o ! t 、t ! t ib ，il 1 上 警 ，心嗲 k ， 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地 方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含 為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明 確的說(shuō)明并表示謝意。 簽名：能三基 日期：b 后年鄉(xiāng)月z 臼 論文使用授權(quán) 本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文 的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁 盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 簽名：j 整吐導(dǎo)師簽名：靼 日期：b o 年擘月e t 甲形 0 八 ? 氣 l ， 、0 摘要 摘要 移動(dòng)l p ( m l p ) 能夠維持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)與互聯(lián)網(wǎng)的連接不中斷，然而所有的移 動(dòng)i p 協(xié)議都是以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)為中心的，切換相關(guān)的決策多數(shù)情況下僅由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自 己作出。其他的i p 移動(dòng)性管理協(xié)議如互聯(lián)網(wǎng)密鑰交換協(xié)議移動(dòng)性和多家鄉(xiāng)擴(kuò)展 ( m o b i k e ) 、流控制傳輸協(xié)議( s c t p ) 以及主機(jī)標(biāo)識(shí)協(xié)議( h i p ) 等都是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)起切 換的協(xié)議，即沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)側(cè)的實(shí)體能夠支持智能切換決策，在大多數(shù)情況下移動(dòng)終 端在移動(dòng)時(shí)都是由移動(dòng)終端本身作出的切換決策。不過(guò)現(xiàn)有的移動(dòng)i p 技術(shù)大部分 都是基于終端的移動(dòng)性管理方案，因此很難滿足未來(lái)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多樣性的移動(dòng) 性管理技術(shù)的需求。 本論文針對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理的若干相關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。首先， 概括總結(jié)了近年來(lái)基于終端和基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理研究方向以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研 究現(xiàn)狀與趨勢(shì)，指出無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理研究工作思路和主要開(kāi)展的研究工作。 其次，分別開(kāi)展了一種新的基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理方案代理移動(dòng)i p v 6 的 快速切換方法、代理移動(dòng)i p v 6 的域間切換管理方法、代理移動(dòng)i p v 6 的認(rèn)證協(xié)議等 三個(gè)方面的問(wèn)題和研究，并在研究基礎(chǔ)上，利用強(qiáng)大的n s 2 模擬工具進(jìn)行了具體 的仿真，并針對(duì)仿真結(jié)果給出了詳細(xì)的分析結(jié)論。 本論文的主要工作如下： 第一，論文首先分析了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理的現(xiàn)狀以及研究的重大意義，然 后著重討論了目前基于終端的全局移動(dòng)性管理協(xié)議的特點(diǎn)，分析了其不能滿足未 來(lái)移動(dòng)性對(duì)于低時(shí)延、低復(fù)雜度以及易于管理的要求。之后介紹了基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū) 域移動(dòng)性管理協(xié)議的特點(diǎn)，同時(shí)比較了基于終端的全局移動(dòng)性管理協(xié)議和基于網(wǎng) 絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理協(xié)議各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，指出了基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理 是今后移動(dòng)終端小范圍內(nèi)移動(dòng)性管理的最佳選擇。 第二，本文詳細(xì)分析了當(dāng)前代理移動(dòng)i p v 6 域內(nèi)的各種切換方法，指出了其中 的不足，并結(jié)合i e e e 8 0 2 2 1 鏈路層觸發(fā)子、代理移動(dòng)i p v 6 協(xié)議以及快速移動(dòng)i p v 6 ， 介紹了一種代理移動(dòng)i p v 6 域內(nèi)的快速切換方法。 第三，論文介紹了目前僅有的一種p m i p v 6 域間切換方法，分析了此切換方法 的優(yōu)點(diǎn)以及不足，然后提出了一種p m i p v 6 域間切換方法并詳細(xì)分析了此方法的優(yōu) 摘要 勢(shì)。 第四，論文改進(jìn)了目前已有的一種p m i p v 6 初始認(rèn)證協(xié)議以及p m i p v 6 域內(nèi)切 換認(rèn)證協(xié)議，同時(shí)提出了在三種典型的不同場(chǎng)景下的p m i p v 6 域間切換認(rèn)證管理協(xié) 議，并詳細(xì)分析了新的認(rèn)證協(xié)議的安全性和效率。 第五，本文針對(duì)改進(jìn)的p m i p v 6 域內(nèi)切換認(rèn)證協(xié)議以及本文提出的在三種典型 的不同場(chǎng)景下的p m i p v 6 域間切換認(rèn)證管理協(xié)議，利用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)仿真工具n s 2 進(jìn)行了仿真，并詳細(xì)分析了仿真結(jié)果。依據(jù)仿真結(jié)果，可以證明本文提出的幾種 切換認(rèn)證協(xié)議都是可行且高效的。 