移动IP技术要点课件.ppt
移动IP技术,大连理工大学 2015.4.1,移动IP技术,移动IP概貌 移动IP的工作过程 移动IP的优化 IPv6概述及展望,问题提出的背景,随着IP网络的迅速发展，人们不再满足于单一的、固定的因特网接入方式，而是希望能够提供灵活的上网方式。无线互联网的发展，要求IP网络能够提供对移动性的良好支持。个人通信时代的到来，要求用户在任何地方都可以利用自己的一个专有地址上网。在未来的IPv6网络中，网络节点的概念不只局限在传统的主机，还包括各种智能设备，如汽车等，加上IPv6对移动IP的良好支持，移动IP将大有用武之地。,当一个节点的位置发生改变后，有哪些解决方案呢？,改变节点的IP地址如果节点移动到另一个网络的过程中通信正在进行，改变节点地址会造成通信的中断；采用特定主机路由路由表高度膨胀，给路由表的更新造成很大的负担，对路由查询极为不利。,移动IP的优势,不必改变地址就可以实现不间断的通信；不必采用主机路由，不会造成路由表的膨胀等问题；可以在多种媒介之间提供移动功能；可以实现任意大范围内对移动性的支持。,移动IP概述,移动IP是为了满足移动节点在移动中保持其连接性而设计的。最简单的说，移动IP技术就是让计算机在互联网及局域网中不受任何限制的即时漫游，也称移动计算机技术如何解决移动计算机能够方便的介入网络的问题，IETF（internet工程任务组）为此设计了一个解决方案，克服了原来IP寻址模式的一些限制。这就是移动IP技术,移动IP的历史,移动IP由IETF的移动IP小组mobileip(IP Routing for Wireless/mobile Hosts)制定，于1996年11月公布为建议标准(建议标准是一个协议从因特网草案发展成因特网标准的第一个重要步骤)主要内容 RFC 2002：定义了移动IP协议 RFC 2003、2004:定义的移动IP使用的隧道技术 RFC 2005：叙述了移动IP的应用 RFC 2006：定义了移动IP的管理信息库MIB 关于优化、对IPv6的支持等问题的草案(draft)详见：http:/www.ietf.org/html.charters/mobileip-charter.html,移动IP的本质,移动IP是一个支持主机移动的网络层解决方案同IP一样，移动IP对下层传输媒体不做任何要求，可以在不同媒介的网络间提供主机移动功能移动IP向上层屏蔽了主机移动的细节现有因特网的上层协议和应用都无须改动解决通信对端和移动主机间IP报文的发送问题通信对端如何将IP报文发送给移动主机移动主机如何将IP报文发送给通信对端移动IP通过隧道技术来实现,移动IP的设计要求,可以在全球因特网上提供主机移动功能具有可扩展性和安全性移动主机切换链路时，应能保持正在进行的通信移动主机可以用一个永久IP地址连接到任何链路上移动主机应能与不具备移动IP功能的计算机通信移动IP应该提供安全保证，移动主机不应该比因特网上的其它主机面临更多的安全威胁支持子网的整体移动,相关术语(1),移动节点(Mobile Node)指一个移动的计算机或路由器，移动后仍能用原来的IP地址进行通信通信对端(Correspondent Node)与移动节点通信的计算机家乡网络(Home Network)移动节点的归属网络家乡地址(Home Address)分配给移动节点的永久IP地址，不随节点位置的变化而改变,相关术语(2),家乡链路(Home Link)移动节点家乡网络的链路家乡代理(Home Agent)运行在移动节点家乡链路上的路由器，它截获发送给移动节点的报文，将报文转发给移动节点外地链路(Foreign Link)移动节点所在的外地网络的链路外地代理(Foreign Agent)运行在外地网络上的路由器，是移动节点发送报文的缺省路由器,移动IP的实体,两个重要概念,隧道(Tunnel)一个数据包被封装在另一个数据报文的净荷中进行传送所经过的路径转交地址(Care-of-Address)移动节点在外地链路上时为标识自己位置而使用的临时IP地址,隧道技术,移动IP的主要思想,移动节点移动到外地链路上，得到一个转交地址移动节点将转交地址报告给家乡代理通信对端将报文发送到移动节点的家乡链路家乡代理截获报文，通过隧道将报文转发给移动节点移动节点要发送报文时，将外地链路上的路由器作为缺省网关,移动IP的主要思想,因特网,家乡代理,家乡网络,通信对端,外地代理,外地链路,移动节点,转交地址的特点,转交地址用于标识移动节点的当前位置转交地址与移动节点所在的外地链路相关每次移动节点改变外地链路，转交地址也将随之改变送往转交地址的IP报文可以通过现有的路由机制传送转交地址是连接家乡代理和移动节点的隧道的出口,转交地址的分类,外地代理转交地址(Foreign