第一章 信息通信网的演进
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移动IPv6：代理邻机发现
①邻机请求 (请求解析的对象地址为IPA) 家乡代理R ②邻机公告 (对象链路地址MACR) MAC地址：MACR 移动节点A IP地址：IPA MAC地址：MACA
家乡网络
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
乡网络的路由器
移动IPv4：代理ARP和免费ARP
家乡网络
①ARP请求 (请求解析地址为IPA) 家乡代理R MAC地址：MACR 移动节点A IP地址：IPA MAC地址：MACA
主机B
②ARP响应 (链路地址MACR)
在代理ARP机制中，ARP响应是对ARP请求的应答， 而对于免费ARP，ARP响应由家乡代理主动发送
通信对端
这种通信模式也称 为双向隧道模式
代理邻 机发现
知道家 乡地址
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
IP头标 IP数据 移动节点处 IPv6-in-IPv6封装 IP头标 IP头标 IP数据 家乡代理处 IPv6-in-IPv6解封装
源：CoA 目的：家乡代理地址 IP头标 IP数据 家乡代理处 IPv6-in-IPv6封装 IP头标 IP头标 IP数据 移动节点处 IPv6-in-IPv6解封装
在双向隧道模式 中，移动节点和 通信对端的通信 始终使用家乡地 址(HAO，由信宿 选项头标携带) 在路由优化模式 中，通过家乡地 址选项和类型2寻 路头标(T2R)来实 现
IP
家乡地址选项
类型2寻路头标
2008年信息通信网课程
4. 移动IPv6
对 以 上 层 屏 蔽 移 动 性
路由优化模式下分组转发
不同网络中的不同AP之间的切换时首先进行链路层切换， 再进行网络层切换，网络层切换需要改变IP地址 AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
AP2
AP3
ADDR2
AP4源自文库
ADDR2具有子网1的 移动节点 网络号或者网络前缀
子网1
子网2
2008年信息通信网课程
IP
接入路由器2
ADDR2
子网1
子网2
移动节点 ADDR2具有子网1的 网络号或者网络前缀
通信对端始终能够找到移动节点
不中断已经建立的通信
移动节点需要一个在移动过程中保 持不变的标识 IP地址的改变对于通信对端的上层 （IP层以上）应用来说是透明的
家乡地址
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
2008年信息通信网课程
第五章 移动互联网
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
转交地址配置
通信对端
家乡代理
外地代理
使用外地代理 转交地址
移动节点
2008年信息通信网课程
2008年信息通信网课程
1. 概述
移 动 和 切 换
节点的移动将导致切换，切换包括链路层切换和IP层（网络层）切换
AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
ADDR1
AP2
AP3
AP4
移动节点
ADDR1具有子网1的 网络号或者网络前缀
子网1
子网2
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
转交地址配置
通信对端
家乡代理
外地代理
通过DHCP等方式获 取配置转交地址
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动节点直接向通信对
通信对端
家乡代理
三角路由问题
外地代理
端发送分组 到移动节点的分组通过 家乡代理转发
此外，还存在入口过滤问题:当移动到外地时， 防火墙可能过滤源地址为移动节点家乡地址的分组 解决方案：反向隧道
移动节点
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3. 移动IPv4
反 向 隧 道
使用外地代理转交地址
绑定注册
通信对端
家乡代理
外地代理
注册过程与外 地代理无关
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
接收/发送分组
通信对端
代理ARP和 免费ARP
家乡代理
外地代理
家乡代理处 IP-in-IP封装 IP头标
IP头标 IP数据 移动节点处 IP-in-IP解封装 IP头标 IP数据
4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能
绑定缓存 HoA<->CoA 通信对端
这种通信模式也称 为路由优化模式
使用转 交地址
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
绑定更新列表 通信对端IPv6地址
移动节点
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4. 移动IPv6
对 以 上 层 屏 蔽 移 动 性
移动节点
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4. 移动IPv6
原 理
到家乡代理绑定注册
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
绑定缓存 HoA<->CoA
家乡代理
接入路由器
绑定注册过程不需 要接入路由器参与
移动节点
2008年信息通信网课程
4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：不支持任何移动IPv6功能
1. 概述
移 动 需 解 决 的 问 题
接入路由器1 通信对端
IP
接入路由器2
子网1
ADDR1
子网2
移动节点 ADDR1具有子网1的 网络号或者网络前缀
移动节点由接入路由器1连接的子网1 移动到接入路由器2连接的子网2
2008年信息通信网课程
1. 概述
移 动 需 解 决 的 问 题
接入路由器1 通信对端
1.
