【正文】 基于移動(dòng) IP 的路由優(yōu)化 技術(shù) 學(xué)員單位： 三系 D5隊(duì) 學(xué)員姓名 ： 指導(dǎo)老師： 完成年月： 2021年 5月 摘要 : 移動(dòng) IP 是一種簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展的全球 IP 移動(dòng)性的解決方案 ,但是 “ 三角路 ① ” 一直是移動(dòng) IP 中需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題 。 文章首先針對(duì)現(xiàn)有 “ 三角路由 ” 問題的優(yōu)化方案進(jìn)行了研究分析 ,接著對(duì)現(xiàn)有的倆種優(yōu)化方案 位置存儲(chǔ)方案 、 信息綁定方案 進(jìn)行剖析推出其必然的被淘汰的結(jié)論。 然后提出 的四種 新 解決方案；移動(dòng) IPv4中的路由優(yōu)化、反向路由、移動(dòng) IPv6及 在 不需要修改通信協(xié)議軟件的前提下可行的新的路由優(yōu)化方案 ,闡述了每種方案實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，并分析了協(xié)議的技術(shù)性能和可行性。最后對(duì)這四種方案進(jìn)行比較，提出了現(xiàn)有協(xié)議存在的問題以及今后可能的研究方向。 Abstract: Mobile IP is a simple and extensible global IP mobility solutions, but Triangular routing in mobile IP is a key problem to solve. This article first against the existing problems Triangular routing the optimization schemes are analyzed, and then the existing two optimization schemeLocation information storage solution, binding scheme analysis its inevitable elimination. Then put forward four new solutions. The routing optimization, mobile IPv4 IPv6 move backward routing, and don39。t need to modify the software under the premise of munications protocol feasible route optimization solution, this paper expounds the key technology of each method are analyzed, and the technical performance and the feasibility of the agreement. For the last four schemes are pared, and puts forward the existing problems and agreement future research directions. 關(guān)鍵詞 : 移動(dòng) IP。 轉(zhuǎn)交地址 。 外地代理 。 本地代理 。 路由優(yōu)化 Key words: mobile IP。 care of address。 foreign agency。 home agency。 route optimization 1 引言 近幾年 ,隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展 ,越來越多的高性能通信設(shè)施日益成為人們生活中的必需品。這些高性能設(shè)施的優(yōu)勢(shì)在于任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均可以成功接入因特網(wǎng) ,因此 ,如何保證用戶在進(jìn)行網(wǎng)際移動(dòng)的同時(shí)保持 IP網(wǎng)絡(luò)的完整性、保持用戶通信的連續(xù)性是目前研究的一個(gè)重要課題。因此移動(dòng) IP(Mobile IP， MIP)技術(shù)的出現(xiàn)正迎合了這種需求 ， 它能夠在不間斷當(dāng)前通信狀態(tài)的情況下無縫地漫游于 Inter。 移動(dòng) IP 是一種在全球因特網(wǎng)上提供移動(dòng)功能的技術(shù) ， 它提供了一種 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 。 移動(dòng) IP 技術(shù)與特定主機(jī)路由技術(shù)以及數(shù)據(jù)鏈路層方案不同 ， 前者還要解決安全性 、 可靠性問題 ， 并且與傳輸媒介無關(guān) 。 本文針對(duì)移動(dòng) IP 中 “ 三角路由 ” 問題以及現(xiàn)有的解決方案進(jìn)行了研究分析 ，提出四種路由優(yōu)化方案，并進(jìn)行比較，最后得出研究方向。 移動(dòng) IP 網(wǎng)絡(luò)中包括三個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體 :移動(dòng)主機(jī) MN（ Mobile Nost）、歸屬代理 HA（ Home Agent）、和外地代理 FA（ Foreign Agent） ,MN具有倆個(gè) IP地址：一個(gè)是歸屬地址（ Home Address），用來識(shí)別主機(jī)，也是用來識(shí)別 TCP 連接的永久地址；另外一個(gè)是轉(zhuǎn)交地址（ Care of Address） ,其標(biāo)識(shí)了 MN在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械奈恢谩?MN 處于其歸屬網(wǎng)絡(luò)時(shí)，移動(dòng) IP 運(yùn)行機(jī)制與普通 IP 相同。