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1、安徽建筑工业学院毕业设计（论文） 目录引言11 移动IPv421 TCP/IP协议21.1.1 IPv4协议的特点21.1.2 移动IPv4协议的提出31.2 移动IPv4协议41.2.1 移动IPv4解决的问题41.2.2 移动IPv4应用的范围51.2.3 移动IPv4的设计要求与目标51.2.4 移动IPv4的基本内容51.2.5 移动IP的协议概述72 NS-2的基本介绍102.1 NS-2概要102.2 NS-2的目录结构102.3 NS-2网络模拟方法112.4 Nam概要122.5 Trace概要122.6 awk概要122.7 gnuplot概要133 基于Mobile IP有
2、线无线混合网络模拟143.1 有线无线混合模拟的层次化地址设置143.2 创建移动节点153.3 移动节点的运动153.4 配置节点163.4.1 配置无线节点163.4.2 配置基站节点173.5 基于Mobile IP 有线无线混合网络模拟实例173.3.1 纯无线网络模拟173.3.2 无线有线网络混合模拟184 总结20附录121附录226致谢27参考资料28引言 随着Internet国际互联网以惊人的速度发展，人类生活节奏的加快，越来越来的人成为移动办公的一分子，包括远程计算人员、移动售货人员以及其他一些经常需要跑来跑去的人。这些人急切地需要在任何地点、任何时候都能获得Interne
3、t网络的服务。不断增加的人群、移动计算技术的发展和人们对网络技术越来越强的依赖，这3方面一起推动着将移动计算机与其他计算机相连的要求，包括与固定的和移动的计算机相连。这使得提供移动的Internet接入成为当前Internet技术研究的热点之一。 由于IPv4协议原本是为固定有线网络设计开发的，缺乏移动性的有效支持，因此，IETF（互联网任务工程组）提出了移动IPv4协议，对IPv4协议栈进行了扩充。移动IPv4协议实现了让人们在任何地点都可以随时连接Internet。它的主要设计目标是移动节点在改变网络接入点时，不必改变网络的IP地址，能够在移动过程中保持通信的连续性。然而，移动IPv4所采
4、用的移动性管理方案存在许多不足，主要表现在切换的性能不高，信令开销过大，切换时延太长，切换中的质量难以保证，同时也存在安全性问题。目前，针对这些问题，学术界和工业界正在研究如何对移动IPv4技术进行扩展和优化，这对下一代移动Internet目标的实现至关重要。 NS-2是目前通信网络领域一个非常流行的模拟软件，在国际上被广泛使用。NS-2是一个免费的软件，在学习和研究中使用该软件，不需要支付昂贵的费用。同时，它具有强大的模拟功能，丰富的网络协议组件。使用NS-2进行通信网络协议的学习和研究，已经成为一个潮流。但是，由于NS-2是开放源代码的免费软件，文档资料繁杂，并采用OTcl和C+两种程序设
5、计语言，因此，学习起来困难较大。1 移动IPv41 TCP/IP协议 互联网是通过一套规则或协议来保证不同类型的计算机网络实现相互通信的，其核心就是著名的TCP/IP协议。TCPIP协议的中文含意分别是传输控制协议（TCP）和网际协议(IP),它是在 1983年在互联网的前身ARPANET上使用并成为标准的通信协议。所谓通信协议就是为了使网络中不同设备能相互进行正常的数据通信，而预先制定的一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。TCP/IP协议几乎就是互联网的代名词，没有TCP/IP协议，就没有今天的互联网。下面将介绍TCP/IP协议的内容。1.1.1 IPv4协议的特点1）IPv4协议
6、格式 IPv4分组由报头和数据区两部分组成，每部分的格式如图1.1所示： 版本号头标长服务类型总长度标识符标志片偏移量生存时间协议IP分组头校验和源IP地址目的IP地址选项填充域数据图1.1 IPv4头标（1）版本号：版本号占4位，所有的IP软件都要检查IP分组的版本号，若版本不同则需要转换，以保证IP分组的格式与软件期待的一致。（2）头标长：在IP分组的包头中，任选项和填充项是不固定的。头标的长度以行计算，在515行之间，占4位。（3）服务类型：描述IP分组所希望获得的服务质量，占8位。（4）总长度：占16位，即允许最长的IP分组为65535字节。（5）标识符ID：ID是源主机赋予IP分组的
7、标识号。同一源主机所发出的各IP分组有惟一的标识。占16位。（6）标志：占3位。（7）片偏移量：占13位，用以标明当前段片在初始IP分组中的位置，目的主机可以根据它来重新组合IP分组。（8）生存时间：占8位，最大值为255，缺省值为64，单位为妙。（9）协议：协议段占8个字节，用以标识接受的IP分组中的数据的高层协议。（10）IP分组头校验和：占16位，用以保证IP分组报头的完整性。（11）源地址：占32位。（12）目的地址：占32位。（13）任选段：用于存放安全保密、报文经历等信息，其长度可变。（14）填充段：IP分组头长必须是4字节的整数倍，它就是用来作保证的。2）IPv4编址方案（1）物
