移动IP

本文概述

• 移动IP的组成
• 移动IP的过程

这是一种IETF(互联网工程任务组)标准通信协议, 旨在允许移动设备(例如笔记本电脑, PDA, 移动电话等)用户从一个网络移动到另一个网络, 同时保留其永久IP(互联网协议)地址。 。

在RFC 2002中定义的移动IP是对Internet协议(IP)的增强, 它增加了用于在移动设备通过非本地网络连接时将Internet流量转发到移动设备(称为移动节点)的机制。

以下情况说明了数据报如何在移动IP框架内从一个点移动到另一点。

• 首先, Internet主机使用移动节点的归属地址将数据报发送到移动节点(正常IP路由过程)。
• 如果移动节点(MN)在其本地网络上, 则数据报通过常规IP(Internet协议)过程传递到移动节点。否则, 原籍代理会拾取数据报。
• 如果移动节点(MN)在外部网络上, 则本地代理(HA)将数据报转发到外部代理。
• 外部代理(FA)将数据报传递到移动节点。
• 从MN到Internet主机的数据报是使用常规IP路由过程发送的。如果移动节点在外部网络上, 则将数据包传递到外部代理。 FA将数据报转发到Internet主机。

在无线通信的情况下, 以上图示描述了使用无线收发器将数据报发送到移动节点。同样, Internet主机和MN之间的所有数据报都使用移动节点的本地地址, 而不管移动节点是在本地网络还是外部网络上。转交地址(COA)仅用于与移动代理进行通信, 而Internet主机永远不会看到。

移动IP的组成

移动IP具有以下三个组成部分：

1.移动节点(MN)

移动节点是终端系统或设备, 例如手机, PDA(个人数字助理)或便携式计算机, 其软件可实现网络漫游功能。

2.本地代理(HA)

本地代理为移动节点提供多种服务, 并且位于本地网络中。指向移动节点的数据包的隧道始于本地代理。归属代理维护位置注册表, 即, 通过当前的COA(地址转寄)将其通知给移动节点的位置。存在以下用于实施HA的替代方法。

• 本地代理可以在负责本地网络的路由器上实现。这显然是最好的位置, 因为如果不对移动IP进行优化, 则MN的所有数据包都必须通过路由器。
• 如果无法更改路由器的软件, 则也可以在子集中的任意节点上实现归属代理。该解决方案的最大缺点是, 如果MN在外部网络中, 则路由器将通过数据包进行两次穿越。移动节点的数据包通过路由器进入； HA通过隧道再次发送它, 该隧道又穿过路由器。

3.外国代理(FA)

外部代理在访问外部网络期间可以为移动节点提供多种服务。 FA可以让COA(服务或地址)充当隧道端点并将数据包转发到MN。外部代理可以是MN的默认路由器。

外部代理也可以提供安全服务, 因为它们属于外部网络, 而不是仅访问的MN。

简而言之, FA是一个路由器, 当它漫游到外部网络时, 它可以充当移动节点的连接点, 将数据包从本地代理传递到移动节点。

4.寄送地址(COA)

转交地址从IP角度定义了移动节点的当前位置。发送到MN的所有IP数据包都传递到COA, 而不是直接传递到MN的IP地址。使用隧道来完成向移动节点的分组传送。更准确地说, COA标记了隧道的端点, 即数据包离开隧道的地址。

地址保管的位置有两种不同的可能性：

1. 外地代理COA：COA可以位于外地代理处, 即COA是外地代理的IP地址。外部代理是隧道端点, 并将数据包转发到MN。许多使用FA的MN可以将此COA共享为普通COA。
2. 相同位置的COA：如果MN暂时获取了充当COA的其他IP地址, 则该COA处于相同位置。现在, 该地址在拓扑上是正确的, 并且隧道终结点在移动节点上。可以使用诸如DHCP之类的服务来获取位于同一地点的地址。如果MN请求COA, 则与该方法相关的一个问题是需要其他地址。考虑到IPv4地址的稀缺性, 这并不总是一个好主意。

5.通讯节点(CN)

至少需要一位合作伙伴进行交流。对应节点代表MN的此伙伴。对应节点可以是固定或移动节点。

6.家庭网络

就MN的IP地址而言, 归属网络是MN所属的子集。该网络内不需要移动IP支持。

7.国外网络

外部网络是MN访问的当前子集, 而不是本地网络。

移动IP的过程

移动IP流程分为以下三个主要阶段：

1.代理发现

在代理发现阶段, HA和FA使用ICMP路由器发现协议(IROP)在网络上发布其服务。

移动IP定义了两种方法：代理程序通告和代理程序请求, 它们实际上是路由器发现方法以及扩展。

• 代理通告：对于第一种方法, FA和HA使用特殊的代理通告消息定期通告其存在。这些消息广告可以看作是广播到子网中的信标。对于此广告, 将根据RFC 1256的Internet控制消息协议(ICMP)消息与某些移动性扩展一起使用。
• 代理请求：如果不存在代理广告或到达间隔时间太长, 并且MN尚未收到COA, 则移动节点必须发送代理请求。这些请求再次基于RFC 1256进行的路由器请求。

2.注册

注册的主要目的是向家乡代理通知当前位置, 以正确转发数据包。

可以根据COA的位置以两种方式完成注册。

• 如果COA在FA处, 则MN将其包含COA的注册请求发送到FA, FA将该FAA转发该请求。 HA现在建立了移动性绑定, 其中包含移动节点的归属IP地址和当前的COA。

此外, 流动性投标包含在注册过程中协商的注册生命周期。注册将在生存期后自动过期并被删除；因此, 移动节点应在到期前进行注册。设置移动性绑定后, HA将答复消息发送回FA, FA将其转发给MN。

• 如果COA位于同一位置, 则注册会非常简单。移动节点可以将请求直接发送到HA, 反之亦然。顺便说一下, 这也是MN返回其归属网络的注册过程。

3.隧道

隧道用于为隧道条目和隧道端点之间的数据包建立虚拟管道。进入隧道的数据包将在隧道内部转发, 并保持隧道不变。借助封装来实现隧道, 即通过隧道发送分组。

隧道也称为”端口转发”, 是指仅通过私有网络在专用(通常是公司)网络内使用的传输和数据。