移动互联网技术综述

移动性是互联网发展方向之一,移动互联网的基础协议能支持单一无线终端的移动和漫游功能,但这种基础协议并不完善,在处理终端切换时,存在较大时延且需要较大传输开销,此外它不支持子网的移动性。移动互联网的扩展协议能较好解决上述问题。

导读: 移动性是互联网发展方向之一,移动互联网的基础协议能支持单一无线终端的移动和漫游功能,但这种基础协议并不完善,在处理终端切换时,存在较大时延且需要较大传输开销,此外它不支持子网的移动性。移动互联网的扩展协议能较好解决上述问题。

  0、引言

  随着网络技术和无线通信设备的迅速发展,人们迫切希望能随时随地从Internet上获取信息。针对这种情况,Internet工程任务组(IETF)于1996年开始制定支持移动Internet的技术标准。目前,移动IPv6的正式标准(MIPv6-RFC3775[1])和相关标准:移动IPv6的快速切换(FMIPv6-RFC4068[2])、层次移动IPv6的移动性管理(HMIPv6-RFC4140[3])、网络移动(NEMO-RFC3963[4])已经出台,相关的各项开发工作都在进行中。

  下一代移动通信的核心网是基于IP分组交换的,而且移动通信技术和互联网技术的发展呈现出相互融合的趋势,故在下一代移动通信系统中,可以较为容易地引入移动互联网技术,移动互联网技术必将得到广泛应用。

  1、移动互联网的目标

  传统IP技术的主机不论是有线接入还是无线接入,基本上都是固定不动的,或者只能在一个子网范围内小规模移动。在通信期间,它们的IP地址和端口号保持不变。而移动IP主机在通信期间可能需要在不同子网间移动,当移动到新的子网时,如果不改变其IP地址,就不能接入这个新的子网。如果为了接入新的子网而改变其IP地址,那么先前的通信将会中断。

  移动互联网技术是在Internet上提供移动功能的网络层方案,它可以使移动节点用一个永久的地址与互联网中的任何主机通信,并且在切换子网时不中断正在进行的通信。达到的效果如图1所示。

  

  图1 移动互联网的目标

  2、移动互联网的基础协议

  移动互联网的基础协议为移动IPv6协议(MIPv6),IETF已经发布了MIPv6的正式协议标准RFC3775[1]。MIPv6支持单一终端无需改动地址配置,可在不同子网间进行移动切换,而保持上层协议的通信不发生中断。

  在MIPv6体系结构中,含有3种功能实体:移动节点(MN)、家乡代理(HA)、通信节点(CN)。其中MN为移动终端;HA位于家乡子网,负责记录MN的当前位置,并将发往MN的数据转发至MN的当前位置;CN为与MN通信的对端节点。

  MIPv6的主要目标是使MN不管是连接在家乡链路还是移动到外地链路,总是通过家乡地址(HoA)寻址。MIPv6对IP层以上的协议层是完全透明的,使得MN在不同子网间移动时,运行在该节点上的应用程序不需修改或配置仍然可用。

  每个MN都设置了一个固定的HoA,这个地址与其当前接入互联网的位置无关。当MN移动至外地子网时,需要配置一个具有外地网络前缀的转交地址(CoA),并通过CoA提供MN当前的位置信息。MN每次改变位置,都要将它最新的CoA告诉HA,HA将HoA和CoA的对应关系记录至绑定缓存。假设此时一个CN向MN发送数据,由于目的地址为HoA,故这些数据将被路由至MN的家乡链路,HA负责将其捕获。查询绑定缓存后,HA可以知道这些数据可以用CoA路由至MN的当前位置,HA通过隧道将数据发送至MN。在反方向,MN首先以HoA作为源地址构造数据报,然后将这些报文通过隧道送至HA,再由HA转发至CN。这就是MIPv6的反向隧道工作模式。

  若CN也支持MIPv6功能,则MN也会向它通告最新的CoA,这时CN就知道了家乡地址为HoA的MN目前正在使用CoA进行通信,在双方收发数据时会将HoA与CoA进行调换,CoA用于传输,而最后向上层协议递交的数据报中的地址仍是HoA,这样就实现了对上层协议的透明传输。这就是MIPv6的路由优化工作模式。

  建立HoA与CoA对应关系的过程称为绑定(Binding),它通过MN与HA、CN之间交互相关消息完成,绑定更新(BU)是其中较重要的消息。

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