移動IPv6：移動通信的基石

2019-11-03 09:01:42

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供稿：網友

中國科學院計算技術研究所張玉軍博士

　　移動ipv6協議及其發展趨勢系列講座之二

　　移動IPv6是一個龐雜的協議，包含的內容非常多，而且目前還在繼續發展。上期我們介紹了移動IP產生的背景、移動IPv6協議工作原理，以及移動IPv4協議不足之處；本期將和您一起探討移動IPv6如何解決移動性問題，以及移動IPv6協議走向真正的實用還需要解決哪些問題。

　　隨著目前移動設備的日漸擴展，越來越多的通信設備需要在移動條件下接入網絡，不管是在移動過程中還是在移動區域后。因此，作為IPv6的重要組成部分—移動連接特性也是IPv6受歡迎的重要原因。

　　如何解決移動性問題

　　IPv6在制定之初就考慮到了要解決移動性問題，因此它的基本理論中就有許多是為解決移動問題而提出的，這使得IPv6的移動解決方案是一個對移動性問題的根本解決方案。IPv6有許多適用于解決移動性問題的新特性，這些特性都是IPv4所不具備的，因此IPv6能夠更好地解決移動性問題，主要表現在以下方面：

　　◆ 地址自動配置

　　IPv6有足夠多的全球地址，另外IPv6實現了一種稱為無狀態地址自動配置的機制，任意節點可以根據當前所在鏈路的前綴信息以及自己的網絡接口信息自動生成一個全球地址。IPv6的地址自動配置機制使得移動節點可以很容易地得到轉交地址，不需要人為的參與。

　　◆ 鄰居發現

　　在鄰居發現中規定，路由器應該定期廣播發送其前綴信息，移動節點根據這些前綴信息能夠快速地判斷自己是否發生了移動，并通過地址自動配置得到轉交地址。

　　◆ 安全機制

　　IPv6內置安全機制并已經標準化，它支持對企業網的無縫遠程訪問。在安全性方面，IPv6同IP安全性(IPSec)機制和服務一致。除了必須提供網絡層安全這一強制性機制外，IPSec還提供兩種服務。認證報頭(Authentication Header, AH)用于保證數據的一致性，同時還可以用之進行身份驗證，而封裝的安全負載報頭（Encapsulation Security Payload Header, ESP）用于保證數據的保密性和數據的一致性。同時由于IPv6的新特性，也可以為移動IPv6專門設計安全機制。

　　◆ 黑洞檢測

　　移動IPv6中的移動檢測機制提供了移動節點和它的當前路由器之間的雙向可到達的確認機制，即移動節點可以隨時知道當前路由器是否繼續可達，同時路由器也可以知道節點是否繼續可達。如果移動節點檢測到當前路由器不再可用，它就會去請求另外一臺路由器。而Mobile IPv4只提供了“前向”可到達的檢測機制，即路由器可以隨時確認移動節點是否繼續可達，但是移動節點卻不能檢測到路由器是否繼續可達。

　　◆ 路由報頭

　　IPv6中定義了路由報頭，報頭中指定了數據包在從源節點到目的節點的過程中應該經過的節點的地址。大多數發送到移動節點的數據包都要使用路由報頭，數據包的目的地址是移動節點的轉交地址，并且包含一個路由報頭，路由報頭的下一條是這個移動節點的家鄉地址。

　　◆ 動態家鄉代理地址發現機制

　　在IPv6中，定義了一種稱為“anycast”的地址，它也是一個地址組，地址組中的所有的機器都會收到發往這個“anycast”地址的數據包，但是只會有一臺機器對這個數據包做出響應。移動節點家鄉鏈路上所有的路由器都配置為“Mobile-IPv6 anycast address”，移動節點把“家鄉代理地址發現請求” 消息發到這個“Mobile-IPv6 anycast address”，所有的家鄉代理都收到了這條消息，但是有且僅有一個家鄉代理對此做出響應。

　　◆ 透明性的實現

　　節點的移動對移動節點和通信節點上的應用程序是透明的。

　　有待解決的問題

　　移動IPv6的發展還處在初級階段，目前提出來的還只是移動解決方案的基礎理論，移動IPv6的最終目標是實現全球范圍的真正的移動網絡，它會滿足移動計算和個人通信的所有要求。要真正實現全球范圍內移動網絡，還需要完成以下幾個方面的工作：