Agent Care-of-Address)是外地代理的某个IP地址由外地代理分配多个移动节点可以使用同一个外地代理转交地址节省地址空间(推荐使用)配置转交地址(Collocated Care-of-Address)是所在外地网络的某个IP地址一个配置转交地址只能同时被一个移动节点使用当外地链路上没有外地代理时，移动节点可以使用这种转交地址,移动IP概貌总结,移动节点通过家乡地址标识，家乡地址不随物理位置的变化而改变当移动节点移动到外地网络时，转交地址提供它现在的位置信息转交地址随移动节点物理位置的不同而变化家乡代理记录移动节点的当前转交地址，每次转交地址的变化都要向家乡代理汇报外地代理转交地址是由外地代理分配的，而配置转交地址是通过某种配置规程得到的（比如：DHCP或手工配置）,移动IP概貌总结(续),通信对端发给移动节点的报文由家乡代理截取，通过隧道方式转发。移动节点在家乡链路上时，与普通固定节点完全相同移动节点在外地网络上发送报文时，将外地链路上的路由器当作缺省网关,移动IP的工作过程,第一阶段：代理搜索移动节点主动发起移动节点被动接收第二阶段：注册注册请求注册应答第三阶段：报文发送和接收,代理搜索,家乡代理和外地代理周期性地广播代理广播(Agent Advertisement)消息移动节点收到代理广播消息后，检测自己是处于外地网络还是家乡网络。如果是外地网络，检查是否移动到了新的外地网络如果移动节点没有收到代理广播消息时，它主动发送代理请求(Agent Solicitation)消息。代理收到此消息后立即响应代理广播消息,注册请求,移动节点从外地代理的代理广播消息中得到一个外地代理转交地址移动节点向外地代理发送注册请求（Registration Request）消息外地代理对注册请求消息做有效性检查。如果没有问题，将该消息转发到移动节点的家乡代理。如果有问题，外地代理向移动节点回送注册应答（Registration Reply）消息指示注册失败,如果使用外地代理转交地址,注册请求,移动节点根据某种配置规程获得一个配置转交地址移动节点将外地链路上的路由器作为缺省网关，直接向家乡代理发送注册请求消息。,如果使用配置转交地址,注册-家乡代理的处理,收到注册请求消息后，做有效性检查。如果消息有效。家乡代理绑定移动节点的家乡地址和转交地址，并回送注册应答消息指示注册成功。开始准备作为隧道入口封装发送给移动节点的报文。如果消息无效，向转交地址回送注册应答消息指示注册失败。,注册应答,外地代理收到注册应答消息后做有效性检查如果检查通过，外地代理更新来访移动节点列表，将应答消息转发给移动节点，并准备作为隧道出口拆封数据报文如果检查没有通过，外地代理发送注册应答消息给移动节点，指示注册失败移动节点收到注册应答消息如果注册成功，就可以开始正常工作如果注册失败，可以根据错误信息调整后重新注册,如果使用外地代理转交地址,注册应答,移动节点收到注册应答消息如果注册成功，正常工作如果注册失败，可以根据错误信息做相应的调整后重新发起注册请求,如果使用配置转交地址,报文发送和接收,家乡代理对移动节点进行注册后，开始在本地链路上发送代理ARP消息通信对端按照正常的路由策略向移动节点发送报文报文被路由到移动节点的家乡网络家乡代理截获该报文，将注册的转交地址作为隧道出口，将自己的IP地址作为隧道入口，对报文进行封装后发送。,报文发送和接收(续),如果使用外地代理转交地址，作为隧道的出口的外地代理对数据进行拆封，检查访问者列表，将报文转交给移动节点如果使用配置转交地址，移动节点本身是隧道的出口，直接对数据进行拆封移动节点要发送数据报文时如果有外地代理，将外地代理作为缺省网关如果没有外地代理，选择外地链路上的某个路由器作为缺省网关,使用外地代理转交地址,因特网,家乡代理,家乡网络,通信对端,外地代理,外地链路,移动节点,使用配置转交地址,因特网,家乡代理,家乡网络,通信对端,路由器,外地链路,移动节点,实体的功能-通信对端,移动节点的位置对于通信对端来说是透明的。