第六，簡(jiǎn)要分析了目前基于終端的全局移動(dòng)性管理方案和基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移 動(dòng)性管理方案各自的優(yōu)勢(shì)和不足，指出了這兩者的相互結(jié)合必定是今后移動(dòng)性管 理的趨勢(shì)。 。 關(guān)鍵詞：代理移動(dòng)i p v 6 ，域內(nèi)切換，域間切換，認(rèn)證協(xié)議，n s 2 9 y k a b s t r a c t 一一_ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ l _ _ - - _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ 一 a b s t r a c t m o b i l ei p ( m i p ) c a nm a i n t a i nt h ec o n n e c t i o nw i t hi n t e r a c tw h i l et h em o b i l en o d e i sm o v i n gi nt h en e t w o r k ，b u ta 1 1o fm em o b i l ei pp r o t o c o l sa r ea p p l y i n gw i t hm o b i l e n o d e 嬲t h ec e n t e rr o l e ，s w i t c h r e l a t e dd e c i s i o n m a k i n gi nm o s tc a s e si sm a d eo n l yb y t h em o b i l en o d ei t s e l f o t h e ri pm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o t o c o ls u c ha st h ei n t e r a c tk e y e x c h a n g ep r o t o c o lm o b i l i t ya n dm u l t i - h o m ee x p a n s i o n ( m o b i k e ) ，s t r e a mc o n t r o l t r a n s m i s s i o np r o t o c o l ( s c t p ) ，a sw e l l 勰h o s ti d e n t i t yp r o t o c o l ( h i p ) a r ea l l i n i t i a t e d b ym o b i l et e r m i n a l ss w i t c h i n gt h ea g r e e m e n t ，t h a tt h e r ei sn on e t w o r ks i d eo f t h ee n t i t y t os u p p o r tt h ei n t e l l i g e n ts w i t c h i n gd e c i s i o n s ，i nm o s tc a s e s ，t h em o b i l en o d em a k e st h e s w i t c hi t s e l fw h e ni tm o v e st oa n o t h e ra c c e s sn e t w o r k h o w e v e r , t h em a j o r i t yo f e x i s t i n gm o b i l el pt e c h n i q u e sa r eb a s e d o nt h et e r m i n a lm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o g r a m ， w h i c hm a k i n gi td i f f i c u l tt om e e tt h ed i v e r s i t yo ft h ef u t u r eh e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s n e t w o r k sm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ym o b i l i t yn e e d s i nt h i sp a p e r , w eh a v ed e e p l ys t u d i e dan u m b e ro fr e l e v a n tk e yi s s u e sa b o u tt h e n e t w o r k - b a s e dm o b i l i t ym a n a g e m e n t f i r s to fa l l ，s u m m e du pi nr e c e n ty e a r sb a s e do n t h et e r m i n a la n dn e t w o r k - b a s e dm o b i l i t ym a n a g e m e n tr e s e a r c ha sw e l l 嬲t h es t a t u sa n d t r e n d so fr e s e a r c ha th o m ea n da b r o a d ，p o i n t i n go u tt h a tt h em o b i l ew i r e l e s sn e t w o r k m a n a g e m e n tr e s e a r c hi d e a s a n dt h em a i nr e s e a r c hw o r kc a r r i e do u t s e c o n d ，e a c h l a u n c h e dan e ww e b - b a s e dr e g i o n a lm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o g r a m p r o x ym o b i l e p v 6 ，f a s t s w i t c h i n gm e t h o d ，t h ep r o x ym o b i l ei p v 6d o m a i nm a n a g e m e n tm e t h o d st o s w i t c hb e t w e e n a g e n ta u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ss u c h 嬲m o b i l ei p v 6 ，t h et h r e ep r o b l e m s a n dr e s e a r c ha n dr e s e a r c h - b a s e d ，u s i n gap o w e r f u ls i m u l a t i o n t o o ln s 一2s p e c i f i c s i m u l a t i o n ，a n ds i m u l a t i o nr e s u l t sa r eg i v e nf o ra d e t a i l e da n a l y s i