移動(dòng)IP的兩種實(shí)現(xiàn)方法

　　移動(dòng)IP從1996年RFC2002公布之后（之前），國外一些大學(xué)和公司推出了許多方案和研究項(xiàng)目，經(jīng)閱讀標(biāo)準(zhǔn)文檔和草案及相關(guān)資料，我們認(rèn)為可以有兩種方法來開發(fā)移動(dòng)IP（不考慮安全因素）。首先，需要澄清一個(gè)問題，RFC2002, 即“IP Mobility Support”，在國內(nèi)發(fā)表的文章中，簡(jiǎn)稱“移動(dòng)IP”, 我們認(rèn)為這種稱呼有誤導(dǎo)的嫌疑，譯成IP的移動(dòng)性支持可能更合適些。即對(duì)IP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，支持終端的移動(dòng)性。順便說明，移動(dòng)IP是以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)固有IP地址來唯一地標(biāo)識(shí)的。在有的移動(dòng)IP實(shí)現(xiàn)中，是使用NAI或FQDN來唯一地標(biāo)識(shí)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的，這從一個(gè)側(cè)面說明使用IP地址標(biāo)識(shí)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)顯得有點(diǎn)笨拙。當(dāng)然，在許多情況下保持節(jié)點(diǎn)的IP地址不變還有其他原因，通常一些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是以IP地址為基礎(chǔ)的，比如軟件注冊(cè)和接入優(yōu)先級(jí)控制等。


　　第一種方法是RFC2002+區(qū)域注冊(cè)形成層次化的FA樹狀結(jié)構(gòu)。這種方法由HUT進(jìn)行了實(shí)施，該項(xiàng)目是作為學(xué)校的軟件工程課的一個(gè)題目逐步擴(kuò)展而來，形成了Lifix!Go商品化方案。


　　第二種方法是RFC2002+路由優(yōu)化，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于升級(jí)容易，即IPv4狀態(tài)下的HA, FA, MN, CN已經(jīng)是IPv6下的工作方式，只要加入IPv6的支持即可完成，IPv6環(huán)境下的移動(dòng)IP開發(fā)工作量基本上可以省略。


　　下面分別對(duì)兩種方法的工作機(jī)制加以介紹。


1． FA的層次化結(jié)構(gòu)


　　圓圈內(nèi)即為FA層次化結(jié)構(gòu)，這是區(qū)域注冊(cè)概念的實(shí)例化而已。在標(biāo)準(zhǔn)RFC2002中，當(dāng)MN移動(dòng)到外地FA覆蓋范圍內(nèi)，通過FA向HA注冊(cè)或MN從當(dāng)?shù)谼HCP服務(wù)器處申請(qǐng)獲得IP地址，以此IP地址作為COA直接向HA注冊(cè)，每次MN換接入點(diǎn)時(shí)，都要重復(fù)同樣的過程，這樣便引入了相當(dāng)?shù)臅r(shí)延。如果MN從甲地移動(dòng)到乙地的過程中，正在進(jìn)行某種業(yè)務(wù)且該業(yè)務(wù)是時(shí)延敏感業(yè)務(wù)，如話音，通話就會(huì)受到影響，導(dǎo)致用戶的滿意度下降。FA的層次化結(jié)構(gòu)正是為了解決MN在移動(dòng)過程中的時(shí)延問題而提出的，其思路是在第一次移動(dòng)到某FA層次結(jié)構(gòu)中時(shí)，MN執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)注冊(cè)過程，即通過FA向HA注冊(cè)。在注冊(cè)過程中，注冊(cè)信息通過圖中的LFA,FA,HFA,直到HA,其中LFA,FA和HFA保留MN的注冊(cè)請(qǐng)求信息。在HA的響應(yīng)信息（如果是MN的成功注冊(cè)）返回到HFA之后，響應(yīng)信息按注冊(cè)請(qǐng)求信息的相反路徑返回到MN，其中LFA,FA,HFA保留有MN的注冊(cè)允許信息（如SA—安全聯(lián)盟，TTL等）。如圖中，如果MN從LFA1移動(dòng)到LFA2，MN通過LFA2發(fā)注冊(cè)請(qǐng)求信息，LFA2接到注冊(cè)請(qǐng)求信息后，轉(zhuǎn)發(fā)到FA1，F(xiàn)A1利用MN的NAI信息查找一個(gè)表（類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的VLR, Visitor Location Register拜訪位置注冊(cè)服務(wù)器）,如果MN在以前注冊(cè)過，且TTL沒有過期，則FA1將注冊(cè)應(yīng)答直接返回給LFA2，由LFA2轉(zhuǎn)發(fā)至MN,該應(yīng)答信息包含允許MN接入的剩余時(shí)間。從這里我們可以看出，層次化結(jié)構(gòu)減少了2倍的從FA1到HA的傳輸時(shí)延。通過減少M(fèi)N到注冊(cè)允許點(diǎn)的路徑跳數(shù)來間接地達(dá)到快速注冊(cè)的目的，這正是層次化結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵所在。當(dāng)然在注冊(cè)過程中MN位于LFA1和LFA2的交叉覆蓋范圍時(shí)，MN要決定如何收發(fā)數(shù)據(jù)包的問題，可以使用如草案中所敘述的Buffer或Multicast來解決丟包問題，但這不是層次化結(jié)構(gòu)所要解決的。據(jù)HUT的Lifix!Go白皮書，其最小時(shí)延可以做到24ms,最大為97.6ms，完全在人所能容忍的200ms限度內(nèi)。


