1、互聯網新技術移動互聯網技術綜述摘要移動性是互聯網開展方向之一，移動互聯網的根底協議能支持單一無線終端的移動和漫游功能，但這種根底協議并不完善，在處理終端切換時，存在較大時延且需要較大傳輸開銷，此外它不支持子網的移動性。移動互聯網的擴展協議能較好解決上述問題。文章首先介紹移動互聯網的根本目標，然后介紹移動互聯網的根底協議工作原理，最后介紹能提高移動互聯網工作性能的擴展協議 0、引言 隨著網絡技術和無線通信設備的迅速開展，人們迫切希望能隨時隨地從Internet上獲取信息。針對這種情況，Internet工程任務組IETF于1996年開始制定支持移動Internet的技術標準。目前，移動IPv6的正

2、式標準MIPv6-RFC37751和相關標準：移動IPv6的快速切換FMIPv6-RFC40682、層次移動IPv6的移動性管理HMIPv6-RFC41403、網絡移動NEMO-RFC39634已經出臺，相關的各項開發工作都在進行中。 下一代移動通信的核心網是基于IP分組交換的，而且移動通信技術和互聯網技術的開展呈現出相互融合的趨勢，故在下一代移動通信系統中，可以較為容易地引入移動互聯網技術，移動互聯網技術必將得到廣泛應用。 1、移動互聯網的目標 傳統IP技術的主機不管是有線接入還是無線接入，根本上都是固定不動的，或者只能在一個子網范圍內小規模移動。在通信期間，它們的IP地址和端口號保持不變。

3、而移動IP主機在通信期間可能需要在不同子網間移動，當移動到新的子網時，如果不改變其IP地址，就不能接入這個新的子網。如果為了接入新的子網而改變其IP地址，那么先前的通信將會中斷。 移動互聯網技術是在Internet上提供移動功能的網絡層方案，它可以使移動節點用一個永久的地址與互聯網中的任何主機通信，并且在切換子網時不中斷正在進行的通信。到達的效果如圖1所示。 圖1 移動互聯網的目標 2、移動互聯網的根底協議 移動互聯網的根底協議為移動IPv6協議MIPv6，IETF已經發布了MIPv6的正式協議標準RFC37751。MIPv6支持單一終端無需改動地址配置，可在不同子網間進行移動切換，而保持上層

4、協議的通信不發生中斷。 在MIPv6體系結構中，含有3種功能實體：移動節點MN、家鄉代理HA、通信節點CN。其中MN為移動終端；HA位于家鄉子網，負責記錄MN的當前位置，并將發往MN的數據轉發至MN的當前位置；CN為與MN通信的對端節點。 MIPv6的主要目標是使MN不管是連接在家鄉鏈路還是移動到外地鏈路，總是通過家鄉地址HoA尋址。MIPv6對IP層以上的協議層是完全透明的，使得MN在不同子網間移動時，運行在該節點上的應用程序不需修改或配置仍然可用。 每個MN都設置了一個固定的HoA，這個地址與其當前接入互聯網的位置無關。當MN移動至外地子網時，需要配置一個具有外地網絡前綴的轉交地址CoA，

5、并通過CoA提供MN當前的位置信息。MN每次改變位置，都要將它最新的CoA告訴HA，HA將HoA和CoA的對應關系記錄至綁定緩存。假設此時一個CN向MN發送數據，由于目的地址為HoA，故這些數據將被路由至MN的家鄉鏈路，HA負責將其捕獲。查詢綁定緩存后，HA可以知道這些數據可以用CoA路由至MN的當前位置，HA通過隧道將數據發送至MN。在反方向，MN首先以HoA作為源地址構造數據報，然后將這些報文通過隧道送至HA，再由HA轉發至CN。這就是MIPv6的反向隧道工作模式。 假設CN也支持MIPv6功能，那么MN也會向它通告最新的CoA，這時CN就知道了家鄉地址為HoA的MN目前正在使用CoA進行

