高等计算机网络

《移动IPv6快速切换研究综述》阅读报告仵惠婷22620139407学习《高等计算机网络》期间，我根据教员指定的论文并结合自己的课题方向，研读了一些有关MIPv6方向的文献资料，并精读了《移动IPv6快速切换研究综述》，现做阅读报告如下：基本移动IPv6协议切换过程造成的延迟无法保证实时通信业务的服务质量，人们在基本移动IPv6协议的基础上提出了各种改进的切换方案。

这篇文章介绍了目前移动IPv6快速切换方案的研究进展情况，综述了当前主要的切换方案，并对各切换方案作了深入分析和比较，最后总结并指出今后的研究方向。

人们希望在移动过程中保持互联网接入和连续通信，且IPv6相对于IPv4有更大的地址空间，更有利于移动技术的发展，因此移动IPv6技术已经成为当前的研究热点。

基本移动IPv6协议仍有许多问题需要解决，比如切换延迟、AAA、组播、安全等，其中切换延迟是当前亟待解决的问题。

切换延迟是指移动节点从一个网络切换到另一个网络恢复网络层正常通信所需要的时间。

为实现无缝漫游，提高切换性能，必须改进基本移动IPv6协议的切换过程。

移动IPv6快速切换方案(FMIPv6)和移动IPv6分级管理方案(HMIPv6)已经被提交为草案，同时人们还提出了许多对FMIPv6和HMIPv6的改进方案、组合方案和其他快速切换方案。

这篇论文综述了当前主要移动IPv6快速切换方案，并对各切换方案做出深入分析和比较。

在基本移动IPv6协议中，移动节点在不同网络间切换时需要经过移动检测、新转交地址配置、重复地址检测、绑定注册过程，造成了较大的切换延迟。

基本移动IPv6协议中存在切换延迟长、数据丢失率高和信令负载大等问题。

目前人们提出许多实现移动IPv6快速切换的解决方案，根据实现机理分为：快速切换、分级管理、组合方案和基于MPLS和流标签类等。

其中快速切换引入链路层移动预测或链路层触发等机制有效减小了切换延迟和数据丢失；分级管理通过引入本地注册机制，修改基本移动IPv6协议中的绑定注册过程；组合方案综合前两类切换方案，并对其做优化组合，实现在切换延迟、数据丢失和信令负载方面性能的综合提高；基于MPLS和流标签类，包括MPLS与移动IP集成和在移动IP中加入流标签机制两种切换策略。

前者利用MPLS的优点，比如不需要隧道封装，利用MPLS标签实现快速转发等特点，提高切换性能。

后者利用流标签机制，实现数据包重定向，减少数据丢失。

评价一个移动IPv6切换方案应综合考察其在减小切换延迟、数据丢失、信令负载和实现复杂度等几个方面的表现。

从文中对各种切换方案的分析比较中得出，快速切换方案在减小延迟时间和数据丢失方面效果较好，但在信令负载方面效果较差；分级管理切换方案在减小信令负载方面效果较好，但在切换延迟和数据丢失方面效果较差；组合切换方案在减小切换延迟、数据丢失和域外信令负载方面都达到了很好的效果，但设计比较复杂；MPLS类在减小数据丢失和信令负载方面效果较好，流标签类在各方面都表现一般。

由于MPLS网络不需要每台路由器都查找网络地址，通过链路层之上的标签实现快速转发等优点，越来越被网络运营商和广大用户所喜爱，MPLS 在高速核心网中应用已经很普遍。

基于MPLS的优点，当前人们提出了许多与移动IP结合的基于MPLS的无线接入解决方案。

该类方案利用MPLS标签可以实现快速转发，不需要隧道，从而减小网络负载，提高性能。

但当前提出的该类方案无法避免移动检测和地址配置延迟，所以在减小切换延迟方面效果一般，但在减小信令负载方面效果很好，而且基于标签的体系架构比较易于实现。

随着MPLS的广泛应用，基于MPLS的无线接入、快速切换解决方案仍将是人们今后的研究热点。

这篇文章中涉及的四类切换方案分别为：1.快速切换类1)移动IPv6快速切换方案FMIPv6的主要设计思想是引入链路层移动预测机制，在移动节点切换到新网络前完成移动检测、转交地址配置与重复地址检测过程，减小切换延迟。

