第十一章移动IP教学幻灯片

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1、2020/8/22,1,第十一章 移动IP,发展趋势 移动通信的IP化进程将分为三个阶段：首先是移动业务的IP化；之后是移动网络的分组化演进；最后是在第三代移动通信系统中实现全IP化。 第三代移动通信系统必须支持移动IP分组业务，IETF(Internet工程任务组) 正在扩展因特网协议，开发一套用于移动IP的技术规范，目前已制订完成了RFC2002（IP移动性支持）、RFC2003（IP内的IP封装）、RFC2004（IP内的最小封装）、RFC2290（用于PPP IPCP的移动IPv4配置选项），其他协议正在制订中。 IP技术和移动通信技术的完美结合，正使得数据通信发生与语音通信一样的深刻

2、变革。虽然现有的移动IP技术还有很多不足之处，IPv6方案也还没有最终完善。但是有一点我们是可以肯定的，那就是基于移动IP技术的第三代移动通信系统和Internet网络相结合，提供高速、高质量的多媒体通信业务必将是大势所趋。它将缔造人类个人通信的美好蓝图：人类将实现在任何时间、在任何地点、 可以用任何一种媒体与任何一个人进行通信的梦想。,2020/8/22,2,主机移动对路由的影响 路由器A：TargetPrefix-Length=200432，NextHop=300252，Interface=c； 路由器B：TargetPrefix-Length=200432，NextHop=300252，

3、Interface=c“； 路由器C：TargetPrefix-Length=200432，NextHop=direct，Interface=b)。 问题：路由信息要改；或者，要改节点地址须结束正在进行的通信，其它主机如何及时获得移动节点的动态IP？ 移动IP：不需改IP，不需改路由。,2020/8/22,3,移动IP的基本原理 解决移动IP问题的基本思路与处理蜂窝移动电话呼叫相似，它将使用漫游、位置登记、隧道技术、鉴权等技术。从而使移动节点使用固定不变的IP地址，一次登录即可实现在任意位置（包括移动节点从一个IP（子）网漫游到另一个IP（子）网时）上保持与IP主机的单一链路层连接，使通信持续

4、进行。 几个重要概念 移动代理（Mobility Agent）：又分为归属代理和外区代理两类。归属代理是归属网上的移动代理，它至少有一个借口在归属网上。其责任是当移动节点移动到外区网时，截收发往该点的数据包，并使用隧道技术将这些数据包转发到移动节点的转交节点。外区代理位于移动节点所在的当前外区网上，它负责解除原始数据包的隧道封装，取出原始数据包，并将其转发到该移动节点。,2020/8/22,5,代理发现（Agent Discovery）：一是被动发现，即移动节点等待本地移动代理周期性的广播代理通告报文；二是主动发现，即移动节点广播一条请求代理的报文。 隧道技术（Tunneling）：当移动节点

5、在外区网上时，归属代理需要将原始数据报转发给已登记的外区代理。这时，归属代理使用IP隧道技术，将原始IP数据包封装在转发的IP数据包中，从而使原始IP数据包原封不动的转发到处于隧道终点的转交地址处。在转交地址处解除隧道，取出原始数据包，并将原始数据包发送到移动节点。当转交地址为主流本地的转交地址时，移动节点本身就是隧道的终点，它自身进行解除隧道，取出原始数据包的工作。RFC2003和RFC2004中分别定义了两种隧道封装技术，见下图。,2020/8/22,6,2020/8/22,7,基本操作概述 1）移动代理（即外区代理和归属代理）通过代理通告报文广播其存在。移动节点通过代理请求报文，可有选择

6、的向本地移动代理请求代理通告报文。 2）移动节点收悉这些代理通告后，分辨其在归属网上，还是在某一外区网上。 3）当移动节点检测到自己位于归属网上时，那么它不需要移动服务就可工作。假如移动节点从登记的其他外区网返回归属网时，通过交换其随带的登记请求和登记答复报文，移动节点需要向其归属代理撤销其外区网登记信息。 4）当移动节点检测到自己已漫游到某一外区网时，它获得该外区网上的一个转交地址。这个转交地址可能通过外区代理的通告获得，也可能通过外部分配机制获得，如DHCP(一个驻留本地的转交地址)。,2020/8/22,8,5）离开归属网的移动节点通过交换其随带的登记请求和登记答复报文，向归属代理登记其

