移動寬帶時期IPv6發展趨勢

文/徐磊 黃宏聰

1 移動寬帶時期IPV6過渡技術應用與發展趨勢

在移動互聯網和寬帶技術迅猛發展的時代，移動終端所需的IP 地址數量已嚴重不足，另外，IPv4 不具有移動性等問題。因此需大力發展IPv6，以求解決IPv4 地址空間受限，移動性不好的問題。而完全實現IPv6，需要做好IPv4 向IPv6 的過渡，目前過渡所采用的技術主要分為雙棧技術、隧道技術及翻譯技術三種，以求達到由IPv4 向IPv6 過渡的目的。所謂的雙棧技術，即同時在節點處使用兩套協議棧的模式，這種節點稱為IPv6/IPv4 節點，它的主要特征就是同時收發IPv4 分組與IPv6 分組，能夠實現IPv4 與IPv4 之間、IPv6 和IPv6之間的使用互通。支持IPv4 與IPv6 雙棧技術，如圖1所示。

而隧道技術是在IPv6 發展初期，為了解決網絡傳輸不兼容問題而發展起來的技術手段。根據確定隧道終點的IP 地址的方式，隧道技術又分為手工隧道和自動隧道兩種。而根據如何將數據包在端點的封裝與解封裝，又將隧道技術分為手工隧道、IPv6over IPv4 隧道及IPv6to IPv4 隧道等技術。所謂的手工隧道技術是指在經常保持通信的IPv6 站點之間，采用手動配置的方式進行建立。采用這種方式的IPv6 站點具有一個明顯的特征，就是所有站點要求至少有一個IPv4 地址，而自動隧道技術不需要手動配置隧道終點，操作方式更加靈活。第三種過渡技術是翻譯技術，根據在網絡中位置的區別，翻譯技術具體又可分為應用層翻譯器（SOCKS 64、BIA），傳輸層翻譯器（TRT），網絡層翻譯器（無狀態IP/ICMP 翻譯、網絡地址翻譯-協議翻譯NAT-PT、BIS）三種。

2 IPv6的電力物聯網地址規劃、通信組網和通信接口轉換技術

2.1 工作原理

移動IPv6 基本組成如圖2所示。移動節點在移動過程中為了保持與通信對端不間斷的通信，移動節點進行了路由器搜索、移動檢測、獲取轉交地址、注冊家鄉代理、建立隧道、注冊通信對端、發送數據包等過程。移動IPv6具體的工作原理可以進行以下描述，移動節點在漫游過程中時，采取常見的OSPFv6 路由通信手段；當數據在外地鏈路上移動時，數據的轉交地址將會被移動節點自動配置而出。進而移動節點將轉交地址進行多個信息注冊，但只會形成一個主要轉交地址。經過路由通過通信對端返回注冊地址。如果通信對端已獲得地址轉交，則通信對端直接將數據信息發至移動節點當前位置；如果通信對端未獲得地址轉交，數據信息將會被通信對端進行處理，然后將處理后數據信息轉發至網絡中，最終使數據信息發至移動節點的當前位置。

2.2 安全性分析

移動IPv6 改變了互聯網世界，給人們帶來了切實的便利，但同時，人們不得不面對移動IPv6 在網絡中存在諸多的安全性風險這個問題。隨著移動互聯網環境的不斷開放，大量的移動終端設備不斷接入網絡，無線接入的安全性受到了極大的威脅，進而無法保障用戶的信息安全，造成用戶隱私信息泄露，嚴重時移動終端會被非法分子采用無線網絡的方式進行攻擊，且很難對非法分子進行追蹤。另外，移動網絡的動態拓撲結構、良好的移動性能也間接為移動IPv6 的安全帶來了威脅，移動終端的位置發生變動時，將重新對地址進行信息注冊，注冊過程存在一定的安全問題。另一方面，在移動終端處于異地網絡中時，不能確定異地網絡的安全性，無法保障移動終端設備使用過程中的信息安全。而且移動IPv6 資源常常會受到移動寬帶帶寬的影響，這就增加了移動IPv6 網絡系統被DoS 攻擊的風險，之前針對有線網絡開發的安全技術也很難直接運用到移動IPv6 的安全防護中去，而且給研究移動網絡的安全性帶來諸多困難。

圖1：雙棧技術

為了保障通信的安全性，移動IPv6 常常采取五大應對措施，即使用MIPv6 協議提供的安全機制，使用靜態共享密鑰保護MIPv6路由優化過程，使用IPsec 保護MN 和HA 之間的通信消息，設置移動節點標識符選項及使用移動IPv6 認證協議。但采取的這些應對措施并不能達到消除所有安全隱患的目的，只能在一定程度上減小風險。

3 基于融合認證機制的移動IPv6安全快速切換技術

3.1 移動IPv6快速切換協議

移動IPv6 快速切換協議是針對切換耗時而引入的。為了達到快速切換移動節點的目的，解決移動節點切換的安全性，引入相應的安全機制非常必要。因此，移動IPv6 快速切換（Fast Handover）技術被IETF 工作組正式提出，英文縮寫為FMIPv6（Fast Handover Mobile IPv6）。為達到切換迅速的目的，FMIPv6 采用觸發鏈路層進行預注冊的方式，在將移動節點快速切換成功后，即進行新的轉交地址注冊。

3.2 基于融合認證機制的移動IPv6安全快速切換技術

圖2：移動IPv6 基本組成

圖3：快速切換認證模型圖

圖4：移動節點切換流程

為了解決引入認證機制導致的切換延時問題，國外已在研究將用于認證的信息封裝在通信信令中，將切換信令與認證信息兩者融合，已求達到降低切換延時的目的，該方案現已成為IETF 標準。除了融合方案之外，合理選擇切換方法對提高切換性能也至關重要，其中，FMIPv6（Fast Handover Mobile IPv6）增強協議不但切換性能良好，而且有較好的適用性，在FMIPv6 基礎上加入AAA 方案（Authentication，Authorization and Accounting，即認證，授權和計賬，是保障網絡安全性和資源合理使用的重要機制）能夠實現接入認證功能，但對優化網絡整體性能并沒有作用，因此在MIPSec（Mobile IP Security）平臺上，提出了基于融合認證機制的移動IPv6 安全快速切換方法（SeFMIPv6），采用EIKEv2 消息的方法，SeFMIPv6 能夠在接入點和節點間進行雙向認證，在對節點進行切換操作時，可同時進行轉交地址注冊和接入認證操作，進而降低切換延時。圖3所示是SeFMIPv6 模式下的節點快速切換模型。圖4所示為具體的移動節點切換認證流程。

4 結束語

隨著移動通信技術與互聯網技術的融合發展，移動IP 協議顯得非常重要，而移動IPv6 將成為重點發展的技術。本文在對移動寬帶時期IPV6 演進發展進行總結的基礎上，總結得出了發展趨勢，并對移動IPv6 的安全性進行了分析。通過融合認證機制的移動IPv6安全快速切換技術可知，該技術能夠在對節點進行切換操作的同時，進行轉交地址注冊和接入認證操作，進而達到降低切換延時的目的。隨著基于移動IPv6協議的互聯網技術的發展，將會產生一些網絡安全問題，未來對發展移動性好、規模大、分布廣的互聯網來說，深入研究移動IPv6 技術有著重大意義。