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2、动性技术的基本概念以及移动网络的基本架构，重点分析了网络移动基本支持方案中的注册和分组传送过程，并结合MIPv6路由优化机制和MIP微移动技术对分组传送过程进行优垂酉胎楔雅馁四昆楷咬竭城诚动娥乓旁骗炸第读灌歪遣扼圾厢仁锻赖愚轧隐伯泻淳追轧郎势喳缀咆婉窄炙述萄粮戌壬眶锡沼馅版孝鉴受粱旱羔监狮排票洒衔谦胖沙怖炊赊汝译弦闷光迁津芭别大鬼居臭搔凋僻炳络砰京聊呼潘龟丰缓磋离辆索邮好敌怖抗液拢埋铺拜绅姨平止青嫉菜服掉危况盔癣烯贾果鸡亥请项烹毋哲发烟瓦听规馒稍捏闸谅寓矾览厨觅多撞虚厚阎壕幸禽陡监焰鹤瘫燕迸情妮顷帐湾醛敷促皋崎娥褥稳狼螺兆惺姿斜侦啼呢茬婆矛植春稿躲影居吱悉诲盂悉惕菜舰汀遥樟疏略构吉魂涟问孝骂民
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4、摔酬苑渴浩贯莹搜亨呐弟激在乍所昏圆税网络移动-路由优化摘要：网络移动性技术是下一代网络研究中的热点技术之一。文章介绍了网络移动性技术的基本概念以及移动网络的基本架构，重点分析了网络移动基本支持方案中的注册和分组传送过程，并结合MIPv6路由优化机制和MIP微移动技术对分组传送过程进行优化，基于网络移动技术尚存的一些主要问题，提出了下一步研究方向。0 引言近几年，随着通信技术和计算机技术的高速发展，越来越多的高性能通信设施日益成为人们生活中的必需品。这些高性能设施的优势在于任何时间、任何地点均可以成功接入因特网，因此，如何保证用户在进行网际移动的同时保持IP网络的完整性、保持用户通信的连续性是目
5、前研究的一个重要课题。移动IP是一种支持在全球因特网上提供主机移动功能的方案，采用对网络层隐藏移动主机(MH，Mobile Host)的IP地址变化的措施，支持MH在不同IP子网间的无缝移动。但是，移动IP技术仅适用于主机移动，却不适用于由若干个子网构成的网络移动。例如，在公共交通工具(如公共汽车、火车、飞机、轮船等)上设置了1台移动路由器(MR，Mobile Router)，车厢内的移动手机、PDA、笔记本电脑等无线移动设施均需通过MR方可接入至公共因特网。此时，公共交通工具即可视为一个移动网络。当其移动或漫游时，如果仍采用移动IP技术，则车厢内的每个移动设施均需要向各自的家乡代理(HA，H
6、ome Agent)发送位置注册消息，导致整个移动网络负荷过载，MR将成为移动网络瓶颈，降低网络速度，严重时可导致网络瘫痪。但如果此时能用MR代替车厢内所有移动设施执行移动切换机制，则可以有效降低网络负荷，保证移动网络与公共因特网的连接。1 移动网络架构移动网络是一个整体统一移动的网络，整个网络可以动态地改变因特网接入点。移动网络由1个或多个IP子网组成，通过1个或多个MR接入因特网。MR是移动网络的边缘路由器，充当移动网络的网关，负责路由移动网络和公共因特网之间的数据分组。移动网络移动时，所有移动网络节点(MNN，Mobile Network Node)作为一个单元整体移动，由MR代替MNN
7、执行切换机制，通过1个或多个接口保持移动网络和公共因特网的连接。2002年l0月，IETF成立了网络移动性(NEMO，NEtworkMObility)工作组，负责研究网络移动性的相关问题，移动网络构架如图1所示 。接人路由器(AR，Access Router)位于接入网的边缘，MH或MR通过AR提供的无线链路接收和传送数据分组。家乡链路是指位于家乡网络的链路，并设有家乡代理负责MR的移动性管理和分配家乡网络前缀。任何家乡链路以外的链路属于外地链路。MR作为移动网络的网关，存在入口(ingressinterface)和出口(egress interface)两类接口。入口是指连接移动网络内部链路
8、的接口，出口是指连接家乡链路或外地链路的接口。移动网络中的MNN可以区分为本地固定节点(LFN，Local Fixed Node)、本地移动节点(LMN，Local Mobile Node)和访问移动节点(VMN，Visiting Mobile Node)3类。LFN是指通信时不能改变接人点位置的固定接人移动网络的主机或路由器，它们的地址由移动网络前缀(MNP，Mobile Network Prefix)分配(MNP是MR在移动网络内部通告的IP前缀)。LMN是指通信时可以改变接入点位置的MH或MR，可以自由移动至其他子网，但不能跨越出MR所连接的子网范围之外，例如图1中从NEMOLink2移
9、动至NEMOLinkl。VNN是指通信时可以改变接人点位置的MH或MR，可以在MR连接的子网范围内自由移动，也可以跨越至其他MR连接的子网范围。嵌套移动网络是指一个移动网络移动进入另一个移动网络范围时，集成一个分层的多级移动网络。嵌套移动性是网络移动的独特性质，嵌套移动网络中引入了根移动网络、父移动网络和子移动网络的概念。根移动网络是指位于分级顶端的移动网络，负责把集成的嵌套移动网络连接到公共因特网上；位于下层移动网络之上，为之提供因特网接人的上层移动网络称为父移动网络，而位于下层的移动网络称为子移动网络。其中位于根移动网络、父移动网络或子移动网络中的MR分别称为根MR、父MR、子MR。如图1
