幾種移動IP的實現方案

幾種移動IP的實現方案（顧愷、黃麗亞）
    摘要：討論移動 IP涉及的問題及幾種解決方案，重．火闡述了 SIP和 RTP對移動
性的支持，最后分析了幾種方法的特點。
    關鍵詞：移動通信  IP  路由
    一、引言
    隨著網絡技術與便攜式終端的不斷發(fā)展，在IP網絡中實現對移動性的支持變得越來
越重要。對數據業(yè)務而言，有兩種形式的移動性：一種是基于大區(qū)的慢速移動，即跨子
網的移動；另一種是基于小區(qū)的高速移動，即在蜂窩系統(tǒng)中移動。這兩者對移動性管理
的要求是有所區(qū)別的。另外IP網的移動多媒體通信與純粹的移動數據通信也不盡相同。
移動 IP面臨一系列由于移動性而帶來的技術問題，例如空中接口技術、移動終端登記
與定位、最佳路由、安全性問題等等。本文側重討論路由技術，避免“兜圈子”問題。
    IP地址是與地點相關的，當終端移動時，要根據子網的變更修改IP地址。這將會帶
來兩個問題：一是DNS的入口，因為所有與移動生機相關的信息都指向原先的IP地址；
二是已建立的TCP連接將會中斷，因為TCP連接是以IP地址加端口號來標識的。移動IP的
目標就是透明地支持移動性，始終用一個地址即歸屬地址來與之通信。
    二、 Mobile IP
    在IETF的RFC2002建議中，提出了MobileIP方案。在該方案中定義了移動主機（MH）、
對端主機（CH）、歸屬代理（HA）、外部代理（FA）等實體。當MH移動到新的子網，進
入FA管轄區(qū)域，它將向HA發(fā)登記消息并告之FA的地址。當HA收到CH需發(fā)往MH的分組后，
HA采取包封技術并建立與FA的隧道，FA從隧道中取出分組并進入MH。
    三、路由優(yōu)化的Mobile IP
    在上述Mobile IP中，所有發(fā)往MH的分組都需經過HA，這往往不一定是最佳路由。假
如FA處的主機呼叫漫游到FA的MH，經過HA“兜圈子”是非常低效的，而且附加的時延會
降低語音、多媒體等實時業(yè)務的服務質量。所以需要對Mobile IP進行路由優(yōu)化。當HA
收到CH發(fā)往MH的分組后，它通知CH關于MH的捆綁信息（即MH目前的FA的地址）；CH對分
組封裝并建立與FA之間的隧道，分組在隧道中透明傳輸。捆綁信息的傳送通過一個明確
的端口號完成。假如MH又移動了，新的FA將把更新的捆綁信息傳送給老的FA，這樣能保
證分組傳送到新FA。而且HA隨后也得到更新的捆綁信息，以后的分組傳送直接由CH發(fā)往
新的FA。
    路由優(yōu)化的Mobile IP對CH的要求較高，它必須具備獲取捆綁信息及包封與建立隧道
的能力，對CH協(xié)議棧要作較大的修改。
    四、SIP對移動IP的支持
    SIP（會話初始協(xié)議）是IETF提出的在IP網絡上進行多媒體通信的通信協(xié)議，在Voi
ce over IP中有重要的應用，目前與占主導地位的H.323協(xié)議斗爭激烈。由于SIP協(xié)議簡
單明了高效，VolP標準不斷修訂過程也在吸取SIP的優(yōu)點。無論如何SIP協(xié)議有其一定的
影響力，特別是SIP協(xié)議中已經支持了個人移動性，很容易支持終端的移動性。
    SIP協(xié)議使用類似Email的地址格式user@host，這里user是用戶名或用戶號碼，host
是域名或地址。SIP定義了多種消息，如INVITE、ACK、BYE、OPTIONS、CANCLE、REGIST
ER等。對消息的響應用狀態(tài)碼表示：lxx（100－199）表示進程更新，2XX表示成功，3X