2. 3. 4. 5.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较
2008年信息通信网课程
2.移动IP基本原理
术 语
家乡地址(HoA: Home Address)：移动节点的标识，手动配 置或者由家乡网络分配，通常不变 转交地址(CoA: Care-of Address)：移动节点位置的标识，由 移动到的外地网络分配，随位置变化
2.移动IP基本原理
移 动 的 基 本 过 程
家乡代理的分组拦截技术
到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络以外的链路，并且家
乡代理为家乡网络的路由器
直接由家乡代理拦截
在代理邻机发现机制中，邻机公 告可以是对邻机请求的应答，也 主机B 可以是家乡代理主动发送
IP
到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络或者家乡代理不是家
1. 概述
移 动 概 念
移动IPv4：在IPv4网络中，对节点在
不同IPv4子网之间的移动进行管理， 这些管理操作主要涉及到IP层的参数配 置 移动IPv6：在IPv6网络中，对节点在 不同IPv6子网之间的移动进行管理， 这些管理操作主要涉及到IP层的参数配 置
IP
2008年信息通信网课程
移动节点
源：家乡代理地址 目的：CoA
2008年信息通信网课程
4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能
绑定缓存 HoA<->CoA 通信对端
这种通信模式也称 为路由优化模式
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
绑定更新列表 通信对端IPv6地址
移动节点
2008年信息通信网课程
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
转 交 地 址 类 型
外地代理转交地址
移动节点使用外地代理的地址作为转交地
址
配置转交地址
移动节点在每个外地网络都配置唯一的全
局IPv4地址
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3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理转交地址（即外地代理地址）(Foreign Agent CoA) 配置转交地址(Co-located CoA)
IP
移动IPv6 全局可路由转交地址（CoA）
<家乡地址、转交地址>的绑定注册 到家乡代理 到通信对端(移动IPv6)
家乡代理拦截到移动节点地址的分组
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移动节点 源：家乡代理地址 目的：配置转交地址
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3. 移动IPv4
三 角 路 由 问 题
通过家乡地址来唯一标 识移动节点，使得通信 对端不需要知道移动节 点的位置信息 移动节点和通信对端的 通信始终使用家乡地址, 使得移动对于通信对端 以及IP层以上的应用是 透明的,但是同时也带来 了三角路由问题
知道移动节点家乡地址如何将IP分 组发送到移动节点的转交地址？
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2.移动IP基本原理
移 动 的 基 本 过 程
移动IP基本过程包括以下步骤
移动检测 移动节点检测到自己移动到了外地网络 代理公告（移动IPv4）/路由器公告（移动IPv6） 转交地址配置 移动IPv4
通信对端
IP数据 IP头标 移动节点处 IP-in-IP封装 IP头标 IP数据 IP头标 家乡代理处 IP-in-IP解封装
家乡代理
外地代理
源：配置转交地址 目的：家乡代理地址
配置转 交地址 移动节点
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移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
通信对端
外地代理处 IP-in-IP封装 IP头标 IP头标 IP数据 家乡代理处 IP-in-IP解封装
IP头标 IP数据
源：外地代理地址 目的：家乡代理地址
家乡代理 反向IP-in-IP隧道
外地代理
外地代理 转交地址 移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
反 向 隧 道
使用配置转交地址
3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
绑定注册
通信对端
家乡代理 ③注册应答 ②注册请求
外地代理
处理注册请 求和应答
移动节点
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3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
接收/发送分组
通信对端
知道移动节点 的家乡地址
代理ARP和 免费ARP
家乡代理 分组 隧道
HoA与CoA的对应关系称为绑定(Binding)<HoA, CoA>