so ft h ec o n c l u s i o n s t h em a i n w o r ko ft h i sp a p e ri s 嬲f(shuō) o l l o w s ： f i r s t l y , t h ep a p e rf i r s ta n a l y z e st h em o b i l i t ym a n a g e m e n to f w i r e l e s sn e t w o r k sa n d t o s t u d yt h es i g n i f i c a n c e o ft h es t a t u sq u o ，a n dt h e n f o c u s e do nt h ec u r r e n t t e r m i n a l - b a s e dg l o b a lm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o t o c o lc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i so fi t s i n a b i l i t yt om e e tf u t u r em o b i l i t yf o rl o wl a t e n c y , l o w - c o m p l e x i t ya n de a s y t om a n a g e r e q u i r e m e n t s a f t e rt h ei n t r o d u c t i o no fal o c a ln e t w o r k b a s e dm o b i l i t ym a n a g e m e n t i i i a b 5 ik a 乙l p r o t o c o lf e a t u r e ，w h i l ec o m p a r i n gt h et e r m i n a l - b a s e dg l o b a lm o b i l i t ym a n a g e m e n t p r o t o c o la n dn e t w o r k - b a s e dm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o t o c o lo fr e g i o n a lc h a r a c t e r i s t i c s a n da d v a n t a g e so f 也e i ro w n ，p o i n t i n go u tt h a tw e b - b a s e dm a n a g e m e n ti sar e g i o n a l m o b i l i t yi nt h ef u t u r em o b i l et e r m i n a l sw i t h i nas m a l lr a n g eo fm o b i l i t ym a n a g e m e n t t h eb e s tc h o i c e s e c o n d l y , t h i sp a p e rad e t a i l e da n a l y s i so ft h ec u r r e n tp r o x ym o b i l ei p v 6d o m a i n t oav a r i e t yo fs w i t c h i n gm e t h o d s ，p o i n t i n go u tt h ed e f i c i e n c i e so fw h i c h ，c o m b i n e d w i t hi e e e 8 0 2 21l i n kl a y e rt r i g g e rt h ec h i l d ，t h ep r o x ym o b i l ei p v 6p r o t o c o l sa sw e l la s f a s tm o b i l ei p v 6 ，d e s c r i b e sam o b i l ea g e n ti p v 6d o m a i nf a s ts w i t c h i n gm e t h o d r d ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ec u r r e n ti n t e r - d o m a i no n l yap m i p v 6s w i t c hm e t h o d t oa n a l y z et h ea d v a n t a g e so ft h i sm e t h o da sw e l la st h el a c ko f s w i t c h i n g ，w h i l el i g h to f t h e p r e s e n ts w i t c h i n gm e t h o dp m p v 6f e wi n t e r - d o m a i ns i t u a t i o n ，p r e s e n t sa i n t e r - d o m a i np m i p v 6s w i t c h i n gm e t h o da n dad e t a i l e da n a l y s i so ft h ea d v a n t a g e so ft h i s m e t h o d f o u r t h ，t h ep a p e rh a sb e e nt oi m p r o v et h ec u r r e n to fap m i p v 6i n i t i a l a u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ，a sw e l la sw i t h i np m i p v 6s w i t c ha u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ，a n d p r e s e n t e da tt h r e et y p i c a ls c e n a r i o so fp m i p v 6d i f f e r e n ti n t e r - d o m a i na u t h e n t i c a t i o n m a n a g e m e n tp r o t o c o lt os w i t c ht of i l lt h ec u r r e n ti nt h ep m i p v 6i n t e r - d o m a i n a u t h e n t i c a t i o nm a n a g e m e n tp r o t o c o ls w i t c hs p a c e ，a n dad e t a i l e da n a l y s i so ft h en e w a u t h e n t i c a t i o np r o t o c o lf o rs e c u r i t ya n de f f i c i e n c y f i f u l ，t h i sp a p e r , a l li m p r o v e da