淺析ＭＩＰｖ６

潘　艷

[摘要]目前,基于IPv4的移動(dòng)IPv4技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中越來越暴露出其不足之處,因而IETF制定了下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6,而移動(dòng)IPv6作為IPv6協(xié)議不可分割的一部分,解決移動(dòng)IPv4的地址和“三角路由”等問題。

[關(guān)鍵詞]IPv6MIPv4MIPv6

中圖分類號(hào):TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0710050-01

一、MIPv6的產(chǎn)生

近年來,隨著移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,使這兩個(gè)技術(shù)正在走向融合,而基于IPv4的移動(dòng)IPv4(MIPv4)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中越來越暴露出其不足之處,因而IETF制定了下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6,從本質(zhì)上解決了地址問題,而移動(dòng)IPv6(MIPv6)作為IPv6協(xié)議不可分割的一部分,通過對(duì)IPv6協(xié)議的添加和修改,基本解決了MIPv4的“三角路由”問題。

二、MIPv6對(duì)IPv6的添加和修改

(一)新增的IPv6擴(kuò)展頭

1.新的移動(dòng)擴(kuò)展報(bào)頭(MH)。移動(dòng)擴(kuò)展頭是一個(gè)新定義的擴(kuò)展頭。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)、和家鄉(xiāng)代理使用移動(dòng)擴(kuò)展頭來攜帶那些用于注冊(cè)、建立綁定的消息。移動(dòng)擴(kuò)展頭可以攜帶的消息有:家鄉(xiāng)測試初始、轉(zhuǎn)交測試初始、家鄉(xiāng)測試、轉(zhuǎn)交測試等4個(gè)消息,用于返回路徑可達(dá)過程;綁定更新消息,用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通知通信節(jié)點(diǎn)或者家鄉(xiāng)代理它當(dāng)前獲得的轉(zhuǎn)交地址;綁定確認(rèn)消息,用于對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的綁定更新進(jìn)行確認(rèn);綁定刷新請(qǐng)求消息,用于請(qǐng)求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送新的綁定,當(dāng)生存期接近過期時(shí)使用;綁定錯(cuò)誤消息,通信節(jié)點(diǎn)使用它來通知和移動(dòng)性相關(guān)的錯(cuò)誤。

2.新的家鄉(xiāng)地址選項(xiàng)。MIPv6定義了一個(gè)新的家鄉(xiāng)地址選項(xiàng),該選項(xiàng)包含在IPv6的目的地選項(xiàng)擴(kuò)展頭中,用在離開家鄉(xiāng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的分組中通告接受者移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址。

3.第二類路由頭。MIPv6定義的第二類路由頭是一個(gè)新的路由頭類型。通信節(jié)點(diǎn)使用第二類路由頭直接發(fā)送分組到移動(dòng)節(jié)點(diǎn),把移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址放在IPv6報(bào)頭的目的地址字段中,而把移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址放在第二類路由頭中。當(dāng)分組到達(dá)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí),移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從第二類路由頭中提取出家鄉(xiāng)地址,作為這個(gè)分組的最終目的地址。

(二)新增加的ICMPv6報(bào)文

1.新增的家鄉(xiāng)代理發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用該報(bào)文來啟動(dòng)家鄉(xiāng)代理地址的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)過程,在網(wǎng)絡(luò)上離移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最近的家鄉(xiāng)代理會(huì)接收到這個(gè)請(qǐng)求報(bào)文。

2.新增的家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)應(yīng)答。家鄉(xiāng)代理用家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)應(yīng)答報(bào)文來回應(yīng)家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求報(bào)文,并在此報(bào)文中給出移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路上作為家鄉(xiāng)代理的路由器的列表。

3.新增的移動(dòng)前綴請(qǐng)求。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)時(shí),發(fā)送移動(dòng)前綴請(qǐng)求消息給其家鄉(xiāng)代理。消息的目的是從家鄉(xiāng)代理請(qǐng)求移動(dòng)前綴通告,使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)收集關(guān)于它的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)的前綴信息。

4.新增的移動(dòng)前綴廣播。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)離開家鄉(xiāng)鏈路時(shí),家鄉(xiāng)代理發(fā)送移動(dòng)前綴廣播消息,用于通知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路的前綴信息。

