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关于无线网络的技术介绍

若木分享

  1 基于IPv4的移动IP

  1.1 基本通信流程

  基于IPv4的移动IP定义三种功能实体:移动节点(mibile node)、归属代理(home agent)和外埠代理(foreign agent)。归属代理和外埠代理又统称为移动代理。移动IP技术的基本通信流程如下:

  (1)远程通信实体通过标准IP路由机制,向移动结点发出一个IP数据包;

  (2)移动结点的归属代理截获该数据包,将该包的目标地址与自己移动绑定表中移动结点的归属地址比较,若与其中任一地址相同,继续下一步,否则丢弃;

  (3)归属代理用封装机制将该数据包封装,采用隧道操作发给移动结点的转发地址;

  (4)移动结点的拜访地代理收到该包后,去其包封装,采用空中信道发给移动结点;

  (5)移动结点收到数据后,用标准IP路由机制与远程通信实体建立连接。

  在移动IP协议中,每个移动节点在“归属链路”上都有一个唯一的“归属地址”。与移动节点通信的节点称为“通信节点”,通信节点可以是移动的,也可以是静止的。与移动节点通信时,通信节点总是把数据包发送到移动节点的归属地址,而不考虑移动节点的当前位置情况。

  在归属链路上,每个移动节点必须有一个“归属代理”,用于维护自己的当前位置信息。这个位置由“转交地址”确定,移动节点的归属地址与当前转交地址的联合称为“移动绑定”(简称“绑定”)。每当移动节点得到新的转交地址时,必须生成新的绑定,向归属代理注册,以使归属代理及时了解移动节点的当前位置信息。一个归属代理可同时为多个移动节点提供服务。

  当移动节点连接在归属链路上(即链路的网络前缀与移动节点位置地址的网络前缀相等)时,移动节点就和固定节点或路由器一样工作,不必运用任何其它移动IP功能;当移动节点连接在外埠链路上时,通常使用“代理发现”协议发现一个“外埠代理”,然后将此外埠代理的IP地址作为自己的转交地址,并通过注册规程通知归属代理。当有发往移动节点归属地址的数据包时,归属代理便截取该包,并根据注册的转交地址,通过隧道将数据包传送给移动节点;由移动节点发出的数据包则可直接选路到目的节点上,无需隧道技术。

  为了支持移动分组数据业务,移动IP应解决代理发现、注册和隧道封装三项技术。

  1.2 代理发现

  移动IP通过扩展现有的“ICMP路由器发现”机制来实现代理发现。代理发现机制检测移动节点是否从一个网络移动到另一个网络,并检测它是否返回归属链路。当移动节点移动到一个新的外埠链路时,代理发现机制也能帮助它发现合适的外埠代理。

  (1)代理布告(agent advertisement)

  在所连接的网络上,归属代理和外埠代理定期广播“代理布告”消息,以宣告自己的存在。代理布告消息是ICMP路由器布告消息的扩展,它包含路由器IP地址和代理布告扩展信息。移动节点时刻监听代理布告消息,以判断自己是否漫游出本地网络。若移动节点从自己的归属代理接收到一个代理布告消息,它就能推断已返回归属,并直接向归属代理注册,否则移动节点将选择是保留当前的注册,还是向新的外埠代理进行注册。

  (2)代理请求(agent solicitation)

  拜访地代理周期性地发送代理布告消息,若移动节点争需获得代理信息,它可发送一个ICMP“代理请求”消息。任何代理收到代理请求消息后,应立即发送。代理请求与ICMP路由器请求消息格式相同,只是它要求将IP的TTL域置为1。

  1.3 注册

  移动节点发现自己的网络接入点从一条链路切换到另一链路时,就要进行注册。另外,由于注册信息有一定的生存时间,所以移动节点在没有发生移动时也要注册。移动IP的注册功能是:移动节点可得到外埠链路上外埠代理的路由服务;可将其转交地址通知归属代理;可使要过期的注册重新生效。另外,移动节点在回到归属链路时,需要进行反注册。

  注册的其它功能是:可同时注册多个转交地址,此时归属代理通过隧道,将发往移动节点归属地址的数据包发往移动节点的每个转交地址;可在注销一个转交地址的同时保留其它转交地址;在不知道归属代理的情况下,移动节点可通过注册,动态获得归属代理地址。

  移动IP的注册过程一般在代理发现机制完成之后进行。当移动节点发现已返回归属链路时,就向归属代理注册,并开始象固定节点或路由器那样通信,当移动节点位于外埠链路时,能得到一个转交地址,并通过外埠代理向归属代理注册这个地址。

  移动IP的注册操作使用UDP数据报文,包括注册请求和注册应答两种消息。移动结点通过这两种注册消息,向归属网络注册新的转发地址。

  1.4 隧道技术

  隧道技术在移动IP中非常重要。移动IP使用IP的IP封装、最小封装和通用路由封装(GRE)三种隧道技术。

  (1)IP的IP封装

  由RFC2003定义,用于将IPv4包放在另一个IPv4包的净荷部分。其过程非常简单,只需把一个IP包放在一个新的IP包的净荷中。采用IP的IP封装的隧道对穿过的数据包来说,犹如一条虚拟链路。移动IP要求归属代理和外埠代理实现IP的IP封装,以实现从归属代理到转交地址的隧道。

  (2)IP的最小封装

  由RFC2004定义,是移动IP中的一种可选隧道方式。目的是减少实现隧道所需的额外字节数,通过去掉IP的IP封装中内层IP报头和外层IP的报头的冗余部分完成。与IP的IP封装相比,它可节省字节(一般8byte)。但当原始数据包已经过分片时,最小封装就无能为力了。在隧道内的每台路由器上,由于原始包的生存时间域值都会减小,以使归属代理在采用最小封装时,移动节点不可到达的概率增大。

  (3)由RFC1701定义,是移动IP采用的最后一种隧道技术。除了IP协议外,GRE还支持其它网络层协议,它允许一种协议的数据包封装在另一种协议数据包的净荷中。在某些应用中,GRE防止递归封装的机制也非常有吸引力。

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