1、摘要移動(dòng)性是互聯(lián)網(wǎng)開展方向之一,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的根底協(xié)議能支持單一無線終端的移動(dòng)和漫游功能,但這種根底協(xié)議并不完善,在處理終端切換時(shí),存在較大時(shí)延且需要較大傳輸開銷,此外它不支持子網(wǎng)的移動(dòng)性.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展協(xié)議能較好解決上述問題.文章首先介紹移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的根本目標(biāo),然后介紹移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的根底協(xié)議工作原理,最后介紹能提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工作性能的擴(kuò)展協(xié)議0、引言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信設(shè)備的迅速開展,人們迫切希望能隨時(shí)隨地從Internet上獲取信息.針對(duì)這種情況,Internet工程任務(wù)組(IETF)于1996年開始制定支持移動(dòng)Internet的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).目前,移動(dòng)IPv6的正式標(biāo)準(zhǔn)(MIPv6-RFC37

2、751)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：移動(dòng)IPv6的快速切換(FMIPv6-RFC40682)、層次移動(dòng)IPv6的移動(dòng)性治理(HMIPv6-RFC41403)、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)(NEMO-RFC39634已經(jīng)出臺(tái),相關(guān)的各項(xiàng)開發(fā)工作都在進(jìn)行中.下一代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)是基于IP分組交換的,而且移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開展呈現(xiàn)出相互融合的趨勢,故在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中,可以較為容易地引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用.1 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)傳統(tǒng)IP技術(shù)的主機(jī)不管是有線接入還是無線接入,根本上都是固定不動(dòng)的,或者只能在一個(gè)子網(wǎng)范圍內(nèi)小規(guī)模移動(dòng).在通信期間,它們的IP地址和端口號(hào)保持不變.而移動(dòng)IP主機(jī)在通信

3、期間可能需要在不同子網(wǎng)間移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)到新的子網(wǎng)時(shí),如果不改變其IP地址,就不能接入這個(gè)新的子網(wǎng).如果為了接入新的子網(wǎng)而改變其IP地址,那么先前的通信將會(huì)中斷.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在Internet上提供移動(dòng)功能的網(wǎng)絡(luò)層方案,它可以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)用一個(gè)永久的地址與互聯(lián)網(wǎng)中的任何主機(jī)通信,并且在切換子網(wǎng)時(shí)不中斷正在進(jìn)行的通信.到達(dá)的效果如圖1所示.圖1移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)2 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的根底協(xié)議移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的根底協(xié)議為移動(dòng)IPv6協(xié)議MIPv6,IETF已經(jīng)發(fā)布了MIPv6的正式協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC37751.MIPv6支持單一終端無需改動(dòng)地址配置,可在不同子網(wǎng)間進(jìn)行移動(dòng)切換,而保持上層協(xié)議的通信不發(fā)生中斷.在MI

4、Pv琳系結(jié)構(gòu)中,含有3種功能實(shí)體：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN、家鄉(xiāng)代理HQ、通信節(jié)點(diǎn)CN.其中M時(shí)移動(dòng)終端；HA位于家鄉(xiāng)子網(wǎng),負(fù)責(zé)記錄MN的當(dāng)前位置,并將發(fā)往MN的數(shù)據(jù)車發(fā)至MN的當(dāng)前位置；CN為與MNS信的對(duì)端節(jié)點(diǎn).MIPv6的主要目標(biāo)是使MN管是連接在家鄉(xiāng)鏈路還是移動(dòng)到外地鏈路,總是通過家鄉(xiāng)地址HoA尋址.MIPv6對(duì)IP層以上的協(xié)議層是完全透明的,使得M罐不同子網(wǎng)間移動(dòng)時(shí),運(yùn)行在該節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序不需修改或配置仍然可用.每個(gè)MNB設(shè)置了一個(gè)固定的HoA這個(gè)地址與其當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān).當(dāng)MN動(dòng)至外地子網(wǎng)時(shí),需要配置一個(gè)具有外地網(wǎng)絡(luò)前綴的轉(zhuǎn)交地址CoA,并通過CoA提供MN當(dāng)前的位置信息.MN次改變

