《Internet技术》第12章移动IP和下一代互联网

③外地链路：网络前缀与移动结点的IP地址网 络前缀不同的那些链路。 ④外地代理转交地址：外地代理的IP地址，有 一个端口连接移动结点所在的外地链路。它可以 是外地代理的任一个IP地址，外地代理转交地址 的网络前缀不一定与外地链路的网络前缀相同， 多个移动结点可以同时共用一个外地代理转交地 址。 ⑤配置转交地址：暂时分配给移动结点的某个 端口的IP地址，其网络前缀必须与移动结点当前 所连的外地链路的网络前缀相同。一个配置转交 地址同时只能被一个移动结点使用。
第12章 移动IP和下一代互联网
IETF（Internet工程任务组）为了满足用户 的需求，制定了移动IP协议，为Internet以及采用 TCP/IP协议簇的专用网提供了标准。 12.1 移动IP技术 通过移动和无线通信系统接入Internet的方式 分为两大类，一是基于蜂窝的接入技术，如 CDPD，GPRS和EDGE等，二是基于局域网的技 术，如IEEE 802.11WLAN，Bluetooth和HomeRF 等。总之，可以采用的主要有MODEM，WLAN， GPRS，Bluetooth，Mobile IP以及WAP等。
②家乡代理：有一个端口与移动结点家乡链路 相连的路由器。 ③外地代理：有一个端口与移动结点的外地链 路相连的路由器。 ④家乡代理和外地代理一般是运行在传统路由 器或主机上的软件，移动结点则可能是便携式计 算机，并且以上3个功能实体可以同时在一个结 点上实现。 3.与移动IP相关的术语 ①家乡链路：与移动结点的IP地址具有相同网 络前缀的链路。 ②家乡地址：指“永久”地分配给移动结点的 地址，当移动结点切换链路时，家乡地址并不改 变。
4.QoS保障问题 目前的QoS体系结构包括集成服务模型和区 分服务模型，它们都没有考虑移动环境下的QoS 保证，必须进行适当修改。 一种可行的方法是采用修改过的资源预留协 议(RSVP)。 一种解决方法是每当移动结点移动时，重新 为从家乡代理到转交地址的路径预留资源。 另一种解决方法是增加一个传输层报头，利 用传输层协议的端口号不定期区分不同的数据包。
5.移动IP中TCP的性能 TCP协议认为几乎所有的数据包丢失都是由 于拥塞而引起的，当数据包发生错误或丢失时， TCP就认为网络系统发生了拥塞，从而调整发送 窗口来降低数据的发送速率，但这种假设对移动 IP中的TCP协议并不成立，为解决这个问题，可 对TCP进行如下改进： ①采用运动中的快速重发机制 ②采用连接分段的方法 ③采用传输和超时冻结的机制 ④采用有选择的确认机制和随路TCP
12.2 下一代下一代Internet； ②美国国家科学基金会； ③一个由高等院校、协会、公司和政府机构共 同努力建设的网络Internet2 12.2.1 下一代互联网的目标 1.直接目标 (1)使连接各大学和国家实验室的高速网络的 传输速率比现有Internet快100～1000倍。
6.移动IPv6 IPv6巨大的地址空间使得地址的自动配置变 得非常简单，移动结点可容易地得到一个配置转 交地址，所以移动IPv6不再需要外地代理。移动 IPv6采用路由器搜索确定它的转交地址。 12.1.6 移动IP的应用 1.移动IP在园区网内的应用 在园区网的环境中采用移动IP只需将现有的 路由器或主机升级为家乡代理和外地代理，再在 便携式计算机中安装移动结点软件就可以满足要 求。
3.选路 当位于家乡链路时，移动结点的选路不需要 专门的选项路规则，即与固定结点的选路相同。 移动结点位于外地链路上的选路有其独特的 规则。当通过对端向外地链路发送数据包时，数 据包首先被送到家乡代理，而后家乡代理根据移 动结点已经注册的转交地址通过隧道向移动结点 的转交地址转发数据包，在此，从隧道中拆封出 原始数据包送交移动结点。 4.隧道技术 隧道技术是将一种数据包封装在另一种数据 包进行传送的技术。移动IP中可以采用三种隧道 技术。
1.代理搜索 代理搜索是移动结点确定它是否移动并得到 一个外地代理转交地址的方法。移动IP的代理搜 索通过家乡代理和外地代理周期性的发送代理广 播消息来实现。此外移动结点也可以主动的发送 代理请求消息来得到代理广播消息。
家乡代理 外地代理 代理搜询 注册 隧道 隧道 转交 移动结点
2.注册 注册是移动结点向家乡代理通知其当前转交 地址的一种认证机制，也是移动结点再回到家乡 链路后注销转交地址的机制。在移动IP技术中,按 照不同的网络连接方式,有两种不同的注册方式。 一种是通过外地代理进行注册，即移动结点 向外地代理发送注册请求报文，然后由外地代理 将报文中继到移动结点的家乡代理，家乡代理处 理完注册请求报文后向外地代理发送注册应答报 文来接受或拒绝注册请求，再由外地代理将其转 发到移动结点。 另一种方式是移动结点直接向家乡代理进行 注册。
位置通常是固定的，但作为整体，它相对Internet 的其他部分来说却是移动的。它通过无线方式与 外地代理通信，外地代理则由移动结点当前所在 的位置决定。当移动路由器连接在家乡链路上时， 它和家乡代理为相邻的路由器，从Internet固定部 分发出的数据包只是简单地在家乡代理和移动路 由器间转发。当移动路由器连接在外地链路上时， 移动路由器和家乡代理通过一条双向的隧道来交 换路由更新信息并转发数据包。这时，送往移动 网络上主机的数据包通过隧道送到移动路由器的 转交地址，在那里被从隧道中拆封，并转发到移 动网络上的主机。