u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ，a sw e l la ss w i t c h i n g p m i p v 6d o m a i np r e s e n t e di nt h i s p a p e r i nt h r e ed i f f e r e n ts c e n a r i o so fat y p i c a l i n t e r - d o m a i ns w i t c hp m i p v 6a u t h e n t i c a t i o nm a n a g e m e n ta g r e e m e n t s ，u s i n gap o w e r f u l n e t w o r ks i m u l a t i o nt o o ln s - 2w a ss i m u l a t e d ，a n dad e t a i l e da n a l y s i so ft h es i m u l a t i o n r e s u l t s b a s e do ns i m u l a t i o nr e s u l t sp r e s e n t e di nt h i sp a p e rc a n p r o v e t h a ts e v e r a ls w i t c h a u t h e n t i c a t i o np r o t o c o li sf e a s i b l ea n de f f i c i e n t s i x t h , i n - d e p t ha n a l y s i s o ft h ec u r r e n tt e r m i n a l - b a s e d g l o b a lm o b i l i t y m a n a g e m e n ta n dn e t w o r k - b a s e dm o b i l i t ym a n a g e m e n tp r o g r a m so fr e g i o n a la d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e so fe a c h , p o i n t i n go u tt h a tt h i sc o m b i n a t i o no ft h et w om u s tb et h e f u t u r et r e n do fm o b i l i t ym a n a g e m e n ts o l u t i o n sf o rt h em o b i l em a n a g e m e n tp r o g r a m p o i n t e do u tt h er e s e a r c h i v i、。， k ， 氏 a b s t r a c t k e yw o r d s ：p m i p v 6 ，i n t r a d o m a i nm o b i l i t y , i n t e r - d o m a i nm o b i l i t y , a u t h e n t i c a t i o n p r o t o c o l ，n s 2 v v ， ， k 心 h q 目錄 目錄 第一章緒論1 1 1 引言。1 1 2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理研究背景2 1 2 1 基于終端的全局移動(dòng)性管理2 1 2 2 基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理2 1 3論文的結(jié)構(gòu)安排及創(chuàng)新之處5 第二章基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理7 2 1 引言。7 2 2基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理背景8 2 3 基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理協(xié)議剛ip v 6 一9 2 3 1p p v 6 協(xié)議簡(jiǎn)介9 2 3 2 跚ip v 6 協(xié)議原理1 2 2 4快速域內(nèi)切換管理方案f - p m ip v 6 1 6 2 4 1f - p mip v 6 方案介紹1 6 2 4 2f - p mip v 6 方案分析1 8 2 5本章小結(jié)1 9 第三章基于p mip v 6 的域間切換移動(dòng)性管理研究2 0 3 1 剛ip v 6 域間切換管理現(xiàn)狀。2 0 3 2基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理域間切換管理方案2 1 3 2 1 域間切換場(chǎng)景分類(lèi)2 1 3 2 2 場(chǎng)景1 的域間切換管理方案。2 2 3 2 3 場(chǎng)景2 的域間切換管理方案2 4 3 2 4 場(chǎng)景3 的域間切換管理方案。2 6 3 2 5 三種典型場(chǎng)景的域間切換管理方案分析2 8 3 3 一種新的p m ip v 6 域間切換管理方案j 2 9 3 3 1 新的p 川p v 6 域間切換場(chǎng)景2 9 3 3 2 新的域間切換管理方案設(shè)計(jì)3 0 3 3 3 新的域間切換管理方案分析3 2 v l 目錄 3 4本章小結(jié)。3 3 第四章代理移動(dòng)ip v 6 中認(rèn)證協(xié)議的研究3 4 4 1認(rèn)證協(xié)議介紹3 4 4 1 1 認(rèn)證協(xié)議的目的3 5 4 1 2 認(rèn)證協(xié)議的發(fā)展現(xiàn)狀3 5 4 2代理移動(dòng)ip v 6 域內(nèi)切換認(rèn)證協(xié)議設(shè)計(jì)3 7 4 2 1 認(rèn)證結(jié)構(gòu)3 7 4 2 2 初始認(rèn)證協(xié)議3 7 4 2 3 域內(nèi)切換認(rèn)證協(xié)議4 0 4 2 4 改進(jìn)的初始認(rèn)證和域內(nèi)切換認(rèn)證協(xié)議4 2 4 3 代理移動(dòng)ip v 6 域間切換認(rèn)證協(xié)議設(shè)計(jì)4 8 4 3 1 洲第一次漫游到外地l m a 域的認(rèn)證4 8 4 3 2m n 在外地l m a 域內(nèi)的切換認(rèn)證5 1 4 3 3m n 在外地l m a 域之間的切換認(rèn)證5 3 4 3 4 新的p m ip v 6 認(rèn)證協(xié)議的分析s 6 4 4本章小結(jié)5 7 第五章p p v 6 認(rèn)證協(xié)議的n s - 2 仿真5 8 5 1 n s - 2 簡(jiǎn)介5 8 5 2 p p v 6 協(xié)議的n s - 2 仿真及結(jié)果分析5 9 5 3本章小結(jié)6 6 第六章總結(jié)與展望6 7 6 1論文的主要研究成果6 7 6 2研究展望6 8 致 射6 9 參考文獻(xiàn)一7 0 v k i 圖目錄 圖目錄 圖2 - 1 