改进的移动IPv6协议分析

2019-11-03 09:04:46

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

薛蓉蓉，刘宏立
湖南大学电气与信息工程学院

　　摘　要：在ipv4基础上发展起来的移动IPv6，比移动IPv4有很多优势，功能更为强大，更安全，必将在未来的移动互联领域发挥更大作用。但是当移动节点频繁移动时，标准移动IPv6协议会在网络中产生大量的注册报文，造成较大的注册延时，降低网络性能，因此有必要加以改进。本文介绍了两种改进的移动IPv6协议，并进行了详细分析。

关键词：移动IPv4；移动IPv6；注册延时；MAP

　　IPv6的出现是移动计算的一个重要里程碑。移动IPv6比移动IPv4有很多优势，因为他的设计吸取了移动IPv4发展的经验，并结合了IPv6的很多新特性。IPv6的这些特性对于未来的移动无线网络的发展非常重要。

　　标准移动IPv6协议［1］是通过家乡代理（HA）维护对移动节点（MN）的绑定来实现网络层的移动性管理，家乡代理中集成了数据传输和移动性管理功能。当MN移动到另外一个IP子网时，他就会获得另外的转交地址。MN将通过绑定更新向HA注册这个新的转交地址。MN的任何移动都将汇报给HA，由HA来维护MN的移动绑定。在标准移动IPv6中，

　　这种移动性支持方案却存在着明显的不足：例如移动节点在外地网络中每移动一个新的位置就要发送一个绑定更新信息到家乡代理或通信节点。这样，将会在主干网络中引发大量的注册报文，这些冗余信息占据了带宽，浪费了宝贵的网络资源，还会引发网络冲突，减少有效数据的传输。特别是当MN远离家乡网络时，会造成较大的切换延时，从而引起严重的包丢失和通信吞吐量的下降。

1　分级移动IPv6

为了解决上述问题，Hesham Soliman，Claude Castelluccia,Karim Ei-Malki和Ludovic Bellier提出了分级移动IPv6（HMIPv6）［2］，从微观移动性来解决上述问题，核心是移动性管理，减少冗余信息，并将家乡代理移动性管理的能力下放一部分到代理。

　　分级方案把移动性问题分成了微观移动（micromobility）和宏观移动（macro mobilty）。这个协议的重要之处在于他引入了一个新的移动IPv6节点移动锚点（Mobility Anchor Point／MAP）。他通常位于一个网络的边界，位于访问路由器（access Router／AR）的上层。

　　当移动节点（MN）移动到一个新的MAP域并连接到其中一个访问路由器（AR）时，他通过无状态自动配置获得一个本地转交地址（Regional Care-of Address／RCoA）。同时他也会从这个AR处获得一个在线转交地址（on-Link Care-of Address/LCoA)。随后，移动节点发送绑定更新到MAP，把移动节点的本地转交地址（RCoA）和在线转交地址（LCoA）捆绑的家乡代理和通信节点来告知他目前的本地转交地址（RCoA）。这些绑定更新是把移动节点的家乡地址和RCoA捆绑在一起。

　　MAP就像是移动节点的本地家乡代理。他截获从家乡代理和通信节点发往RCoA的数据包，查询他的绑定缓冲，找到移动节点对应的LCoA，然后把数据包封装再送往移动节点的LCoA。移动节点解开收到的数据包，并按照正常的方式处理报文。

　　只有移动节点在不同MAP域间移动时，他才需要向家乡代理和通信节点发送绑定更新，注册他当前的本地转交地址（RCoA）。如果移动节点是在同一个MAP域内移动时，由于RCoA不变，他无需向家乡代理和通信节点发送绑定更新，只要把他目前的在线转交地址（LCoA）向MAP注册即可。这样，主干网络中冗余的绑定更新报文大大减少，从而减少了网络冲突，提高了切换速度和有效信息的发送。

2　区域移动IPv6

　　为了有效减少移动节点、家乡代理和通信对端之间的注册报文，Kyungjoo Suh针对在不久的将来即将取代IPv4的IPv6网络，提出了一种新的移动性管理方案区域移动IPv6（RMIPv6）［3］。相对于目前比较热门的分级移动IPv6，他的性能要更优，更适应于移动性管理。