6、通信，在雙方收發數據時會將HoA與CoA進行調換，CoA用于傳輸，而最后向上層協議遞交的數據報中的地址仍是HoA，這樣就實現了對上層協議的透明傳輸。這就是MIPv6的路由優化工作模式。 建立HoA與CoA對應關系的過程稱為綁定Binding，它通過MN與HA、CN之間交互相關消息完成，綁定更新BU是其中較重要的消息。 3、移動互聯網的擴展協議 根本的MIPv6解決了無線接入Internet的主機在不同子網間用同一個IP尋址的問題，而且能保證在子網間切換過程中保持通信的連續，但切換會造成一定的時延。移動IPv6的快速切換FMIPv6針對這個問題提出了解決方法，IETF已經發布FMIPv6的正式標

7、準RFC40682。 FMIPv6引入新接入路由器NAR和前接入路由器PAR兩種功能實體，增加MN的相關功能，并通過MN、NAR、PAR之間的消息交互縮短時延。 MIPv6切換過程中的實驗主要是IP連接時延和綁定更新時延。 決定要進行切換時，MIPv6首先進行鏈路層切換，即通過鏈路層機制首先發現并接入到新的接入點AP，然后再進行IP層切換，包括請求NAR的子網信息、配置新轉交地址NCoA、重復地址檢測DAD。通常IP層切換需要較長時間，造成了IP連接時延。針對這個問題，FMIPv6規定MN在剛檢測到NAR的信號時就向PAR發送代理路由請求RtSoPr消息用于請求NAR的子網信息，PAR響應以代

8、理路由通告PrRtAdv消息告之NAR的子網信息。MN收到PrRtAdv后便配置NCoA。這樣，在MN決定切換時只需進行鏈路層切換，然后使用已配置好的NCoA即可連接至NAR。 MN連接至NAR后并不意味著它能立刻使用NCoA與CN通信，而是要等到CN接收并處理完針對NCoA的BU后才能實現通信，造成了綁定更新時延。針對這個問題，FMIPv6規定MN在配置好NCoA并決定進行切換時，向PAR發送快速綁定更新FBU消息，目的是在PAR上建立NCoA-PCoA綁定并建立隧道，將CN發往PCoA的數據通過隧道送至NCoA，NAR負責緩存這些數據。當MN切換至NAR后，立即向它發送快速鄰居通告FNA消

9、息，NAR便得知MN已完成切換，已經是自己的鄰居，把緩存的數據發送給MN。此時即使CN不知道MN已經改用NCoA作為新的轉交地址，也能與MN通過PAR-NAR進行通信。CN處理完以NCoA作為轉交地址的BU后，就取消PAR上的綁定和隧道，CN與MN間的通信將只通過NAR進行。 此外，PAR收到FBU后向NAR發送切換發起HI消息，作用是進行DAD以確定NCoA的可用性，然后NAR響應以切換確認HAck消息告知PAR最后確定可用的NCoA，PAR再將這個NCoA通過快速綁定確認FBack消息告訴MN，最終MN將使用這個地址作為NCoA。 采用上述方法，FMIPv6切換延遲比根本MIPv6縮短10

10、倍以上，工作流程如下：1MN檢測到NAR信號；2MN發送RtSoPr；3MN接收PrRtAdv，配置NCoA；4MN確定切換，發送FBU；5PAR發送HI，NAR進行DAD操作；6NAR回應Hack；7PAR向MN發送FBA，同時建立綁定和隧道，將發往PCoA的數據通過隧道送至NCoA；8MN向NAR發送FNA；9NAR把MN作為鄰居，向它發送從PAR隧道過來的數據；10CN更新綁定后，刪除PAR上的綁定和隧道，CN將數據直接發往NCoA。 假設MN移動到離家鄉網絡很遠的位置，每次切換時發送的綁定要經過較長時間才能被HA收到，造成切換效率低下。為解決這個問題，IETF提出層次移動IPv6HMI

