網(wǎng)絡(luò)移動性研究

摘要　現(xiàn)在已提出的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)移動性支持的方案大多基于MIPv6；主要基于MIPv6，試圖對網(wǎng)絡(luò)移動性支持所遇到的主要問題和有關(guān)的解決方案進行綜述，并就未來研究所面臨的挑戰(zhàn)給出了進一步思考。簡要介紹了IETF對網(wǎng)絡(luò)移動性的基本要求和擴展要求，并就當前已提出的有關(guān)方案針對重點問題進行逐一討論；最后給出未來研究所面臨的挑戰(zhàn)和思考。

越來越多的IP設(shè)備群呈現(xiàn)出整體移動的需求和態(tài)勢，比如數(shù)字列車上的IP設(shè)備及乘客所攜帶的移動設(shè)備等要求實時接入互聯(lián)網(wǎng)。2002年10月，IETF成立網(wǎng)絡(luò)移動性（NEMO：NEtwork MObility）工作組，致力于規(guī)范基于移動IP隧道原理的移動網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。移動網(wǎng)絡(luò)（Mobile Network）指包括有移動路由器（MR：Mobile Router）和其他節(jié)點或者子網(wǎng)在內(nèi)的某個網(wǎng)絡(luò)，作為一個整體統(tǒng)一進行移動，動態(tài)地改變其接入互聯(lián)網(wǎng)的接入點。應(yīng)該說，早在節(jié)點移動性支持的研究中就有關(guān)于移動網(wǎng)絡(luò)支持的考慮，但是把移動網(wǎng)絡(luò)作為一個獨立的領(lǐng)域進行研究還是近三、四年的事情，有關(guān)研究尚處于起步階段、具有很強的挑戰(zhàn)性。

現(xiàn)在已提出的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)移動性支持的方案大多基于MIPv6。文章也主要基于MIPv6進行討論，其中用到的基本術(shù)語如非特別聲明，則都來自MIPv6，只是在功能上可能有些擴展。

一、IETF對網(wǎng)絡(luò)移動性的基本要求與擴展要求

移動網(wǎng)絡(luò)通過某個或多個MR動態(tài)地改變其互聯(lián)網(wǎng)接入點；移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（MNN：Mobile Network Node）則位于移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，可以是固定節(jié)點（SN：Station Node），也可以是移動訪問節(jié)點（VMN：Visiting Mobile Node）。移動網(wǎng)絡(luò)在接入外地網(wǎng)絡(luò)時，需要攜帶家鄉(xiāng)代理（HA：Home Agent）維護的IP前綴MNP（Mobile Network Prefix）。此外，當某個移動網(wǎng)絡(luò)接入另一個移動網(wǎng)絡(luò)時，存在嵌套移動網(wǎng)絡(luò)（Nested MoNET：Nested Mobile Network）現(xiàn)象。為避免環(huán)路存在，分層嵌套可構(gòu)成父子MoNET樹形結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)MIPv4/MIPv6對單個節(jié)點的移動性提供良好支持，但是還不能處理網(wǎng)絡(luò)移動這個特殊問題，雖然MIP設(shè)計者聲稱能像支持移動節(jié)點一樣支持移動網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)作為整體進行移動的過程中，不可避免地會產(chǎn)生一系列新問題，比如尋址、路由、安全、嵌套本地移動性管理、路徑優(yōu)化等問題�？紤]移動網(wǎng)絡(luò)包含固定節(jié)點和移動節(jié)點，MR多主（multi-homing）接入，或者MR后面還嵌套有其他MR等情形，網(wǎng)絡(luò)移動性支持會變得相當復(fù)雜。

為了降低網(wǎng)絡(luò)移動性支持的復(fù)雜度，應(yīng)該首先考慮對移動網(wǎng)絡(luò)基本特性的支持。為了實現(xiàn)對移動網(wǎng)絡(luò)的基本支持，MR和其家鄉(xiāng)代理（HA_MR）之間必須建立起一條雙向的隧道，具體來看必須考慮以下基本需求：①對所有IP應(yīng)用透明，并獨立于任何接入網(wǎng)絡(luò)；②支持本地節(jié)點通信；③支持訪問移動節(jié)點對移動網(wǎng)絡(luò)的訪問；④支持嵌套式移動：MNN以及子移動網(wǎng)絡(luò)訪問或離開該移動網(wǎng)絡(luò)；⑤安全性。

在保證上述基本功能支持的基礎(chǔ)上，下一步的研究應(yīng)解決比如路由優(yōu)化、組播支持、包含快速/頻繁切換和減小路由頭（RH：Routing Header）開銷等基本支持過程中出現(xiàn)的新問題。針對移動網(wǎng)絡(luò)的擴展支持要求如下：①嵌套移動的路由優(yōu)化：無需經(jīng)過各級嵌套網(wǎng)絡(luò)的HA_MR進行重復(fù)封裝，即擴展支持應(yīng)能保證對端節(jié)點（CN：Correspondence Node）與MNN之間信令開銷最少、路由最優(yōu)以及安全性等；②獨立移動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化：允許被訪問的移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)MNN與VMN優(yōu)化路由，無需經(jīng)過VMN的HA和移動網(wǎng)絡(luò)之外的MR；③無縫移動：減少包丟失率和切換延遲；④支持動態(tài)尋址和路由；⑤支持IP組播等。此外，在考慮移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不同要求的同時，還應(yīng)考慮各種應(yīng)用情形。比如數(shù)字列車場景，根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、不同移動速度、移動網(wǎng)絡(luò)的不同切換頻率等，采取相應(yīng)的策略以恰當?shù)貪M足這些要求。

二、移動網(wǎng)絡(luò)解決方案分析

1.移動網(wǎng)絡(luò)中的定位和路由優(yōu)化

IETF建議使用前綴范圍綁定更新（PSBU：Prefix Scope Binding Update）機制來使MR通過移動IPv6技術(shù)通知其移動性。為了減少綁定更新（BU：Binding Updates，用于更新HA_MR和CN對移動網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行定位的消息）的信令流量，提出了PSBU策略。其方案假定所有在MR后面的節(jié)點都是本地固定節(jié)點（LFN：Local Fixed Node），因此移動網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都共享同一個網(wǎng)絡(luò)前綴，而只有MR分配有轉(zhuǎn)交地址（CoA：Care of Address），如圖1。

圖1　移動網(wǎng)絡(luò)的前綴范圍綁定更新