淺議移動通信中移動IP節點技術的實現

中圖分類號：TN文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)09-0-01

摘要：移動IP為移動主機在移動過程中保持原來通信不間斷提供了實現方法，隧道技術是移動IP的關鍵技術之一。本文在深入學習移動IP的基礎知識之后，給出了移動節點的一個具體的實現，具有一定實踐意義。

關鍵字：移動 通信 IP

一、移動通信中移動IP原理分析

移動IP中的隧道技術有三種封裝方式：IP 的IP封裝（IP in IP Encapsulation），最小封裝（Minimal Encapsulation）和通用路由封裝（Generic Routing Encapsulation）。

在移動 IP 中，隧道的入口為移動節點的家鄉代理，隧道的出口為移動節點的外地代理。家鄉代理需要實現封裝功能，封裝后的數據包能到達外地代理，外地代理接到數據包后，進行解封裝，然后將數據包路由給移動節點。數據包離開隧道入口后，在沒有到達隧道出口前，可能出現路由環使它又回到了隧道入口處的情況，這樣每次隧道都為它加封一個 IP 報頭，而每個新的報頭都有自己的生存時間域（TTL）值，這樣就會出現數據包一直增大下去。為了防止這種遞歸封裝，可采用如下機制：預封裝的數據包的源地址就是隧道入口地址，此時假設遞歸封裝出現；預封裝的數據包的源地址與隧道入口處路由表指示的隧道出口地址相同，此時也假設遞歸封裝出現。

同時，如果家鄉代理要將移動節點家鄉鏈路上的廣播包送給移動節點，必須采用多重封裝，這時，里面一層隧道是從家鄉代理到移動節點的家鄉地址，外面一層隧道是從家鄉代理到移動節點的轉交地址。因為，如果不采用多重封裝的話，外地代理解封裝后收到的是廣播地址，它就不知道怎么辦了。因此，這種現象應該作為防遞歸封裝中的一種特殊情況處理。

在解封裝中，主要是將新 IP 報頭去掉，使原來 IP 數據報恢復出來，因此相對較為簡單。移動 IP 中，移動節點的外地代理已經保存了移動節點的注冊信息，它能夠將解封裝后得到的數據報路由給移動節點。這樣，就完成了從一個節點向移動節點發送一次數據的全過程。

二、移動IP節點在移動過程中通信的實現

通常情況下，按照[RFC 2002]的標準，根據 IPv4 的移動 IP 方案規定，移動節點在外地鏈路上應該有一個外地代理位于隧道的出口，將從隧道發送過來的數據包轉發給已經移動到該鏈路上的移動節點，但是隨著 IPv6 即將成為事實上的下一代互聯網的標準協議，地址空間問題已經徹底的解決，移動 IPv6 協議中取消了外地代理。

1、移動節點的工作方式

移動節點基本工作方式有 5 個方面：

代理搜索：代理搜索是移動節點能維持正常通信的前期工作，通過代理搜索移動節點首先確定自己的位置。

注冊:移動節點確定自己在外地鏈路的時候，循環給家鄉帶理發送一個 UDP 包，通知它自己當前的 IP 地址，即外地鏈路取得的轉交地址，直到收到代理服務器的應答消息。

注銷：移動節點重新回到家鄉鏈路的時候，循環給家鄉帶理發送一個 UDP 包，直到收到家鄉代理的應答消息。

接收數據包：移動節點在家鄉鏈路接收數據包和固定節點的工作機制完全一樣。

發送數據包：如果移動節點確定自己在家鄉鏈路上，它象固定節點一樣，使用 TCP/IP 協議，不需要對數據包進行額外處理，直接發送；否則，移動節點會發現要發送的數據包的源地址是當前鏈路的轉交地址，因此，它先將發送包源地址修改為家鄉地址，然后再發送。

2、代理搜索

移動節點利用代理搜索過程主要完成三個功能，即判定自身當前是連在家鄉鏈路上還是外地鏈路上；檢測自身是否已經切換了鏈路；如果已經處于外地鏈路，則取得外地鏈路上的轉交地址。

代理搜索由兩條簡單的消息構成。

第一條消息是代理廣播消息，家鄉代理利用這個消息向移動節點宣布它們的功能。當一個節點在一條鏈路上被配置成家鄉代理服務器的時候，它就在這條鏈路上廣播或組播代理廣播消息，這使得連到這條鏈路上的移動節點可以判定該鏈路上是否有代理存在。如果有，可以從代理廣播消息中取得代理服務器的IP地址，并且判定代理的功能是什么。

第二條消息是代理請求消息，當移動節點沒有耐心等待下一個周期發送的代理廣播消息時，它可以發送代理請求消息。這個消息的唯一目的就是讓鏈路上的所有代理立即發送一個代理廣播消息。

3、注冊、注銷機制

移動IP的注冊過程在代理搜索之后。此時，移動節點已經可以判斷出自己的位置，是處于家鄉鏈路還是處于外地鏈路。當移動節點發現它的網絡接入點從一條鏈路切換到另一條鏈路上時，它就要進行注冊。另外，由于這些注冊也有一定的生存時間，所以有些時候，移動節點的位置并沒有移動，它也要在現有注冊過期時進行重新注冊。

移動IP的注冊過程是：通知家鄉代理它在外地鏈路取得的轉交地址;使一個要過期的注冊重新生效;在回到家鄉鏈路上時要進行注銷操作。

4、傳遞數據包的選路

根據移動節點的當前位置進行數據包選路的技術，這是移動IP的最主要技術之一。我們必須考慮兩種情況：移動節點連接在家鄉鏈路上時和移動節點連接在外地鏈路上時。后一種情況還有兩種情形：移動節點采用的是代理轉交地址還是配置轉交地址。由于IPv6已經成為下一代互聯網事實上的標準協議，并且IPv6不存在地址空間問題，因此，在IPv6下，移動IP將沒有外地代理。

三、總 結

移動 IP 為移動主機在移動過程中保持原來通信不間斷提供了實現方法，隧道技術是移動 IP 的關鍵技術之一。當通信節點向移動節點發送數據報時，必須使用到隧道技術。本文介紹了移動 IP 中隧道技術的基本原理，以及給出了一種在 Linux 系統下實現它的方法。對于實現途徑，主要是在 Linux 內核中加入程序模塊，用以完成隧道技術的功能。隨著當今電子商務的蓬勃發展，人們對于新的通信業務的要求越來越高，這是互聯網及 TCP/IP 協議成功發展的必然結果。從而誕生出下一代的互聯網協議 IPv6，因此，隨著移動用戶和設備的飛速發展，基于 IPv6 的移動 IP 協議必然會迎來更廣泛的發展前景。