不管移动节点移动到何处，通信对端都按照正常的路由策略发送报文，这些报文被路由到移动节点的家乡链路,实体的功能-家乡代理,定期广播自己的存在，使移动节点知道自己是处在家乡网络接受来自移动节点的注册消息，对移动节点的转交地址进行注册使用代理ARP广播对移动节点家乡地址的可达性，吸引发给移动节点的报文截获所有发往移动节点的数据包，使用自己的IP地址和移动节点的转交地址作为隧道的入口和出口，对原始数据报文进行封装和转发,实体的功能-外地代理,定期广播自己的存在，使移动节点知道自己是处于外地网络为移动节点分配外地代理转交地址使用外地代理转交地址时帮助移动节点向它的家乡代理汇报自己的转交地址处理来自家乡代理的注册应答消息，记录注册成功的移动节点作为隧道的出口，对封装的数据报文拆封，并把拆封后的报文转交给移动节点作为移动节点在外地链路上的缺省网关，为移动节点发送的报文寻路,实体的功能-移动节点,监听代理的广播消息，确定自己处在家乡网络还是外地网络如果是在外地链路上，移动节点将它的转交地址向自己的家乡代理汇报使用代理转交地址：通过外地代理汇报使用配置转交地址：直接向家乡代理汇报如果使用配置转交地址，移动节点本身成为了隧道的出口，需对报文进行拆封使用缺省网关(外地代理或路由器)发送数据报文移动节点回到家乡链路后，要向家乡代理请求注销注册的转交地址（通过注册请求消息）,移动IP的优化,路由优化切换优化,三角路由问题,外地代理,家乡代理,通信对端,移动节点,因特网,绑定缓存策略,通信对端维护一个绑定缓存，存储它要访问的移动节点的对当通信对端要向移动节点发送报文时，它检查自己的缓存，找到移动节点的转交地址，直接将报文通过隧道发给移动节点由于移动节点的转交地址是随着节点位置的变化而变化的，所以通信对端要对绑定缓存进行维护,绑定缓存的建立,家乡代理截获一个目的地址为移动节点的报文时，它知道通信对端没有关于移动节点的绑定信息，就向通信对端发送绑定更新消息，通知它移动节点的家乡IP地址和转交地址通信对端可以主动向移动节点的家乡代理发送绑定请求消息，家乡代理使用绑定更新消息将移动节点的转交地址送给通信对端,绑定缓存的维护,采用定时更新机制，删除过老的绑定信息如果外地代理通过隧道收到一个消息，但对应的移动节点已不在自己的访问列表中。这表明通信对端的绑定信息已经不正确外地代理向移动节点的家乡代理发送绑定警告消息（包含通信对端的地址）收到绑定警告消息后，家乡代理使用绑定更新消息通知通信对端移动节点的新转交地址,切换带来的问题,在新的转交地址注册成功之前，已经在网络中传输的IP报文将被发送到原外地链路。如果不采取措施，这些报文将被丢弃，造成报文丢失如果移动节点在两个外地代理之间频繁切换，比如在分属两个外地代理的相邻小区之间来回移动。当切换的频繁程度与注册所需时间可比时，报文的丢失现象将更加严重,频繁切换问题的解决,不同外地代理间相邻小区的频繁切换可以用使用多重绑定技术来解决家乡代理为移动节点存储多个转交地址要转交报文时，家乡代理同时向这些转交地址发送报文,报文丢失问题的解决-平滑切换,如果使用外地代理转交地址移动节点到达新的外地代理后，它请求新外地代理将自己的新转交地址告诉给自己的前外地代理原外地代理在移动节点移走后，负责将发送给移动节点的报文转交给新的外地代理如果使用配置转交地址将无法实现平滑切换旧外地链路没有实体可以接收并转发发送给原配置转交地址的报文,平滑切换的详细步骤,移动节点到达新外地代理后，在注册消息中包含“前外地代理通知”扩展新外地代理收到这样的注册消息后，向前外地代理发送绑定更新消息，通知它移动节点的新转交地址绑定更新的内容是前外地代理收到发送给移动节点的报文后，拆封，检查绑定缓存，找到移动节点的新转交地址，将报文重新封装，发给新的转交地址（两段隧道）前外地代理在收到来自新外地代理的绑定更新消息之前，可以先将收到的发给移动节点的报文缓存起来,IPv6的提出,随着数据应用的发展速度越来越快，IPv4协议逐渐暴露出了诸多弊端。具体表现为地址数量太少，路由表迅速膨胀，配置过于复杂，缺乏安全性保障，QoS和性能保障不足，对移动性支持不够等。,IPv6的移动性概貌,地址空间大，无须使用外地代理转交地址来节省地址空间，只使用配置转交地址没有外地代理的概念同时采用隧道技术和选路报头向移动节点发送数据使用ICMP路由器搜索实现代理搜索功能使用扩展报头来实现转交地址的通告集成了路由优化功能,IPv6移动性支持的工作过程,第一阶段：代理搜索第二阶段：转交地址布告第三阶段：报文正常发送和接收,现状和未来,现状支持移动IP的设备已大量出现很多系统已经开始提供服务未来随着移动通信的发展，越来越多的移动设备用来通信和获取信息，但是，很多新的业务却必须建立在每个终端都拥有全球独一无二的公用IP地址的基础上，这使得移动IPv6成为实现许多新业务的关键。,结束语,谢 谢,
