移動IP

百科解釋

目錄·移動IP的目的
·移動IPv4的典型操作過程
·移動IPv4 代理發(fā)現(xiàn)機制
·移動IPv4注冊過程
·移動IPv4的安全性問題
·移動IPv4中的路由和隧道
·Care-of地址
·移動IPv4與ICMP
·移動IPv4對本地網(wǎng)絡的配置
·移動IPv6和移動IPv4的比較

移動IP的目的

隨著移動終端設備的廣泛使用，移動計算機，移動終端等設備也開始需要接入Internet，但是IP的設計并沒有考慮到移動節(jié)點會在連接中變化Internet接入點的問題。傳統(tǒng)的IP地址包括兩方面的意義：一方面是用來標識唯一的主機，另一方面它還作為主機的地址在數(shù)據(jù)的路由中起重要作用。但是對于移動節(jié)點，由于Internet接入點會不斷發(fā)生變化，所以它的IP地址兩方面的意義發(fā)生了分離，一方面移動節(jié)點需要一種機制來唯一標識自己，另一方面它希望這種標識不會被用來路由。移動IP就是為了能讓移動節(jié)點能夠分離IP地址這兩方面的功能而又不徹底改變現(xiàn)有Internet的結構而設計的。

移動IPv4的典型操作過程

每個移動節(jié)點都有一個本地網(wǎng)絡（home network），本地網(wǎng)絡（home network）為其分配一個在本地網(wǎng)絡內(nèi)的IP地址。當這個移動節(jié)點移動它的接入點到一個新的外地網(wǎng)絡（在此稱作“網(wǎng)絡”（foreign network））時，它連接到這個外地網(wǎng)絡（foreign network），然后這個移動節(jié)點與其家鄉(xiāng)代理（home agent）（一般是一個在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡上的路由器）通信，并注冊它的care-of address（此地址即外地代理（foreign agent）的地址）。如果有一個IP數(shù)據(jù)報要被發(fā)送到這個移動節(jié)點，那么這個數(shù)據(jù)報的頭部存有這個移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址（home address），于是通過一般的路由它被路由到移動節(jié)點的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡。然后其家鄉(xiāng)代理（home agent）截取這個數(shù)據(jù)報，并將其整個封裝在一個新的IP數(shù)據(jù)報中，這個新的IP數(shù)據(jù)報的目的IP地址為移動節(jié)點的外地代理（foreign agent）的地址，然后重傳這個數(shù)據(jù)報。這個數(shù)據(jù)報會被路由到外地代理（foreign agent）。然后外地代理（foreign agent）去掉外面一層的IP頭部，并將原來的IP數(shù)據(jù)報封裝在一個網(wǎng)絡層PDU中，并通過外地網(wǎng)絡（foreign network）將這個數(shù)據(jù)報發(fā)送到移動節(jié)點。

移動IPv4 代理發(fā)現(xiàn)機制

移動IPv4使用ICMP路由器廣告消息（ICMP Router Advertisement）(RFC 1256)來幫助移動節(jié)點發(fā)現(xiàn)移動代理。移動代理通過發(fā)送一種擴展了的ICMP路由器廣告消息來通知移動節(jié)點移動代理的信息（包括移動節(jié)點的狀態(tài)，它提供給移動節(jié)點的care-of地址，等）。移動代理每隔一段時間就會發(fā)送一個帶擴展的ICMP路由器廣告消息，移動節(jié)點在收到代理廣告消息后，它會比較這個代理的IP地址與自己所在網(wǎng)絡IP地址是否相同，并以此來判斷自己是在本地網(wǎng)絡還是在外地網(wǎng)絡。如果一個移動節(jié)點的代理消息已經(jīng)過期，并且它還沒有收到新的代理廣告消息，那么它就會發(fā)送一個代理廣告請求來請求其所在地的代理為其發(fā)送一個代理廣告消息。

移動IPv4注冊過程

當一個移動節(jié)點通過代理發(fā)現(xiàn)機制發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)移動到了一個外地網(wǎng)絡后，并且在得到它的care-of地址后，它就需要在自己的家鄉(xiāng)代理那里注冊自己的新位置。這個移動節(jié)點發(fā)送一個UDP數(shù)據(jù)報，數(shù)據(jù)報內(nèi)封裝著自己的注冊消息，內(nèi)容包括：家鄉(xiāng)代理地址，家鄉(xiāng)地址，care-of地址，標識，擴展，以及其它一些參數(shù)信息。這個UDP數(shù)據(jù)報首先被發(fā)送到外地代理那里，然后由外地代理中繼給家鄉(xiāng)代理，家鄉(xiāng)代理再把自己的回應發(fā)送給外地代理，外地代理則把回應再中繼給移動節(jié)點。

移動IPv4的安全性問題

移動IPv4中移動節(jié)點的注冊過程存在安全隱患，因為如果一個惡意的主機發(fā)送注冊消息給一個家鄉(xiāng)代理的話，那么會導致發(fā)送給某個移動節(jié)點的數(shù)據(jù)報全部被重定向到這個惡意主機。因此，移動IPv4的注冊過程都要求認證。認證是注冊消息的一個擴展。擴展信息中包括一個用于選擇認證算法的SPI以及一個保證內(nèi)容沒有被中途更改的認證字段。移動IPv4一般采用MD5加密算法來保證注冊過程的安全。