8、理地址：计算机的物理地址是指分配给网卡的地址。此地址在网卡的生产过程中就被固定在卡上。有些网卡被称为可配置卡，它的地址可变。以太网的硬件地址也称为介质访问控制（MAC）地址，在以太网环境中，MAC地址与硬件地址可互换使用。（2）IPv4地址：IP协议提供整个Internet通用的地址格式。为了确保一个IP地址对应一台主机，网络地址由Internet注册管理机构信息中心分配，主机地址由网络管理机构负责分配。如图1.2所示，每个IP地址占用32位，有A、 B、 C、D和E五类，分别用0、10、110、1110和11110标识。如图1.2：1 2 3 400网络标识符7位主机编号24位10网络标识符
9、14位主机编号16位110网络标识符21位主机编号8位1110多点广播地址28位11110 实验保留地址A类B类C类D类E 类 图1.2 IPv4地址1.1.2 移动IPv4协议的提出传统的TCP/IP基于一个假定，即节点的IP地址唯一地标识节点在Internet上的接入点。因此，当节点拥有IP地址以后，必须位于其IP地址所标识的子网里，才可能正常地接受到发向该节点的数据包。而当节点移动到另一个子网时，要么改变其IP地址，使其前缀和所访问的新的子网相同，要么就是在路由器上添加主机路由来实现。而这两种方法都不可行，前者会导致上层应用程序的中断，而后者缺乏可扩展性。移动IPv4位于开放系统互连（O
10、SI）参考模型的第三层，负责将数据包从源节点路由到目的地，中间穿过由链路、交换设备和路由器等构成的各种网络拓扑。主机和路由器则通过手工配置和动态路由协议获得到达网络上各个目的节点的路径。IP为Internet提供了路由能力。IP给所有节点（主机和路由器）分配逻辑地址，称为IP地址，每台主机的各个端口都分别有一个IP地址，端口是指节点与一条链路相连时经过的硬件和软件。IP地址包括网络前缀和主机部分，同一条链路上的所有主机通常由相同的网络前缀和不同的主机部分，这使得IP可以依据目的节点IP地址的网络前缀部分来进行路由选择，从而使路由器只需保存一条简单的网络前缀路由，而不必为每台主机保存一条单独的路
11、由，这是Internet可扩展性的一个主要特点。由于采用了网络前缀路由，如果节点从一条链路切换的到另一条链路而没有改变它的IP地址，那么它就不可能在新链路上接受到数据包。从理论上说，这可以采用特定主机路由（与网络前缀路由相对应）来解决。也就是说，每当主机移动时，就向许多台路由器传送特定主机路由，然而，这种方法在可扩展性、可靠性和安全性方面都存在问题。另一种方法是在数据链路层解决这个问题，这要求对每一种链路定义一种解决方法，而且数据链路层提供的移动能力在地理范围上受到限制。1.2 移动IPv4协议 1.2.1 移动IPv4解决的问题前面已经介绍过，全球互联网的可扩展性依赖于网路前缀路由，而不是特
12、定主机路由，这要求接在同一链路上的IP地址具有相同的网络前缀部分。当节点从一条链路切换到另一条链路，它的IP地址的网络前缀部分不再与新链路的网络前缀相等。这样，网络前缀路由技术就没有办法将数据包发送到节点的新位置上。前面也已提到对这个问题的解决方法特定主机路由和改变移动节点的IP地址，这些方法不适于在全互联上提供节点的移动功能。特定主机路由技术存在可扩展性差、可靠性低和安全隐患大等问题，而节点在移动时改变IP地址又使链路切换使无法保持现有通信。移动IPv4是一种在全球互联网上提供移动功能的方案，它具有可扩展性较高、可靠性较强和安全性较高等特定，并使节点在切换链路时仍可保持正在进行的通信。值得特
13、别注意的是，移动IPv4提供了一种IP路由机制，使移动节点可以用一个永久的IP地址连接在任何链路上。1.2.2 移动IPv4应用的范围移动IPv4协议适合于宏观移动的场合，即IP子网间移动；而对微观移动的支持则需要对移动IPv4协议加以扩展。所谓宏观移动，是指节点的移动跨越了不同的子网，而微观移动是指节点在小范围的一个子网里移动。在微观移动的场合，切换必须在很短的时间里完成。1.2.3 移动IPv4的设计要求与目标 设计IPv4时有以下几个要求：（1）移动节点在改变数据链路层的接入点后应仍能与互联网上的其它节点通信；（2）无论移动节点连接哪个数据链路层接入点，它应仍能用原来的IP地址进行通信；（3）移动节点应能与不具备移动IP功能的计算机通信；（4）移动节点不应比互联网上的其它节点面临新的或更多的安全威胁。设计IPv4时有以下几个目标：移动计算和无线通信天生就是一对。笔记本电脑使计算不仅限于台式机，但有线的网络连接限制了它们的使用场合。一些无线网络使计算机在任何时间、任何地方都可以进行通信，但许多这种网络要么太贵要么太慢，或者是又贵又慢。包括移动IPv4在内，路由协议都要求在网络的各种节点间传送路由更新信息。为使移动IPv4能在无线链路上工作，使这些更新信息的数量和频率尽量减少是设计目标之一。另一个设计目标是尽量简化移动节点软件，这可以增加使用移动IPv4的节点
