对移动通信IP节点技术的

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摘 要:移动IP是一种针对移动节点在网络上漫游的网络层协议.它的最重要的特色是使得移动终端能够以一个固定不变的IP地址在整个Inter上通信,并且在任何时候都保持通信的连续性.隧道技术是移动IP的关键技术之一.本文对对移动通信IP节点技术进行分析,探讨对移动节点的处理和代理路由器的处理.

关 键 词:移动通信;IP节点;技术分析;探讨;节点处理

一、移动IP的工作原理

随着信息技术的飞速发展,在固定的场所通过固定的线路进行网络通信的方式已经不能满足人们的需要了,人们希望有朝一日能够象使用手机那样,在移动中实现对网络的不间断访问、在移动中享受网络提供给我们的各种服务,毕竟手机提供给我们的服务还是太少了.本文所要讲到的移动IP技术正是为了实现这一目的而设计的.

简单的说,移动IP是一种计算机网络通信协议,它能够保证计算机在移动过程中在不改变现有网络IP地址、不中断正在进行的网络通信及不中断正在执行的网络应用的情况下实现对网络的不间断访问.

移动IP的这一特性特别适用于无线通信网络,因为只有无线网络中的通信设备能够实现真正意义上的移动.很难想象在有线网络中计算机怎样才能在既不改变自身IP地址又不影响正在执行的网络应用的情况下从一个网络链路移动到另外一个网络链路.可以说,无线网络技术与移动IP技术是密切联系、相辅相成的.一方面,无线网络为移动IP的实现提供了适合的环境;另一方面,移动IP技术的应用能够实现无线网络中的漫游功能.

另外,移动IP的目的在于实现移动过程中的不间断网络访问,而不单纯是可移动设备对网络的访问.为了方便下面的介绍,有必要先将移动IP实现过程中涉及到的几个主要概念描述一下,这几个概念包括移动节点(MobileNode)、本地链路(HomeLink)、移动节点的本地IP地址(HomeAddress)、本地代理(HomeAgent)、外部链路(ForeignLink)、移动节点的转交地址(care-ofaddress)、外部代理(ForeignAgent)、隧道(tunnel).

二、移动IP节点在移动过程中通信的实现

在介绍移动IP的工作原理之前,要为外部链路上的移动节点分配一个转交地址,使用隧道进行IP数据包的再次封装.因为经过再封装后的IP数据包的目标IP地址为外部链路上的IP地址,因此有利于该数据包通过正常的路由途径从本地代理传递给位于外部链路上的移动节点,这样就不需要对本地代理与外部代理之间的路由器做改动了.

代理发现(AgentDiscovery);转交地址注册/取消注册(Registration/Deregistration);数据的收发.判断移动节点现在所处的位置是本地链路,还是外部链路;检测移动节点是否从一个链路移动到了另外一个链路;当移动节点确定它位于外部链路上时,获取一个转交地址.

1.移动节点的工作方式

代理搜索:代理搜索是移动节点能维持正常通信的前期工作,通过代理搜索移动节点首先确定自己的位置.

注册:移动节点确定自己在外地链路的时候,循环给家乡带理发送一个UDP包,通知它自己当前的IP地址,即外地链路取得的转交地址,直到收到代理服务器的应答消息.

注销:移动节点重新回到家乡链路的时候,循环给家乡带理发送一个UDP包,直到收到家乡代理的应答消息.

接收数据包:移动节点在家乡链路接收数据包和固定节点的工作机制完全一样.

发送数据包:如果移动节点确定自己在家乡链路上,它象固定节点一样,使用TCP/IP协议,不需要对数据包进行额外处理,直接发送;否则,移动节点会发现要发送的数据包的源地址是当前链路的转交地址,因此,它先将发送包源地址修改为家乡地址,然后再发送.

2.注册、注销机制

移动IP的注册过程在代理搜索之后.此时,移动节点已经可以判断出自己的位置,是处于家乡链路还是处于外地链路.当移动节点发现它的网络接入点从一条链路切换到另一条链路上时,它就要进行注册.另外,由于这些注册也有一定的生存时间,所以有些时候,移动节点的位置并没有移动,它也要在现有注册过期时进行重新注册.

移动IP的注册过程是:通知家乡代理它在外地链路取得的转交地址,使一个要过期的注册重新生效,在回到家乡链路上时要进行注销操作.

3.传递数据包的选路

根据移动节点的当前位置进行数据包选路的技术,这是移动IP的最主要技术之一.我们必须考虑两种情况:移动节点连接在家乡链路上时和移动节点连接在外地链路上时.后一种情况还有两种情形:移动节点采用的是代理转交地址还是配置转交地址.由于IPv6已经成为下一代互联网事实上的标准协议,并且IPv6不存在地址空间问题,因此,在IPv6下,移动IP将没有外地代理.

当注册工作完成之后,移动节点无论漫游到Inter的任何地方,都会通过注册机制通知它的家乡代理它目前所取得的IP地址,使得家乡代理能够转发那些试图与它通信的网络节点给它发送的数据包,这里,我们不关心移动节点在外地链路是如何取得配置转交地址的,我们假定移动节点已经通过某种办法得到了一个外地链路上的配置转交地址,然后将这个地址通知给它的家乡代理.我们这里不考虑家乡代理如何将送往移动节点的数据包通过隧道路由给移动节点,这部分工作是另一位同学的毕业论文所涉及的内容,我们仅仅考虑移动节点需要做的处理.由于数据的通信是双向的,因此,处于外地链路上的移动节点涉及的工作就分为接收数据包和发送数据包两大部分.

4.代理搜索

移动节点利用代理搜索过程主要完成三个功能,即判定自身当前是连在家乡链路上还是外地链路上;检测自身是否已经切换了链路;如果已经处于外地链路,则取得外地链路上的转交地址.

代理搜索由两条简单的消息构成.

第一条消息是代理广播消息,家乡代理利用这个消息向移动节点宣布它们的功能.当一个节点在一条链路上被配置成家乡代理服务器的时候,它就在这条链路上广播或组播代理广播消息,这使得连到这条链路上的移动节点可以判定该链路上是否有代理存在.如果有,可以从代理广播消息中取得代理服务器的IP地址,并且判定代理的功能是什么.

第二条消息是代理请求消息,当移动节点没有耐心等待下一个周期发送的代理广播消息时,它可以发送代理请求消息.这个消息的唯一目的就是让链路上的所有代理立即发送一个代理广播消息.有些时候,移动节点快速地切换链路,而代理发送广播消息的频率相比而言就太慢了,这时代理请求消息就非常有用了.由于密钥管理上的困难,移动IP不要求对这两种消息进行确认.

5.快速切换

快速切换通过与第二层的协调耦合,预测MH的移动,向将移动到潜在的临近FA发送消息的多份备份,因此可以达到低时延.与HMIP类似,快速切换采用分级隧道机制,网络中的FA采用分布方式保存位置信息数据库.每个FA读取包的原目的地址,在条目列表中搜寻相应的条目,这些条目由MH发送的注册消息产生和保持.如果这条目在它的列表中,它就包含下一级的FA地址.

三、结束语

移动IP可以保证终端从一个子网移动到另一子网时所有正在进行的通信的连续性,通过隧道机制路由到达改变IP地址的移动端的数据包,在节点的归属网络和外部网络引入两个新的功能实体:归属代理(HA)和外部代理(FA),其功能分别集成在归属网络和外部网络的路由器等设备上,当通信节点向移动节点发送数据报时,必须使用到隧道技术.对于实现途径,主要是在Linux内核中加入程序模块,用以完成隧道技术的功能.


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