7、新的转交地址，另外它也可能借助于外区代理向归属代理进行登记。 6）发往移动节点归属地址的数据包被其归属代理接收，归属代理利用隧道技术封装该数据包，并将封装后的数据包发送到移动节点的转交地址，由隧道终点（外区代理或移动节点本身）接收，解除封装，并最终传送到移动节点。 在相反方向，使用标准的IP选路机制，移动节点发出的数据包被传送到目的地，无需通过归属代理转发。无论移动节点在归属网内还是在外区网中，IP主机与移动节点之间的所有数据包都是用移动节点的归属地址，转交地址仅用于与移动代理的联系，而不被IP主机所觉察。,2020/8/22,9,下图说明了移动节点在外区网上时，移动IP的工作过程。 1）IP

8、主机经过标准的IP选路，发往移动节点的数据包抵达归属网。 2）数据包被归属代理接收，由注册表可知移动节点的关联地址。 3）采用“隧道技术”送到移动节点的转交地址，即外区代理。 4）外区代理解除隧道，取出原始数据包，并将原始数据包转发给移动节点。 5）移动节点发出的数据包通过标准的IP选路规程发送到目的地 （本图中外区代理为移动节点的缺省路由器）。,2020/8/22,10,新报文和协议扩展 移动IP的报文可以归为3类。 首先，一类是新定义的报文，运行在UDP周知端口434上。 其次，移动IP利用现有的为ICMP路由器发现定义的路由器通 告报文和路由器请求报文。 第三，移动IP定义了一种通用扩展

9、机制，允许在移动IP控制报文和ICMP路由器发现报文中携带选项信息。 移动IP定义了2种登录控制报文：注册请求和注册响应。 利用登录控制报文，移动节点能够向它的移动代理登录，动态地向它的本地代理报告当前移动节点的转交地址。这些控制报文在传输层采用端口号为434的UDP协议传输。,2020/8/22,11,协议扩展：移动IP使用2组单独维护的序号空间，扩展类型值就从这2个空间中分配。 第一组扩展类型值出现在移动IP登录控制报文(那些发往和发自UDP端口434的报文)当中。 移动IP注册报文中定义了以下的扩展类型： 32 移动-本埠认证 33 移动-外埠认证 34 外埠-本埠认证 第二组扩展类型出

10、现在ICMP路由器发现报文中。移动IP定义了如下可能出现在ICMP路由器发现报文中的扩展类型： 0 1字节填充(编码时没有长度和数据字段)， 16 移动代理通告 19 前缀长度 而通用扩展机制支持在移动IP控制报文和ICMP路由器发现报文中携带选项信息。所有扩展格式编码如P198。,2020/8/22,12,代理发现是移动节点在一个新的链路上发现代理、检测自己当前所在位置的重要控制机制。移动节点用它来检测自己是在本地网络还是在外地网络，或者是否已从一个网络漫游到另一个网络。当移动节点处于外地网络时，可以从代理公告中获取由外地代理提供的外地代理转交地址。 移动IP的代理发现是在ICMP路由器发现

11、报文的基础上扩充的。移动代理在它所服务的链路上发送代理公告报文。移动节点用这些公告报文确定它当前所接入的因特网位置。代理公告是ICMP路由器公告的扩展项，它通过ICMP路由器公告报文中包含一个移动代理公告扩展项来形成。这样，移动节点、外地代理和本地代理一起完成代理发现。,代理发现和通告,2020/8/22,13,代理请求 当移动节点需要立即获取代理公告时，它可以组播或广播代理请求报文。移动代理接收到代理请求报文后会立即发送代理公告报文。代理请求报文除了它的IP头上的生存时间(TIL值)必须为1外基本上等同于一个ICMP路由器请求报文。如图所示。,2020/8/22,14,代理公告 移动代理通过