家乡代理(Home Agent)：保存移动节点的家乡地址和转交地 址之间的映射关系(绑定) 外地代理(Foreign Agent)(移动IPv4)：外地网络中为移动节 点提供移动管理相关功能 通信对端(Correspond Node)：和移动节点进行通信的网络 节点，它可能是静止的节点，也可能是移动节点 IP分组先发送到家乡代理，由 家乡代理发送给移动节点！
外地代理
家乡代理处 IP-in-IP封装 IP头标
IP头标 IP数据 外地代理处 IP-in-IP解封装 IP头标 IP数据
源：家乡代理地址 目的：外地代理地址
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
2008年信息通信网课程
4. 移动IPv6
原 理
移动检测和地址自动配置
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
接入路由器
移动节点
2008年信息通信网课程
4. 移动IPv6
原 理
移动检测和地址自动配置
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
接入路由器
无状态地址自动配 置生成CoA
移动节点发送分组
HoA：家乡地址 CNA：通信对端的地址 CoA：转交地址 HAO：家乡地址选项，信宿选项头标 T2R：类型2寻路头标
IP
TCP/UDP
1. 概述
移 动 和 切 换
在同一个网络中的不同AP之间的切换时链路层切换，链路 层切换不改变IP地址，执行的是链路层操作 AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
AP2
ADDR1
AP3
AP4
移动节点
子网1
子网2
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1. 概述
移 动 和 切 换
①邻机请求 (请求解析的对象地址为IPA) 家乡代理R ②邻机公告 (对象链路地址MACR) MAC地址：MACR 移动节点A IP地址：IPA MAC地址：MACA
家乡网络
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移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
乡网络的路由器
移动IPv4：代理ARP和免费ARP
家乡网络
①ARP请求 (请求解析地址为IPA) 家乡代理R MAC地址：MACR 移动节点A IP地址：IPA MAC地址：MACA
主机B
②ARP响应 (链路地址MACR)
在代理ARP机制中，ARP响应是对ARP请求的应答， 而对于免费ARP，ARP响应由家乡代理主动发送
通信对端
这种通信模式也称 为双向隧道模式
代理邻 机发现
知道家 乡地址
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
IP头标 IP数据 移动节点处 IPv6-in-IPv6封装 IP头标 IP头标 IP数据 家乡代理处 IPv6-in-IPv6解封装
源：CoA 目的：家乡代理地址 IP头标 IP数据 家乡代理处 IPv6-in-IPv6封装 IP头标 IP头标 IP数据 移动节点处 IPv6-in-IPv6解封装
在双向隧道模式 中，移动节点和 通信对端的通信 始终使用家乡地 址(HAO，由信宿 选项头标携带) 在路由优化模式 中，通过家乡地 址选项和类型2寻 路头标(T2R)来实 现
IP
家乡地址选项
类型2寻路头标
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4. 移动IPv6
对 以 上 层 屏 蔽 移 动 性
路由优化模式下分组转发
不同网络中的不同AP之间的切换时首先进行链路层切换， 再进行网络层切换，网络层切换需要改变IP地址 AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
AP2
AP3
ADDR2
AP4源自文库
ADDR2具有子网1的 移动节点 网络号或者网络前缀
子网1
子网2
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IP
接入路由器2
ADDR2
子网1
子网2
移动节点 ADDR2具有子网1的 网络号或者网络前缀
通信对端始终能够找到移动节点
不中断已经建立的通信
移动节点需要一个在移动过程中保 持不变的标识 IP地址的改变对于通信对端的上层 （IP层以上）应用来说是透明的
家乡地址
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移动互联网
主 要 内 容
2008年信息通信网课程
第五章 移动互联网
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
2008年信息通信网课程
移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
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3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
转交地址配置
通信对端
家乡代理
外地代理
使用外地代理 转交地址
移动节点
2008年信息通信网课程
2008年信息通信网课程
1. 概述
移 动 和 切 换
节点的移动将导致切换，切换包括链路层切换和IP层（网络层）切换
AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
