17-Mobile_IP

2020/2/15MobileIP/JYH20101移动IPMobileIP网络与交换技术国家重点实验室宽带网研究中心金跃辉2020/2/15MobileIP/JYH20102推动移动互联网的力量技术层面硬件技术的发展使设备小型化移动设备的普及：笔记本、PDA、移动电话互联网的飞速发展：信息共享、通信移动通信技术的发展：支持高速数据传输应用层面经济全球化，人的流动性增加，移动办公对通信和信息的依赖性增强网络融合和业务融合的趋势问题:现有的互联网协议无法支持节点移动2020/2/15MobileIP/JYH20103移动IP的出现移动IP是一个支持节点移动性的网络层解决方案可以在不同媒介的网络间提供节点移动功能，对下层传输媒体不做任何要求向上层屏蔽了节点移动的细节，现有互联网的上层协议都无须改动解决通信对端和移动节点间IP分组的发送问题通信对端如何将IP分组发送给移动节点移动节点如何将IP分组发送给通信对端移动IP通过隧道技术来实现2020/2/15MobileIP/JYH20104移动IP的设计要求可以在全球互联网上提供节点移动功能移动节点在改变网络接入点时，不必改变其IP地址，就能与其他网络节点进行正常的通信移动节点切换链路时，应能保持正在进行的通信移动节点可以用一个永久IP地址连接到任何链路移动节点应能与不具备移动IP功能的节点通信具有可扩展性和安全性对上层协议透明移动节点不应该比网络上的其他节点面临更多的安全威胁支持子网的整体移动2020/2/15MobileIP/JYH20105MobileIP标准RFC3344IPMobilitySupportforIPv4RFC3775MobilitySupportinIPv6RFC3776UsingIPSectoProtectMobileIPv6SignalingBetweenMobileNodesandHomeAgentsRFC4093MobileIPv4TraversalofVirtualPrivateNetwork（VPN）Gateways其他相关标准RFC2003、2004、1701（隧道技术）RFC2005（移动IP的应用）RFC2006（移动IP的管理信息库（MIB））……2020/2/15MobileIP/JYH20106相关术语1/2移动节点（MobileNode）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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通信对端（CorrespondentNode）与移动节点通信的计算机家乡网络（HomeNetwork）移动节点的归属网络家乡地址（HomeAddress）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2020/2/15MobileIP/JYH20107相关术语2/2家乡链路（HomeLink）移动节点家乡网络的链路家乡代理（HomeAgent）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分组，将分组转发给移动节点外地链路（ForeignLink）移动节点所在的外地网络的链路外地代理（ForeignAgent）运行在外地网络上，是移动节点发送分组的缺省网关隧道（Tunnel）一个分组被封装在另一个分组的净荷中进行传送所经过的路径2020/2/15MobileIP/JYH20108移动IP的实体互联网家乡代理家乡链路外地代理外地代理外地链路外地链路移动节点通信对端代理即可以是主机也可以是路由器2020/2/15MobileIP/JYH20109移动IP中的隧道原始IP分组净荷源IP目的IP被封装的IP分组IPsrcIPdst净荷源IP目的IP通信对端家乡代理外地代理移动节点隧道2020/2/15MobileIP/JYH201010转交地址（CoA）用于标识移动节点的当前位置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分组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2020/2/15MobileIP/JYH201011转交地址的分类外地代理转交地址(ForeignAgentCoA)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MobileIPv4推荐使用配置转交地址(CollocatedCoA)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MobileIPv6推荐使用2020/2/15MobileIP/JYH201012移动IP的工作原理1/2移动节点移动到外地链路上，得到一个由外地代理分配的转交地址移动节点将转交地址报告给家乡代理通信对端将分组发送到移动节点的家乡链路家乡代理截获分组，通过隧道将分组转发给移动节点移动节点要发送分组时，将外地链路上的路由器作为缺省网关2020/2/15MobileIP/JYH201013移动IP的工作原理2/2互联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报告位置发送数据2020/2/15MobileIP/JYH201014移动IP的工作过程第一阶段：代理搜索移动节点判断自己的位置并得到一个转交地址可以是移动节点主动发起或者被动接收第二阶段：注册移动节点向外部代理请求服务，通知家乡代理它的转交地址注册请求/注册应答第三阶段：分组发送和接收2020/2/15MobileIP/JYH201015代理搜索家乡代理和外地代理周期性地广播代理广播(AgentAdvertisement)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