2023/4/41現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)張冬梅(zhangdm@)北京郵電大學(xué)計算機學(xué)院2023/4/42第二章通信網(wǎng)原理與技術(shù)2023/4/43主要內(nèi)容2.1通信網(wǎng)傳輸規(guī)程2.2交換技術(shù)2.3路由技術(shù)2.4多路訪問控制技術(shù)2.5差錯控制技術(shù)2.6擁塞控制技術(shù)2.7服務(wù)質(zhì)量管理2.8移動性管理4移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)概述移動性管理網(wǎng)絡(luò)層移動管理概述MIPv4協(xié)議MIPv6協(xié)議移動子網(wǎng)技術(shù)其他移動相關(guān)技術(shù)5移動互聯(lián)網(wǎng)概述(1/6)移動互聯(lián)網(wǎng)定義互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信和移動技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了移動互聯(lián)網(wǎng)百度百科：移動互聯(lián)網(wǎng)，就是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來，成為一體?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展的三個階段固定/有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)無線互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)6移動互聯(lián)網(wǎng)概述(2/6)移動互聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)無論移動終端還是移動子網(wǎng)，都可以在任意地方以任意方式接入到互聯(lián)網(wǎng)，同時保持通信不間斷。移動互聯(lián)網(wǎng)移動性依次為：終端或單機移動子網(wǎng)移動節(jié)點、子網(wǎng)等混合移動簡單復(fù)雜7移動互聯(lián)網(wǎng)概述(3/6)移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中存在的挑戰(zhàn)無線信道用戶移動性(移動互聯(lián)網(wǎng)需要解決的關(guān)鍵問題)移動互聯(lián)網(wǎng)需要解決的問題如何保證終端和子網(wǎng)在移動過程中通信的連續(xù)性如何解決終端和子網(wǎng)移動對網(wǎng)絡(luò)各方面的影響路由協(xié)議、路由最佳化快速切換網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量……8移動互聯(lián)網(wǎng)概述(4/6)移動互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)移動終端和移動子網(wǎng)：移動主體，接入網(wǎng)的外延接入網(wǎng)：為異質(zhì)異構(gòu)的移動終端和子網(wǎng)提供統(tǒng)一的接入服務(wù)，并對核心網(wǎng)屏蔽移動終端和子網(wǎng)的介質(zhì)特性核心網(wǎng)：負責(zé)維護互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和路由信息，為接入網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的交換路由9移動互聯(lián)網(wǎng)概述(5/6)10移動互聯(lián)網(wǎng)概述(6/6)移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過程第一階段：1991-1996：MIPv4第二階段：1996-2004：MIPv6第三階段：2004-今：子網(wǎng)移動、MIP優(yōu)化11移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)概述移動性管理網(wǎng)絡(luò)層移動管理概述MIPv4協(xié)議MIPv6協(xié)議移動子網(wǎng)技術(shù)其他移動相關(guān)技術(shù)移動互連網(wǎng)業(yè)務(wù)2023/4/412移動性管理概述(1/3)移動性管理指通信網(wǎng)中用戶或者終端的位置發(fā)生改變時能夠繼續(xù)通信，并實現(xiàn)位置信息的更新及管理的能力，也即，用戶的通信和對業(yè)務(wù)的訪問不受移動目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接入點變化的影響。移動網(wǎng)絡(luò)中建立呼叫需要解決的問題用戶所在的位置用戶識別用戶所需提供的業(yè)務(wù)13移動性管理概述(2/3)移動性管理涉及的方面移動性場景分析移動性管理方法理論、控制技術(shù)相關(guān)協(xié)議、機制以及性能分析核心內(nèi)容位置管理：用來使網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)移動節(jié)點的接入點，并向其發(fā)起呼叫切換管理：當(dāng)移動節(jié)點在移動通信過程中改變了其網(wǎng)絡(luò)接入點時，網(wǎng)絡(luò)利用切換管理保證其連接不間斷2023/4/414移動性管理概述(3/3)移動性管理的分類根據(jù)移動性支持的等級游牧移動性(nomadicmobility):不支持切換無縫移動性(seamlessmobility):支持切換根據(jù)移動性的類型終端移動性個人移動性會話移動性業(yè)務(wù)移動性2023/4/415位置管理(1/2)功能：實現(xiàn)跟蹤、存儲、查找和更新移動目標(biāo)的位置信息。