移动IPv6的关键技术

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移动IPv6的关键技术



    在IPv6协议体系中，对移动性的支撑扩展了网络的漫游能力，也为用户提供了一个固定IPv6地址，使得VoIP、PUSH等P2P业务可以直接根据IP地址提供服务，简化了业务部署的难度，对IP网络的扩展和应用具有重要意义。在IETF标准体系中，IPv6的移动性称为“移动IPv6（Mobile IPv6）”，该协议允许一个节点从一条链路移动至另外一条链路，而不需要改变移动节点的IP地址。

    移动IPv6体系能够保证当用户漫游到外地时，所有发往移动用户的分组不丢失，也能够保证传输层和应用层的连接在移动的过程中不中断，保持通信的连续性。在实现上，一个移动节点总是以自己的“家乡地址”（Home Address）作为地址标识，该地址通常是在自己的家乡网络中根据网络的地址前缀生成的。无论移动节点在什么位置接入Internet，分组网络都可以通过该地址路由到移动节点。当移动节点移动到新的链路时，可保持与网络中其它节点（静止的或者移动节点）通信的连续性。一个移动节点的移动对于传输层或更高层的协议和应用程序来说是透明的。



    移动节点的家乡地址是分配给移动节点在家乡链路上的一个IP地址，该地址的前缀与家乡链路的子网前缀相同。移动节点总是希翼其家乡地址是可路由的，不管它是否在家乡链路上。当移动节点在家乡链路时，到移动节点家乡地址的数据包直接由普通的互联网路由协议路由到家乡链路；当移动节点离开家乡到达外地链路时，到它的一个或多个转交地址也是可路由的，此时的转交地址是移动节点所属外地链路上的一个IP地址，该地址的前缀与外地链路子网前缀相同，移动节点可通过IPv6机制获得转交地址（如无状态和有状态自动配置），只要节点处在这个位置，则去转交地址的数据包就会到达该移动节点。

    绑定技术是指移动节点家乡地址与转交地址的结合。当移动节点离开家乡链路后，则移动节点注册其主转交地址到其家乡链路的一个路由器上，请求该路由器实现家乡代理功能。移动节点通过向家乡代理路由器发送“Binding Update”消息来实现绑定注册，而家乡代理路由器则返回一个“Binding Acknowledgement”消息作为响应。

    通常，大家将与移动节点通信的节点称为移动节点的通信伙伴节点（Correspondent Node），它们可以是固定节点，也可以是移动节点。移动节点可通过通信绑定程序（Correspondent Binding Procedure）向通信节点提供其当前的位置信息。为了确认绑定是否建立，该程序还可以进行返回路由能力（Return Routability）的测试。

    移动节点与通信节点之间具有两种通信模式。

    第一种是双向隧道模式。这种方式不需要通信节点的支撑即可使用，即使移动节点没有向通信节点注册其当前的绑定信息。由通信节点发往移动节点的数据包路由到移动节点的家乡链路，然后通过隧道到达移动节点，而由移动节点发送到通信节点的数据包则通过隧道传递给家乡代理，再通过常规的方式路由到通信节点。在这种模式中，家乡代理采用代理邻居的方式截取任何到移动节点家乡地址的数据包，被截取的数据包被隧道到移动节点的主转交地址，隧道采用IPv6封装。

    第二种是路由最优化（Route Optimization）模式。这种方式要求移动节点在通信节点上注册它的当前绑定，来自通信节点的数据包直接路由到移动节点的转交地址。当通信节点要向IPv6发送一个数据包时，首先检测数据包目的地的绑定缓存项，若发现目的地的绑定缓存项，则节点用一个新的IPv6路由报头类型，经由绑定的转交地址将数据包路由到移动节点。这种方式可以保证数据包经过最短的路径直接到达移动节点，从而减少了移动节点的家乡代理和家乡链路的拥塞，并减少了家乡代理或路径上可能的失败的影响。

    在数据包直接路由到移动节点时，通信节点可将IP报头中的目的地址设置为移动节点的转交地址，此时一个新的路由报头类型增加到数据包中，用于承载移动节点的家乡地址。类似地，移动节点可在数据包中将IPv6报头的源地址设置为当前的转交地址，当移动节点增加家乡地址目的地选项承载家乡地址时，对于网络层来说转交地址的使用是透明的。

    移动IPv6还支撑多家乡代理和家乡网络的重配置技术。在这种情况下，移动节点不知道其家乡代理的地址，且家乡子网前缀可能随时改变，此时可采用一种“动态家乡代理地址发现机制”，由移动节点动态发现家乡代理地址，通过前缀发现机制学习到新的家乡子网前缀信息。

    在移动IPv6体系中，大家必须非常清楚地了解家乡地址、转交地址和Home Agent之间的关系。在Mobile IPv6体系中，移动节点首先必须获得家乡地址，并将家乡地址注册到Home Agent上，然后移动节点获得漫游能力。当移动节点移动到外地后，通过一般方法获得一个IPv6地址后，可将该地址作为Mobile IPv6的转交地址，并将该转交地址注册到Home Agent上，这时Home Agent即可知道移动节点的新位置及其转交地址。当移动节点的通信伙伴与移动节点通信时，首先通过家乡地址与移动节点通信，此时Home Agent会接收到数据报文，然后通过移动节点的转交地址转发到移动节点，移动节点在收到数据报文后检查通信伙伴的地址信息，并绑定和更新与通信伙伴的联系，从而可使通信伙伴以转交地址作为目的地地址，将数据报文直接发送到移动节点。