論移動(dòng)通信中移動(dòng)IP節點(diǎn)技術(shù)的實(shí)現
在移動(dòng) ip 中,隧道的入口為移動(dòng)節點(diǎn)的家鄉代理,怎樣試論移動(dòng)通信中移動(dòng)IP節點(diǎn)技術(shù)的實(shí)現?
論文關(guān)鍵字:移動(dòng) 通信 ip
論文摘要:移動(dòng) ip 為移動(dòng)主機在移動(dòng)過(guò)程中保持原來(lái)通信不間斷提供了實(shí)現方法,隧道技術(shù) 是移動(dòng) ip 的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文在深入學(xué)習移動(dòng) ip 的基礎知識之后,給出了移動(dòng)節點(diǎn)的一個(gè)具體的實(shí)現,具有一定實(shí)踐意義。
1 移動(dòng)通信中移動(dòng) ip原理分析
移動(dòng) ip 中的隧道技術(shù)有三種封裝方式:ip 的 ip 封裝(ip in ip encapsulation),最小封裝(minimal encapsulation)和通用路由封裝(generic routing encapsulation)。
在移動(dòng) ip 中,隧道的入口為移動(dòng)節點(diǎn)的家鄉代理,隧道的出口為移動(dòng)節點(diǎn)的外地代理。家鄉代理需要實(shí)現封裝功能,封裝后的數據包能到達外地代理,外地代理接到數據包后,進(jìn)行解封裝,然后將數據包路由給移動(dòng)節點(diǎn)。數據包離開(kāi)隧道入口后,在沒(méi)有到達隧道出口前,可能出現路由環(huán)使它又回到了隧道入口處的情況,這樣每次隧道都為它加封一個(gè) ip 報頭,而每個(gè)新的報頭都有自己的生存時(shí)間域(ttl)值,這樣就會(huì )出現數據包一直增大下去。為了防止這種遞歸封裝,可采用如下機制:預封裝的數據包的源地址就是隧道入口地址,此時(shí)假設遞歸封裝出現;預封裝的數據包的源地址與隧道入口處路由表指示的隧道出口地址相同,此時(shí)也假設遞歸封裝出現。
同時(shí),如果家鄉代理要將移動(dòng)節點(diǎn)家鄉鏈路上的廣播包送給移動(dòng)節點(diǎn),必須采用多重封裝,這時(shí),里面一層隧道是從家鄉代理到移動(dòng)節點(diǎn)的家鄉地址,外面一層隧道是從家鄉代理到移動(dòng)節點(diǎn)的轉交地址。因為,如果不采用多重封裝的話(huà),外地代理解封裝后收到的是廣播地址,它就不知道怎么辦了。因此,這種現象應該作為防遞歸封裝中的一種特殊情況處理。
在解封裝中,主要是將新 ip 報頭去掉,使原來(lái) ip 數據報恢復出來(lái),因此相對較為簡(jiǎn)單。移動(dòng) ip 中,移動(dòng)節點(diǎn)的外地代理已經(jīng)保存了移動(dòng)節點(diǎn)的注冊信息,它能夠將解封裝后得到的數據報路由給移動(dòng)節點(diǎn)。這樣,就完成了從一個(gè)節點(diǎn)向移動(dòng)節點(diǎn)發(fā)送一次數據的全過(guò)程。
2 移動(dòng)ip節點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中通信的實(shí)現
通常情況下,按照[rfc 2002]的標準,根據 ipv4 的移動(dòng) ip 方案規定,移動(dòng)節點(diǎn)在外地鏈路上應該有一個(gè)外地代理位于隧道的出口,將從隧道發(fā)送過(guò)來(lái)的數據包轉發(fā)給已經(jīng)移動(dòng)到該鏈路上的移動(dòng)節點(diǎn),但是隨著(zhù) ipv6 即將成為事實(shí)上的下一代互聯(lián)網(wǎng)的標準協(xié)議,地址空間問(wèn)題已經(jīng)徹底的解決,移動(dòng) ipv6 協(xié)議中取消了外地代理。在本文,為了簡(jiǎn)化問(wèn)題的實(shí)現,我們規定,移動(dòng)節點(diǎn)在外地鏈路上的轉交地址全部都是配置轉交地址,即不需要外地代理的轉發(fā),移動(dòng)節點(diǎn)直接位于隧道的出口,接收數據包。
2.1 移動(dòng)節點(diǎn)的工作方式
移動(dòng)節點(diǎn)基本工作方式有 5 個(gè)方面:
代理搜索:代理搜索是移動(dòng)節點(diǎn)能維持正常通信的前期工作,通過(guò)代理搜索移動(dòng)節點(diǎn)首先確定自己的位置。
注冊:移動(dòng)節點(diǎn)確定自己在外地鏈路的時(shí)候,循環(huán)給家鄉帶理發(fā)送一個(gè) udp 包,通知它自己當前的 ip 地址,即外地鏈路取得的轉交地址,直到收到代理服務(wù)器的應答消息。
注銷(xiāo):移動(dòng)節點(diǎn)重新回到家鄉鏈路的時(shí)候,循環(huán)給家鄉帶理發(fā)送一個(gè) udp 包,直到收到家鄉代理的應答消息。
接收數據包:移動(dòng)節點(diǎn)在家鄉鏈路接收數據包和固定節點(diǎn)的工作機制完全一樣。
發(fā)送數據包:如果移動(dòng)節點(diǎn)確定自己在家鄉鏈路上,它象固定節點(diǎn)一樣,使用 tcp/ip 協(xié)議,不需要對數據包進(jìn)行額外處理,直接發(fā)送;否則,移動(dòng)節點(diǎn)會(huì )發(fā)現要發(fā)送的數據包的源地址是當前鏈路的轉交地址,因此,它先將發(fā)送包源地址修改為家鄉地址,然后再發(fā)送。
2.2 代理搜索
