移動(dòng)IPv6關(guān)鍵路由技術(shù)分析

　　隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，為滿足不斷增長的用戶需求，TCP/IP正從IPv4向下一代互連網(wǎng)協(xié)議IPv6逐步演進(jìn)，作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的移動(dòng)IP將在IPv6中為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供更加完善的移動(dòng)性支持。目前，IETF(Internet Engineering Task Force)移動(dòng)工作組將把制定移動(dòng)IPv6標(biāo)準(zhǔn)作為移動(dòng)IP工作組議程的主要研究課題，并取得了一系列的進(jìn)展。

1　移動(dòng)IPv6的基本工作機(jī)制

　　移動(dòng)IPv6是在繼承移動(dòng)IPv4諸多優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用IPv6協(xié)議族中增加的許多新特點(diǎn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在移動(dòng)Ipv6路由機(jī)制中沿用了許多移動(dòng)IIPv4的基本概念，如繼續(xù)采用移動(dòng)主機(jī)、家鄉(xiāng)代理、家鄉(xiāng)地址、轉(zhuǎn)交地址、家鄉(xiāng)鏈路和外地鏈路，但不再采用外地代理的概念。移動(dòng)IPv6的路由技術(shù)在高層功能上基本與移動(dòng)IPV4相似，都具有代理發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、隧道技術(shù)和數(shù)據(jù)包選路等主要功能。移動(dòng)IPv6基本工作流程如下：

　　(1)當(dāng)移動(dòng)主機(jī)連任家鄉(xiāng)鏈路上時(shí)，采用通常的IP尋址機(jī)制對(duì)發(fā)往移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包或由移動(dòng)主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行選路。

　　(2)移動(dòng)主機(jī)采用IPv6版的路由器發(fā)現(xiàn)(Router Discovery)機(jī)制來判斷移動(dòng)主機(jī)當(dāng)前的位置和移動(dòng)主機(jī)是否發(fā)生鏈路切換。

　　(3)當(dāng)移動(dòng)主機(jī)移動(dòng)到外地鏈路時(shí)，通過采用移動(dòng)IPv6定義的地址自動(dòng)配置方法獲得外地鏈路的轉(zhuǎn)交地址。

　　(4)移動(dòng)主機(jī)將最新轉(zhuǎn)交地址通知家鄉(xiāng)代理和相關(guān)的通信節(jié)點(diǎn)。

　　(5)知道轉(zhuǎn)交地址的通信節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)包發(fā)往移動(dòng)主機(jī)，不知道轉(zhuǎn)交地址的其發(fā)送數(shù)據(jù)包的機(jī)制與移動(dòng)IPV4路由機(jī)制相同，即將數(shù)據(jù)包先路由到家鄉(xiāng)代理，再經(jīng)隧道轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)主機(jī)。

　　(6)當(dāng)位于外地鏈路的移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，移動(dòng)主機(jī)通過ICMPv6路由器發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一臺(tái)默認(rèn)路由器，通過該路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包至目的主機(jī)。

2　移動(dòng)IPv6的關(guān)鍵路由技術(shù)

　　1.移動(dòng)IPv6代理發(fā)現(xiàn)

　　移動(dòng)IPv6利用IPv6鄰節(jié)點(diǎn)搜索功能中ICMPv6路由器發(fā)現(xiàn)機(jī)制，來完成以下主要功能：

　　*判定移動(dòng)主機(jī)當(dāng)前的位置，是位于家鄉(xiāng)鏈路還是外地鏈路；

　　*判定移動(dòng)主機(jī)是否存在鏈路切換；

　　*移動(dòng)主機(jī)移動(dòng)至外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)獲得轉(zhuǎn)交地址。

　　在該路由器發(fā)現(xiàn)機(jī)制中定義了兩條報(bào)文：路由器請(qǐng)求和路由器廣播。在路由器廣播報(bào)文中包括IPv6報(bào)頭、ICMPv6路由器廣播(固定部分)和前綴信息可選項(xiàng)三大部分，從可選項(xiàng)的網(wǎng)絡(luò)前綴域可以判斷移動(dòng)主機(jī)當(dāng)前位置和進(jìn)行移動(dòng)檢測。移動(dòng)主機(jī)檢查接收到的廣播消息中的網(wǎng)絡(luò)前綴，如果與移動(dòng)主機(jī)家鄉(xiāng)地址前綴相同，則移動(dòng)主機(jī)連接在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)應(yīng)通知家鄉(xiāng)代理已返回家鄉(xiāng)鏈路；如果沒有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴與移動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)相同，則移動(dòng)主機(jī)就一定連在外地鏈路上，此時(shí)移動(dòng)主機(jī)從最近接收的廣播消息中的剛絡(luò)前綴與先前收到的對(duì)比，來決定移動(dòng)主機(jī)位置是否移動(dòng)。

