代理搜索:是計算節點用來判斷自己是否處於漫遊狀態。
轉交地址:是移動節點移動到外網時從外代理處得到的臨時地址。
登錄:是移動節點到達外網時進行壹系列認證、註冊、建立隧道的過程。
隧道:是家代理與外代理之間臨時建立的雙向數據通道。 基於IPv4的移動IP定義三種功能實體:移動節點(mobile node)、歸屬代理(home agent)和外部代理(foreign agent)。歸屬代理和外部代理又統稱為移動代理。移動IP技術的基本通信流程如下:
(1)遠程通信實體通過標準IP路由機制,向移動結點發出壹個IP數據包;
(2)移動結點的歸屬代理截獲該數據包,將該包的目標地址與自己移動綁定表中移動結點的歸屬地址比較,若與其中任壹地址相同,繼續下壹步,否則丟棄;
(3)歸屬代理用封裝機制將該數據包封裝,采用隧道操作發給移動結點的轉發地址;
(4)移動結點的拜訪地代理收到該包後,去其包封裝,采用空中信道發給移動結點;
(5)移動結點收到數據後,用標準IP路由機制與遠程通信實體建立連接。
在移動IP協議中,每個移動節點在“歸屬鏈路”上都有壹個唯壹的“歸屬地址”。與移動節點通信的節點稱為“通信節點”,通信節點可以是移動的,也可以是靜止的。與移動節點通信時,通信節點總是把數據包發送到移動節點的歸屬地址,而不考慮移動節點的當前位置情況。
在歸屬鏈路上,每個移動節點必須有壹個“歸屬代理”,用於維護自己的當前位置信息。這個位置由“轉交地址”確定,移動節點的歸屬地址與當前轉交地址的聯合稱為“移動綁定”(簡稱“綁定”)。每當移動節點得到新的轉交地址時,必須生成新的綁定,向歸屬代理註冊,以使歸屬代理及時了解移動節點的當前位置信息。壹個歸屬代理可同時為多個移動節點提供服務。
當移動節點連接在歸屬鏈路上(即鏈路的網絡前綴與移動節點位置地址的網絡前綴相等)時,移動節點就和固定節點或路由器壹樣工作,不必運用任何其它移動IP功能;當移動節點連接在外埠鏈路上時,通常使用“代理發現”協議發現壹個“外埠代理”,然後將此外埠代理的IP地址作為自己的轉交地址,並通過註冊規程通知歸屬代理。當有發往移動節點歸屬地址的數據包時,歸屬代理便截取該包,並根據註冊的轉交地址,通過隧道將數據包傳送給移動節點;由移動節點發出的數據包則可直接選路到目的節點上,無需隧道技術。
為了支持移動分組數據業務,移動IP應解決代理發現、註冊和隧道封裝三項技術。 移動IP通過擴展現有的“ICMP路由器發現”機制來實現代理發現。代理發現機制檢測移動節點是否從壹個網絡移動到另壹個網絡,並檢測它是否返回歸屬鏈路。當移動節點移動到壹個新的外埠鏈路時,代理發現機制也能幫助它發現合適的外埠代理。
(1)代理布告(agent advertisement)
在所連接的網絡上,歸屬代理和外埠代理定期廣播“代理布告”消息,以宣告自己的存在。代理布告消息是ICMP路由器布告消息的擴展,它包含路由器IP地址和代理布告擴展信息。移動節點時刻監聽代理布告消息,以判斷自己是否漫遊出本地網絡。若移動節點從自己的歸屬代理接收到壹個代理布告消息,它就能推斷已返回歸屬,並直接向歸屬代理註冊,否則移動節點將選擇是保留當前的註冊,還是向新的外埠代理進行註冊。
(2)代理請求(agent solicitation)
