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移动IPnull第17章 移动IP 第17章 移动IP 移动IP技术是指移动用户可跨网络随意移动和漫游,不用修改计算机原来的IP地址,同时,继续享有原网络中一切权限。简单地说,移动IP就是实现网络全方位的移动或者漫游。 IETF为了满足这种需求,制定了移动IP协议,从而使因特网上的移动接入成为可能。目前IETF正在开发一套用于移动IP的技术规范,这主要是RFC 2002、RFC 2003、RFC 2004、RFC 2290。17.1 移动IP的出现 17.1 移动IP的出现 因特网的飞速发展和移动计算通信设备(便...

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null第17章 移动IP 第17章 移动IP 移动IP技术是指移动用户可跨网络随意移动和漫游,不用修改计算机原来的IP地址,同时,继续享有原网络中一切权限。简单地说,移动IP就是实现网络全方位的移动或者漫游。 IETF为了满足这种需求,制定了移动IP协议,从而使因特网上的移动接入成为可能。目前IETF正在开发一套用于移动IP的技术规范,这主要是RFC 2002、RFC 2003、RFC 2004、RFC 2290。17.1 移动IP的出现 17.1 移动IP的出现 因特网的飞速发展和移动计算通信设备(便携计算机、PDA等)日益广泛的应用,推动了无线接入的研究和移动因特网的研究。移动计算机用户希望接入同样的网络,共享资源和服务,而不局限于某一固定区域。当它移动时,也能方便地断开原来的连接,并建立新的连接。如果结点从一条链路切换到另一条链路而没有改变它的IP地址,那么它就不可能在新链路上接收到数据包。 null解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 : 1)根据主机地址进行路由选择。这种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 将大量浪费路由器的有限资源。显然不能满足网络互联的要求。 2)在移动结点每次变换位置时,改变其IP地址。这种方法需频繁更新域名系统(DNS)服务器,所以也不可取。 3)在链路层使用蜂窝数字分组数据(CDPD) 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。这种方法需要新的网络基础设施和大量管理维护费用,且无法与现存的国际互联网兼容,也不是合适的解决方案。 移动IP技术引用了处理蜂窝移动电话呼叫的原理,使移动结点采用固定不变的IP地址,一次登录即可实现在任意位置上保持连接,使通信持续进行。17.2 移动IP的基本术语17.2 移动IP的基本术语 与移动IP技术相关的重要术语: 1. 移动代理(Mobility Agent) 移动代理分归属代理(Home Agent)和外区代理(Foreign Agent)两类,它们是服务器或路由器,能知道移动结点实际连接在何处。null 归属代理又称为家乡代理,是一个在移动结点归属网(Home network)上的路由器,它至少有一个接口在归属网上,当移动结点离开归属网后,它通过IP隧道把数据包转发给移动结点,并且负责维护移动结点的当前位置信息。 外区代理位于移动结点当前连接的外区网络上,它向已注册的移动结点提供路由服务。当使用外区代理转交地址时,外区代理负责解除原始数据包的隧道封装,取出原始数据包,并将其转发到该移动结点。对于那些由移动结点发出的数据包而言,外区代理可作为已注册的移动结点的缺省路由器使用。null 2. 移动IP地址 移动IP节点拥有两个IP地址: 归属地址(Home Address)又称为本地地址,这是用来识别端到端连接的静态地址,也是移动结点与归属网连接时使用的地址。不管移动结点连至网络何处,其归属地址保持不变。 转交地址就是隧道终点地址,转交地址可能是外区代理转交地址,也可能是驻留本地的转交地址(配置转交地址)。通常用的是外区代理转交地址。 