移動(dòng)節點(diǎn)利用代理搜索過(guò)程主要完成三個(gè)功能,即判定自身當前是連在家鄉鏈路上還是外地鏈路上;檢測自身是否已經(jīng)切換了鏈路;如果已經(jīng)處于外地鏈路,則取得外地鏈路上的轉交地址。
代理搜索由兩條簡(jiǎn)單的消息構成。
第一條消息是代理廣播消息,家鄉代理利用這個(gè)消息向移動(dòng)節點(diǎn)宣布它們的功能。當一個(gè)節點(diǎn)在一條鏈路上被配置成家鄉代理服務(wù)器的時(shí)候,它就在這條鏈路上廣播或組播代理廣播消息,這使得連到這條鏈路上的移動(dòng)節點(diǎn)可以判定該鏈路上是否有代理存在。如果有,可以從代理廣播消息中取得代理服務(wù)器的ip地址,并且判定代理的功能是什么。
第二條消息是代理請求消息,當移動(dòng)節點(diǎn)沒(méi)有耐心等待下一個(gè)周期發(fā)送的代理廣播消息時(shí),它可以發(fā)送代理請求消息。這個(gè)消息的唯一目的就是讓鏈路上的所有代理立即發(fā)送一個(gè)代理廣播消息。有些時(shí)候,移動(dòng)節點(diǎn)快速地切換鏈路,而代理發(fā)送廣播消息的頻率相比而言就太慢了,這時(shí)代理請求消息就非常有用了。由于密鑰管理上的困難,移動(dòng)ip不要求對這兩種消息進(jìn)行確認。
2.3 注冊、注銷(xiāo)機制
移動(dòng)ip的注冊過(guò)程在代理搜索之后。此時(shí),移動(dòng)節點(diǎn)已經(jīng)可以判斷出自己的位置,是處于家鄉鏈路還是處于外地鏈路。當移動(dòng)節點(diǎn)發(fā)現它的網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)從一條鏈路切換到另一條鏈路上時(shí),它就要進(jìn)行注冊。另外,由于這些注冊也有一定的生存時(shí)間,所以有些時(shí)候,移動(dòng)節點(diǎn)的位置并沒(méi)有移動(dòng),它也要在現有注冊過(guò)期時(shí)進(jìn)行重新注冊。
移動(dòng)ip的注冊過(guò)程是:通知家鄉代理它在外地鏈路取得的轉交地址;使一個(gè)要過(guò)期的注冊重新生效;在回到家鄉鏈路上時(shí)要進(jìn)行注銷(xiāo)操作。
2.4 傳遞數據包的選路
根據移動(dòng)節點(diǎn)的當前位置進(jìn)行數據包選路的技術(shù),這是移動(dòng)ip的最主要技術(shù)之一。我們必須考慮兩種情況:移動(dòng)節點(diǎn)連接在家鄉鏈路上時(shí)和移動(dòng)節點(diǎn)連接在外地鏈路上時(shí)。后一種情況還有兩種情形:移動(dòng)節點(diǎn)采用的是代理轉交地址還是配置轉交地址。由于ipv6已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)事實(shí)上的標準協(xié)議,并且ipv6不存在地址空間問(wèn)題,因此,在ipv6下,移動(dòng)ip將沒(méi)有外地代理。
當注冊工作完成之后,移動(dòng)節點(diǎn)無(wú)論漫游到internet的任何地方,都會(huì )通過(guò)注冊機制通知它的家鄉代理它目前所取得的ip地址,使得家鄉代理能夠轉發(fā)那些試圖與它通信的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)給它發(fā)送的數據包,這里,我們不關(guān)心移動(dòng)節點(diǎn)在外地鏈路是如何取得配置轉交地址的,我們假定移動(dòng)節點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)某種辦法得到了一個(gè)外地鏈路上的配置轉交地址,然后將這個(gè)地址通知給它的家鄉代理。我們這里不考慮家鄉代理如何將送往移動(dòng)節點(diǎn)的數據包通過(guò)隧道路由給移動(dòng)節點(diǎn),這部分工作是另一位同學(xué)的畢業(yè)論文所涉及的內容,我們僅僅考慮移動(dòng)節點(diǎn)需要做的處理。由于數據的通信是雙向的,因此,處于外地鏈路上的移動(dòng)節點(diǎn)涉及的工作就分為接收數據包和發(fā)送數據包兩大部分。
3 總結
移動(dòng) ip 為移動(dòng)主機在移動(dòng)過(guò)程中保持原來(lái)通信不間斷提供了實(shí)現方法,隧道技術(shù)是移動(dòng) ip 的關(guān)鍵技術(shù)之一。當通信節點(diǎn)向移動(dòng)節點(diǎn)發(fā)送數據報時(shí),必須使用到隧道技術(shù)。本文介紹了移動(dòng) ip 中隧道技術(shù)的基本原理,以及給出了一種在 linux 系統下實(shí)現它的方法。對于實(shí)現途徑,主要是在 linux 內核中加入程序模塊,用以完成隧道技術(shù)的功能。隨著(zhù)當今電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展,人們對于新的通信業(yè)務(wù)的要求越來(lái)越高,這是互聯(lián)網(wǎng)及 tcp/ip 協(xié)議成功發(fā)展的必然結果。從而誕生出下一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 ipv6,因此,隨著(zhù)移動(dòng)用戶(hù)和設備的飛速發(fā)展,基于 ipv6 的移動(dòng) ip 協(xié)議必然會(huì )迎來(lái)更廣泛的發(fā)展前景。
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