11、Pv6，發布了正式標準RFC41403。 HMIPv6引入了移動錨點MAP這個新的實體，并對MN的操作進行了簡單擴展，而對HA和CN的操作沒有任何影響。按照范圍的不同，將MN的移動分為同一MAP域內移動和MAP域間移動。在MIPv6中引入分級移動管理模型，最主要的作用是提高MIPv6的執行效率。HMIPv6也支持FMIPv6，以幫助MN的無縫切換。 當MN進入MAP域時，將接收到包含一個或多個本地MAP信息的路由通告RA。MN需要配置兩個轉交地址：a區域轉交地址RCoA，其子網前綴與MAP的一致；b鏈路轉交地址LCoA，其子網前綴與MAP的某個下級AR的一致。首次連接至MAP下的某個AR時，將

12、生成RCoA和LCoA，并分別進行DAD操作，成功后MN給MAP發送本地綁定更新LBU消息，將其當前地址即LCoA與在MAP子網中的地址即RCoA綁定，而針對HA和CN，MN發送的BU的轉交地址那么是RCoA。CN發往RCoA的包將被MAP截獲，MAP將這些包封裝轉發至MN的LCoA。 如果在一個MAP域內移動，切換到了另一個AR，MN僅改變它的LCoA，只需要在MAP上注冊新的地址，不必向HA、CN發送BU，這樣就能較大程度地節省傳輸開銷，由此可見，MAP本質上是一個區域家鄉代理。 在MAP域間移動時，MN將生成新的RCoA和LCoA，這時才需要給BU發送HA和CN注冊新的RCoA，當然也需

13、要發送LBU給新區域的MAP。 域內移動和域間移動的注冊過程如圖2所示。 圖2 HMIPv6的注冊過程 因此，只有RCoA才需要注冊CN和HA。只要MN在一個MAP域內移動，RCoA就不需要改變，使MN的域內移動對CN是透明的。 網絡移動性NEMO工作組研究將移動子網作為一個整體在全球互聯網范圍內變換接入位置時的移動管理和路由可達性問題。移動網內部的網絡拓撲相對固定，通過一臺或多臺移動路由器連接至全球的互聯網。網絡移動對移動網絡內部節點完全透明，內部節點無需感知網絡的移動，不需要支持移動功能。IETF已發布NEMO的正式標準RFC39634。 NEMO網絡由一個或多個移動路由器、本地固定節點L

14、FN和本地固定路由器LFR組成。LFR可接入其他MN或MR，構成潛在的嵌套移動網絡。 NEMO的原理與MIPv6類似，當其移動到外地網絡時，MR生成轉交地址CoA，向其HA發送BU，綁定MR的HoA和CoA，并建立雙向隧道。CN發往LFN的數據將路由至HA，經路由查詢下一跳應是MR的HoA，HA便將數據用隧道發至MR，MR將其解封裝后路由至LFN。反方向上，所有源地址屬于NEMO網絡前綴范圍的數據都將被MR通過隧道送至HA，HA負責將其解封裝路由至CN。 值得注意的是，HA上必須有NEMO網絡前綴范圍的路由表，即HA需要確定發往LFN的數據的下一跳是MR的HoA。有兩種途徑建立該路由表：a在B

15、U中攜帶NEMO網絡前綴信息；b在MR與HA間通過雙向隧道運行路由協議。 RFC39634中只提出了根本的反向隧道工作方式，沒有解決三角路由問題，特別是在NEMO網絡嵌套的情況下，需要多個HA的隧道封裝轉發，效率不是很高。為此，針對NEMO路由優化的相關工作正在進行中。 在移動IPv6中引入上述擴展協議后，移動互聯網可以提供對單一終端和子網的移動性支持，并且在移動過程中支持終端、子網的快速切換和層次移動性管理。其架構如圖3所示。 圖3 移動互聯網的架構 此結構下的移動互聯網在處理切換時，傳輸時延等開銷較小，能做到無縫切換，可承載豐富的多媒體業務，提供良好的用戶效勞。 4、結束語 移動IPv6協議能支持單一終端在不同子網間移動切換，保持上層通信的不中斷，但其切換速度和效率不是很高。移動IPv6的快速切換這一擴展協議提高了終端在不同子網間切換速度，降低了切換時延。層次移動IPv6的移動