转交地址是一个临时分配给移动结点的地址。它由外部获得(如通过DHCP),移动结点将其与自身的一个网络接口相关联。null 外区代理转交地址模式可使很多移动节点共享同一个转交地址,所以这种地址模式被优先使用。在这种地址模式中,外区代理就是隧道的终点,它接收隧道数据包,解除数据包的隧道封装,然后将原始数据包转发到移动结点。 一个配置转交地址仅能被一个移动结点使用。当使用驻留归属的转交地址时,移动结点自身就是隧道的终点,执行解除隧道功能。 转交地址是仅供数据包路由使用的动态地址,也是移动结点与外区网连接时使用的临时地址。每当移动结点接入到一个新的网络,转交地址就发生变化。null3. 位置注册(Registration) 移动节点必须将其位置信息向其归属代理进行注册,以便被找到。在移动IP技术中,按照网络连接方式的不同,有两种不同的注册规则。 通过外区代理进行注册,即移动结点向外区代理发送注册请求报文,外区代理接收并处理注册请求报文,然后将报文中继到移动结点的归属代理。 直接向归属代理进行注册,即移动结点向其归属代理发送注册请求报文,归属代理处理后向移动结点发送注册答复报文。null4. 代理发现(Agent Discovery) 为了随时随地与其他结点进行通信,移动结点必须实现代理发现。移动IP定义了两种发现移动代理的方法: 被动发现,移动结点等待代理周期性地广播代理通告报文; 主动发现,移动结点广播一条请求代理的报文。 所有移动代理都应具备代理通告功能,并对代理请求作出响应。所有移动结点必须具备代理请求功能。 移动结点发送代理请求报文的条件: 没有收到移动代理的代理通告 无法通过链路层协议或其他方法获得转交地址null5. 隧道技术(Tunneling) 当移动结点在外区网上时,归属代理需要将原始数据报转发给已注册的外区代理。此时,归属代理使用IP隧道技术,将原始IP数据包封装在转发的IP数据包中,从而使原始IP数据包原封不动地转发到处于隧道终点的转交地址处。 在转交地址处解除隧道,取出原始数据包,并将原始数据包发送到移动结点。当转交地址为配置转交地址时,移动结点本身就是隧道的终点,它自身进行解除隧道,取出原始数据包的工作。 null移动IP使用三种隧道技术:用IP封装的IP、最小封装和通用路由封装。 用IP封装IP [RFC 2003],需要在原始数据包的现有首部前插入一个外层IP首部。外层首部中的源地址和目的地址分别标识隧道的两个边界节点。 最小封装[RFC 2004],数据包在封装之前不能被分片。对移动IP技术来讲,最小封装技术是可选的。为了使用最小封装技术来封装数据包,移动IP技术需要在原始数据包经修改的IP首部和未修改的净负荷之间插入最小转发首部。null17.3 移动IP的工作原理17.3 移动IP的工作原理移动IP协议的工作原理由以下 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 实现: (1)移动IP系统中的归属代理和外区代理不停地向网上发送代理通告(Agent Advertisement)消息。 (2)接到这些消息的移动结点,知道环境中有归属代理和外区代理的存在,并确定自己是在归属网还是在外区网上。 (3)如果移动结点收到的是归属代理发来的消息,则说明自己仍在归属网上,此时,不启动移动功能。null(4)当移动结点 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 到它移到外区网,它从外区网处获取一个临时的IP地址,即转交地址。 (5)然后移动结点向归属代理注册,表明自己已离开归属网,把所获的关联地址通知归属代理。归属代理可以随时获取移动结点的当前位置信息。 (6)注册完毕后,当通信端要向移动结点发送报文时,他使用移动结点的固定IP地址。报文将被路由到移动结点的归属网,并被归属代理截获。归属代理将该报文封装,通过隧道将报文发送到移动结点所在的外区网。null由此可见,移动IP通信对端是透明的。通信端根本不用关心当前主机是否移动。仅仅用移动主机的固定IP地址发送报文就可以了。 其次,移动IP对上层应用也是透明的。