從前一個網絡接收數據，盡量減少實時流的中斷時間。

(2)平滑切換所謂平滑切換是針對降低IP數據包丟失率而提出的一種切換方案。當移動節點移動到一個新的網絡還沒有完成注冊時，由于原先轉發的數據包還沒有發完，往往會出現大量的IP數據包丟失。因此，移動IPv6提出了一種緩存機制，移動節點要求當前子網的路由器緩存它的數據包，知道移動節點完成向新網絡內路由器的注冊過程。一旦完成注冊，移動節點在新網絡中就有了合法的轉交地址，緩存的數據包從先前的路由器轉發過來，這樣，就大大減少了移動過程中數據包丟失的可能性。

2　移動IPv6的QoS[4]

隨著Internet的高速增長，現有的Internet所提供的是“盡力而為”(Best-effort)的服務已經不能滿足許多新的應用需求。因此，需要在Internet中支持QoS保證技術。為了解決IP QoS的問題，IETF提出了幾種服務模型和機制，主要有:集成服務(IntServ，Integrated Service)，區分服務(DiffServ，Differentiated Service)，多協議標記交換(MPLS，MuItiPRotocol Lable Switch)等。但是這些研究都是基于固定網絡的。

移動Internet會給QoS的研究帶來許多新的問題，如無線通信質量、移動治理、電池的壽命等。這些因素對移動IP網絡中的QoS保證提出了更高的要求。因此，在移動IP網絡中實現QoS要比固定IP網絡中復雜的多。當移動節點改變網絡連接點時，數據分組經過的中間網絡治理域可能發生變化。因此，必須在移動節點的數據分組中包含對QoS的支持信息，答應移動節點在當前位置的路徑上建立和維持預留資源。這個協議的實現需要修改和擴展RSVP協議。

然而，要實現IntServ的QoS保證比較困難,因為它是基于流的、復雜的資源預留、QoS路由和調度機制。由于在大規模的網絡中鏈路的狀態是不穩定的，因此有效的資源預留將是一個很困難的工作。同時由于基于流的操作的復雜性隨著傳輸流數量的增加而增長，使得IntServ面臨著擴展的問題。DiffServ雖然具有很好的擴展性，但不能提供精確的服務保證，而且由于缺乏端到端的信令傳輸，不支持顯式的接納控制和動態資源治理，使得其很難適應移動環境下的QoS需求。為了支持端到端的QoS，可以考慮將IntServ和DiffServ結合起來，互相協同，最終達到既能實現與狀態無關網絡近似的可擴展性，又能提供強有力的QoS保證。目前，如何使這兩種技術更好的結合為移動IPv6網絡提供QoS保證是一個研究的熱點。