ADDR1
AP2
AP3
AP4
移动节点
ADDR1具有子网1的 网络号或者网络前缀
子网1
子网2
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3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
转交地址配置
通信对端
家乡代理
外地代理
通过DHCP等方式获 取配置转交地址
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动节点直接向通信对
通信对端
家乡代理
三角路由问题
外地代理
端发送分组 到移动节点的分组通过 家乡代理转发
此外，还存在入口过滤问题:当移动到外地时， 防火墙可能过滤源地址为移动节点家乡地址的分组 解决方案：反向隧道
移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
反 向 隧 道
使用外地代理转交地址
绑定注册
通信对端
家乡代理
外地代理
注册过程与外 地代理无关
移动节点
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3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
接收/发送分组
通信对端
代理ARP和 免费ARP
家乡代理
外地代理
家乡代理处 IP-in-IP封装 IP头标
IP头标 IP数据 移动节点处 IP-in-IP解封装 IP头标 IP数据
4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能
绑定缓存 HoA<->CoA 通信对端
这种通信模式也称 为路由优化模式
使用转 交地址
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
绑定更新列表 通信对端IPv6地址
移动节点
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4. 移动IPv6
对 以 上 层 屏 蔽 移 动 性
移动节点
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4. 移动IPv6
原 理
到家乡代理绑定注册
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
绑定缓存 HoA<->CoA
家乡代理
接入路由器
绑定注册过程不需 要接入路由器参与
移动节点
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4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：不支持任何移动IPv6功能
1. 概述
移 动 需 解 决 的 问 题
接入路由器1 通信对端
IP
接入路由器2
子网1
ADDR1
子网2
移动节点 ADDR1具有子网1的 网络号或者网络前缀
移动节点由接入路由器1连接的子网1 移动到接入路由器2连接的子网2
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1. 概述
移 动 需 解 决 的 问 题
接入路由器1 通信对端
1.
2. 3. 4. 5.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较
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2.移动IP基本原理
术 语
家乡地址(HoA: Home Address)：移动节点的标识，手动配 置或者由家乡网络分配，通常不变 转交地址(CoA: Care-of Address)：移动节点位置的标识，由 移动到的外地网络分配，随位置变化
2.移动IP基本原理
移 动 的 基 本 过 程
家乡代理的分组拦截技术
到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络以外的链路，并且家
乡代理为家乡网络的路由器
直接由家乡代理拦截
在代理邻机发现机制中，邻机公 告可以是对邻机请求的应答，也 主机B 可以是家乡代理主动发送
IP
到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络或者家乡代理不是家
1. 概述
移 动 概 念
移动IPv4：在IPv4网络中，对节点在
不同IPv4子网之间的移动进行管理， 这些管理操作主要涉及到IP层的参数配 置 移动IPv6：在IPv6网络中，对节点在 不同IPv6子网之间的移动进行管理， 这些管理操作主要涉及到IP层的参数配 置
IP
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移动节点
源：家乡代理地址 目的：CoA
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4. 移动IPv6
原 理
和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能
绑定缓存 HoA<->CoA 通信对端
这种通信模式也称 为路由优化模式
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
绑定更新列表 通信对端IPv6地址
移动节点