區(qū)域移動(dòng)性管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖9 圖2 2f - p m i p v 6 切換信號(hào)流程圖1 7 圖3 - 1 場(chǎng)景1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2 2 圖3 - 2 適用于場(chǎng)景1 的移動(dòng)性管理域間切換信令流程圖2 3 圖3 - 3 場(chǎng)景2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2 4 圖3 - 4 適用于場(chǎng)景2 的移動(dòng)性管理域間切換流程圖2 5 圖3 - 5 場(chǎng)景3 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2 6 圖3 - 6 適用于場(chǎng)景3 的移動(dòng)性管理域間切換信號(hào)流程圖2 7 圖3 - 7 新的域間切換場(chǎng)景2 9 圖3 - 8 新方案中心信令切換流程3 0 圖3 - 9m n 在外地同一l m a 域內(nèi)切換的場(chǎng)景3 2 圖4 - 1m n 的初次認(rèn)證場(chǎng)景。3 8 圖4 - 2m n 的初次認(rèn)證流程4 0 圖4 - 3m n 的域內(nèi)切換認(rèn)證場(chǎng)景4 0 圖4 - 4m n 的域內(nèi)切換認(rèn)證流程4 1 圖4 - 5 改進(jìn)的洲初次認(rèn)證場(chǎng)景4 3 圖4 - 6 改進(jìn)的心初次認(rèn)證流程4 5 圖4 - 7 改進(jìn)的m n 域內(nèi)切換認(rèn)證場(chǎng)景。4 5 圖4 8 改進(jìn)的m n 域內(nèi)切換認(rèn)證流程4 6 圖4 - 9m n 第一次漫游到外地l m a 域的場(chǎng)景5 0 圖4 - 1 0m n 第一次漫游到外地l m a 域認(rèn)證流程5 0 圖4 - 11 心在外地l m a 域內(nèi)的切換認(rèn)證場(chǎng)景5 1 圖4 - 1 2m n 在外地l m a 域內(nèi)切換認(rèn)證流程5 3 圖4 - 1 3m n 在外地域之間的切換認(rèn)證場(chǎng)景5 4 圖4 - 1 4m n 在外地l m a 域之間的切換認(rèn)證流程5 5 圖5 - 1m n 初次認(rèn)證協(xié)議的n s 一2 仿真場(chǎng)景5 9 圖5 - 2n a m 演示圖6 1 圖5 - 3m n 初次認(rèn)證的仿真6 2 v u l 圖目錄 圖5 - 4m n 在域內(nèi)切換認(rèn)證的仿真6 2 圖5 - 5 改進(jìn)的州初次認(rèn)證協(xié)議的仿真6 3 圖5 - 6 改進(jìn)的心域內(nèi)切換認(rèn)證協(xié)議的仿真6 3 圖5 - 7m n 第一次漫游到外地l m a 域的切換認(rèn)證的仿真6 4 圖5 - 8m n 在外地l m a 域內(nèi)切換認(rèn)證的仿真6 4 圖5 - 9m n 在外地l m a 域之間切換的仿真6 5 i x _叫】iiiiij_ 第一章緒論 第一章緒論 本章首先簡(jiǎn)單概括總結(jié)了最近幾年來(lái)基于終端和基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理研究 方向以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)，然后分析了開(kāi)展本課題研究的必要性，指 出了研究工作思路和主要研究成果。 1 1 引言 如今，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)己經(jīng)成為當(dāng)今信息社會(huì)的兩個(gè)非常重要的標(biāo)志，而移 動(dòng)工p 就是結(jié)合這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)向移動(dòng)用戶提供在移動(dòng)環(huán)境下對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行不間 斷訪問(wèn)的技術(shù)。移動(dòng)i p 分為移動(dòng)i p v 4 1 】和移動(dòng)i p v 6 2 1 ，這兩者都能夠維持移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)在移動(dòng)時(shí)與互聯(lián)網(wǎng)的連接不中斷，然而所有的移動(dòng)工p 協(xié)議都是以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)為中 心的，與切換相關(guān)的決策在大多數(shù)情況下僅是由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自己作出，其他的i p 移 動(dòng)性管理協(xié)議如s c t p 3 1 、m o b i k e 4 1 、h i p 5 】等都是移動(dòng)終端本身發(fā)起切換的協(xié)議， 即沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)側(cè)的任何實(shí)體能夠支持智能切換決策，在大多數(shù)情況下都是由移動(dòng)終 端在移動(dòng)的過(guò)程中自己作出判斷并執(zhí)行切換決策。 隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越迫切的需要在異構(gòu)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 能夠有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體代替移動(dòng)終端執(zhí)行智能切換，因?yàn)橐苿?dòng)終端可能會(huì)頻繁的進(jìn)行切 換，而頻繁切換所需的信息如果由移動(dòng)終端來(lái)維護(hù)，則會(huì)無(wú)形的增加移動(dòng)終端的 負(fù)擔(dān)，不利于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的發(fā)展。 近年來(lái)，i e t f 6 1 、i e e e 8 0 2 2 1 r l 、w i m a x 8 1 、3 g p p 9 1 分別提出了網(wǎng)絡(luò)發(fā)起支持 控制的i p 移動(dòng)性草案，另外3 g p p 2 1 2 以3 】的無(wú)線i p 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)也是完全采用移動(dòng)i p 方案，最近也開(kāi)始向i e t f 明確表明支持基于網(wǎng)絡(luò)的i p 移動(dòng)性管理方案。