　　2.獲得轉(zhuǎn)交地址

　　由于移動(dòng)IPv6中沒有外地代理的既念，所以移動(dòng)主機(jī)只能采用配置轉(zhuǎn)交地址。移動(dòng)主機(jī)可以通過兩種方法獲得轉(zhuǎn)交地址：被動(dòng)地址自動(dòng)配置和主動(dòng)地址自動(dòng)配置。通過ICMPv6路由器廣播報(bào)文中定義的M比特的取值來選擇采用哪種方法：

　　*M=0時(shí)，采用被動(dòng)地址自動(dòng)配置，通過DHCPv6和PPP的IPv6配置協(xié)議由服務(wù)器向移動(dòng)主機(jī)提供轉(zhuǎn)交地址；

　　*M=1時(shí)，采用主動(dòng)地址自動(dòng)配置，從ICMPv6路由器廣播報(bào)文中得到外地鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴，再加上移動(dòng)主機(jī)與外地鏈路的接口標(biāo)記(48bit的物理地址或MAC地址)相連，形成自己的轉(zhuǎn)交地址。

　　移動(dòng)主機(jī)可以同時(shí)擁有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)交地址，但僅有一個(gè)轉(zhuǎn)交地址被注冊(cè)為“主轉(zhuǎn)交地址”。

　　3.綁定管理

　　移動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址之間的關(guān)聯(lián)稱作移動(dòng)主機(jī)的一個(gè)綁定(Binding)。在移動(dòng)IPv6綁定管理機(jī)制中定義了三種消息：“綁定更新”、“綁定認(rèn)可”和“綁定請(qǐng)求”，都放在目的地可選報(bào)頭(IPv6的一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭)中。這三種消息用于移動(dòng)主機(jī)和家鄉(xiāng)代理或通信節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信，也能使通信節(jié)點(diǎn)及時(shí)了解和緩存與移動(dòng)主機(jī)轉(zhuǎn)交地址之間的綁定。

　　當(dāng)一個(gè)移動(dòng)主機(jī)配置了一個(gè)新的轉(zhuǎn)交地址并決定要使用該地址作為它的主轉(zhuǎn)交地址時(shí)，移動(dòng)主機(jī)通過發(fā)送給家鄉(xiāng)代理一個(gè)“綁定更新”消息來注冊(cè)這個(gè)新的綁定。移動(dòng)主機(jī)周期性地重發(fā)“綁定更新”消息，直到家鄉(xiāng)代理發(fā)回應(yīng)答消息。

　　通信節(jié)點(diǎn)可以主動(dòng)發(fā)送一個(gè)“綁定請(qǐng)求”消息到移動(dòng)主機(jī)，要求移動(dòng)主機(jī)向它發(fā)送“綁定更新”消息，以得到移動(dòng)主機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址和緩存最新綁定。以后通信節(jié)點(diǎn)就可以利用移動(dòng)主機(jī)的主轉(zhuǎn)交地址直接向移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，而不必經(jīng)過家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)。

　　4.動(dòng)態(tài)家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)

　　當(dāng)移動(dòng)主機(jī)向家鄉(xiāng)代理注冊(cè)“主轉(zhuǎn)交地址”時(shí)，它可能不知道家鄉(xiāng)鏈路上能夠具有家鄉(xiāng)代理功能的路由器的地址。或者當(dāng)移動(dòng)主機(jī)離開家鄉(xiāng)鏈路之后，原來的家鄉(xiāng)代理出現(xiàn)故障或路由器出現(xiàn)重新配置。為此，移動(dòng)主機(jī)向家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“ICMP家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求”消息，該數(shù)據(jù)包IP報(bào)頭的源地址字段中使用移動(dòng)主機(jī)的轉(zhuǎn)交地址。在家鄉(xiāng)鏈路上接收到請(qǐng)求消息的家鄉(xiāng)代理將返回“家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)應(yīng)答”消息，在消息中給出自己的IP地址，另外也給出了家鄉(xiāng)鏈路上其他家鄉(xiāng)代理IP地址的列表。

　　移動(dòng)主機(jī)在接收到“ICMP家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)應(yīng)答”消息之后，就向發(fā)送此消息的家鄉(xiāng)代理源地址發(fā)送“綁定更新”以進(jìn)行注冊(cè)；另外，由于移動(dòng)主機(jī)能夠從應(yīng)答消息中得到家鄉(xiāng)鏈路上其他家鄉(xiāng)代理的地址，所以移動(dòng)主機(jī)將按著家鄉(xiāng)代理的列表順序來發(fā)送“綁定更新”消息。