包括兩個主要任務(wù)位置更新(位置注冊):移動目標(biāo)向系統(tǒng)報告其位置的變更移動檢測鑒權(quán)與認證位置查找（尋呼）:系統(tǒng)查找移動目標(biāo)所在位置的過程確定為被叫MT服務(wù)的數(shù)據(jù)庫定位被叫MT當(dāng)前所在的訪問小區(qū)／子網(wǎng)(paging)16位置管理(2/2)移動臺位置更新過程移動臺的位置登記移動臺從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時所進行的位置更新特定時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與移動臺未發(fā)生聯(lián)系時，移動臺自動、周期地與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，核對數(shù)據(jù)目的：使移動臺與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，以便移動臺在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何一個地方都能接入到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)方法：使用各種位置數(shù)據(jù)庫維系移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，位置數(shù)據(jù)庫采用層次型、樹形和中心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)位置管理的性能評價參數(shù)更新消息開銷、更新時延、尋呼信令開銷、尋呼時延、系統(tǒng)效率等。位置更新與位置查找在占用系統(tǒng)資源方面是矛盾的，同時優(yōu)化兩者是一個NP問題，各種位置管理方案就是在兩者的開銷之間尋找平衡，以降低總的位置管理開銷。17功能發(fā)起方開銷開銷與位置區(qū)大小的關(guān)系位置更新移動目標(biāo)位置更新消息的開銷位置區(qū)設(shè)置越大，開銷越小位置查找網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)尋呼信令的開銷位置區(qū)越小，信令開銷越小，尋呼成功率越高，時延越小2023/4/418切換管理(1/3)切換管理：接入點變化時保持通信的連續(xù)性移動用戶處于通話狀態(tài)；移動臺從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)；保證通話繼續(xù)進行功能：切換準(zhǔn)則、控制方式、資源分配策略切換控制的性能評價參數(shù)：切換成功率、掉話率、新呼叫阻塞率、平均切換次數(shù)、切換時延、強制中斷率等19切換管理(2/3)切換管理過程初始化建立新連接數(shù)據(jù)流控制切換的種類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)類型：水平切換(系統(tǒng)內(nèi)切換)和垂直切換(系統(tǒng)間切換)根據(jù)管理范圍：網(wǎng)內(nèi)切換和網(wǎng)間切換根據(jù)切換性能：快速切換、平滑切換和無縫切換移動性管理模型(1/3)移動性管理模型202023/4/421移動性管理模型(2/3)相關(guān)功能實體移動性管理服務(wù)器注冊認證服務(wù)器：負責(zé)管理用戶的接入鑒權(quán)信息和業(yè)務(wù)屬性信息等位置管理服務(wù)器：負責(zé)記錄、更新、查找、注銷用戶當(dāng)前位置信息接入點負責(zé)提供用戶通信需要的接入連接、號碼/地址適配及相關(guān)的切換控制功能，如蜂窩網(wǎng)中的基站子系統(tǒng)、WALN的接入點（AP）、WiMAX的基站等。當(dāng)用戶移動引起接入點服務(wù)區(qū)域的變化時，就發(fā)生切換控制2023/4/422移動性管理模型(3/3)域移動控制器切換控制：如域內(nèi)(同一拜訪網(wǎng)絡(luò))接入點間的切換和域間(不同拜訪網(wǎng)絡(luò))的切換控制；域間網(wǎng)關(guān)功能：如拜訪網(wǎng)絡(luò)和歸屬網(wǎng)絡(luò)間有關(guān)移動性的注冊管理信息和位置信息的通信移動性管理協(xié)議實現(xiàn)功能實體間的相互通信，以實現(xiàn)認證、信息交換（如用戶信息和位置信息等）、控制等功能協(xié)議分為四類：注冊管理協(xié)議、位置管理協(xié)議、切換控制協(xié)議和互操作控制協(xié)議。23不同層的移動性管理按工作的層次應(yīng)用層移動性管理協(xié)議：SIP傳輸層移動性管理協(xié)議：MSCTP網(wǎng)絡(luò)層移動性管理協(xié)議：MIPv4,MIPv6鏈路層移動性管理協(xié)議：WiMAX,WIFI等24鏈路層移動性管理(1/2)按鏈路覆蓋范圍WPAN：有限范圍的移動(10m)，無復(fù)雜的移動性管理WLAN：有限范圍的移動(300m)，無復(fù)雜的移動性管理WMANIEEE802.16d：在城域范圍內(nèi)(1~50km)提供區(qū)域覆蓋、游牧接入的移動通信，是一種功能簡單、成本低廉的移動性管理技術(shù)IEEE802.16e：即移動WiMAX，實質(zhì)上是一種移動通信系統(tǒng)技術(shù)25鏈路層移動性管理(2/2)WWAN：電信網(wǎng)的移動接入技術(shù)，典型是蜂窩移動通信系統(tǒng)。能提供廣域范圍內(nèi)（如幾個城市、一個國家、甚至全球）的移動通信強調(diào)無縫覆蓋和用戶高速移動下的連續(xù)通信能力，是功能比較強大且復(fù)雜的移動性管理技術(shù)。移動范圍相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)移動性管理位置管理切換管理WPANIEEE802.15無WLANIEEE802.11無WMANIEEE802.16d簡單支持不支持IEEE802.16e較復(fù)雜支持支持WWANGSM/CDMA/3GPP復(fù)雜支持支持2023/4/426網(wǎng)絡(luò)層移動性管理MIPv4/v6控制功能技術(shù)要點位置管理家鄉(xiāng)代理負責(zé)緩存移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址（HoA）和轉(zhuǎn)交地址（CoA）的綁定信息，維護移動節(jié)點的位置信息。移動IP協(xié)議的位置管理主要通過移動節(jié)點的位置注冊（location

