移动IP的两种实现方法

发布: 2010-10-20 00:41 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

　　移动IP从1996年RFC2002公布之后（之前），国外一些大学和公司推出了许多方案和研究项目，经阅读标准文档和草案及相关资料，我们认为可以有两种方法来开发移动IP（不考虑安全因素）。首先，需要澄清一个问题，RFC2002, 即“IP Mobility Support”，在国内发表的文章中，简称“移动IP”, 我们认为这种称呼有误导的嫌疑，译成IP的移动性支持可能更合适些。即对IP协议进行扩展，支持终端的移动性。顺便说明，移动IP是以移动节点的一个固有IP地址来唯一地标识的。在有的移动IP实现中，是使用NAI或FQDN来唯一地标识移动节点的，这从一个侧面说明使用IP地址标识移动节点显得有点笨拙。当然，在许多情况下保持节点的IP地址不变还有其他原因，通常一些网络服务是以IP地址为基础的，比如软件注册和接入优先级控制等。

　　第一种方法是RFC2002+区域注册形成层次化的FA树状结构。这种方法由HUT进行了实施，该项目是作为学校的软件工程课的一个题目逐步扩展而来，形成了Lifix!Go商品化方案。

　　第二种方法是RFC2002+路由优化，这种方法的优势在于升级容易，即IPv4状态下的HA, FA, MN, CN已经是IPv6下的工作方式，只要加入IPv6的支持即可完成，IPv6环境下的移动IP开发工作量基本上可以省略。

　　下面分别对两种方法的工作机制加以介绍。

1． FA的层次化结构

　　圆圈内即为FA层次化结构，这是区域注册概念的实例化而已。在标准RFC2002中，当MN移动到外地FA覆盖范围内，通过FA向HA注册或MN从当地DHCP服务器处申请获得IP地址，以此IP地址作为COA直接向HA注册，每次MN换接入点时，都要重复同样的过程，这样便引入了相当的时延。如果MN从甲地移动到乙地的过程中，正在进行某种业务且该业务是时延敏感业务，如话音，通话就会受到影响，导致用户的满意度下降。FA的层次化结构正是为了解决MN在移动过程中的时延问题而提出的，其思路是在第一次移动到某FA层次结构中时，MN执行标准注册过程，即通过FA向HA注册。在注册过程中，注册信息通过图中的LFA,FA,HFA,直到HA,其中LFA,FA和HFA保留MN的注册请求信息。在HA的响应信息（如果是MN的成功注册）返回到HFA之后，响应信息按注册请求信息的相反路径返回到MN，其中LFA,FA,HFA保留有MN的注册允许信息（如SA—安全联盟，TTL等）。如图中，如果MN从LFA1移动到LFA2，MN通过LFA2发注册请求信息，LFA2接到注册请求信息后，转发到FA1，FA1利用MN的NAI信息查找一个表（类似移动网络中的VLR, Visitor Location Register拜访位置注册服务器）,如果MN在以前注册过，且TTL没有过期，则FA1将注册应答直接返回给LFA2，由LFA2转发至MN,该应答信息包含允许MN接入的剩余时间。从这里我们可以看出，层次化结构减少了2倍的从FA1到HA的传输时延。通过减少MN到注册允许点的路径跳数来间接地达到快速注册的目的，这正是层次化结构的关键所在。当然在注册过程中MN位于LFA1和LFA2的交叉覆盖范围时，MN要决定如何收发数据包的问题，可以使用如草案中所叙述的Buffer或Multicast来解决丢包问题，但这不是层次化结构所要解决的。据HUT的Lifix!Go白皮书，其最小时延可以做到24ms,最大为97.6ms，完全在人所能容忍的200ms限度内。

　　2．路由优化

　　此图中略掉了FA。所谓路由优化，即是在MN与CN的数据通信过程中，将HA的中转功能省掉，MN和CN直接通信，这样至少可以减少一跳的延时（假设图中的各节点直接连接，在实际网络环境中，在节点之间会有其他路由节点）。在这种方法中。

　　在MN的接入点发生变化时，即COA发生变化，而在MN与CN通信时，外层IP头的目的地址使用MN的COA而非MN的家乡地址。MN接入点发生变化，意味着COA发生变化，则外层TCP连接不能保持。在内层IP为了维持TCP的连接性，CN中必须修改协议层软件，以完成IP的IP封装。在实际应用中必须考虑到数据的完整性和保密性问题，即使用IPSec中的AH(认证头)或ESP（封装安全载荷）来满足这些要求。在这里，我们先不考虑安全问题。图4直接说明路由信息的传递过程。

　　当CN有信息要发送到MN时，CN按照常规IP路由过程，使用正常的IP数据包格式，即目的地址为MN的家乡地址。我们假定MN不在家乡网络，则HA截获数据包，并将该数据包进行封装发送到MN的COA,同时HA将向CN发送MN的地址更新信息，CN收到更新信息后，在以后的数据发送过程中，则直接使用MN的COA进行数据封装，这样便消除了三边路由问题。如果MN移动到了一个新的子网或网络，MN除向HA注册外，还向HA发送地址更新请求信息（请求HA代替MN向CN发送地址更新信息，通知CN地址已改），CN收到地址更新信息后，便将与MN通信的数据发送到新的COA。当然在常规的路由优化过程中，存在长延时和丢包问题，如果结合FA（oFA-以前的FA，nFA-新的FA）将可能从一定程度上得到减轻。

　　在关于MIPv6的草案中，提到MN只使用CCOA(Co-located COA, 同机配置转交地址)，同时任何执行IPv6的节点都必须支持IP的移动性，即CN的协议栈天生支持路由优化。

　　移动IP的发展过程中，FA层次化结构考虑的是Internet的现实性问题，是为网络运营商构建的方案，因为该结构有低的时延，这样便为支持时延敏感业务（话音）创造了条件。路由优化考虑的是网络资源的利用问题，着眼未来，在IPv6中实现，可以除去历史的包袱，没有后向兼容问题。如果在IPv4上实现，面临的问题较大，即必须在CN的协议栈上打个楔子。如果考虑到CN是应用服务器，而非普遍分布的各种台式终端或便携机的话，这种实现可以实施。

摘自　通信世界