X表示重走向，更高的數字表示失敗。SIP消息通常建立在UDP之上，也可以建立在TCP之
上。
    JPTCB主機將INVITE消息發(fā)向MH所登記的重定向服務器（在NJUPT.EDU.CN）；重定向
服務器查詢位置服務器，位置服務器返回MH的當前地址BUPT.EDU.CN，并經重走向服務器
反回JPTCB；JPTCB根據新地址重新路由到BUPT.EDU.CN。這種工作過程與GSM很相似，位
置服務類似于HLR，重走向服務器類似關口 MSC，只不過這里采用的通信協(xié)議是SIP，而
不是MAP。
    如果在會話過程中MH又進入了另一個子網，那么它向CH發(fā)INVITE消息，其呼叫標志
保持不變，新的IP地址包含在INVITE消息內。CH得到新的IP地址后，繼續(xù)保護與MH的通
信。
    五、RTP對移動性的支持
    RTP（實時傳送協(xié)議）提針對IP上的實時業(yè)務傳輸而制定的，它往往與RTCP（實時
控制協(xié)議）配合使用。RTCP分組周期性地傳送，用于質量反饋及信息交互。與RTP媒體
流相關的有SSRC和CNAME。SSRC是32位的整數，是實時流的源標志、在一個RTP會話過程
中保持唯一性，每個RTP分組均包含SSRC。不同媒體流的SSRC不同。CNAME是RTCP協(xié)議中
使用的傳輸層標志，用于標志用戶，一個用戶可對應多個RTP流。在RTCP分組中，包含
CNAME及SSRC。
    每個主機隨機選擇SSRC，SSRC重復的概率很小。另外沖突檢測和環(huán)路檢測機制確保
在會話過程中每個流的SSRC具有唯一性及無環(huán)路發(fā)生。當兩個RTCP分組具備相同的SSRC、
但是IP地址相異，CNAME也相異，那么就發(fā)生了沖突。RTP可以利用無沖突SSRC及CNAME
實現對移動性的支持。
    每個RTP及RTCP分組均包含了發(fā)送方地址和SSRC。如果發(fā)送方在RTP分組傳送過程中
改變IP地址，則因發(fā)往接收方的分組中攜帶了新的發(fā)送方IP地址、接收方將看到新的IP
地址，而SSRC維持不變。值得注意的是，在此過程中，CNAME也維持不變，所以與SSRC
沖突不同。CH知道MH有了新的地址，以后將重新路由到該地址。
    使用RTP協(xié)議支持移動性簡單而有效，但是前提是通信的雙方都必須使用RTP協(xié)議。
    六、結束語
    移動IP技術還處于發(fā)展階段，而網上的語音業(yè)務和多媒體業(yè)務越來越重要，如何支
持實時的移動多媒體業(yè)務是一個復雜的課題。因為網上多媒體業(yè)務對網絡傳輸時延、抖
動的要求較高，而引入移動性后由于子網間的切換，這個問題更加突出。在這種情況下
利用RTP實現移動性管理較為合適，因為這種機制實現IP地址轉換較快，造成的抖動較小。
    Mobile IP更適合于慢速、大區(qū)制的移動性。隧道技術的應用是因捆綁的是FA地址，
假如捆綁的是FA下的MH地址，那么就直接將數據包路由到MH。對于實時語音業(yè)務，包的
長度較小，采用隧道包封技術開銷較大，所以從這下角度Mobile IP也不適合，而采用
SIP及RTP就比較合理。SIP較為完善地解決了移動IP問題，而RTP的優(yōu)點在于及時的傳遞
更新的IP地址。當承載傳統(tǒng)數據業(yè)務時，Mobile IP可采用，但路由優(yōu)化問題還是要考
慮的。  
    最后強調一點，所有上面方案討論的都是跨子網的移動，至于實現子網內的移動，
必須采用蜂窩技術，已經有一些關于蜂窩IP的解決方案。移動IP網絡的成熟還有漫長的
道路要走。