registration）或綁定更新（binding

update）機制實現(xiàn)，即具有位置更新功能。標(biāo)準(zhǔn)移動IP協(xié)議沒有定義尋呼功能，移動IP協(xié)議的擴展方案可以支持IP尋呼，實現(xiàn)位置查找功能切換管理移動節(jié)點在2個不同子網(wǎng)之間移動時發(fā)生切換，主要切換方式包括：快速切換、平滑切換和無縫切換安全機制提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的安全連接（SA），如：MN與HA間，MN與FA間，F(xiàn)A與HA間等2023/4/427傳輸層移動性管理MSCTP

SCTP是一種數(shù)據(jù)分組通用輸協(xié)議，繼承了TCP的擁塞控制和流量控制機制，并具有多家鄉(xiāng)性、多流性、面向消息傳輸、選擇性確認等新特性，為上層提供可靠的傳輸服務(wù)MSCTP是帶有DAR(dynamic

address

reconfiguration)擴展的SCTP協(xié)議，具有多家鄉(xiāng)性和動態(tài)地址重配置擴展能力，是傳輸層移動性管理協(xié)議。MSCTP的移動性支持完全體現(xiàn)端到端的概念，其中的移動性功能實體只有通信端點，不需要任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器的支持

控制功能技術(shù)要點位置管理無，需要與SIP、MIP、DDNS、RSerPool等技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)位置管理切換管理多家鄉(xiāng)性，即mSCTP端點可以有多個IP地址，mSCTP選擇一個地址為主地址。

動態(tài)地址重配置擴展，是指在關(guān)聯(lián)建立以后仍具有動態(tài)增加、刪和改變主地址的能力。

移動中，先將新獲得的IP地址添加作為備用地址，并隨著進一步的移動將該地址改為主地址，之后，動態(tài)刪除不可用的舊地址，從而實現(xiàn)無縫切換安全機制通過TLS/SCTP、SCTP/IPSec、S-SCTP等安全機制，能夠在一定程度上提供對關(guān)鍵數(shù)據(jù)保密性、注冊認證管理和信令消息完整性的支持2023/4/428應(yīng)用層移動性管理SIPSIP能夠建立用戶的公共身份標(biāo)識（SIPURI）與當(dāng)前IP地址之間的綁定關(guān)系，用戶可以通過支持SIP的任何終端（如個人電腦、手機、PDA等）進行注冊，這樣SIP就能支持用戶的移動性和發(fā)現(xiàn)功能。當(dāng)移動目標(biāo)到一個新網(wǎng)絡(luò)后，通過SIP注冊消息向注冊服務(wù)器更新其位置信息，繼而注冊服務(wù)器會向位置服務(wù)器更新。位置服務(wù)器存儲并且向用戶返回可能的位置信息。當(dāng)移動目標(biāo)發(fā)起呼叫時，代理服務(wù)器使用更新后的位置信息SIP通過擴展后，可以在一定程度上實現(xiàn)個人移動性、會話移動性和業(yè)務(wù)移動性等，使其成為應(yīng)用層移動性管理協(xié)議的典型代表?？刂乒δ芗夹g(shù)要點位置管理采用位置注冊的方式管理用戶位置信息，位置服務(wù)器負責(zé)存儲、更新用戶位置信息。重定向服務(wù)器和代理服務(wù)器采用外來的位置服務(wù)用來定位被叫用戶當(dāng)前的可能位置?；A(chǔ)協(xié)議無尋呼功能，然而采用一定的機制將二層的尋呼與應(yīng)用層的技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)SIP的尋呼功能切換管理有限，SIP可以通過re-INVITE消息支持切換，只支持基于UDP的單方切換安全機制注冊服務(wù)器負責(zé)注冊認證。終端通過REGISTER消息中攜帶的信息進行注冊和鑒權(quán)，鑒權(quán)采用HTTP的摘要、無狀態(tài)、Challenge的認證方式、并采用TLS進行安全傳輸29不同層的移動性管理按工作的層次分類應(yīng)用層解決方案：對上層協(xié)議不透明，且有較大的延遲和開銷傳輸層解決方案:不能適用于非TCP的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層解決方案:獨立于各種無線接入技術(shù)及具體業(yè)務(wù)，具有良好的可擴展性，是支持用戶移動的有效解決方案。因為其與下層協(xié)議無關(guān)、對上層協(xié)議透明的特性成為應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用效果最好的移動管理解決方案鏈路層解決方案:與特殊的無線技術(shù)緊耦合,使用范圍有限。30移動IP概述相關(guān)技術(shù)MIPv4協(xié)議MIPv6協(xié)議快速切換技術(shù)安全技術(shù)31網(wǎng)絡(luò)層移動性管理概述目標(biāo)：在Internet上提供移動功能的網(wǎng)絡(luò)層方案，它可以使移動節(jié)點用一個永久的地址與互聯(lián)網(wǎng)中的任何主機通信，并且在切換子網(wǎng)時不中斷正在進行的通信。