5、位置,都要將它最新的CoA告訴HAHA將Ho所口CoA的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄至綁定緩存.假設(shè)此時(shí)一個(gè)CN向MNt送數(shù)據(jù),由于目的地址為HoA故這些數(shù)據(jù)將被路由至MN的家鄉(xiāng)鏈路,HA負(fù)責(zé)將其捕獲.查詢綁定緩存后,HA可以知道這些數(shù)據(jù)可以用CoA路由至MN勺當(dāng)前位置,HA通過隧道將數(shù)據(jù)發(fā)送至MN在反方向,MNW先以HoA作為源地址構(gòu)造數(shù)據(jù)報(bào),然后將這些報(bào)文通過隧道送至HA再由HA轉(zhuǎn)發(fā)至CN這就是MIPv6的反向隧道工作模式.假設(shè)CN也支持MIPv狽能,那么MNm會(huì)向它通告最新的CoA這時(shí)CN就知道了家鄉(xiāng)地址為HoA的MN目前正在使用CoA進(jìn)行通信,在雙方收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)將HoA與CoA進(jìn)行調(diào)換,CoA用于傳輸

6、,而最后向上層協(xié)議遞交的數(shù)據(jù)報(bào)中的地址仍是HoA這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)上層協(xié)議的透明傳輸.這就是MIPv勺路由優(yōu)化工作模式.建立HoA與CoA對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程稱為綁定Binding,它通過MNHACN之間交互相關(guān)消息完成,綁定更新BU是其中較重要的消息.3 、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展協(xié)議3.1 移動(dòng)IPv6的快速切換根本的MIPv6解決了無線接入Internet的主機(jī)在不同子網(wǎng)間用同一個(gè)IP尋址的問題,而且能保證在子網(wǎng)間切換過程中保持通信的連續(xù),但切換會(huì)造成一定的時(shí)延.移動(dòng)IPv6的快速切換FMIPv6針對(duì)這個(gè)問題提出了解決方法,IETF已經(jīng)發(fā)布FMIPv鈉正式標(biāo)準(zhǔn)RFC40682.FMIPv6引入新接入路由器

7、NAR和前接入路由器PAR兩種功能實(shí)體,增加MN勺相關(guān)功能,并通過MNNARPAM間的消息交互縮短時(shí)延.MIPv6切換過程中的實(shí)驗(yàn)主要是IP連接時(shí)延和綁定更新時(shí)延.決定要進(jìn)行切換時(shí),MIPv6iT先進(jìn)行鏈路層切換,即通過鏈路層機(jī)制首先發(fā)現(xiàn)并接入到新的接入點(diǎn)AP,然后再進(jìn)行IP層切換,包括請(qǐng)求NAR勺子網(wǎng)信息、配置新轉(zhuǎn)交地址NCoA、重復(fù)地址檢測DAD.通常IP層切換需要較長時(shí)間,造成了IP連接時(shí)延.針對(duì)這個(gè)問題,FMIPv覦定MNfc剛檢測到NAR勺信號(hào)日t就向PA磔送代理路由請(qǐng)求RtSoPr消息用于請(qǐng)求NAR勺子網(wǎng)信息,PAR響應(yīng)以代理路由通告PrRtAdv消息告之NAR勺子網(wǎng)信息.M4收到

8、PrRtAdv后便配置NCoA這樣,在MNft定切換時(shí)只需進(jìn)行鏈路層切換,然后使用已配置好的NCoA可連接至NARMN連接至NA雨并不意味著它能馬上使用NCoAWCN通信,而是要等到CN接收并處理完針對(duì)NCoA勺BU后才能實(shí)現(xiàn)通信,造成了綁定更新時(shí)延.針對(duì)這個(gè)問題,FMIPv覦定MNfc配置好NCoA決定進(jìn)行切換時(shí),向PA儂送快速綁定更新(FBU消息,目的是在PAR建立NCoA-PCo用B定并建立隧道,將CN發(fā)往PCoA勺數(shù)據(jù)通過隧道送至NCoANAR負(fù)責(zé)緩存這些數(shù)據(jù).當(dāng)MNH換至NARf,立即向它發(fā)送快速鄰居通告(FNA消息,NAR便得知MN已完成切換,已經(jīng)是自己的鄰居,把緩存的數(shù)據(jù)發(fā)送給M