因此在這 樣的形勢(shì)下，迫切的需要一套方案能夠解決異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動(dòng)性管理問(wèn) 題，形成并建立一套基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理i 代理移動(dòng)l p ) 【1 4 】體系架構(gòu)、模型及其基 本理論，以便解決其在實(shí)際應(yīng)用中遇到的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文作者正是看到 了這一點(diǎn)，因此為力圖擴(kuò)大移動(dòng)i p 技術(shù)的應(yīng)用范圍，及時(shí)跟蹤基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性 管理的若干技術(shù)的發(fā)展，仔細(xì)分析和研究了基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性管理若干關(guān)鍵技術(shù) 問(wèn)題，從而希望能夠更快的促進(jìn)移動(dòng)i p 技術(shù)的發(fā)展。 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理研究背景 1 2 1 基于終端的全局移動(dòng)性管理 移動(dòng)i p 技術(shù)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一種網(wǎng)絡(luò)層解決方案，使得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能以固定的網(wǎng) 絡(luò)i p 地址，實(shí)現(xiàn)跨越不同區(qū)域和網(wǎng)段的漫游，并保證了移動(dòng)終端的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限在漫 游過(guò)程中能夠始終保持不變。移動(dòng)l p 分為移動(dòng)i p v 4 和移動(dòng)i p v 6 ，其中移動(dòng)i p v 4 定 義了三種功能實(shí)體：家鄉(xiāng)代理( h o m ea g e n t ) ，外地代理( f o r e i g na g e n t ) 和移動(dòng)節(jié)點(diǎn) ( m o b i l en o d e ) 。移動(dòng)i p v 4 的工作機(jī)制如下：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)m n 先在家鄉(xiāng)代理h a 處注冊(cè)， 使得家鄉(xiāng)代理h a 能夠隨時(shí)管理移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最新位置，若移動(dòng)節(jié)點(diǎn)m n 需與其他節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行通信，應(yīng)先將數(shù)據(jù)包發(fā)送到家鄉(xiāng)代理h a ，然后由家鄉(xiāng)代理進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通信 節(jié)點(diǎn)發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包也是由家鄉(xiāng)代理h a 先接收然后轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，若移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開(kāi)了家鄉(xiāng)代理所管理的區(qū)域，則需要通過(guò)外地代理向家鄉(xiāng)代理進(jìn)行重新 注冊(cè)，注冊(cè)成功后收發(fā)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)家鄉(xiāng)代理和外地代理的轉(zhuǎn)發(fā)，因此移動(dòng)i p v 4 存在“路由三角 問(wèn)題。而移動(dòng)i p v 6 去掉了外地代理，由外地接入路由器執(zhí)行相 應(yīng)的功能，雖然采取了一定的措施解決了“路由三角問(wèn)題，但是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)m n 在不同的網(wǎng)段之間切換時(shí)還存在很大的切換延遲和丟包問(wèn)題，為了提高移動(dòng)i p v 6 的切換性能，目前提出了兩種典型的擴(kuò)展協(xié)議，層次化移動(dòng)i p v 6 協(xié)議( h m i p v 6 ) 5 】 和移動(dòng)i p v 6 快速切換協(xié)議( f m i p v 6 ) 1 6 】：層次化移動(dòng)i p v 6 管理協(xié)議被設(shè)計(jì)用來(lái)減少 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、對(duì)端通信節(jié)點(diǎn)和家鄉(xiāng)代理之間傳送的信令，該協(xié)議引入移動(dòng)錨節(jié)點(diǎn)m a p 來(lái)增強(qiáng)移動(dòng)i p v 6 的性能，提高切換速度；而f m i p v 6 協(xié)議則在切換開(kāi)始前利用二層 觸發(fā)提前從新接入路由器獲得新的轉(zhuǎn)交地址( c o a ) ，并且在新舊接入路由器之間建 立隧道以減少切換時(shí)延。 雖然移動(dòng)i p 及其兩種主要擴(kuò)展協(xié)議h m i p v 6 和f m i p v 6 在網(wǎng)絡(luò)層解決了移動(dòng)終 端的移動(dòng)性問(wèn)題，但是仍然有很多地方存在缺陷，比如存在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)時(shí)延過(guò) 長(zhǎng)，信令開(kāi)銷(xiāo)較大，切換時(shí)延太長(zhǎng)，丟包率大等問(wèn)題，另外還存在安全認(rèn)證的問(wèn) 題等，因此有必要對(duì)提出一種新的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性解決方案，由網(wǎng)絡(luò)實(shí)體代替移動(dòng)終 端進(jìn)行移動(dòng)性管理，以減輕移動(dòng)終端的各種負(fù)擔(dān)，促進(jìn)i p 移動(dòng)性管理的快速發(fā)展。 1 2 2 基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理 由于現(xiàn)有的各種移動(dòng)i p 技術(shù)大部分都是基于終端的移動(dòng)性方案【1 7 1 ，難以滿足 未來(lái)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多樣性移動(dòng)性管理技術(shù)的需求，并且基于終端的移動(dòng)性管理協(xié) 2 第一章緒論 議均定義移動(dòng)終端發(fā)起切換，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)側(cè)的任何實(shí)體支持智能切換決策，多數(shù)情 況下都是由移動(dòng)終端本身作出切換決策。