移动主机不管移动到哪里,其IP地址都固定不变,上层应用根本感觉不到主机位置的变化。所有变动等工作都在IP层完成,因此,移动IP是网络层的移动解决方案。 null17.3.1 代理发现 为了随时随地与其他结点进行通信,移动结点必须首先找到一个移动代理。移动结点利用代理发现过程完成以下功能: (1)判定移动结点当前连在归属链路上还是外区链路上。 (2)检测移动结点是否切换了链路。 (3)当移动结点连在外区链路上时,得到一个转交地址。null移动IP定义了两种发现移动代理的方法: (1)被动发现,即移动结点等待归属移动代理周期性地广播代理通告报文。 (2)主动发现,即移动结点广播一条请求代理报文。 使用以上任何一种方法都可使移动结点识别出移动代理并获得转交地址,从而获悉移动代理可提供的服务,并确定其连至归属网还是某一外区网上。可使移动结点检测到它何时从一个IP网络(或子网)漫游(或切换)到另一个IP网络(或子网)。 null1. 被动发现 被动发现通过代理通告消息实现,归属或外区代理广播消息向移动结点宣布它们的功能。当一个结点在一条链路上被配置成归属或外区代理,或同时被配置成这两者时,它就在这条链路上广播或组播代理通告消息,移动结点等待移动代理周期性地广播代理通告报文。null代理通告消息使用扩展的“ICMP Router Discovery”机制作为代理发现的主要机制。 在ICMP路由器通告报文中: (1)ICMP类型字段为9的ICMP消息为通告消息。 (2)代码值一般设为16。 (3)校验和与TCP等报文一样,用来检测接收的通告消息有没有错误。 (4)生存期字段表明代理发送通告消息的频率,这个值主要用来作“移动检测”。 (5)地址数字段和地址项大小字段分别表明列出的路由器地址/优先权对的数目,以及每对所占空间的大小。nullnull在移动代理通告扩展报文中: (1)类型字段为16的ICMP消息为移动代理通告扩展报文。 (2)长度字段值为(6+4×N), 其中N为转交地址数。 (3)序号为代理初始化后已发送的代理消息数。 (4)注册生存时间,表示代理接受任何注册请求的最长时间(以秒为单位),如果值为0xffff,则表示生存时间为无限大。 (5)R为请求注册;B为忙,此时外区代理不能接受其他的移动结点的注册;H为归属代理;F为外区代理;M为最小封装;G为GRE封装;V为Van Jacobson首部压缩。 null(6)保留,设置为0,在接收端忽略。 (7)转交地址,外区代理转交地址由外区代理确定,如果F字段设置了,外区代理至少包括一个转交地址,转交地址数量由长度字段决定。 前缀长度扩展可以跟在移动代理通告扩展后面,用来表明ICMP路由器通告中所列出的路由器地址的网络前缀的比特数。 (1)类型字段19为前缀长度扩展报文。 (2)长度字段的值为ICMP路由器通告中地址数字段的值。 (3)前缀长度,定义了该消息中ICMP路由器通告中列出的相应路由器地址的网络号。每一个路由器地址的前缀长度编码为一个字节,按ICMP路由器通告中路由器地址排列的顺序。前缀长度的数量与路由器地址字段的数量一致。 null图17-6 代理通告消息报文null2. 主动发现 主动发现通过移动结点广播一条请求代理的报文来实现。这种代理请求报文的唯一目的就是让链路上的所有代理立即发送一个代理通告消息。移动IP中定义的代理请求消息也使用扩展的“ICMP Router Discovery”机制作为代理发现的主要机制,与ICMP中路由器请求消息的唯一区别在于IP包的生存时间字段必须置成1。 下图给出了代理请求消息的格式,当归属或外区代理接收到这条消息时,它必须马上响应一条代理通告消息。17.3.2 位置注册17.3.2 位置注册移动结点必须将其位置信息向其归属代理进行注册,以便被找到。位置注册包括注册请求和注册应答两种信息。 在移动IP技术中,通常有三种位置注册规则:null1. 移动结点在外区网上的注册规则 移动结点向外区代理发送注册请求报文,外区代理接收并处理注册请求报文,然后将报文中继到移动结点的归属代理。归属代理处理完注册请求报文后向外区代理发送注册应答报文(接受或拒绝注册请求),外区代理处理注册应答报文,并将其转发到移动结点。