一、引言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信設(shè)備的迅速發(fā)展，人們迫切希望能夠隨時(shí)隨地從Internet上獲取信息。針對(duì)這種情況，Internet工程任務(wù)組(IETF，Internet Engineering Task Force)于1996年開始制定支持移動(dòng)Internet的協(xié)議，即移動(dòng)IP協(xié)議[1]。移動(dòng)IP協(xié)議是一種在Internet上提供移動(dòng)功能的網(wǎng)絡(luò)層方案，使節(jié)點(diǎn)在切換鏈路時(shí)不中斷正在進(jìn)行的通信。特別是移動(dòng)IP提供了一種IP路由機(jī)制，使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以以一個(gè)永久的IP地址連接到任何鏈路上。
為了在Internet上實(shí)現(xiàn)無線接入，需要給每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配全球的TP地址。但是，由于Internet用戶數(shù)量的猛增和新的應(yīng)用要求，IPv4協(xié)議出現(xiàn)了嚴(yán)重的地址匱乏、對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和服務(wù)質(zhì)量支持不夠等問題，不能滿足未來網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展。
為此，IETF開發(fā)了下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6。IPv6繼承了IPv4的很多特性，其巨大的地址空間能滿足因特網(wǎng)的快速發(fā)展，并且也集成移動(dòng)性、安全性和服務(wù)質(zhì)量等內(nèi)容。因此，在移動(dòng)Internet上迫切需要采用IPv6協(xié)議[2]。
二、移動(dòng)IPv6
1 移動(dòng)IPv6的基本概念
*移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(Mobile Node):指移動(dòng)IPv6中能夠從一個(gè)鏈路的連接點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)連接點(diǎn)，同時(shí)，仍能通過其家鄉(xiāng)地址被訪問的節(jié)點(diǎn)。
*家鄉(xiāng)代理(Home Agent):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路上的一個(gè)路由器。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)時(shí)，能截取其家鄉(xiāng)鏈路上的目的地址?移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的分組，通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)的轉(zhuǎn)交地址。
*通信對(duì)端(Correspondent Node):指所有與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信的節(jié)點(diǎn)。
*家鄉(xiāng)地址(Home Address):指分配給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的永久的IP地址，屬于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路。標(biāo)準(zhǔn)的IP路由機(jī)制會(huì)把發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的分組發(fā)送到其家鄉(xiāng)鏈路。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)鏈路上有多個(gè)家鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴時(shí)，其可以有多個(gè)家鄉(xiāng)地址。
*轉(zhuǎn)交地址(care 0f Address):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)訪問外地鏈路時(shí)獲得的IP地址。這個(gè)IP地址的子網(wǎng)前綴是外地子網(wǎng)前綴。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)可得到多個(gè)轉(zhuǎn)交地址，其中注冊(cè)到家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)交地址稱為主轉(zhuǎn)交地址。
*家鄉(xiāng)鏈路(Home Link):指對(duì)應(yīng)于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴的鏈路。
*外地鏈路(Foreign Link):指除了其家鄉(xiāng)鏈路之外的任何鏈路。
*綁定(Binding):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址之間的關(guān)聯(lián)。
2 移動(dòng)IPv6的工作機(jī)制
相對(duì)移動(dòng)IPv4，移動(dòng)IPv6有很大的優(yōu)點(diǎn)，不再需要外地代理;避免了三角路由問題，實(shí)現(xiàn)了路由優(yōu)化;更好的支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等。
當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其工作方式如同位置固定的主機(jī)，移動(dòng)IP不需要進(jìn)行任何特別的操作。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其工作原理如下:
(1)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過常規(guī)的IPv6無狀態(tài)或有狀態(tài)的自動(dòng)配置機(jī)制，獲得一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)交地址。
(2)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在獲得轉(zhuǎn)交地址后，向家鄉(xiāng)代理申請(qǐng)注冊(cè)，為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)代理上建立綁定。
(3)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以直接發(fā)送分組給通信對(duì)端，設(shè)置分組的源地址為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址，家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)中是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址。
(4)通信對(duì)端發(fā)送分組給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先根據(jù)分組目的IP地址查詢它的綁定緩存，如果在綁定中存在匹配，則直接發(fā)送分組給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。如果不存在這樣的匹配，則將分組發(fā)送到其家鄉(xiāng)地址。發(fā)向家鄉(xiāng)地址的分組被路由到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路，然后經(jīng)過家鄉(xiāng)代理的隧道轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
(5)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)的IPv6分組判斷通信對(duì)端沒有自己的綁定緩存，因而向通信對(duì)端發(fā)送綁定更新建立綁定。
(6)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)后，家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)可能進(jìn)行了重新配置，原來的家鄉(xiāng)代理被其它路由器取代。移動(dòng)IPv6提供了“動(dòng)態(tài)代理地址發(fā)現(xiàn)”機(jī)制，允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理的IP地址，從而正確注冊(cè)其主轉(zhuǎn)交地址。移動(dòng)IPv6技術(shù)允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在Internet上漫游而無需改變其IP地址。但是由于無線接入環(huán)境的不穩(wěn)定性，同時(shí)為了保證移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都能和通信對(duì)端進(jìn)行不中斷的通信，獲得如固定接入一樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，移動(dòng)IPv6還需解決以下關(guān)鍵技術(shù)。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信設(shè)備的迅速發(fā)展，人們迫切希望能夠隨時(shí)隨地從Internet上獲取信息。針對(duì)這種情況，Internet工程任務(wù)組(IETF，Internet Engineering Task Force)于1996年開始制定支持移動(dòng)Internet的協(xié)議，即移動(dòng)IP協(xié)議[1]。移動(dòng)IP協(xié)議是一種在Internet上提供移動(dòng)功能的網(wǎng)絡(luò)層方案，使節(jié)點(diǎn)在切換鏈路時(shí)不中斷正在進(jìn)行的通信。特別是移動(dòng)IP提供了一種IP路由機(jī)制，使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以以一個(gè)永久的IP地址連接到任何鏈路上。