當(dāng) MN漫游到外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，從外地代理獲得轉(zhuǎn)交地址，并向 HA 發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求信息，此消息中含有 MN 的轉(zhuǎn)交地址信息， HA 更新其綁定緩存（ bangding cache） ,使 MN 的歸屬地址和轉(zhuǎn)交地址相關(guān)聯(lián)。與 MN通信的通信 CH(Correspondent Host）發(fā)往 MN 的分組一 MN 的歸屬地址作為分組的目的地址，所以分組按網(wǎng)絡(luò)前綴路由方式路由到 HA， HA 截獲分組并將其封裝、發(fā)送到 MN。從 MN 發(fā)往 CH 的分組按普通的路由方式進(jìn)行，此分組的 IP 源地址設(shè)為 MN 的歸屬地址。此方向的分組路由途中如有入口過濾功能的路由器，則分組不能路由到 MN。MN與 CH 之間的通信在 MN 移動(dòng)時(shí)，可以不改變其 IP地址而使其與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的通信保持不中斷，并且主機(jī)的移動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議和應(yīng)用是透明的。如上所述，從 CH 到 MN的分組需經(jīng)過 HA，給分組造成了不必要的延，這就是移動(dòng) IP在路 由中存在的三角路由問題。本文介紹移動(dòng)因特網(wǎng)中幾種可以消除移動(dòng) IP中的三角路由的解決方案，以及移動(dòng) IP中人們較為關(guān)注的熱點(diǎn)問題。 畢業(yè)院校： 中國人民解放軍 西安通信學(xué)院 第 I 頁 202118 目錄 . IP的工作過程及其存在的問題 ..................... 1 移動(dòng) IP 的工作過程 ........................................................................................... 1 標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng) IP 路由及三角路由 ............................................................................... 1 ........................ 2 位置存儲(chǔ)方案 ..................................................................................................... 2 信息綁定方案 ..................................................................................................... 2 ..................................... 2 IPv4中的路由優(yōu)化（ ROMIPv4） ...................................................................... 3 反向路由（ Reverse Routing） .......................................................................... 4 MIPV6方案 ........................................................................................................... 5 一般方案 ................................................................................................. 5 分層移動(dòng) IPv6 ....................................................................................... 6 NEMO 和嵌 套 NEMO......................................................................... 10 .......................... 14 ................................................................................................ 14 .......................................................................... 16 新方案的優(yōu)勢(shì) ........................................................................................ 16 ............................................. 17 畢業(yè)院校： 中國人民解放軍 西安通信學(xué)院 第 1 頁 202118 IP 的工作過程 及其存在的問題 移動(dòng) IP 的工作過程 移動(dòng)主機(jī)在不同子網(wǎng)間漫游 ,其工作過程如下 : ①家鄉(xiāng)代理和外地代理不停地向網(wǎng)上發(fā)送代理廣播消息 ,以申明自己的存在。 ②移動(dòng)主機(jī)接收到這些消息 ,確定自己是在本地網(wǎng)還是在外地網(wǎng)。 ③如果移動(dòng)主機(jī)發(fā)現(xiàn)自己仍在本地網(wǎng) ,即收到的是家鄉(xiāng)代理發(fā)來的消息 ,則不啟動(dòng)移動(dòng)功能。如果是從外地網(wǎng)絡(luò)返回本地網(wǎng) ,則向家鄉(xiāng)代理發(fā)出取消注冊(cè)的功能消息 ,聲明自己回 到了本地網(wǎng)。 ④當(dāng)移動(dòng)主機(jī)檢測(cè)到它移到外地網(wǎng) ,則獲得轉(zhuǎn)交地址 (CoA) 。然后移動(dòng)主機(jī)向家鄉(xiāng)代理登記 ,表明白己已離開本地網(wǎng) ,把所獲得的轉(zhuǎn)交地址通知家鄉(xiāng)代理。 ⑤登記完畢后 ,所有發(fā)給移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包被家鄉(xiāng)代理截獲 ,經(jīng)家鄉(xiāng)代理封裝后 ,通過隧道發(fā)到外地網(wǎng)絡(luò)的外地代理 FA 或移動(dòng)主機(jī)自身。 ⑥移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到一般的 IP 主機(jī)時(shí) ,按正常的 IP 尋址方法發(fā)送 ,不必通過家鄉(xiāng)代理。 標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng) IP 路由及三角路由 ,但是卻在路由上存在著問題。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 時(shí) ,不管是在本地網(wǎng)絡(luò)還是外地網(wǎng)絡(luò) ,它都始終保留了本地網(wǎng)絡(luò)的地址 ,當(dāng)它發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí) ,可以用通常的 IP 協(xié)議發(fā)送。反之 ,當(dāng)一般 IP 主機(jī)給移動(dòng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí) ,首先到達(dá)移動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)代理 (HA) ,HA 再根據(jù)接收到的移動(dòng)主機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址 CoA(假定第 1 種地址 ) ,將數(shù)據(jù)包發(fā)往外地網(wǎng)絡(luò) ,由外地代理最終將數(shù)據(jù)包發(fā)給移動(dòng)主機(jī) ,因此出現(xiàn)了路由的”三角問題”。最差的情況是當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包的一般 IP 主機(jī)靠近移動(dòng)主機(jī)所在的外地網(wǎng)絡(luò) ,或移動(dòng)主機(jī)已經(jīng)漫游到發(fā)送數(shù)據(jù)包的通信主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)時(shí) ,數(shù)據(jù)包卻仍要先到達(dá)移動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)代理 ,再由家鄉(xiāng)代理發(fā)送到外地代理 ,最后到達(dá)移動(dòng)主機(jī)。這種路由增大了傳輸延遲 ,對(duì)一些延遲敏感的業(yè)務(wù)如音頻、視頻業(yè)務(wù)等將造成極大的損害。同時(shí) ,數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)間過長(zhǎng) ,還浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源 ,增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。另一方面 ,移動(dòng)主機(jī)跨越不同的網(wǎng)絡(luò)時(shí) ,等待家鄉(xiāng)代理處理注冊(cè)請(qǐng)求期間 ,先前的外部代理將接收許多發(fā)向移動(dòng)主機(jī)的數(shù)據(jù)包。由于移動(dòng)主機(jī)位置移動(dòng) ,該外地代理將丟棄這些數(shù)據(jù)包 ,這樣將嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。因此 ,有必要對(duì)移動(dòng) IP 的路由機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化。 下邊的圖形實(shí)例更形象化的說明問題：即 當(dāng) MH通過從外地代理 （ FA： Foreign Agency）處獲得的臨時(shí)轉(zhuǎn)交地址 （ CoA： Care of Address） 向本地代理 （ HA: Home Agency） 成功注冊(cè)后 ， 如圖 1 所示 ， 通信節(jié)點(diǎn) （ CN： Corresponding Node） 便可以與 MH 進(jìn)行通信了 。 由CN 發(fā)出的數(shù)據(jù)包將首先到達(dá) HA， 然后由 HA 對(duì)其進(jìn)行 IP 封裝并通過隧道發(fā)往 FA， 當(dāng) FA收到由 HA 發(fā)送的數(shù)據(jù)包后 ， 對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封 ， 最后將數(shù)據(jù)包發(fā)往 MH。 但是當(dāng) MH向 CN 發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)則不需要使用 隧道技術(shù) ， 而是采用一般路由直接將數(shù)據(jù)包發(fā)往 CN。 從中可以看出 ， 移動(dòng) IP 存在 “ 三角 路由 ” 問題 ，