網(wǎng)絡(luò)層移動性管理效果示意圖32網(wǎng)絡(luò)層移動性管理概述功能：Internet上移動節(jié)點位置變化時，不改變其原有地址，也不必采用特定主機路由，仍然能夠保持和其他節(jié)點之間的連續(xù)通信。移動IP需要滿足的要求MN應(yīng)能與不具備移動IP功能的計算機通信無論MN連接在哪個數(shù)據(jù)鏈路層接入點，它仍能用原來IP地址通信MN改變鏈路層接入點后，高層連接不中斷MN具有較好的安全性

33網(wǎng)絡(luò)層移動性管理協(xié)議協(xié)議分類基于主機的移動性管理協(xié)議原理：終端支持相應(yīng)的協(xié)議棧，對終端要求高，終端設(shè)計復(fù)雜、成本高典型協(xié)議：MIPv4、MIPv6基于網(wǎng)絡(luò)的移動性管理協(xié)議原理：移動終端不需要有特殊功能，全部移動性管理功能，如：MN的移動性檢測、注冊、路由等功能全部由網(wǎng)絡(luò)完成。典型協(xié)議：PMIPv6網(wǎng)絡(luò)層移動性管理相關(guān)技術(shù)代理ARP技術(shù)隧道技術(shù)3435代理ARP技術(shù)代理ARP(ProxyARP):ARP協(xié)議的一個變種功能：通過使用一個主機(通常為路由器)，來作為指定的設(shè)備對另一個設(shè)備的ARP請求進行應(yīng)答。優(yōu)點：子網(wǎng)的變化對主機是透明的缺點增加了ARP流量安全問題：ARP欺騙舉例36無故ARP主機使用自己的IP地址為目標(biāo)發(fā)送ARP請求作用檢查地址重復(fù)更新ARP緩存3738隧道技術(shù)IPinIP最小封裝GRE封裝39IPinIP是支持MobileIP的移動節(jié)點必須支持的IP協(xié)議隧道封裝技術(shù)IETF的RFC2003定義內(nèi)容將一個IP數(shù)據(jù)包做為另一個IP數(shù)據(jù)包的凈荷，形成具有兩個IP報頭的新的數(shù)據(jù)包，作為凈荷的原始IP包不做任何改動40IPv4數(shù)據(jù)報格式版本號首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識符標(biāo)志分片偏移量壽命協(xié)議首部校驗和源站IP地址目標(biāo)站IP地址IP選項（option）填充dataIP數(shù)據(jù)報頭IP頭標(biāo)凈荷IP頭標(biāo)(外部)IP頭標(biāo)凈荷原始分組隧道分組41Src:CNDst:MN’sHomeIPPayloadIPHeaderSrc:CNDst:MN’sHomeIPPayloadIPHeaderSrc:HADst:MN’sCoAIPHeaderMIP中的隧道技術(shù)附加IP頭42最小封裝是支持MobileIP的移動節(jié)點可選的IP協(xié)議隧道封裝技術(shù)IETF的RFC2004定義設(shè)計思想：對IPinIP封裝進行壓縮，壓縮掉原始IP報頭和新的IP報頭共有的冗余部分來提高封裝的效率實現(xiàn)方法在原始IP包的凈荷和報頭之間加入最小轉(zhuǎn)發(fā)報頭對原始IP報頭做最適當(dāng)?shù)母膭?3Src:CNDst:MN’sHomeIPPayloadIPHeaderSrc:CNDst:MN’sCoAIPPayloadIPHeader隧道技術(shù)--(2)最小封裝MN’sHomeAddress44GRE封裝是支持MobileIP的移動節(jié)點可選的多協(xié)議隧道封裝技術(shù)IETF的RFC1701定義設(shè)計思想允許任何一種協(xié)議的數(shù)據(jù)包作為凈荷封裝在任何其他一種協(xié)議的數(shù)據(jù)包中Src:CNDst:MN’sCoAIPPayloadIPHeaderGRESrc:CNDst:MN’sCoANewIPHeader45MIP概念產(chǎn)生背景隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和手提電腦、掌上電腦和各種移動數(shù)字設(shè)備的廣泛應(yīng)用，在IP網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)對移動性的支持變得很重要蜂窩移動電話的漫游作用