為了在Internet上實(shí)現(xiàn)無線接入，需要給每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配全球的TP地址。但是，由于Internet用戶數(shù)量的猛增和新的應(yīng)用要求，IPv4協(xié)議出現(xiàn)了嚴(yán)重的地址匱乏、對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和服務(wù)質(zhì)量支持不夠等問題，不能滿足未來網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展。
為此，IETF開發(fā)了下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6。IPv6繼承了IPv4的很多特性，其巨大的地址空間能滿足因特網(wǎng)的快速發(fā)展，并且也集成移動(dòng)性、安全性和服務(wù)質(zhì)量等內(nèi)容。因此，在移動(dòng)Internet上迫切需要采用IPv6協(xié)議[2]。
二、移動(dòng)IPv6
1 移動(dòng)IPv6的基本概念
*移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(Mobile Node):指移動(dòng)IPv6中能夠從一個(gè)鏈路的連接點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)連接點(diǎn)，同時(shí)，仍能通過其家鄉(xiāng)地址被訪問的節(jié)點(diǎn)。
*家鄉(xiāng)代理(Home Agent):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路上的一個(gè)路由器。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)時(shí)，能截取其家鄉(xiāng)鏈路上的目的地址?移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的分組，通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)的轉(zhuǎn)交地址。
*通信對(duì)端(Correspondent Node):指所有與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信的節(jié)點(diǎn)。
*家鄉(xiāng)地址(Home Address):指分配給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的永久的IP地址，屬于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路。標(biāo)準(zhǔn)的IP路由機(jī)制會(huì)把發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的分組發(fā)送到其家鄉(xiāng)鏈路。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)鏈路上有多個(gè)家鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴時(shí)，其可以有多個(gè)家鄉(xiāng)地址。
*轉(zhuǎn)交地址(care 0f Address):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)訪問外地鏈路時(shí)獲得的IP地址。這個(gè)IP地址的子網(wǎng)前綴是外地子網(wǎng)前綴。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)可得到多個(gè)轉(zhuǎn)交地址，其中注冊(cè)到家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)交地址稱為主轉(zhuǎn)交地址。
*家鄉(xiāng)鏈路(Home Link):指對(duì)應(yīng)于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴的鏈路。
*外地鏈路(Foreign Link):指除了其家鄉(xiāng)鏈路之外的任何鏈路。
*綁定(Binding):指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址之間的關(guān)聯(lián)。
2 移動(dòng)IPv6的工作機(jī)制
相對(duì)移動(dòng)IPv4，移動(dòng)IPv6有很大的優(yōu)點(diǎn)，不再需要外地代理;避免了三角路由問題，實(shí)現(xiàn)了路由優(yōu)化;更好的支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性等。
當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其工作方式如同位置固定的主機(jī)，移動(dòng)IP不需要進(jìn)行任何特別的操作。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其工作原理如下:
(1)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過常規(guī)的IPv6無狀態(tài)或有狀態(tài)的自動(dòng)配置機(jī)制，獲得一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)交地址。
(2)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在獲得轉(zhuǎn)交地址后，向家鄉(xiāng)代理申請(qǐng)注冊(cè)，為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址和轉(zhuǎn)交地址在家鄉(xiāng)代理上建立綁定。
(3)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以直接發(fā)送分組給通信對(duì)端，設(shè)置分組的源地址為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址，家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)中是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址。
(4)通信對(duì)端發(fā)送分組給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先根據(jù)分組目的IP地址查詢它的綁定緩存，如果在綁定中存在匹配，則直接發(fā)送分組給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。如果不存在這樣的匹配，則將分組發(fā)送到其家鄉(xiāng)地址。發(fā)向家鄉(xiāng)地址的分組被路由到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路，然后經(jīng)過家鄉(xiāng)代理的隧道轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
(5)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)的IPv6分組判斷通信對(duì)端沒有自己的綁定緩存，因而向通信對(duì)端發(fā)送綁定更新建立綁定。
(6)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)后，家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)可能進(jìn)行了重新配置，原來的家鄉(xiāng)代理被其它路由器取代。移動(dòng)IPv6提供了“動(dòng)態(tài)代理地址發(fā)現(xiàn)”機(jī)制，允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理的IP地址，從而正確注冊(cè)其主轉(zhuǎn)交地址。移動(dòng)IPv6技術(shù)允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在Internet上漫游而無需改變其IP地址。但是由于無線接入環(huán)境的不穩(wěn)定性，同時(shí)為了保證移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都能和通信對(duì)端進(jìn)行不中斷的通信，獲得如固定接入一樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，移動(dòng)IPv6還需解決以下關(guān)鍵技術(shù)。