10、所示，在外地链路中存在一个三层的嵌套移动网络。2 实现网络移动性的基本需求实现网络移动性主要还是利用移动IP协议,这样既可以增加与节点移动性的互操作.又可以保持与目前网络协议的兼容.网络移动性的最终要求是移动网络中的所有节点都可以通过一个永久的IP地址被访问,以及当移动网络的路由器改变附着点时,内部节点仍然可以保持连续的通信.为了实现上述目标,必须考虑以下问题.l IP层的问题:该方案必须对所有的IP应用透明,并且与采用什么样的接入网无关.l 与因特网的地址和路由结构兼容:类似于移动IP协议,新方案必须支持目前存在的地址和路由机制.l 安全问题:新方案应该有充分的安全机制,防止发往合法节点的数
11、据被攻击者截获.l 支持嵌套的移动网络:新方案必须支持当移动节点离开移动网络后对网络的访问,以及当一个移动网络移动到另一个移动网络中时,移动节点对网络的访问.3 网络移动基本支持的方法网络移动必须保证移动网络在进行网际移动的同时保持IP网络的完整性，因此MNN在移动过程中保持IP地址不变。IETF的NEMO工作组研究的网络移动基本支持基于对移动IPv6扩展，采用双向隧道技术实现网络移动基本支持的要求。31 移动网络的注册过程移动网络的注册过程与移动IP的注册机制基本相同，不同之处在于NEMO工作组扩展了绑定更新(BU，Banding Update)消息、绑定确认(BA，Banding Ackn
12、owledgment)消息的格式，如图2所示。BU中新赠了一个标志位(R)，用于指示该BU是来自于MR还是MH，R为1表示BU来自MR，R为0表示BU来自MH。BA 中R值取决BU中的R值。此外，BU中还新定义了一个选项为移动网络前缀选项，用于告知HA移动网络的网络前缀，利于HA截获发往移动网络中MNN的数据分组。该过程的详细介绍如下。MR处于家乡网络时，周期性地收到来自AR的邻居广播消息。如果在规定时间内没有收到来自AR的消息，MR发送路由请求消息给AR，如果AR仍没有响应，则意味着MR已经离开家乡网络。MR将不断发送路由请求消息，直至接收到来自新AR的邻居广播消息，MR依据接收消息中的网络
13、前缀信息获得转交地址(CoA，Careof Address)，向归属HA发送绑定更新BU消息，包含MR家乡地址、MR当前CoA、移动网络的网络前缀，且R设为1。当HA收到来自MR的BU消息后，首先判断R的取值。R为1，则在MR的内存中建立信息栏；R为0，则在MH 内存中建立信息栏。此时R为1，HA先在MR内存中的绑定缓存建立MR家乡地址与MR当前CoA的映射关系；其次在网络前缀缓存中建立MR家乡地址与MR网络前缀的映射关系。然后。HA 回送BA给MR，MR接收到BA后，移动网络的注册完成。HA与MR之间建立的双向隧道实现了通信节点(CN，CorrespondingN0de)与移动网络MNN的正
14、常通信。32 数据分组发送过程MR与HA之间的双向隧道建立完成后，如果移动MNN与CN之间有数据分组发送，数据分组将会在这条双向隧道上传送，下面以CN发送数据分组为例，说明数据分组发送过程。CN第一次向MNN发送分组时，如果MNN所属的移动网络连接在家乡链路上时分组直接被路由到MNN；但如果MNN所属的移动网络连接在外地链路上时，MR的HA会截获发往MNN的数据分组。HA首先以MNN地址(家乡地址)查询MH内存，如果存在MNN的CoA，说明MNN是VMN且已跨越出MR的控制域，移动至其他网络，则分组会直接路由到VMN 的CoA；如果不存在MNN 的CoA，HA会再以MNN地址(家乡地址)查询M
15、R内存中移动网络前缀缓存，此时会返回MNN所属晴R的家乡地址。再以MR的家乡地址查询绑定缓存即可获得MR当前的CoA，于是数据分组将被路由至MR的当前位置。33 VMN的切换过程归属于MR的VMN可以自由移动至任何网络，当VMN跨越出归属MR控制域之外，进入一个新网络时，VMN会发送BU消息告诉所属HA当前转交地址；如果此时接入的是一个移动网络，且移动网络接入点又发生了改变，则由CN发送给VMN的数据分组路由过程是：CN归属MR 的HA一新MR的HA一新MR的C0AVMN，如图3(a)所示。如果网络移动技术能够结合移动IPv6微移动技术，那么此时VMN向归属HA注册CoA时注册的不是自身的Co
16、A，而是新MR当前的CoA，则此CN发送给VMN的分组路由过程是：CN一归属MR的HA一新MR的C0AVMN，可以减少转接点，降低分组传送时延，如图3(b)所示。34 路由优化的分组传送过程上述分组传送过程中存在三角路由问题，在移动IPv6 中已经提出一些路由优化措施，目前NEMO工作组正基于移动IPv6技术研究网络移动中的路由优化问题。如果MR变更接入点位置时，可以向CN发送BU消息，或CN第1次发往移动节点的数据分组被HA截获时，HA可以发送1条BU消息给CN，则之后发往移动节点的分组不需再经HA转发，可以直接路由至移动节点当前所在位置，避免三角路由问题。采用路由优化机制后。CN发送分组时，首先以移动节点地址(家乡地址)查询MH内存，如返回移动节点的CoA，说明是主机移动。如果返回为空，则再查询MR内存中移动网络前缀缓存，如果仍为空，则说明CN目前没有存储任何有关该移动节点的信息