MobileIP是一種在全球Internet上提供移動功能的方案，可使移動主機在切換鏈路時仍保持正在進行的通信46MIP提供的服務(wù)移動節(jié)點在移動時不需要改變IP地址就能收發(fā)分組移動節(jié)點在移動時不需要改變相關(guān)路由器的路由表信息移動節(jié)點在移動時保持其所正在進行的通信MIP目標(biāo)操作透明性性能透明性47MIPv4協(xié)議機制相關(guān)實體和術(shù)語MIPv4工作原理與過程48相關(guān)實體和術(shù)語(1/2)相關(guān)實體MobileIP引入的新功能實體MobileNode（hostorrouter）移動節(jié)點HomeAgent（router）本地代理ForeignAgent（router）外地代理MobileIP涉及的其他功能實體CorrespondentNode通信節(jié)點49相關(guān)術(shù)語

本地地址（HomeAddress）轉(zhuǎn)交地址（Care-Of-Address）位置注冊（Registration）代理發(fā)現(xiàn)（AgentDiscovery）隧道（tunnel）相關(guān)實體和術(shù)語(2/2)50MIPv4工作原理與過程MobileIP協(xié)議的內(nèi)容包括移動性管理移動節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸51HomeNetworkForeignNetworkHomeaddressHomeaddressMobileNodeMIPv4工作原理與過程52HomeNetworkForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressHomeaddressMobileNodeMIPv4工作原理與過程53HomeNetworkForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeHomeaddressMIPv4工作原理與過程54HomeNetworkForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressAgentAdvertisementMobileNodeHomeaddressMIPv4工作原理與過程55ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressCare-ofaddressHomeaddressRegistrationRequestDataofUDPMobileNodeHomeaddressMIPv4工作原理與過程56ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressRegistrationReplyMobileNodeHomeaddressMIPv4工作原理與過程57ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressCorrespondentNodeMobileNodeHomeaddressMIPv4工作原理與過程58ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeCorrespondentNodeHomeaddressCN→HomeAddrMIPv4工作原理與過程59ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeCorrespondentNodeHomeaddressCN→HomeAddrMIPv4工作原理與過程60ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeCorrespondentNodeHomeaddress(ProxyARP,GratuitousARP)CN→HomeAddrIP攔截MIPv4工作原理與過程61ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeHomeaddressCorrespondentNodeCN→HomeAddrHA→CoACoA:Care-ofaddress隧道MIPv4工作原理與過程62ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeHomeaddressCorrespondentNodeCN→HomeAddr解隧道MIPv4工作原理與過程63ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentHomeaddressCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeCorrespondentNodeHomeaddressHomeAddr→CNMIPv4工作原理與過程64ForeignNetworkForeignAgentHomeAgentCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeHomeaddressCorrespondentNodeCN→HomeAddrHA→CoAHomeAddr→CNCN→HomeAddrCN→HomeAddrCoA:Care-ofaddress(ProxyARP,GratuitousARP)IP攔截解隧道隧道MIPv4工作原理與過程65ForeignNetworkHomeAgentCare-ofaddressHomeaddressCare-ofaddressMobileNodeHomeaddressCorrespondentNodeCN→HomeAddrHA→CoAHomeAddr→CNCN→HomeAddrCN→HomeAddrCoA:Care-ofaddress(ProxyARP,GratuitousARP)IP攔截解隧道隧道DHCPMIPv4工作原理與過程66MIPv4的基本工作過程(文字描述)移動代理通過代理公告報文通告它的存在，一個移動節(jié)點可選擇地通過發(fā)送代理請求報文獲取代理公告報文移動節(jié)點根據(jù)獲取的代理公告報文判斷出自己是在本地網(wǎng)絡(luò)還是在外地網(wǎng)絡(luò)當(dāng)移動節(jié)點檢測到它在本地網(wǎng)絡(luò)時，則不需要移動服務(wù)，如果它從外地漫游回來，則應(yīng)該向本地代理注銷以前的漫游注冊信息67MN檢測到自己已經(jīng)漫游到外地網(wǎng)絡(luò)，則在外地網(wǎng)絡(luò)上獲得一個轉(zhuǎn)交地址MN離開本地網(wǎng)絡(luò)后，通過發(fā)送注冊請求和接收注冊響應(yīng)報文，向它的本地代理注冊它的轉(zhuǎn)交地址（可通過它的外地代理完成，也可由移動節(jié)點直接完成）MIPv4的基本工作過程(文字描述)68發(fā)往MN本地地址的分組被它的本地代理攔截，經(jīng)隧道技術(shù)封裝后發(fā)往MN的轉(zhuǎn)交地址，在隧道盡頭拆封后轉(zhuǎn)交給MN在相反方向，當(dāng)MN發(fā)送分組時，它使用標(biāo)準(zhǔn)的IP路由機制，無須本地代理的介入MIPv4的基本工作過程(文字描述)69MIPv4協(xié)議IPheaderICMPRouterAdvertisementMessageTypeLengthRBHFMGVSequenceNumberRegistrationLifetimeZeroormoreCare-ofaddressesR:RegistrationRequired B:BusyH:HomeAgent F:ForeignAgentM:MinimalEncapslation G:GREEncapslationV:VanJacobsonheadercompression70RegistrationIPheaderUDPheaderRegistrationrequestMobile-HomeAuth.Ext.Mobile-ForeignAuth.Ext.RequestpacketReplypacketIPheaderUDPheaderRegistrationreplyMobile-HomeAuth.Ext.Mobile-ForeignAuth.Ext.MN→FA→HAHA→FA→MNAuthenticatorTypeLengthAuthenticationExtentionSPI71HomeAddressLifetimeTypeFlagHomeAgentCare-ofAddressIdentificationExtensionsHomeAddressLifetimeTypeFlagHomeAgentCare-ofAddressIdentificationExtensionsCode:0,1=O.K.64-88=NGbyFA128-=NgbyHA<RegistrationRequest><RegistrationReply>SBDMGCrsv<Flag>S:SimutaneousBindingB:BroadcastDatagramD:DecapsulationbyMobileNodeM:MinimalEncapslationG:GREEncapslationV:V.JacobsonHeaderCompressionRegistrationRequest/Reply72MN定期獲取代理公告（過程1）MN判斷是否移動了判斷當(dāng)前位置MN向HA進行注銷操作（過程3）MN獲得轉(zhuǎn)交地址（過程2）MN向HA注冊轉(zhuǎn)交地址（過程4）本地外地是否開始移動性管理流程圖73過程1：MN獲取代理公告MN可以通過兩種方法獲取移動代理公告被動獲得方式：周期性地接收移動代理主動發(fā)送的代理公告主動獲得方式：主動發(fā)送移動代理請求消息來立即獲得代理公告74MobileNodeMobileAgentAgentsolicitationAgentAdvertisementAgentAdvertisement

AgentAdvertisement

Timer主動方式被動方式75過程2：MN獲得轉(zhuǎn)交地址MobileIP定義了兩種模式獲得轉(zhuǎn)交地址“外地代理轉(zhuǎn)交地址”是由外地代理通過代理公告報文提供的一個轉(zhuǎn)交地址（該轉(zhuǎn)交地址就是外地代理的IP地址）“配置轉(zhuǎn)交地址”是MN通過其他方法獲得的轉(zhuǎn)交地址（該模式不需要外地代理）76過程3：MN向HA進行注銷當(dāng)MN返回到本地后，需要向本地代理進行注銷，操作如下：MNFARegistrationRequest更新移動綁定并響應(yīng)注冊RegistrationReply（Deregistration）（Deregistration）77過程4：MN向HA注冊轉(zhuǎn)交地址MobileIP定義了兩種注冊過程MN通過外地代理向MN的本地代理注冊（適用條件：使用外地代理轉(zhuǎn)交地址）MN直接向MN的本地代理注冊（適用條件：使用配置轉(zhuǎn)交地址）78MNFAHARegistrationRequest處理注冊請求RegistrationRequestRegistrationReply更新移動綁定并響應(yīng)注冊更新訪問表RegistrationReplyRegistrationRequest更新移動綁定并響應(yīng)注冊RegistrationReply79HACNFAMN