　　如果家鄉(xiāng)鏈路上的某個(gè)家鄉(xiāng)代理上有一個(gè)合法的注冊(cè)，那么移動(dòng)主機(jī)在進(jìn)行新的注冊(cè)時(shí)，必須首先對(duì)這個(gè)家鄉(xiāng)代理進(jìn)行注冊(cè)更新。如果這個(gè)注冊(cè)過程失敗或被拒絕，那么移動(dòng)主機(jī)就要向家鄉(xiāng)鏈路上其他的家鄉(xiāng)代理進(jìn)行注冊(cè)。如果移動(dòng)主機(jī)不知道家鄉(xiāng)鏈路上其他家鄉(xiāng)代理的地址，那么它將執(zhí)行“動(dòng)態(tài)家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)”機(jī)制。

　　5.數(shù)據(jù)包選路

　　(1)通信節(jié)點(diǎn)向移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)中緩存移動(dòng)主機(jī)轉(zhuǎn)交地址的綁定時(shí)，就可以利用IPv6選路報(bào)頭中目的可選項(xiàng)直接將數(shù)據(jù)包發(fā)往移動(dòng)主機(jī)。此時(shí)采用的是從源節(jié)點(diǎn)到移動(dòng)主機(jī)的一條優(yōu)化路徑。

　　當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)不知道移動(dòng)主機(jī)的轉(zhuǎn)交地址時(shí)，路由數(shù)據(jù)包的方法與移動(dòng)IPv4相同，即家鄉(xiāng)代理截獲數(shù)據(jù)包，然后通過隧道技術(shù)發(fā)送到移動(dòng)主機(jī)。

　　(2)移動(dòng)主機(jī)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。所有的IPv6路由器都具有ICMPv6路由器發(fā)現(xiàn)功能。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)位于外地鏈路時(shí)，可以從路由器廣播消息中任選一臺(tái)作為默認(rèn)路由器，配置相應(yīng)的路由表，所發(fā)出的數(shù)據(jù)包均通過該路由器選路。

　　網(wǎng)絡(luò)中許多路由器都具有入口過濾規(guī)則的限制：不允許源地址不正確的數(shù)據(jù)包通過。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)在外地發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，通常它將使用當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址作為數(shù)據(jù)包報(bào)頭中的源地址，按照傳統(tǒng)規(guī)則這些數(shù)據(jù)包將會(huì)被丟棄。而在移動(dòng)IPv6定義了一個(gè)附加的IPv6目的地選項(xiàng)即“家鄉(xiāng)地址”選項(xiàng)，使采用轉(zhuǎn)交地址作為IPv6報(bào)頭的源地址的數(shù)據(jù)包將正常通過。

3　移動(dòng)IPv6對(duì)IPv6通信節(jié)點(diǎn)和路由器的要求

　　作為IPv6協(xié)議棧的一部分，移動(dòng)IPv6路由技術(shù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)IPv6的通信節(jié)點(diǎn)和路由器提出了一些特殊的要求：

　　1.對(duì)IPv6通信節(jié)點(diǎn)的要求

　　每個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)刻都可能成為一個(gè)移動(dòng)主機(jī)的通信節(jié)點(diǎn)；每個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)必須能夠處理包含在IPv6數(shù)據(jù)包中目的地可選項(xiàng)即“家鄉(xiāng)地址”選項(xiàng)；每個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)應(yīng)能處理接收到的“綁定更新”選項(xiàng)，并能返回“綁定應(yīng)答”選項(xiàng)；每個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)應(yīng)能進(jìn)行綁定管理。

　　2.對(duì)IPv6路由器的要求

　　每個(gè)IPv6路由器都支持鄰節(jié)點(diǎn)搜索功能，支持ICMPv6路由器發(fā)現(xiàn)機(jī)制；每個(gè)IPv6路由器應(yīng)能夠以更快的速率發(fā)送“路由器廣播消息”；在移動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)鏈路上至少應(yīng)該有一個(gè)路由器作為它的家鄉(xiāng)代理。

4　結(jié)束語

　　本文深入討論了移動(dòng)IPv6的基本工作機(jī)制和關(guān)鍵路由技術(shù)。由此可見，移動(dòng)IPv6的實(shí)現(xiàn)在汲取了移動(dòng)IPv4的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和諸多優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用了IPv6協(xié)議族中許多的新思想、新特征，發(fā)展成為IPv6協(xié)議不可分割的一部分，從而為Internet提供了更加完善的移動(dòng)性支持。移動(dòng)IPv6路由技術(shù)的提出也為全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供新的思路和途徑，在IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)中已明確規(guī)定，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須支持移動(dòng)IPv6分組業(yè)務(wù)。這將促使IP技術(shù)和無線通信技術(shù)在深層次上的融合，即在統(tǒng)一IP通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳輸話音、數(shù)據(jù)、視頻、圖像、消息等綜合業(yè)務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)上的融合，創(chuàng)造難以估量的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)和商業(yè)前景。

作者：李軍 來源：中國聯(lián)通網(wǎng)站