　　2． 路由優(yōu)化


　　此圖中略掉了FA。所謂路由優(yōu)化，即是在MN與CN的數(shù)據(jù)通信過程中，將HA的中轉(zhuǎn)功能省掉，MN和CN直接通信，這樣至少可以減少一跳的延時(shí)（假設(shè)圖中的各節(jié)點(diǎn)直接連接，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在節(jié)點(diǎn)之間會(huì)有其他路由節(jié)點(diǎn)）。在這種方法中。


　　在MN的接入點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，即COA發(fā)生變化，而在MN與CN通信時(shí)，外層IP頭的目的地址使用MN的COA而非MN的家鄉(xiāng)地址。MN接入點(diǎn)發(fā)生變化，意味著COA發(fā)生變化，則外層TCP連接不能保持。在內(nèi)層IP為了維持TCP的連接性，CN中必須修改協(xié)議層軟件，以完成IP的IP封裝。在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮到數(shù)據(jù)的完整性和保密性問題，即使用IPSec中的AH(認(rèn)證頭)或ESP（封裝安全載荷）來滿足這些要求。在這里，我們先不考慮安全問題。圖4直接說明路由信息的傳遞過程。


　　當(dāng)CN有信息要發(fā)送到MN時(shí)，CN按照常規(guī)IP路由過程，使用正常的IP數(shù)據(jù)包格式，即目的地址為MN的家鄉(xiāng)地址。我們假定MN不在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，則HA截獲數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝發(fā)送到MN的COA,同時(shí)HA將向CN發(fā)送MN的地址更新信息，CN收到更新信息后，在以后的數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，則直接使用MN的COA進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，這樣便消除了三邊路由問題。如果MN移動(dòng)到了一個(gè)新的子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)，MN除向HA注冊(cè)外，還向HA發(fā)送地址更新請(qǐng)求信息（請(qǐng)求HA代替MN向CN發(fā)送地址更新信息，通知CN地址已改），CN收到地址更新信息后，便將與MN通信的數(shù)據(jù)發(fā)送到新的COA。當(dāng)然在常規(guī)的路由優(yōu)化過程中，存在長(zhǎng)延時(shí)和丟包問題，如果結(jié)合FA（oFA-以前的FA，nFA-新的FA）將可能從一定程度上得到減輕。


　　在關(guān)于MIPv6的草案中，提到MN只使用CCOA(Co-located COA, 同機(jī)配置轉(zhuǎn)交地址)，同時(shí)任何執(zhí)行IPv6的節(jié)點(diǎn)都必須支持IP的移動(dòng)性，即CN的協(xié)議棧天生支持路由優(yōu)化。


　　移動(dòng)IP的發(fā)展過程中，F(xiàn)A層次化結(jié)構(gòu)考慮的是Internet的現(xiàn)實(shí)性問題，是為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商構(gòu)建的方案，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)有低的時(shí)延，這樣便為支持時(shí)延敏感業(yè)務(wù)（話音）創(chuàng)造了條件。路由優(yōu)化考慮的是網(wǎng)絡(luò)資源的利用問題，著眼未來，在IPv6中實(shí)現(xiàn)，可以除去歷史的包袱，沒有后向兼容問題。如果在IPv4上實(shí)現(xiàn)，面臨的問題較大，即必須在CN的協(xié)議棧上打個(gè)楔子。如果考慮到CN是應(yīng)用服務(wù)器，而非普遍分布的各種臺(tái)式終端或便攜機(jī)的話，這種實(shí)現(xiàn)可以實(shí)施。




摘自　通信世界