12、发送代理通报报文在链路上广播自己提供的服务。移动节点利用这些通告报文确定在因特网中的接人点。代理通告报文是经过扩展的ICMP路由器通告报文，其中携带移动代理通告扩展和可选的前缀长度扩展。 在代理通告报文中，那些ICMP路由器通告的原有字段必须遵守以下附加规范： 链路层字段 目的地址：单播代理通告报文中的链路层目的地址等于激发该通告的代理请求报文的链路层源地址。 IP字段 TTL：所有代理通告报文的TTL设置为1。 目的地址：正如在ICMP路由器发现机制所规定的，代理通告报文的IP目的地址或者是表示“链路上所有系统”的组播地址(224001)，或者是“受限广播”地址(255255255255)。

13、,2020/8/22,15,ICMP字段 代码：代理通告报文的代码字段可能为0或16。 0表示该移动代理处理普通数据；也就是说，它充当那些与移动节点不一定有关的IP数据报的路由器。 16表示该移动代理不转发普通数据。但是，所有外埠代理将来自于已注册的移动节点的数据报转发给默认路由器。 生存期：在没有后继通告的情况下，此通告的最长有效时间。 地址数目：此报文中通告的路由器地址的数目。,2020/8/22,16,2020/8/22,17,移动代理通告扩展 移动代理通告扩展紧跟在ICMP路由器通告字段之后。它的主要作用是指示此ICMP路由器通告报文也是移动代理发送的代理通告。 该报文的各字段如下：

14、类型：16。 长度：(6十4N)，其中N是通告的转交地址的数目。 顺序号：此代理初始化后发送的代理通告报文的数目。 注册时限：此代理接收注册请求的最长时间(按秒计)。十六进制的FFFF表示无限期。 R：需要注册标志。必须向此外埠代理(或链路上的其他外埠代理)注册，而不能使用co-located转交地址。 B：忙标志。此外埠代理将不会接收来自移动节点的额外的注册请求。 H：本埠代理标志。在发送此代理通告报文的链路上，此代理作为本埠代理提供服务。 F：外埠代理标志。在发送此代理通告报文的链路上，此代理作为外埠代理提供服务。 M：最小封装标志。此代理可以接收使用最小封装的数据报。 G：GRE封装标志

15、。此代理可以接收使用GRE封装的数据报。 V：Van Jacobson首部压缩。在具有已注册移动节点的链路上，此代理支持Van Jacobson 首部压缩(RFCll44)。 保留：发送时设置为0；接收时忽略。 转交地址：此外埠代理提供的外埠代理转交地址。如果设置了F标志位，则代理通告报文应该包括至少一个转交地址。转交地址的数目根据扩展中的长度字段计算。,2020/8/22,18,前缀长度扩展 前缀长度扩展可以紧跟在移动代理通告扩展之后。它用于指示网络前缀的比特数，该前缀将应用于代理通告报文的ICMP路由器通告部分的所有路由器地址。 类型：19(前缀长度扩展)。 长度：N，其中N是代理通告报文

16、的ICMP路由器通告部分的地址数目字段的值。 前缀长度：与报文中ICMP路由器通告部分列出的路由器地址相应网络号的前导比特数。 1字节填充扩展 IP协议的某些实现总是将ICMP报文填充为偶数字节。如果代理通告的ICMP长度为奇数，则为了使ICMP长度变为偶数，可以使用此扩展。与移动IP使用的其他扩展不同，1字节填充扩展为单个字节，没有“长度”和“数据”字段。,2020/8/22,19,路由器发现协议 路由器发现是一种较新的ICMP操作(RFCl256)。它要求网络中的主机启动后发出ICMP路由器请求报文。该报文作为一个广播报文或组播报文发送。本地子网中的所有路由器通过发送路由器通告报文作出响应。该报文包括路由器的地址(可能多个)以及主机向该地址发送数据时使用的优先级。优先级字段可以设置为十六进制的80000000，表明相应的地址不能作为默认路由器地址。通告中的生存期字段告诉接收者此地址的有效期(按秒计算)。如果某接口关闭，则相应通告报文中的生存期字段为0。 显然这种ICMP操作使主机能够发现子网中的路由器。当主机首次在子网中启