(AgentSolicitation)消息，代理收到此消息后立即响应代理广播消息2020/2/15MobileIP/JYH201016移动节点如何判断自己的移动用生存时间域作移动检测如果一个移动节点注册到一个外地代理上了，但在代理广播消息中生存时间域规定的时间内没有收到来自那个代理的广播就认为它已移动到另一链路上或那个代理已经坏了,便向下一个发来代理广播消息的外地代理注册如果没有收到任何广播它就发出一个代理请求消息去询问用网络前缀作移动检测假设移动节点向某条链路上的一条外地代理注册了，又收到了来自另一个外地代理的代理广播消息由于在同一条链路上可能有多个外地代理，移动节点必须判定它收到的两个广播消息是否来自同一条链路如果是，就不必注册如果不是，移动节点就肯定改变了位置，需要向在新链路上的外地代理进行注册2020/2/15MobileIP/JYH201017注册请求使用外地代理转交地址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（RegistrationRequest）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（RegistrationReply）消息指示注册失败使用配置转交地址移动节点根据某种配置规程获得一个配置转交地址通过地址自动配置得到被动地址自动配置：向某个服务器申请，如DHCP主动地址自动配置：网络前缀+自己的MAC地址通过管理员手工配置得到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2020/2/15MobileIP/JYH201018注册家乡代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准备作为隧道入口封装发送给移动节点的分组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2020/2/15MobileIP/JYH201019注册应答使用外地代理转交地址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准备作为隧道出口拆封分组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使用配置转交地址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2020/2/15MobileIP/JYH201020代理ARP技术110.0.0.1路由器410.0.0.4家乡代理10.0.0.253IP:10.0.0.254MAC:00105A839F89IP地址MAC地址10.0.0.25400105A839F8910.0.0.400105A839F89家乡代理广播的ARP10.0.0.400105A839F89路由器的ARP表2020/2/15MobileIP/JYH201021移动节点的分组接收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分组分组被路由到移动节点的家乡网络家乡代理截获该分组，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，对分组进行封装后发送如果使用外地代理转交地址作为隧道出口的外地代理对数据进行拆封，检查访问者列表，将分组转交给移动节点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2020/2/15MobileIP/JYH201022移动节点的分组发送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2020/2/15MobileIP/JYH201023使用外地代理转交地址示例互联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注册消息发送数据隧道2020/2/15MobileIP/JYH201024使用配置转交地址示例互联网家乡代理家乡网络通信对端外地网关外地链路移动节点注册消息发送数据隧道2020/2/15MobileIP/JYH201025IPv6对移动性的支持地址空间大，只使用配置转交地址，无须使用外地代理同时采用隧道技术和选路报头向移动节点发送数据使用ICMPv6路由器搜索实现代理搜索功能集成了路由优化功能2020/2/15MobileIP/JYH201026移动IPv6的工作机制(1)移动节点连接在它的家乡链路上时与任何固定的主机和路由器一样工作当移动节点连接在外地链路上时，它采用IPv6定义的地址自动配置方法得到外地链路上的转交地址移动节点将它的转交地址通知给家乡代理如果可以保证操作时的安全性，移动节点也将它的转交地址通知几个通信伙伴2020/2/15MobileIP/JYH201027移动IPv6的工作机制(2)不知道移动节点的转交地址的通信对端送出的分组和移动IPv4中一样进行路由分组先被路由到移动节点的本地网络，从那里家乡代理再将它们经过隧道送到移动节点的转交地址知道移动节点转交地址的通信对端送出的分组可以利用IPv6选路报头直接送给移动节点(路由优化功能)选路报头将移动节点的转交地址作为一个中间目的地址2020/2/15MobileIP/JYH201028移动IPv6的路由过程外地网关通信对端移动节点互联网家乡代理通信对端不知道转交地址通信对端知道转交地址移动节点发送隧道2020/2/15MobileIP/JYH201029移动IP的相关技术如何实现对实时业务和组播的支持如何提供服务质量和安全性保障快速切换（Fasthandoff）平滑切换（Smoothhandoff）路由优化（解决三角路由问题）服务定位问题（Ser