9、N此時(shí)即使CM知道MNB經(jīng)改用NCoA乍為新的轉(zhuǎn)交地址,也能與MNB過PAR-NARS行通信.CN處理完以NCoA乍為轉(zhuǎn)交地址的BUB,就取消PARLq綁定和隧道,CN與MN間的通信將只通過NAF0行.止匕外,PAR攵到FBU后向NARt送切換發(fā)起(HI)消息,作用是進(jìn)行DADZ確定NCoA勺可用性,然后NARP向應(yīng)以切換確認(rèn)(HAckO消息告知PARS后確定可用的NCoAPA哺將這個(gè)NCoA1過快速綁定確認(rèn)(FBack)消息告訴MN最終MN#使用這個(gè)地址作為NCoA采用上述方法,FMIPvaH換延遲比根本MIPv61短10倍以上,工作流程如下：1)Mh測到NAR言號(hào)；2)MN送RtSoPr;

10、3)MNgUPPrRtAdv,配置NCoA4)MNB定切換,發(fā)送FBU5)PA儂送HI,NARf彳fDADft作；6)NAR回應(yīng)Hack;7)PAR向MN送FBA同時(shí)建立綁定和隧道,將發(fā)往PCoA的數(shù)據(jù)通過隧道送至NCoA8MN向NA敬送FNA9NAR巴MN乍為鄰居,向它發(fā)送從PAR1道過來白數(shù)據(jù)；10CN更新綁定后,刪除PARk的綁定和隧道,CNB數(shù)據(jù)直接發(fā)往NCoA3.2 層次移動(dòng)IPv6的移動(dòng)性治理假設(shè)MN動(dòng)到離家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)很遠(yuǎn)的位置,每次切換日t發(fā)送的綁定要經(jīng)過較長時(shí)間才能被HA收到,造成切換效率低下.為解決這個(gè)問題,IETF提出層次移動(dòng)IPv6HMIPv6,發(fā)布了正式標(biāo)準(zhǔn)RFC41403

11、.HMIPv6引入了移動(dòng)錨點(diǎn)MAP這個(gè)新的實(shí)體,并對(duì)MN勺操作進(jìn)行了簡單擴(kuò)展,而對(duì)HA和CN的操作沒有任何影響.根據(jù)范圍的不同,將MN勺移動(dòng)分為同一MAPM內(nèi)移動(dòng)和MAFM間移動(dòng).在MIPv6中引入分級(jí)移動(dòng)治理模型,最主要的作用是提升MIPv6勺執(zhí)行效率.HMIPv地支持FMIPv6,以幫助MN勺無縫切換.當(dāng)MN入MAFM時(shí),將接收到包含一個(gè)或多個(gè)本地MAPW息的路由通告RA.MNI要配置兩個(gè)轉(zhuǎn)交地址：a區(qū)域轉(zhuǎn)交地址RCoA,其子網(wǎng)前綴與MAP勺一致；b鏈路轉(zhuǎn)交地址LCoA,其子網(wǎng)前綴與MAP勺某個(gè)下級(jí)AR的一致.首次連接至MA嚇的某個(gè)AR時(shí),將生成RCo將口LCoA并分別進(jìn)行DADt作,成功