null2. 直接的归属代理注册规则 移动结点向其归属代理发送注册请求报文,归属代理处理后向移动结点发送注册应答报文(接受或拒绝登记请求)。null3. 移动结点返回归属网注册规则 当移动结点返回到归属网络,结点应向归属代理撤销注册。在撤销注册之前,移动结点应配置适用于其归属网络的路由表。null17.3.3 隧道技术 当移动结点在外区网上时,归属代理需要将原始数据报转发给已注册的外区代理。此时,归属代理使用隧道技术,如图所示。 三种隧道技术方案分别是:IP封装(IP Encapsulation)、最小封装(Minimal Encapsulation)和通用路由封装GRE(Generic Routing Encapsulation)。null1. IP封装 IP封装定义在RFC 2003中,需要在原始数据包的现有首部前插入一个外层IP首部。外层首部大部分的设置可以从原始数据包拷贝而得。外层首部中的源地址和目的地址分别设置为隧道的入口和出口,入口设为移动结点的归属代理地址,出口设为移动结点的转交地址。首部长度、总长度和校验和都要根据IP封装定义来进行重新计算。 通过处理和消息传输,在隧道的出口接收到封装后的数据包后,将外层IP首部去除,便恢复出原始数据包。null2. 最小封装 IP最小封装在RFC 2004中定义,使用RFC 2004定义的数据包在封装之前不能被分片。因此,对移动IP技术来讲,最小封装技术是可选的。最小封装技术需要在原始数据包经修改的IP首部和未修改的净负荷之间插入最小转发首部(Minimal Forwarding Header)。 IP最小封装的实现技术如图17-9所示,原来的IP首部有相应的改动,例如协议类型字段为55,表示新的净荷是经过最小封装的数据包。最小转发首部的大小就是采用最小封装的隧道的开销,可能是8字节或12字节,这取决于数据包中是否包含源IP地址。 隧道出口结点拆包时,将最小转发首部的字段保存到IP首部中,然后移走此转发首部。 null图17-9 IP最小封装格式null3. 通用路由封装 通用路由封装GRE由RFC 1701定义。图17-10显示GRE的封装。 GRE首部放在净荷包和分发包之间。 通用路由封装的GRE首部中的大部分内容是可选的,其中包含了校验和、偏移、密钥、序号和路由等可选项。这些可选项通过GRE首部的前2个字节的标记和版本字段来定义。C是校验和存在指示位,R是路由存在指示位,K是密钥存在指示位,S是序列号存在指示位,s是严格源路由指示位。如果这些位设置为1表示相应的可选项存在。版本号必须置为0(13-15)。null图17-10 通用路由封装格式null(1)递归是递归封装控制字段,这是通用路由封装的特别之处。 (2)协议字段指示净荷包的协议类型,例如0x800表示IP数据包。 (3)校验和与其它协议格式一样,对通用路由封装首部和净荷包进行校验和计算。 (4)密钥字段是由隧道入口加入的一个4个字节的数字,接收方可以根据此项内容匹配发送报文。 (5)序号字段可以便于接收方来判断发送方发送数据包的顺序。 (6)路由字段包含了源路由项的汇总,表示路由的过程。 null4. 三种隧道技术的性能比较 IP封装最简单,是要求移动IP必须实现的隧道技术。 最小封装只用于没有进行IP分片的数据包。封装效率高。 通用路由封装效率最低,除了要在原始数据包前加一个GRE首部以外,还要再加一个新的IP首部,但是GRE可以支持多种协议的封装。17.4 移动IP的效率17.4 移动IP的效率1. 移动IP的不足 移动IP解决了IP层的移动,实现了对通信对端和上层应用的透明性,但仍存在一些问题。 (1)三角路由带来的时延问题 移动IP存在著名的三角路由问题。即通信对端(远地主机)将报文发送给归属代理,然后归属代理通过隧道发给外区代理,再转交给移动主机。而移动主机发送的报文则直接由外区代理转发给通信对端。两个方向的报文路径形成了一个三角形。null三角路由问题示意图null三角形路径问题会引入流量的时延,容易引起归属代理处的路由瓶颈。例如,即使在校园网这样的网络规模中,移动IP的三角路由也会使报文的平均时延增加45%。 