移动节点切换到新网络前可检测到新网络发出的信号，由前接入路由器发送路由器请求代理消息获取新接入路由器网络信息，并配置新网路的转交地址。

随着新网络信号增强，移动节点向前接入路由器发送快速绑定更新消息开始网络层切换。

新接入路由器为移动节点做重复地址检测或为其分配有效IP地址，同时建立原网络与新网络间的双向隧道。

移动节点切换到新网络后可立即使用提前配置好的新转交地址，通过原网络与新网络间的隧道收发数据，在完成向远处的家乡代理和通信节点绑定注册前，可继续保持与原有的通信对端通信。

在切换延迟方面，FMIPv6消除了基本MIPv6协议切换中的移动检测、新转交地址配置与重复地址检测延迟。

在数据丢失方面，移动节点切换到新网络，在完成向家乡代理绑定注册前，使用原网络与新网络之间的双向隧道继续收发数据，消除了基本MIPv6协议中绑定注册造成的数据丢失。

在信令负载方面，FMIPv6比基本MIPv6协议增加了信令交互负载。

在实现复杂度方面，FMIPv6引入链路层移动预测机制，比MIPv6增加了协议设计和实现复杂度。

2)增强转发方案EFWD的设计思想是通过引入链路层触发机制和在原网络与新网络之间建立隧道来减小切换延迟和数据丢失。

EFWD的基本操作过程是移动节点移动到新网络后，通过链路层触发网络层切换，减小移动检测时间。

完成新转交地址配置和重复地址检测后，通知前接入路由器它当前的网络位置，请求建立前接入路由器与新接入路由器之间的双向速到，移动节点在完成绑定注册前，通过隧道收发数据，保持原有通信。

在切换延迟方面，EFWD通过链路层触发机制消除了基本MIPv6协议中的移动检测延迟。

在数据丢失方面，EFWD消除了移动检测和绑定注册过程的数据丢失，但增加了移动节点请求前接入路由器转发数据和原网络与新网络间建立双向隧道过程中的数据丢失。

在信令负载方面，EFWD比基本MIPv6协议略有增加。

在实现复杂度方面，EFWD仅需要链路层触发机制和隧道建立机制，比基本MIPv6协议稍微复杂。

总的来说EFWD不需要移动预测机制，实现比FMIPv6简单，在切换延迟和数据包丢失方面比MIPv6有所改善，但不如FMIPv6效果显著。

3)基于路由器的切换方案基于路由器的切换方案的设计思想是用接入路由器代替移动节点做移动检测、转交地址配置和重复地址检测工作。

移动节点完成链路层切换后，接入路由器通过比较它的邻居缓存表和移动节点的链路标示信息，可以判断移动节点发生了网络层切换。

接入路由器便立即替移动节点配置新转交地址，做重复地址检测，然后把有效地址发给移动节点。

移动节点可以立即使用该地址，开始绑定注册过程，从而减小切换延迟时间。

在切换延迟方面，接入路由器替移动节点做移动检测、转交地址配置和重复地址检测。

在数据丢失方面，路由器替移动节点做移动检测、转交地址配置和重复地址检测过程造成的数据丢失比基本MIPv6略有减少，但不如FMIPv6和EFWD。

在信令负载方面，与基本MIPv6效果相近。

在实现复杂度方面，该方案比基本MIPv6增加了接入路由器设计的复杂度，增加了路由器负担。

总的来说，基于路由器的切换方案在切换延迟和数据丢失方面比基本MIPv6有所改善，在实现上增加了路由器设计复杂度，加大了路由器负担。

2.分级管理类分级管理切换方案通过引入本地注册管理机制，减小基本MIPv6协议中的信号负载。

1)移动IPv6分级管理方案HMIPv6的设计思想是通过引入MAP代理实体实现移动节点本地注册，减小移动节点与区域外网络间的信令交互负载。

其中MAP代理相当于某一网络区域内移动节点的外地代理，移动节点向本区域的MAP代理注册当前位置，MAP代理替移动节点向远处的家乡代理和通信节点完成绑定过程，同时转发移动节点域区域外家乡代理和通信节点间的数据传输。