(三)對(duì)鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的修改

1.修改了路由器通告消息。增加了一個(gè)指示發(fā)送者是否是本鏈路上家鄉(xiāng)代理的標(biāo)志位H。

2.修改了路由器通告消息中的前綴信息選項(xiàng)。為了使家鄉(xiāng)代理知道本鏈路上所有其他家鄉(xiāng)代理的地址,從而建立家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)機(jī)制所需的家鄉(xiāng)代理列表,使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以給它以前轉(zhuǎn)交地址所在鏈路的路由器發(fā)送綁定更新消息,從而建立從舊轉(zhuǎn)交地址到新轉(zhuǎn)交地址的轉(zhuǎn)發(fā)路徑,這時(shí)MIPv6需要知道路由器的全球地址,但是,鄰居發(fā)現(xiàn)僅僅通告路由器的鏈路局部地址。因此,在前綴信息選項(xiàng)中增加了一個(gè)路由地址位(R位),如該位被設(shè)置,那么,發(fā)送該路由器通告的路由器必須在前綴信息選項(xiàng)的前綴字段中包含一個(gè)該路由器的完整的全球地址。

3.新的通告間隔選項(xiàng)。用在路由器通告消息中指示路由器周期性發(fā)送非請(qǐng)求組播路由器通告的間隔。

4.新的家鄉(xiāng)代理信息選項(xiàng)。用在家鄉(xiāng)代理發(fā)送的路由器通告消息中,通告關(guān)于本家鄉(xiāng)代理的信息。

5.路由器通告發(fā)送規(guī)則的修改。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)限定,路由器從任何給定網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送非請(qǐng)求組播路由器通告的最小周期是3秒。為了對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)提供更好的支持,在MIPv6協(xié)議中放寬了這個(gè)限制,使路由器對(duì)非請(qǐng)求組播路由器通告的發(fā)送更為頻繁。

6.對(duì)路由器請(qǐng)求發(fā)送規(guī)則的修改。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議規(guī)定節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送超過3次路由器申請(qǐng),并且每次申請(qǐng)之間應(yīng)該間隔4秒以上。在移動(dòng)IPv6協(xié)議中同樣放寬了該限制,允許離開家鄉(xiāng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以更高的頻率發(fā)送路由器請(qǐng)求。

7.對(duì)重復(fù)地址檢測的修改。鄰居發(fā)現(xiàn)使用重復(fù)地址檢測過程檢查IP地址的唯一性。如果重復(fù)地址檢測過程失敗,IPv6節(jié)點(diǎn)應(yīng)該停止使用相關(guān)IP地址,等待重新配置。MIPv6允許移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外地鏈路上遇到重復(fù)地址檢測失敗后,只是在完成下一次移動(dòng)前在接口上停止使用這個(gè)地址,并不等待重新配置或放棄使用接口。

三、MIPv6工作原理

MIPv6的工作過程如上圖所示。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)(如線1所示),進(jìn)行移動(dòng)檢測,并通過路由搜索和自動(dòng)配置機(jī)制確定轉(zhuǎn)交地址。當(dāng)MN得到轉(zhuǎn)交地址后,就向家鄉(xiāng)代理HA發(fā)送綁定更新信息(如線2所示)。當(dāng)HA收到綁定更新消息后,就在綁定緩存中添加一個(gè)相應(yīng)的條目,記錄MN的綁定信息。之后,HA向MN發(fā)送綁定確認(rèn)(如線3所示)表示注冊(cè)成功。當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)CN發(fā)送數(shù)據(jù)包給MN的家鄉(xiāng)地址時(shí),路由到MN的家鄉(xiāng)鏈路被MN的家鄉(xiāng)代理截獲(如線4所示),家鄉(xiāng)代理通過隧道方式將數(shù)據(jù)包傳送到MN當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址上(如線5所示)。MN接收到CN通過HA隧道轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包后,立即和CN進(jìn)行注冊(cè)綁定過程(如線6-7所示)。當(dāng)注冊(cè)完畢后,CN與MN之間的通信就可以利用MN的轉(zhuǎn)交地址進(jìn)行通信了。

由上圖可知,通過路由優(yōu)化,CN和MN就能夠直接進(jìn)行通信而無須經(jīng)過HA的轉(zhuǎn)發(fā)。這樣減少了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù),縮短了轉(zhuǎn)發(fā)延遲,同時(shí)減輕了HA的工作負(fù)載,保持了移動(dòng)透明性,從而極大的解決了“三角路由問題”。

參考文獻(xiàn):

[1]Perkins C,IP Mobility Support,RFC2002,Oct 1996.

[2]R.Hinden,Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification,RFC2460,December 1998.

[3]D.Johnson,C.Perkins,J.Arkko,Mobility Support in IPv6,RFC3775,June 2004.

作者簡介:

潘艷(1980-),遼寧省錦州人,碩士研究生畢業(yè),渤海大學(xué)教師。