移動節(jié)點接收IP數(shù)據(jù)報過程IP攔截隧道傳輸-

使用外地代理轉(zhuǎn)交地址-使用配置轉(zhuǎn)交地址HACNMNIP攔截隧道傳輸移動節(jié)點發(fā)送IP數(shù)據(jù)報過程

移動節(jié)點采用標(biāo)準(zhǔn)的IP協(xié)議發(fā)送IP數(shù)據(jù)報MIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAAgentAdvertisement

MobileNodeAgentAdvertisement

MIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAMobileNodeRegistrationRequest

RegistrationReply

MIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAMobileNodeMIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAMobileNodeTunnelingMIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAMobileNodeMN直接發(fā)送數(shù)據(jù)包至CNMIPv4:ConceptsHAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkFAMobileNode若目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)有入口數(shù)據(jù)包過濾功能(ingressfiltering),則可以通過FA發(fā)送給HA再轉(zhuǎn)發(fā)給CNMIPv6協(xié)議地址IP地址的作用節(jié)點的標(biāo)識:兩個節(jié)點之間的連接關(guān)系通過源地址和目的地址配對維持節(jié)點的位置信息:路由器尋址MIPv6主機擁有兩個地址來自接入網(wǎng)絡(luò)的地址(轉(zhuǎn)交地址)作為定位符來自歸屬網(wǎng)絡(luò)的地址(歸屬地址)作為標(biāo)識符MIPv6涉及的功能實體移動節(jié)點兩個地址:轉(zhuǎn)交地址和歸屬地址本地代理建立與移動節(jié)點之間的雙向隧道,解決“拓撲錯誤分組”問題通信節(jié)點可以支持路由優(yōu)化機制轉(zhuǎn)交地址作為源地址,歸屬地址信息由“目的選項首部”攜帶轉(zhuǎn)交地址作為目的地址,歸屬地址信息由“路由首部”攜帶88MIPv6基本工作原理(1/2)MN通過ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)機制中的無狀態(tài)或狀態(tài)地址自動配置機制獲得一個或多個轉(zhuǎn)交地址MN獲得轉(zhuǎn)交地址，向家鄉(xiāng)代理申請注冊，為MN的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)代理上建立綁定89MIPv6基本工作原理(2/2)CN發(fā)送分組至MN時,發(fā)送分組給家鄉(xiāng)地址，經(jīng)家鄉(xiāng)代理的隧道發(fā)送給MNMN發(fā)送分組給CN源地址：MN的當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址家鄉(xiāng)地址選項：MN的家鄉(xiāng)地址MIPv6協(xié)議HAHomeNetworkForeignNetworkInternetCNMobileNodeIPHeaderPayLoadS：CN’sIPD：MN’sHomeAddressIPHeaderPayLoadS：MN’sHomeAddressD：CN’sIPMIPv6協(xié)議HAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkBindingUpdateBindingAckMobileNodePayLoadIPHeaderMobiltyHeaderMH=5PayLoadIPHeaderMobiltyHeaderMH=6S：HomeAgent’saddressD：MN’sCoAS：MN’sCoAD：HomeAgent’saddressMIPv6協(xié)議HAForeignNetworkInternetCNHomeNetworkMobileNodeIPHeaderPayLoadS：CN’sIPD：MN’sHomeAddressＳ：:HomeAgent’saddressD：MN’sCOANewIPHeaderOldIPHeaderPayLoadTunneledpacketsＳ：:CN’sIPD：MN’sHomeAddressHAInternetCNHomeNetworkMobileNodeMobileIPv6:ConceptsS：CN’sIPD：MN’sCOAPayLoadIPHeaderRoutingHeader(includesMN’sHomeAddress)路由優(yōu)化(1/3)優(yōu)化問題的提出：場景描述

