摘要：移動(dòng) IP 為移動(dòng)主機(jī)在移動(dòng)過程中保持原來通信不間斷提供了實(shí)現(xiàn)方法，隧道技術(shù) 是移動(dòng) IP 的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文在深入學(xué)習(xí)移動(dòng) IP 的基礎(chǔ)知識之后，給出了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)，具有一定實(shí)踐意義。

　　1 移動(dòng)通信中移動(dòng) IP原理分析

　　移動(dòng) IP 中的隧道技術(shù)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(dòng) IP 中，隧道的入口為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理，隧道的出口為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的外地代理。家鄉(xiāng)代理需要實(shí)現(xiàn)封裝功能，封裝后的數(shù)據(jù)包能到達(dá)外地代理，外地代理接到數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行解封裝，然后將數(shù)據(jù)包路由給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)包離開隧道入口后，在沒有到達(dá)隧道出口前，可能出現(xiàn)路由環(huán)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(gè) IP 報(bào)頭，而每個(gè)新的報(bào)頭都有自己的生存時(shí)間域(TTL)值，這樣就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包一直增大下去。為了防止這種遞歸封裝，可采用如下機(jī)制：預(yù)封裝的數(shù)據(jù)包的源地址就是隧道入口地址，此時(shí)假設(shè)遞歸封裝出現(xiàn);預(yù)封裝的數(shù)據(jù)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(shí)也假設(shè)遞歸封裝出現(xiàn)。

　　同時(shí)，如果家鄉(xiāng)代理要將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路上的廣播包送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，必須采用多重封裝，這時(shí)，里面一層隧道是從家鄉(xiāng)代理到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址，外面一層隧道是從家鄉(xiāng)代理到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。因?yàn)?，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(xiàn)象應(yīng)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(bào)頭去掉，使原來 IP 數(shù)據(jù)報(bào)恢復(fù)出來,因此相對較為簡單。移動(dòng) IP 中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的外地代理已經(jīng)保存了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的注冊信息，它能夠?qū)⒔夥庋b后得到的數(shù)據(jù)報(bào)路由給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。這樣，就完成了從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一次數(shù)據(jù)的全過程。

　　2 移動(dòng)IP節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過程中通信的實(shí)現(xiàn)

　　通常情況下，按照[RFC 2002]的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù) IPv4 的移動(dòng) IP 方案規(guī)定，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外地鏈路上應(yīng)該有一個(gè)外地代理位于隧道的出口，將從隧道發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給已經(jīng)移動(dòng)到該鏈路上的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，但是隨著 IPv6 即將成為事實(shí)上的下一代互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，地址空間問題已經(jīng)徹底的解決，移動(dòng) IPv6 協(xié)議中取消了外地代理。在本文，為了簡化問題的實(shí)現(xiàn)，我們規(guī)定，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外地鏈路上的轉(zhuǎn)交地址全部都是配置轉(zhuǎn)交地址，即不需要外地代理的轉(zhuǎn)發(fā)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)直接位于隧道的出口，接收數(shù)據(jù)包。

　　2.1 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的工作方式

　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)基本工作方式有 5 個(gè)方面：

　　代理搜索：代理搜索是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能維持正常通信的前期工作，通過代理搜索移動(dòng)節(jié)點(diǎn)首先確定自己的位置。

　　注冊:移動(dòng)節(jié)點(diǎn)確定自己在外地鏈路的時(shí)候，循環(huán)給家鄉(xiāng)帶理發(fā)送一個(gè) UDP 包，通知它自己當(dāng)前的 IP 地址，即外地鏈路取得的轉(zhuǎn)交地址，直到收到代理服務(wù)器的應(yīng)答消息。

　　注銷：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)重新回到家鄉(xiāng)鏈路的時(shí)候，循環(huán)給家鄉(xiāng)帶理發(fā)送一個(gè) UDP 包，直到收到家鄉(xiāng)代理的應(yīng)答消息。

　　接收數(shù)據(jù)包：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)鏈路接收數(shù)據(jù)包和固定節(jié)點(diǎn)的工作機(jī)制完全一樣。

　　發(fā)送數(shù)據(jù)包：如果移動(dòng)節(jié)點(diǎn)確定自己在家鄉(xiāng)鏈路上，它象固定節(jié)點(diǎn)一樣，使用 TCP/IP 協(xié)議，不需要對數(shù)據(jù)包進(jìn)行額外處理，直接發(fā)送;否則，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的源地址是當(dāng)前鏈路的轉(zhuǎn)交地址，因此，它先將發(fā)送包源地址修改為家鄉(xiāng)地址，然后再發(fā)送。