拜訪地代理周期性地發送代理布告消息,若移動節點只需獲得代理信息,它可發送壹個ICMP“代理請求”消息。任何代理收到代理請求消息後,應立即發送。代理請求與ICMP路由器請求消息格式相同,只是它要求將IP的TTL域置為1。 移動節點發現自己的網絡接入點從壹條鏈路切換到另壹鏈路時,就要進行註冊。另外,由於註冊信息有壹定的生存時間,所以移動節點在沒有發生移動時也要註冊。移動IP的註冊功能是:移動節點可得到外埠鏈路上外埠代理的路由服務;可將其轉交地址通知歸屬代理;可使要過期的註冊重新生效。另外,移動節點在回到歸屬鏈路時,需要進行反註冊。
註冊的其它功能是:可同時註冊多個轉交地址,此時歸屬代理通過隧道,將發往移動節點歸屬地址的數據包發往移動節點的每個轉交地址;可在註銷壹個轉交地址的同時保留其它轉交地址;在不知道歸屬代理的情況下,移動節點可通過註冊,動態獲得歸屬代理地址。
移動IP的註冊過程壹般在代理發現機制完成之後進行。當移動節點發現已返回歸屬鏈路時,就向歸屬代理註冊,並開始象固定節點或路由器那樣通信,當移動節點位於外埠鏈路時,能得到壹個轉交地址,並通過外埠代理向歸屬代理註冊這個地址。
移動IP的註冊操作使用UDP數據報文,包括註冊請求和註冊應答兩種消息。移動結點通過這兩種註冊消息,向歸屬網絡註冊新的轉發地址。 隧道技術在移動IP中非常重要。移動IP使用IP的IP封裝、最小封裝和通用路由封裝(GRE)三種隧道技術。
(1)IP的IP封裝
由RFC2003定義,用於將IPv4包放在另壹個IPv4包的凈荷部分。其過程非常簡單,只需把壹個IP包放在壹個新的IP包的凈荷中。采用IP的IP封裝的隧道對穿過的數據包來說,猶如壹條虛擬鏈路。移動IP要求歸屬代理和外埠代理實現IP的IP封裝,以實現從歸屬代理到轉交地址的隧道。
(2)IP的最小封裝
由RFC2004定義,是移動IP中的壹種可選隧道方式。目的是減少實現隧道所需的額外字節數,通過去掉IP的IP封裝中內層IP報頭和外層IP的報頭的冗余部分完成。與IP的IP封裝相比,它可節省字節(壹般8byte)。但當原始數據包已經過分片時,最小封裝就無能為力了。在隧道內的每臺路由器上,由於原始包的生存時間域值都會減小,以使歸屬代理在采用最小封裝時,移動節點不可到達的概率增大。
(3)由RFC1701定義,是移動IP采用的最後壹種隧道技術。除了IP協議外,GRE還支持其它網絡層協議,它允許壹種協議的數據包封裝在另壹種協議數據包的凈荷中。在某些應用中,GRE防止遞歸封裝的機制也非常有吸引力。 在3G移動通信中,cdma2000核心網可向移動用戶提供基於簡單IP的公網/專網接入業務和基於移動IP的公網/專網接入業務。
當用戶采用簡單IP方式接入時,將會從業務接入提供商那裏分配到壹個動態的IP地址。該用戶可在壹定地理範圍內的網絡中,保持所分配的IP地址;當用戶移動出上述地理範圍時,則不再保持該IP地址。
當用戶采用移動IP方式接入時,可使用靜態IP地址,也可使用動態IP地址,這主要取決於其歸屬IP網絡。在cdma2000網絡範圍內或其它網絡範圍內,用戶可任意移動,並能保持同壹IP地址。在cdma2000系統中,移動IP應用的關鍵在於要引入壹個支持移動IP外埠代理(FA)功能的分組數據服務節點(PDSN)。
2.1基於移動IP的網絡參考模型