解决这一问题的办法是将移动主机的转交地址与其归属地址进行绑定,当归属代理收到发给移动主机的第一个包时,将包转发给外区代理,同时发一个更新绑定包给远地主机,以便远地主机以后向这台移动主机发送信息时直接使用转交地址。远地主机将绑定信息存放在高速缓冲中。但出现的新问题是移动主机的再次移动会造成远地主机高速缓冲中内容的过时。所以当移动主机再次移动时,归属代理必须向远程主机发送报警包,通告变化。 null(2)隧道封装带来的开销问题 在向移动主机发送IP报文时,归属代理通过封装使用隧道将IP报文发送给移动主机,将增加大概20字节的开销。 (3)QoS和集中处理问题 移动IP只是解决了网络层的移动性问题,对于带宽预留等QoS保障并没有进行说明,在支持实时业务方面还有很多问题要解决。 另外移动节点连至因特网的链路通常是无线链路,这种链路与传统的有线网络相比,其带宽明显低得多,误码率高得多。 某些防火墙也可能会阻断IP隧道,因为它们检验每个数据包的源地址,而移动节点的数据包归属地址与外区网的网络地址不一样,从而导致防火墙阻截IP隧道数据包。 null2. IPv6对移动IP的优化与改善 在移动IPv4的基本协议中存在有“三角路由”问题,对此“路由优化”问题的解决是由另外的协议完成的,是基本协议的可选扩展,并且不被移动IPv4中的所有结点所支持。 在移动IPv6中,对这个问题的解决已经成为协议的一个主要部分,并被所有的IPv6结点所支持。对这种路由优化问题的整合允许任何通信结点和移动结点之间直接路由数据包,而不再经过移动结点的归属网络,也不再需要归属代理的转发功能。这种整合也允许移动IPv4中的“注册”功能和路由优化功能在单独一个协议中完成,而不是在两个不同的协议中完成。null移动结点的归属地址和转交地址之间的联系称为绑定,绑定具有一定的生存时间。当一个移动结点移动到外地链路并配置了一个新的转交地址时,将向归属代理和通信结点发送“绑定更新”消息。每个IPv6结点都有一个绑定缓存,用来保存其他结点的绑定。如果一个结点收到了绑定更新,它就会用这个绑定更新它的绑定缓存。每当结点发送一个分组时,都要在绑定缓存中搜索相关的条目。如果在绑定缓存中存在待发送分组的归属地址所对应的条目,那么就将分组发送到远端结点的转交地址上。null在移动IPv6中允许移动结点与具有“入口过滤”功能的路由器同时存在并有效工作而不互相影响。在移动IPv4中,当连接在外地链路的移动结点向通信结点发送数据包时,在某些情况下为了保证位置的透明性,移动结点将所要发送数据包的源地址设置成自己的归属地址。由于归属地址具有与外地链路不同的子网前缀,所以当这些数据包通过具有“入口过滤”功能的路由器时,将被路由器过滤掉。 在移动IPv6中移动结点可以使用转交地址作为它所发送数据包的IP首部中的源地址,这样,数据包就能正常的通过具有“入口过滤”功能的路由器。移动结点的归属地址被携带在数据包的“归属地址”目的地选项中,当通信节点接收到包含这样选项的数据包时,能够自动地把数据包的源地址替换成“归属地址”目的地选项中的归属地址。null在移动IPv6中不再有“外区代理”的概念。移动结点在离开归属网络时可以利用IPv6的增强功能(如“邻居发现”和“地址自动配置”机制)进行独立操作,而不需要任何来自于当地路由器的特殊支持。实质上,移动IPv6中“外区代理”与“归属代理”具有相同的功能,所以为了实现上的方便在外地链路上也使用“归属代理”的概念。 null在移动IPv4中,一般情况下“外区代理”具有为移动结点转发数据包的功能。其实在移动IPv6中也需要此功能,如当移动结点从外地链路A移动到外地链路B时,如果在外地链路A上没有一个路由器具有“归属代理”的功能,那么发往外地链路A 的数据包将丢失。在这种情况下,已经移动到外地链路B的移动结点应该向外地链路A上的某个路由器发送“绑定更新”消息,来要求这个路由器作为自己临时的“归属代理”,从这种意义上来说,外地链路上也应该具有“外区代理”,只是在移动IPv6中这个“外区代理”具有与“归属代理” 相同的功能。
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