目前已有了提出了不少改進(jìn)的方案，如 快速移動(dòng)i p v 6 ( f m i p v 6 ) 和層次移動(dòng)i p v 6 ( h m i p v 6 ) 等，這些協(xié)議的作用是盡量減少移 動(dòng)終端在切換過(guò)程中的時(shí)延和丟包率，目前有關(guān)移動(dòng)i p 的綁定更新和路由優(yōu)化工 作已經(jīng)完成【1 8 】。 在多接入技術(shù)路由器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，當(dāng)大量的移動(dòng)用戶漫游時(shí)，有一個(gè)問(wèn)題必 須認(rèn)證考慮，即如何優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，更好的為眾多的移動(dòng)用戶服務(wù)。為了解 決這個(gè)問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)出一種新的切換機(jī)制，可以由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的實(shí)體代替移動(dòng)終端 發(fā)起切換，由移動(dòng)終端相應(yīng)實(shí)體執(zhí)行切換。例如，文獻(xiàn)【1 9 】就提出了在無(wú)線局域網(wǎng) 環(huán)境下切換決策的網(wǎng)絡(luò)控制功能的移動(dòng)i p v 6 消息擴(kuò)展方法，為了與其它相關(guān)技術(shù) 無(wú)縫的結(jié)合，需要對(duì)此方法進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。 2 0 0 5 年8 月成立的i e t fn e t l m m ( n e t w o r k - b a s e dl o c a l i z e dm o b i l i t y m a n a g e m e n t ，n e t l m m ) t 作組【2 0 】研究和定義了移動(dòng)終端在接入網(wǎng)中移動(dòng)時(shí)如何降 低移動(dòng)終端復(fù)雜性到最小的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)只是簡(jiǎn)單參與支持路由更新，而實(shí)際的觸 發(fā)和決策由終端完成。這樣將全局移動(dòng)性管理和區(qū)域移動(dòng)性管理分開(kāi)進(jìn)行處理， 然后設(shè)計(jì)更模塊化的移動(dòng)性管理方案。全局移動(dòng)性指跨越整個(gè)地理位置和拓?fù)溆?的移動(dòng)，而區(qū)域移動(dòng)性管理是指在地理位置相鄰的子網(wǎng)間移動(dòng)，主要優(yōu)化用戶在 接入網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí)減少更新家鄉(xiāng)和訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息的控制信令，降低移動(dòng)終 端協(xié)議棧的復(fù)雜性，使得移動(dòng)終端可以不安裝特殊的區(qū)域移動(dòng)性管理軟件，在主 機(jī)切換到相鄰子網(wǎng)時(shí)也不需要改變其i p 地址。區(qū)域移動(dòng)性管理可以獨(dú)立于全局移 動(dòng)性管理，在區(qū)域和全局移動(dòng)域構(gòu)成的層次部署情形下，增加網(wǎng)絡(luò)控制功能，網(wǎng) 絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在控制用戶移動(dòng)性之外，還必須可以考慮資源分配以保證端到端的可靠 服務(wù)。 區(qū)域移動(dòng)性管理關(guān)注的是為接入網(wǎng)內(nèi)的m n 提供i p 連通性和可達(dá)性，使得m n 在一個(gè)有限區(qū)域的接入網(wǎng)內(nèi)不需要改變其i p 地址，然而當(dāng)m n 離開(kāi)這個(gè)有限區(qū)域 的接入網(wǎng)時(shí)就需要全局移動(dòng)性管理協(xié)議的支持【2 l 】。i 盯fn e t l m m 工作組在2 0 0 5 年 1 1 月到2 0 0 7 年3 月間進(jìn)行了廣泛討論，提出了好幾個(gè)草案。文獻(xiàn)田】提出了基于動(dòng) 態(tài)主機(jī)地址分配( d h c p ) 機(jī)制的基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理方案，l 盯fn e t l m m 工作 組提出了n e t l m m 協(xié)議的相關(guān)設(shè)計(jì)文檔 z 3 - 2 4 。 實(shí)際上代理移動(dòng)i p v 6 的設(shè)計(jì)沿用了n e t l m m 協(xié)議的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則瞄】，即在有限的 區(qū)域內(nèi)處理移動(dòng)性和最小化終端參與，因此代理移動(dòng)i p v 6 引入了兩個(gè)新的功能實(shí) 體，即移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)( m o b i l ea c c e s sg a t e w a y , m a g ) 和區(qū)域移動(dòng)錨點(diǎn)( l o c a lm o b i l e 3 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 a n c h o r , l m a ) ，移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)代替移動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成移動(dòng)性管理，仿真移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈 路的屬性，維持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性，對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隱瞞真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)信息，使得移動(dòng) 節(jié)點(diǎn)認(rèn)為它一直在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)上；而區(qū)域移動(dòng)錨點(diǎn)( l m a ) 的主要作用是負(fù)責(zé)處理移動(dòng) 節(jié)點(diǎn)的路由信息，該路由信息由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)目前所歸屬的移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)( m a g ) 轉(zhuǎn)接， 發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包都要經(jīng)過(guò)該區(qū)域移動(dòng)錨點(diǎn)。