移動IPv4中的路由和隧道

在移動IPv4中，如果一個移動節(jié)點不在自己的本地網(wǎng)絡的時候，此時一個目標地址為此移動節(jié)點的數(shù)據(jù)報會通過傳統(tǒng)的路由到達此移動節(jié)點的本地網(wǎng)絡（因為IP首部中目的地址域內(nèi)容為此移動節(jié)點的本地地址）。當本地網(wǎng)絡中出現(xiàn)這樣一個數(shù)據(jù)報的時候，這個移動節(jié)點注冊到的那個本地代理就有義務截取這個IP包，此后本地代理把整個IP包封裝在一個新的IP數(shù)據(jù)報中(對原數(shù)據(jù)報僅改動TTL字段)，并填充新的首部，在新首部的目的地址字段填入移動節(jié)點注冊的care-of地址，然后將這個新數(shù)據(jù)報發(fā)送出去，這個數(shù)據(jù)報通過傳統(tǒng)路由到達移動節(jié)點當前所在的外地網(wǎng)絡，外地代理收到此數(shù)據(jù)報，并撥去外層的IP首部，將原始數(shù)據(jù)報轉發(fā)給移動節(jié)點。這種技術就叫做隧道技術，流程是發(fā)送方------?封裝者-------?解封裝者--------?目的地。隧道技術在RFC 2003中有詳細講解。

Care-of地址

前面所講過的所有內(nèi)容都經(jīng)常涉及care-of地址，按照前面所講的這些標準流程care-of地址都是外地代理的地址。但是有時情況并非如此，當一個外地代理不存在的時候，移動節(jié)點也可以通過當?shù)氐腄HCP來獲得一個外地網(wǎng)絡的地址，并把這個地址作為care-of地址注冊給自己的本地代理。此時，所有與本地代理的通信都是直接由移動節(jié)點和本地代理進行的，中間沒有外地代理的中繼，而且此時隧道的終點也是移動節(jié)點本身，不再需要外地代理來中繼分組。

移動IPv4與ICMP

移動IPv4中所采用的隧道技術使得ICMP的差錯報文產(chǎn)生問題，設想一個數(shù)據(jù)報在隧道中因為某種原因被丟棄，某個路由器發(fā)送一個目的網(wǎng)絡不可達ICMP差錯報文給本地代理，此時本地代理只得到原數(shù)據(jù)報的前8個字節(jié)，根據(jù)這些信息它沒辦法把差錯報文中繼給源端。而且即使它將差錯報文轉發(fā)給了源端，但是源端也會對這樣一個差錯報文感到迷惑，因為它所發(fā)的那個地址根本就不是發(fā)生差錯的地址。RFC 2003建議本地代理維持軟隧道狀態(tài)信息，即保持一定的信息以保證能夠識別返回的ICMP差錯報文是哪個分組的差錯報文。RFC 2003還建議在中繼這個ICMP報文之前對其做一定的修改，例如把目的網(wǎng)絡不可達改成目的主機不可達。

移動IPv4對本地網(wǎng)絡的配置

前面提到了在隧道技術中本地代理首先要截取發(fā)往不在本地網(wǎng)絡的移動節(jié)點的數(shù)據(jù)報，但是這個截取的過程也是需要對本地網(wǎng)絡進行配置的。考慮三種不同的網(wǎng)絡：1當本地網(wǎng)絡中有一個與外界連接的路由器，而另外還有一個用于為移動節(jié)點提供服務的本地代理時。此時一個指向不在本地網(wǎng)絡的移動節(jié)點的數(shù)據(jù)報路由到本地網(wǎng)絡，本地路由器收到該數(shù)據(jù)報，并在本地網(wǎng)絡發(fā)送ARP請求，詢問這個IP地址的MAC地址，于是本地代理要兼任起ARP代理的責任，它發(fā)送ARP應答使得數(shù)據(jù)報被路由器轉發(fā)給本地代理，此后本地代理再將數(shù)據(jù)通過隧道技術轉發(fā)給移動節(jié)點。其實在此之前路由器就應該知道把數(shù)據(jù)報轉發(fā)給本地代理，因為當移動節(jié)點注冊它的care-of地址之后本地代理就會發(fā)送免費ARP來將發(fā)送給該移動節(jié)點的數(shù)據(jù)報定向到本地代理，這樣本地網(wǎng)絡中的其他節(jié)點都可以與這個移動節(jié)點通信，不論它是否在本地網(wǎng)絡中。這里要注意移動節(jié)點在移動到外地網(wǎng)絡的時候不能發(fā)送ARP請求，因為如果它發(fā)送ARP請求則外地網(wǎng)絡中的其他節(jié)點會更新它們的ARP快速緩存，這樣會造成當這個移動節(jié)點再次移出該網(wǎng)絡的時候這些節(jié)點無法與此移動節(jié)點通信。2 當本地網(wǎng)絡中有一個與外界連接的路由器，并且它就是本地網(wǎng)絡中的本地代理時。此時本地代理需要發(fā)送免費ARP，原因同上。3 當本地網(wǎng)絡根本沒有物理層，而僅僅是有一個虛擬的網(wǎng)絡時，此時網(wǎng)絡內(nèi)有一個兼任路由器和本地代理的主機，它收到數(shù)據(jù)報后會立即通過隧道技術轉發(fā)。

移動IPv6和移動IPv4的比較

移動IPv6不需要外地代理的支持
移動IPv6支持路由優(yōu)化
移動IPv6路由優(yōu)化不需要預先指定的安全機制
移動IPv6允許路由優(yōu)化使得路由器兼顧效率和“入口過濾”
移動IPv6在移動節(jié)點不在本地網(wǎng)絡時通過IPv6路由頭部而不是隧道來路由
移動IPv6不需要使用ARP，這也增加了其健壯性
移動IPv6不需要維持隧道軟狀態(tài)
移動IPv6的動態(tài)本地代理地址發(fā)現(xiàn)機制返回單獨一個回應。而移動IPv4中采用廣播的方法，這時本地網(wǎng)絡中的所有本地代理都會分別返回回應。

通信詞典解釋