12.1.1 移动IP的基本概念 所谓移动IP技术，是指移动用户可在跨网络 随意移动和漫游中，使用基于TCP/IP协议的网络 时，不用修改计算机原来的IP地址，同时，继续 享有原网络中一切权限。
移动主机 (主地址) 移动 HA (路由器) 本地网络
位置登记 IP 隧道 IP分组
移动主机 (辅地址)
2.移动IP在Internet上的应用 在这种应用中，移动用户可以在整个Internet 上任意移动，而不对其专用网带来任何额外的安 全威胁。该应用中专用网一般通过防火墙与 Internet相连，以防止对专用网的未授权的访问。 3.移动IP在多协议环境下的应用 移动办公人员经常要对数据进行远程访问， 而这些数据有时只能用TCP/IP以外的的协议来进 行远程访问，这时就要求移动IP具有支持多协议 的功能。 4.移动IP在移动网络中的应用 移动网络是指它的主机和路由器之间的相对
这在概念上与移动IP接近，但该方案只在 CDPD系统中提供可移动性，同时CDPD系统运行 成本较高，计费系统也过于复杂。 数据链路层解决方案主要存在以下问题： ①数据链路层解决方案只能在一种媒介内支持 结点的移动性，在不同的媒介之间CDPD和802.11 等数据链路层方案只能提供漫游能力，这样，对 于N种传送媒质就要求N种不同的方案，显然代价 过高。 ②数据链路层方案只能在一定的地理范围内提 供移动性，这种系统的吞吐量有限，并且不能在 两种媒介之间提供移动性。
④移动IP协议应向上层屏蔽主机的移动，使得 上层应用程序不受移动性的影响。 ⑤由于移动终端在性能和功耗上的限制，必须 尽量简化移动IP软件的设计。 ⑥考虑到目前IPv4地址短缺的困境，移动IP的 应用不应恶化这个问题。 ⑦为了能够适应移动主机不断增长的要求，移 动IP必须具有较好的可扩展性。 2.移动IP的功能实体 ①移动结点：这是一台主机或路由器，它在切 换链路时不需改变IP地址，也不用中断正在进行 的通信。
or 互连网络 外地网络 FA (路由器) 其它网络
移动IP由Internet工程指导组(IESG)于1996年 6月通过，并于1996年11月公布为建议标准。 1.移动IP协议的设计要求 移动IP协议应当满足以下设计要求： ①移动结点改变其链路层连接点后，能够保持 IP地址不变继续与其他结点通信，同时移动结点 能够与其他没有采用移动IP协议的结点进行通信。 ②移动IP应与现存的IP协议兼容，不需要对当 前网络连接、用户设施、路由器的配置进行更改， 不应影响当前对IP地址的分配方法，也不需要对 协议数据单元进行更改。 ③移动结点不应比Internet上的固定结点面临 更多的安全威胁。
3.网络性能问题 ①当移动结点数目较多时，由于移动结点和家 乡代理的认证而引入的开销将会占用过多的网络 带宽。另外应该认识到强密码方案是通过牺牲网 络性能来提高安全性能的。 ②考虑到TCP和IP的报头总长占40字节，有必 要实现移动结点的TCP/IP报头压缩。 ③考虑到代理广播消息和代理注册请求消息也 占用网络资源，因此应在不影响移动结点正常工 作的同时适当减少代理广播的发送频率和适当增 加注册的有效时长。
还有一种解决方法是当结点从一条链路切换 到另一条链路时改变结点的IP地址。然而，这种 方法会使TCP和高层协议中断。 漫游功能也不能真正解决移动性问题，漫游 功能要求结点在每次移动时中止和重启所进行的 通信，漫游结点每次移动时都会改变IP地址，想 要及时得到它们的IP地址将很困难。 数 据 链 路 层 解 决 方 案 包 括 采 用 CDPD 和 IEEE802.11等。从理论上说，可以在模拟蜂窝系 统能够覆盖，又可以提供CDPD服务的任何地方 使用CDPD业务。用户在整个CDPD网中使用一个 IP地址，无论他在CDPD那个位置，数据链路层 协议保证了数据包能够按照IP地址准确传送。
⑥隧道：一个数据包被封装在另一个数据包的 净荷中进行传送时所经过的路径。 12.1.2 采用移动IP技术的必要性 从理论上，可以用特定的主机路由方案来解 决移动问题，即每当主机移动时，就向许多台路 由器传送特定主机路由，但这种方案有以下缺陷： ①必须至少向从移动结点的家乡链路到外地链 路沿途的所有结点传送特定主机路由。 ②每次结点切换路由时，上面那些路由中的一 部分或全部必须进行更新。 ③为支持Internet上的数百万个移动结点，所 需要的特定主机路由数目过于庞大。
12.1.3 移动IP的工作机制 移动结点周期性地收到家乡代理和外地代理 广播的代理广播消息，根据消息的内容确定自己 所处的位置。 当它连在家乡链路上时，移动结点就可像固 定结点一样工作。如果移动结点在外地链路上， 它可以通过代理广播消息获得外地转交地址或通 过相应的配置规程得到配置转交地址。然后移动 结点向家乡代理注册，它得到的转交地址。 家乡代理截取发往移动结点家乡地址的数据 包，并根据移动结点注册的转交地址，通过隧道 将数据包传送到移动结点。