当移动节点在同一区域内切换时只需向本区域的MAP代理注册，它的移动对远处的家乡代理和通信节点是透明的，减小了移动节点向远处家乡代理和通信节点注册的次数，减小了切换延迟和移动节点与区域外网络间的信令交互。

其中HMIPv6域内切换延迟比MIPv6小，域间切换延迟比MIPv6略有增加。

在数据包丢失方面，移动节点向MAP 代理完成绑定注册的丢失比MIPv6小，MAP代理替移动节点向家乡代理发送绑定注册的丢失比MIPv6大。

在信令负载方面，HMIPv6通过引入本地注册机制，减小了移动节点向远处家乡代理和通信节点注册的次数，有效地减小了移动节点与MAP域外网路之间的信令交互。

在实现复杂度上，HMIPv6引入了MAP代理，既增加了实现的复杂度，同时也引入了新的问题，首先，所有发给移动节点的数据包都要通过MAP代理转交，当该MAP代理服务的移动节点数量较多时，容易形成网络瓶颈；其次，HMIPv6中的MAP发现协议尚不完善，不能实现MAP代理的智能选择，而且需要搜有的路由器都能处理MAP选项，不便于推广。

总之，HMIPv6在信令交互负载方面比MIPv6显著提高，在切换延迟和数据丢失方面比MIPv6略有提高，HMIPv6中的MAP发现协议尚待完善。

2)分级管理MAP发现协议分级管理MAP发现协议改进了HMIPv6中MAP发现协议，不需要所有接入路由器都能识别并处理MAP选项，增加了他的适用范围，同时使移动节点可以智能选择MAP代理。

该MAP发现协议通过MAP代理之间交互信息维护MAP代理的拓扑表。

移动节点向预先配置好的MAP代理请求MAP代理拓扑表，然后根据MAP代理拓扑表找到离自己最近的MAP代理，再向最近的MAP代理索要MAP拓扑表。

使移动节点可以智能选择MAP代理，MAP发现协议对路由器透明。

该MAP发现协议与HMIPv6中的MAP发现协议相比，实现了移动节点智能选择MAP代理的功能和使MAP发现协议对路由器透明，便于推广应用；但维护MAP拓扑表需要MAP代理之间频繁交互信息，移动节点需要使用新的算法找到离自己最近的MAP代理，增加了MAP代理和移动节点的设计复杂度，增加了区域内信令交互负载。

使用该MAP发现协议的分级管理方案在切换延迟和数据丢失方面与HMIPv6相同，在设计方面比MIPv6复杂，在信令交互负载方面比MIPv6减小了MAP域外信令交互负载，增加了MAP域内信令交互负载。

3.组合类组合切换方案主要是对FMIPv6和HMIPv6的优化组合，综合利用二者的优点，实现切换性能的综合提高。

1)移动IPv6分级管理架构中应用快速切换方案移动IPv6分级管理架构中应用F-HMIPv6的设计思想是在基本MIPv6协议中同时使用FMIPv6和HMIPv6方案，但又不是对二者的简单组合。

FMIPv6和HMIPv6的简单组合存在三角路由问题，如图所示。

发给移动节点的数据包先通过MAP代理转发给前接入路由器，前接入路由器再转发给新接入路由器，在分层网络体系中，前接入路由器转发给新接入路由器的数据包会再次经过MAP代理，形成三角路由。