　　2.2 代理搜索

　　移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用代理搜索過程主要完成三個(gè)功能，即判定自身當(dāng)前是連在家鄉(xiāng)鏈路上還是外地鏈路上;檢測自身是否已經(jīng)切換了鏈路;如果已經(jīng)處于外地鏈路，則取得外地鏈路上的轉(zhuǎn)交地址。

　　代理搜索由兩條簡單的消息構(gòu)成。

　　第一條消息是代理廣播消息，家鄉(xiāng)代理利用這個(gè)消息向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)宣布它們的功能。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在一條鏈路上被配置成家鄉(xiāng)代理服務(wù)器的時(shí)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(dòng)節(jié)點(diǎn)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(wù)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(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)沒有耐心等待下一個(gè)周期發(fā)送的代理廣播消息時(shí)，它可以發(fā)送代理請求消息。這個(gè)消息的唯一目的就是讓鏈路上的所有代理立即發(fā)送一個(gè)代理廣播消息。有些時(shí)候，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)快速地切換鏈路，而代理發(fā)送廣播消息的頻率相比而言就太慢了，這時(shí)代理請求消息就非常有用了。由于密鑰管理上的困難，移動(dòng)IP不要求對這兩種消息進(jìn)行確認(rèn)。

　　2.3 注冊、注銷機(jī)制

　　移動(dòng)IP的注冊過程在代理搜索之后。此時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)可以判斷出自己的位置，是處于家鄉(xiāng)鏈路還是處于外地鏈路。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)它的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)從一條鏈路切換到另一條鏈路上時(shí)，它就要進(jìn)行注冊。另外，由于這些注冊也有一定的生存時(shí)間，所以有些時(shí)候，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置并沒有移動(dòng)，它也要在現(xiàn)有注冊過期時(shí)進(jìn)行重新注冊。

　　移動(dòng)IP的注冊過程是：通知家鄉(xiāng)代理它在外地鏈路取得的轉(zhuǎn)交地址;使一個(gè)要過期的注冊重新生效;在回到家鄉(xiāng)鏈路上時(shí)要進(jìn)行注銷操作。

　　2.4 傳遞數(shù)據(jù)包的選路

　　根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置進(jìn)行數(shù)據(jù)包選路的技術(shù)，這是移動(dòng)IP的最主要技術(shù)之一。我們必須考慮兩種情況：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接在家鄉(xiāng)鏈路上時(shí)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接在外地鏈路上時(shí)。后一種情況還有兩種情形：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采用的是代理轉(zhuǎn)交地址還是配置轉(zhuǎn)交地址。由于IPv6已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并且IPv6不存在地址空間問題，因此，在IPv6下，移動(dòng)IP將沒有外地代理。

　　當(dāng)注冊工作完成之后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)無論漫游到Internet的任何地方，都會(huì)通過注冊機(jī)制通知它的家鄉(xiāng)代理它目前所取得的IP地址，使得家鄉(xiāng)代理能夠轉(zhuǎn)發(fā)那些試圖與它通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)給它發(fā)送的數(shù)據(jù)包，這里，我們不關(guān)心移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外地鏈路是如何取得配置轉(zhuǎn)交地址的，我們假定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)通過某種辦法得到了一個(gè)外地鏈路上的配置轉(zhuǎn)交地址，然后將這個(gè)地址通知給它的家鄉(xiāng)代理。我們這里不考慮家鄉(xiāng)代理如何將送往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包通過隧道路由給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，這部分工作是另一位同學(xué)的畢業(yè)論文所涉及的內(nèi)容，我們僅僅考慮移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要做的處理。由于數(shù)據(jù)的通信是雙向的，因此，處于外地鏈路上的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)涉及的工作就分為接收數(shù)據(jù)包和發(fā)送數(shù)據(jù)包兩大部分。

　　3 總結(jié)

　　移動(dòng) IP 為移動(dòng)主機(jī)在移動(dòng)過程中保持原來通信不間斷提供了實(shí)現(xiàn)方法，隧道技術(shù)是移動(dòng) IP 的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，必須使用到隧道技術(shù)。本文介紹了移動(dòng) IP 中隧道技術(shù)的基本原理，以及給出了一種在 Linux 系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)它的方法。對于實(shí)現(xiàn)途徑，主要是在 Linux 內(nèi)核中加入程序模塊，用以完成隧道技術(shù)的功能。隨著當(dāng)今電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，人們對于新的通信業(yè)務(wù)的要求越來越高，這是互聯(lián)網(wǎng)及 TCP/IP 協(xié)議成功發(fā)展的必然結(jié)果。從而誕生出下一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IPv6，因此，隨著移動(dòng)用戶和設(shè)備的飛速發(fā)展，基于 IPv6 的移動(dòng) IP 協(xié)議必然會(huì)迎來更廣泛的發(fā)展前景。

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