MN與CN在同一個網(wǎng)絡(luò)上,雖然兩個節(jié)點可以通過本地網(wǎng)絡(luò)直接訪問,但其之間的分組仍然都要發(fā)送到移動節(jié)點的歸屬網(wǎng)絡(luò)中解決方法對等節(jié)點支持路由優(yōu)化機制95路由優(yōu)化(2/3)最佳路由通信主機直接將數(shù)據(jù)隧道傳輸至移動主機工作原理移動節(jié)點轉(zhuǎn)交地址的獲取移動節(jié)點本地地址與轉(zhuǎn)交地址的邦定96路由優(yōu)化(3/3)MIPv6的路由優(yōu)化CN發(fā)送分組至MN時：根據(jù)目的IP查詢綁定緩存，如果存在匹配，直接發(fā)送到轉(zhuǎn)交地址；如果不存在匹配，發(fā)送分組給家鄉(xiāng)地址，經(jīng)家鄉(xiāng)代理的隧道發(fā)送給MNMN收到經(jīng)家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)的分組后，向CN發(fā)送綁定更新消息HAInternetCNHomeNetworkMobileNodeMobileIPv6BindingUpdateBindingAckPayLoadIPHeaderMobiltyHeaderMH=5PayLoadIPHeaderMobiltyHeaderMH=6S：CN’sIPD：MN’sCoAS：MN’sCoAD：CN’sIPHAInternetCNHomeNetworkMobileNodeMobileIPv6:ConceptsS：MN’sCOAD：CN’sIPPayLoadIPHeaderHADestOpt(includesMN’sHomeAddress)S：CN’sIPD：MN’sCOAPayLoadIPHeaderRoutingHeader(includesMN’sHomeAddress)類型2路由選項頭標(biāo)數(shù)據(jù)包到達轉(zhuǎn)交地址后，MN從擴展頭標(biāo)中得到家鄉(xiāng)地址，并作為數(shù)據(jù)包最終的目的地址類型2路由選項頭跟在其他路由選項頭的后面99目的地址選項頭標(biāo)選項類型：201(表明該選項為家鄉(xiāng)地址選項)MN使用該選項通知CN自己的家鄉(xiāng)地址位置若有路由頭，放在路由頭后若有分片頭，放在分片頭前若有AH頭，放在AH頭前100101MobilityHeader

選項

IPv6增加了MobilityHeader選項

格式MobilityHeader選項PayloadProto(8-bit):用以指明下一個HeaderHeaderLen(8-bit):MobilityHeader長度MHType(8-bit):用來識別各種MessageData的類型Reserved:8bit預(yù)留Checksum:16bitMessageData:內(nèi)容由MＨType決定MobilityHeader類型類型名稱功能0BRR綁定刷新請求：請求MN刷新其綁定1HoTI家鄉(xiāng)測試初始化2CoTI轉(zhuǎn)交測試初始化3HoT家鄉(xiāng)測試：用來響應(yīng)HoTI4CoT轉(zhuǎn)交測試：用來響應(yīng)CoTI5BU綁定更新：MN向HA/CN注冊，通告自己的當(dāng)前CoA6BA綁定確認：用來確認BU的接收7BE綁定錯誤：標(biāo)識與移動有關(guān)的錯誤104BindingUpdateMessageMHType=5MessageData:A:AcknowledgeH:HomeRegistrationL:Link-LocalAddressCompatibilityK:KeyManagementMobilityCapabilityBindingAcknowledgementMessageMHType=6MessageData:K:KeyManagementMobilityCapability107移動IPv4與IPv6的區(qū)別涉及的功能實體:MN,HA,FA；MN,HA

轉(zhuǎn)交地址:配置轉(zhuǎn)交地址/外地代理轉(zhuǎn)交地址；配置轉(zhuǎn)交地址轉(zhuǎn)交地址的獲取方法：DHCP;DHCP或無狀態(tài)地址自動配置IP數(shù)據(jù)包攔截：代理ARP;ICMPv6移動性檢測：代理公告；路由器公告登錄過程：注冊；綁定更新CN到MN的數(shù)據(jù)包：利用隧道傳輸；利用隧道或者類型2的路由選項頭標(biāo)傳輸路由器入口過濾問題：反向隧道；目的選項擴展頭標(biāo)IPv6與IPv4比具有更好的移動性解決了MobileIPv4的三角路由問題地址數(shù)量多靈活的地址自動配置解決了MobileIPv4防火墻/路由器的入口過濾問題路由優(yōu)化，結(jié)構(gòu)簡單：取消了外地代理概念解決了MobileIPv4隧道軟狀態(tài)問題108移動IP的服務(wù)質(zhì)量QoS問題移動節(jié)點在相鄰區(qū)域間的切換引起分組傳輸路徑的變化，對通信的QoS會造成影響移動節(jié)點轉(zhuǎn)交地址的變化，會引起傳輸路徑上的某些節(jié)點不能滿足數(shù)據(jù)分組傳輸所需要的服務(wù)質(zhì)量要求目前IP網(wǎng)絡(luò)提出的集成服務(wù)(IntServ)和區(qū)分服務(wù)(DiffServ)機制不適合移動環(huán)境移動IPQoS解決方案需要考