　　◆ 在協議的發展方面，還需要進一步完善以下幾個協議

　　① IPv6協議

　　② Mobile IPv6協議

　　③ IPSec協議

　　④ SCTP

　　⑤ Diameter

　　◆ 在協議的改進方面，需要研究以下幾個問題：

　　① 服務質量，包括差分服務質量和端到端服務質量的支持。

　　② 增強TCP協議，以支持移動IP。

　　TCP假設所有的數據段丟失都是由于擁塞引起的，這種假設在因特網中大多數情況下是正確的，但在無線和移動環境中這個假設卻不成立，在這種環境中，TCP的這個假設使得TCP性能變得很差。在這些背景之下，有人提出了對TCP改進的方案，許多改進方案關系到協議棧中各層(數據鏈路層、網絡層、T C P 和應用層)協調工作以達到最佳的性能。因此，對于移動功能來說，問題并不只是如何將數據包路由到移動節點上，移動IP提供了這種數據包的路由能力，但它并未包括這些提供更完整的移動功能的改進方案。

　　◆ 在移動本身方面，還需要解決如下問題：

　　① AAA，即(Authentication、Authorization、Accouting)，它是指身份認證、授權機制、自動計費服務。

　　② Buffer Management（緩存管理）

　　移動IPv6中定義了多種數據結構，在節點中需要占用一定的資源，如何有效地管理這些資源，并使之不會對現有的服務性能造成太大的影響，是一個需要研究的問題。

　　③ 與無線通信技術的融合

　　Internet技術的發展日新月異，無線通信技術如AMPS、GSM、CDPD、GPRS、WAP、BLUETOOTH、IMT-2000等層出不窮，再加上移動通信設備的進一步完善，以移動無線Internet為核心的移動計算網絡正在向我們走來，未來的網絡將是一個無線、有線與互聯網三者合一的數字化的地球，其覆蓋將超越一切地理的障礙，使得信息無處不在，因此，移動IP技術與無線通信技術的融合就變得必不可少。

　　④ Seamless Handover（無縫切換）

　　本文所講的移動IPv6的基礎理論只是在宏觀的方面解決移動性問題，即它只是解決了移動的路由問題；無縫切換是為了解決節點移動過程中可能出現的問題而提出的，它把節點移動對通信產生的影響減小到最小，這是為了提高性能，在移動的微觀方面所做的改進。

　　無縫切換包括兩個方面的內容：Fast Handover（快速切換）和Smooth Handover（平滑切換），現在解決快速切換和平滑切換都已經有人提出了一些方案，但是大多數都還沒有成為標準。

　　移動IPv6的前景是誘人的，但是它的發展還只是處在起步階段，前面介紹的移動IPv6的基礎理論只是在宏觀的方面解決移動性問題，它并沒有考慮這個過程對其它方面的影響，也沒有過多地考慮性能和服務質量方面的問題。實際上，要實現全球范圍的真正的移動網絡，需要整個移動IPv6的體系結構的協調，除了解決路由問題以外，還有許多需要解決的問題，整個移動IPv6體系的完善還有很長的路要走。

　　小結

　　目前世界上有很多組織或者機構在對移動IPv6進行研究，并且已有了一些在不同操作系統上開發出來的實驗系統。例如Windows下的Microsoft MIPv6 Project(MIPv6) 實驗系統，Free BSD下的CMU Monarch Project，KAME Project實驗系統，以及linux下的Lancaster 移動 IPv6，USAGI(UniverSAl playGround)，MIPL移動IPv6實驗系統等等。

　　移動IPv6是一個龐雜的協議，包含的內容非常多，而且目前還在繼續發展。移動IPv6又是一個設計精巧的協議，雖然目前還有一些缺陷，但我們可以看到，移動IPv6協議的前景是非常光明的。在可以預見的未來，我們將可以解決移動的這些缺陷，例如IPv6無縫切換和AAA問題，充分享受移動IPv6給我們帶來的便捷，自由徜徉在移動信息的世界里。

摘自　光纖新聞網

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