由此可以看 出，有了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)代替移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)性管理，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)并不需 要參與任何移動(dòng)性相關(guān)的信令處理。雖然代理移動(dòng)i p 最初的設(shè)計(jì)是使用i p v 6 主機(jī)， 但也希望能應(yīng)用于支持i p v 4 的雙棧環(huán)境【2 6 】。全局移動(dòng)性管理協(xié)議可能是移動(dòng)i p ， 也可能是m o b i k e ，或者h(yuǎn) i p 。然而當(dāng)使用全局移動(dòng)性管理協(xié)議來(lái)處理所有的終端 移動(dòng)時(shí)，會(huì)帶來(lái)切換信令開(kāi)銷(xiāo)較大、更新時(shí)延較大和位置保密性問(wèn)題突出等相關(guān) 問(wèn)題【2 7 1 。 代理移動(dòng)i p v 6 提供區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)性管理，實(shí)際上是移動(dòng)i p v 6 的擴(kuò)展，不同之 處是代理移動(dòng)i pv 6 技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域移動(dòng)性管理技術(shù)，而移動(dòng)i p v 6 是基于終 端的全局移動(dòng)性技術(shù)，因此代理移動(dòng)i p v 6 需要定義移動(dòng)i p v 6 的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，重用移 動(dòng)i p v 6 的信令和有關(guān)特性，支持i p v 6 主機(jī)的基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性，另外還需要重用 移動(dòng)i p v 6 已開(kāi)展的協(xié)議設(shè)計(jì)工作，包括建立安全關(guān)聯(lián)能力、雙棧、可靠性、容錯(cuò) 和認(rèn)證協(xié)議擴(kuò)展功能等。 目前p m i p v 6 域內(nèi)切換管理研究的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)⒁苿?dòng)i p 協(xié)議中關(guān)于快速切換 的思想引入p m i p v 6 協(xié)議中【2 引，對(duì)p m i p v 6 進(jìn)行性能優(yōu)化，以減少移動(dòng)終端在移動(dòng) 時(shí)由于較大切換時(shí)延而造成的數(shù)據(jù)包丟失。本文第二章詳細(xì)介紹了目前效果很好 的域內(nèi)切換管理協(xié)議( f p m i p v 6 ) 并對(duì)此協(xié)議進(jìn)行了深入的分析。到目前為止， p m i p v 6 協(xié)議關(guān)于移動(dòng)終端的切換管理也局限在一個(gè)區(qū)域移動(dòng)性錨( l m a ) 域內(nèi)的不 同移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)( m a g ) 間，如果移動(dòng)終端擴(kuò)大了移動(dòng)半徑，移動(dòng)出l m a 的管理范 圍，這時(shí)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的l m a 域間切換管理問(wèn)題如何解決是個(gè)難題。本文第三章對(duì) p m i p v 6 協(xié)議域間切換移動(dòng)性管理問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，先針對(duì)由對(duì)端通信節(jié)點(diǎn)在 網(wǎng)絡(luò)中所處位置決定的三種典型的切換場(chǎng)景【2 9 1 ，簡(jiǎn)要介紹了這三種場(chǎng)景下的域間 切換管理方案，然后對(duì)此方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后提出了一種新的基于p m i p v 6 域間切換管理方案。 在代理移動(dòng)i p v 6 中，雖然由移動(dòng)接入網(wǎng)關(guān)代替移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)性管理，移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)本身不參與管理移動(dòng)性信令，但是為了確保移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)的安全，需 要定義安全有效的認(rèn)證協(xié)議，目前關(guān)于代理移動(dòng)i p v 6 認(rèn)證協(xié)議的研究文獻(xiàn)極少， 尤其是在p m i p v 6 域間切換認(rèn)證協(xié)議方面，不論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上，可以說(shuō)基本 4 第一章緒論 上都屬于空白，因此對(duì)p m i p v 6 認(rèn)證協(xié)議的研究就顯得尤其重要。 1 3 論文的結(jié)構(gòu)安排及創(chuàng)新之處 論文在分析當(dāng)前下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理研究發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上針對(duì)國(guó)際 上目前的移動(dòng)性管理研究前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了探討，深入研究了基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng) 性管理協(xié)議域內(nèi)切換管理、p m i p v 6 域間切換移動(dòng)性管理以