12、后MN合MA浚送本地綁定更新LBU消息,將其當(dāng)前地址即LCoA與在MAP?網(wǎng)中的地址即RCoA綁定,而針對(duì)HA和CNMNt送的BU的轉(zhuǎn)交地址那么是RCoACN發(fā)往RCoA勺包將被MAPt獲,MAP#這些包封裝轉(zhuǎn)發(fā)至MN的LCoA如果在一個(gè)MAPM內(nèi)移動(dòng),切換到了另一個(gè)ARMW改變它的LCoA只需要在MA吐注冊(cè)新的地址,不必向HACN發(fā)送BU這樣就能較大程度地節(jié)省傳輸開銷,由此可見,MA外質(zhì)上是一個(gè)區(qū)域家鄉(xiāng)代理.在MAPM間移動(dòng)時(shí),MN#生成新的RCoAF口LCoA,這時(shí)才需要給BU發(fā)送HA和CNi冊(cè)新的RCoA當(dāng)然也需要發(fā)送LBU給新區(qū)域的MAP域內(nèi)移動(dòng)和域間移動(dòng)的注冊(cè)過程如圖2所示.圖2HM

13、IPv6的注冊(cè)過程因此,只有RCoAt需要注冊(cè)CN和HA只要MNB一個(gè)MA城內(nèi)移動(dòng),RCoAB不需要改變,使MN的域內(nèi)移動(dòng)對(duì)CN是透明的.3.3 子網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性NEMO工作組研究將移動(dòng)子網(wǎng)作為一個(gè)整體在全球互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)變換接入位置時(shí)的移動(dòng)治理和路由可達(dá)性問題.移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)固定,通過一臺(tái)或多臺(tái)移動(dòng)路由器連接至全球的互聯(lián)網(wǎng).網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)完全透明,內(nèi)部節(jié)點(diǎn)無需感知網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng),不需要支持移動(dòng)功能.IETF已發(fā)布NEMO勺正式標(biāo)準(zhǔn)RFC39634.NEMO網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)路由器、本地固定節(jié)點(diǎn)LFN和本地固定路由器LFR組成.LFR可接入其他M或MR構(gòu)成潛在的嵌套移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

14、.NEMO的原理與MIPv裟似,當(dāng)其移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)時(shí),MR生成轉(zhuǎn)交地址CoA向其HA發(fā)送BU綁定MR的和CoA并建立雙向隧道.CN發(fā)往LFN的數(shù)據(jù)將路由至HA經(jīng)路由查詢下一跳應(yīng)是MRWHoAHA便將數(shù)據(jù)用隧道發(fā)至MRMFS其解封裝后路由至LFN反方向上,所有源地址屬于NEMOJ絡(luò)前綴范圍白數(shù)據(jù)都將被MRS過隧道送至HAHA負(fù)責(zé)將其解圭t裝路由至CN值得注意的是,HA上必須有NEMOJ絡(luò)前綴范圍的路由表,即HA需要確定發(fā)往LFN的數(shù)據(jù)的下一跳是MR勺HoA有兩種途徑建立該路由表：a在BU中攜帶NEMOJ絡(luò)前綴信息；b在MRWHA間通過雙向隧道運(yùn)行路由協(xié)議.RFC39634中只提出了根本的反向隧道

15、工作方式,沒有解決三角路由問題,特別是在NEMOJ絡(luò)嵌套的情況下,需要多個(gè)HA的隧道封裝轉(zhuǎn)發(fā),效率不是很高.為此,針對(duì)NEM潞由優(yōu)化的相關(guān)工作正在進(jìn)行中.3.4 應(yīng)用中的技術(shù)整合在移動(dòng)IPv6中引入上述擴(kuò)展協(xié)議后,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以提供對(duì)單一終端和子網(wǎng)的移動(dòng)性支持,并且在移動(dòng)過程中支持終端、子網(wǎng)的快速切換和層次移動(dòng)性治理.具架構(gòu)如圖3所示.圖3移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)此結(jié)構(gòu)下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在處理切換時(shí),傳輸時(shí)延等開銷較小,能做到無縫切換,可承載豐富的多媒體業(yè)務(wù),提供良好的用戶效勞.4、結(jié)束語移動(dòng)IPv6協(xié)議能支持單一終端在不同子網(wǎng)間移動(dòng)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(dòng)IPv6的快速切換這一擴(kuò)展協(xié)議提升了終端在不同子網(wǎng)間切換速度,降低了切換時(shí)延.層次移動(dòng)IPv6的移動(dòng)