基於移動IP的cdma2000分組核心網絡包括分組控制功能(PCF)、分組數據服務節點(PDSN)、認證受權和計費(AAA)以及歸屬代理(HA)。其中,PCF主要用於建立、維護和終止鏈路層到PDSN的連接,與無線資源控制(RRC)***同請求和管理無線資源,以便在移動臺之間轉發數據包。PDSN主要用於建立、維護和終止鏈路層與移動臺的PPP會話,執行對移動用戶分組數據會話的認證、授權和計費,將移動臺的IP地址映射成唯壹的鏈路層連接或標識,按照QoS要求標記並處理數據包。PDSN還增加FA(外埠代理)功能,負責提供隧道出口,並將數據解封裝,發往移動臺。AAA負責管理用戶,包括用戶權限、開通業務等信息。RADIUS服務器。HA負責將分組數據通過隧道技術發送給移動用戶,並實現PDSN之間的宏
移動管理。PDSN通過R-P接口連至無線網絡(RN)。移動終端與PDSN之間的鏈路層協議采用PPP協議,網絡層協議則采用IP。
2.2cdma2000中的移動IP技術
移動臺通過空中接口連至具有PCF的基站。移動臺經由PPP連至cdma網絡後,它與PDSN之間的鏈路層連接宣告建立。PPP連接初始化後,PDSN發送壹條代理廣播消息到移動臺,移動臺產生移動IP註冊請求;PDSN采用AAA協議,將該請求消息發往HA,從歸屬代理返還的消息中,提取移動IP註冊應答消息,並將它發至移動臺。
在同壹PDSN內,RN之間的切換通過將先存的R-P鏈路轉移到新的RN,並終止與原RN的連接實現,,在不同PDSN之間切換時,業務信道將被轉移到新的RN,並在新RN與新PDSN之間,創建壹個新的分組業務會話標識,關閉舊的PDSN連接。通過會話標識,新PDSN識別出這是壹個新的R-P鏈路,而不是原鏈路。若系統支持移動IP的路由優化,則附帶的更新消息將被發往相關主機,主機便開始向新的PDSN傳輸數據包。 隨著人們對移動通信業務的需求日益迫切,用戶的入網註冊、路由選擇、安全防護以及對移動用戶的支持,已使IPv4協議的局限性暴露出來,並成為IPv6產生和發展的必要趨勢。
移動IPv6技術是在IPv4的基礎上發展起來的。它定義了移動節點,通信節點和歸屬代理三種操作實體。由於IPv6地址空間巨大,而且每臺路由器都要求實現路由器搜索,所以不再有外埠代理的概念。四種新的IPv6目的地選項包括綁定更新、綁定認可、綁定請求和歸屬地址。為了實現“動態歸屬代理地址發現”機制,IPv6定義了兩種ICMP消息類型:歸屬代理地址發現請求消息和歸屬代理地址發現應答消息。另外還定義了兩種“鄰居發現”選項:宣告消息間隔和歸屬代理信息選項。
在移動IPv6技術中,在與外埠鏈路連接的移動節點上,可同時采用隧道和源路由技術傳送數據包。另外,移動IPv6的高層功能也包括代理搜索、註冊和選路。
移動IPv6通過ICMPv6路由器搜索,確定它的轉交地址。移動節點不僅將轉交地址告訴歸屬代理,而且還告訴各通信夥伴,以使它們發出的數據包可也移動IPv6中壹樣路由,實現路由優化,而不全是三邊路由。移動IPv6選路報頭以及AH、ESP等基於SKIP和基於ISAKMP/Oakley的穿越放火墻方案,不但簡化到移動節點的路由選擇,還保證路由優化的安全性。 因特網的迅猛發展遠遠超出人們的最初預想,快速地影響著人們的日常生活。到2004年,每10人中會有4人使用移動電話上網沖浪。分組型的GPRS、EDGE和cdma2000-1X都僅僅是通向全移動多媒體的第壹步,WCDMA和cdma2000-3X的3G移動網絡將使數據傳輸速率提高到2Mb/s甚至更高。移動世界正大步向全IP網絡演進,因特網將被裝入每個人的口袋之中。