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2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
转 交 地 址 类 型
外地代理转交地址
移动节点使用外地代理的地址作为转交地
址
配置转交地址
移动节点在每个外地网络都配置唯一的全
局IPv4地址
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3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理转交地址（即外地代理地址）(Foreign Agent CoA) 配置转交地址(Co-located CoA)
IP
移动IPv6 全局可路由转交地址（CoA）
<家乡地址、转交地址>的绑定注册 到家乡代理 到通信对端(移动IPv6)
家乡代理拦截到移动节点地址的分组
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移动节点 源：家乡代理地址 目的：配置转交地址
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3. 移动IPv4
三 角 路 由 问 题
通过家乡地址来唯一标 识移动节点，使得通信 对端不需要知道移动节 点的位置信息 移动节点和通信对端的 通信始终使用家乡地址, 使得移动对于通信对端 以及IP层以上的应用是 透明的,但是同时也带来 了三角路由问题
知道移动节点家乡地址如何将IP分 组发送到移动节点的转交地址？
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2.移动IP基本原理
移 动 的 基 本 过 程
移动IP基本过程包括以下步骤
移动检测 移动节点检测到自己移动到了外地网络 代理公告（移动IPv4）/路由器公告（移动IPv6） 转交地址配置 移动IPv4
通信对端
IP数据 IP头标 移动节点处 IP-in-IP封装 IP头标 IP数据 IP头标 家乡代理处 IP-in-IP解封装
家乡代理
外地代理
源：配置转交地址 目的：家乡代理地址
配置转 交地址 移动节点
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移动互联网
主 要 内 容
1.
2. 3. 4. 5. 6.
概述 移动IP基本原理 移动IPv4 移动IPv6 移动IPv4与移动IPv6的比较 总结
通信对端
外地代理处 IP-in-IP封装 IP头标 IP头标 IP数据 家乡代理处 IP-in-IP解封装
IP头标 IP数据
源：外地代理地址 目的：家乡代理地址
家乡代理 反向IP-in-IP隧道
外地代理
外地代理 转交地址 移动节点
2008年信息通信网课程
3. 移动IPv4
反 向 隧 道
使用配置转交地址
3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
绑定注册
通信对端
家乡代理 ③注册应答 ②注册请求
外地代理
处理注册请 求和应答
移动节点
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3. 移动IPv4
使 用 外 地 代 理 转 交 地 址
接收/发送分组
通信对端
知道移动节点 的家乡地址
代理ARP和 免费ARP
家乡代理 分组 隧道
HoA与CoA的对应关系称为绑定(Binding)<HoA, CoA>
家乡代理(Home Agent)：保存移动节点的家乡地址和转交地 址之间的映射关系(绑定) 外地代理(Foreign Agent)(移动IPv4)：外地网络中为移动节 点提供移动管理相关功能 通信对端(Correspond Node)：和移动节点进行通信的网络 节点，它可能是静止的节点，也可能是移动节点 IP分组先发送到家乡代理，由 家乡代理发送给移动节点！
外地代理
家乡代理处 IP-in-IP封装 IP头标
IP头标 IP数据 外地代理处 IP-in-IP解封装 IP头标 IP数据
源：家乡代理地址 目的：外地代理地址
移动节点
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3. 移动IPv4
使 用 配 置 转 交 地 址
移动检测
通信对端
家乡代理
外地代理
移动节点
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原 理
移动检测和地址自动配置
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
接入路由器
移动节点
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4. 移动IPv6
原 理
移动检测和地址自动配置
通信对端
家乡地址：HoA 转交地址：CoA
家乡代理
接入路由器
无状态地址自动配 置生成CoA
移动节点发送分组
HoA：家乡地址 CNA：通信对端的地址 CoA：转交地址 HAO：家乡地址选项，信宿选项头标 T2R：类型2寻路头标
IP
TCP/UDP
1. 概述
移 动 和 切 换
在同一个网络中的不同AP之间的切换时链路层切换，链路 层切换不改变IP地址，执行的是链路层操作 AP为无线接入点，链路层设备 接入路由器：网络层设备
接入路由器1
接入路由器2
AP1
AP2
ADDR1
AP3
AP4
移动节点
子网1
子网2
2008年信息通信网课程
1. 概述
移 动 和 切 换