区域移动IPv6引入了一个新的移动IPv6节点——区域锚点（RAP），他将作为移动节点的本地家乡代理。RAP是由移动节点动态决定的，因此对于一个具体的移动节点而言，任何访问路由器（AR）都有可能成为他的RAP；同时，每个移动节点的RAP又可以互不相同。

　　在区域移动IPv6中，区域的大小是由移动节点或RAP根据价值函数动态决定。当移动节点从AR1移动到AR2后，如果AR1支持RAP功能，并且AR1和AR2之间满足距离限制。那么，移动节点就可以把AR1作为自己的RAP，同时利用从AR1处获得的转交地址作为本地转交地址（RCoA）。随后，移动节点发送绑定更新到RAP，把自己当前的位置在线转交地址（LCoA）和本地转交地址（RCoA）捆绑在一起。

　　这样，移动节点实际上是再次使用了他在前一个AR处所获得的本地转交地址，从而避免了重新获取转交地址而产生的不必要的延时。

　　在一定区域内，RAP就充当起移动节点的本地家乡代理角色。RAP截获家乡代理或通信对端送往移动节点的IP包，再通过隧道方式把他们发送到移动节点的在线转交地址（LCoA）。只有移动节点RAP改变后，他才需要向家乡代理和通信节点发送绑定更新，注册他当前的本地转交地址（RCoA）。然而，在一个RAP区域范围内，RCoA是不会改变的。因此，如果移动节点只是在同一个区域内改变他的当前位置，他无须向家乡代理和通信对端注册，只需把当前地址在线转交地址向RAP注册即可。

3　结语

　　在宏移动的情况下，标准移动IPv6提供了对移动节点在全球Internet上的移动支持，安全性较高，与现有网络之间具有很好的兼容性；但是，在微移动的情况下，会在网络中产生大量的注册报文，造成较大的注册延时，从而降低网络性能。因此有必要进行改进。

　　与分级移动IPv6相比，区域移动IPv6具有较大的灵活性，更适应于移动性管理。

　　（1）区域移动IPv6不需要假设某种网络拓扑结构，而分级移动IPv6是基于网络拓扑是分级结构的。因此，前者更能适应于IPv6支持的任何网络拓扑。

　　（2）在分级移动IPv6中，每个子网都有一个的固定MAP，所有移动到该子网的移动节点，都必须共享同一个MAP。这样，如果一个子网内同时接有很多移动节点，容易引起网络瓶颈。一个MAP失效，将会引起该子网内所有的移动节点不能保持正常通信。而在区域移动IPv6中，对于一个具体的移动节点而言，任何访问路由器（AR）都有可能成为他的RAP；同时，每个移动节点的RAP又可以互不相同。因此，RAP可以分散于整个网络中。可见，采用RMIPv6的网络能防止由于网络瓶颈或单节点的失败而导致整个系统无法正常运行。

　　（3）区域移动IPv6的一个特点就是他会再次使用在前一个AR处所获得的本地转交地址，从而避免了重新获取转交地址而产生的不必要的延时。

　　可见，区域移动IPv6是目前IPv6网络中比较理想的移动性管理方案。

　　移动性管理是移动通信技术中的一个关键问题，对于移动通信网络的性能具有决定性的作用。因此，在移动通信系统中，设计一个有效的移动性管理方案是非常重要的。在已有的协议的基础上进一步提高其性能和提出更新的协议将是以后研究移动IPv6的重点之一。

参考文献

［1］　Johnson D，Perkins C，Arkko J．Mobility support in IPv6[M].draft-ietf-mobileip-ipv6-19.txt,2002.

[2] Hesham Soliman,Claude Castelluccia,Karim El-Malki，et al．Hierarchical Mobile IPv6mobility management（HMIPv6）［M］．IETF Mobile IPWorking Group，2002．

［3］　Kyungjoo Suh．Regional Mobile IPv6 mobility management［M］．draft-suh-rmm-00．txt，2002．

摘自　现代电子技术

上一篇：基于SIP的VoIP在下一代网络中的应用

下一篇：POS技术浅析