網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性研究

相關(guān)專題: 網(wǎng)絡(luò) 研究

摘要 現(xiàn)在已提出的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持的方案大多基于MIPv6;主要基于MIPv6,試圖對(duì)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持所遇到的主要問題和有關(guān)的解決方案進(jìn)行綜述,并就未來研究所面臨的挑戰(zhàn)給出了進(jìn)一步思考。簡(jiǎn)要介紹了IETF對(duì)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的基本要求和擴(kuò)展要求,并就當(dāng)前已提出的有關(guān)方案針對(duì)重點(diǎn)問題進(jìn)行逐一討論;最后給出未來研究所面臨的挑戰(zhàn)和思考。

越來越多的IP設(shè)備群呈現(xiàn)出整體移動(dòng)的需求和態(tài)勢(shì),比如數(shù)字列車上的IP設(shè)備及乘客所攜帶的移動(dòng)設(shè)備等要求實(shí)時(shí)接入互聯(lián)網(wǎng)。2002年10月,IETF成立網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性(NEMO:NEtwork MObility)工作組,致力于規(guī)范基于移動(dòng)IP隧道原理的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(Mobile Network)指包括有移動(dòng)路由器(MR:Mobile Router)和其他節(jié)點(diǎn)或者子網(wǎng)在內(nèi)的某個(gè)網(wǎng)絡(luò),作為一個(gè)整體統(tǒng)一進(jìn)行移動(dòng),動(dòng)態(tài)地改變其接入互聯(lián)網(wǎng)的接入點(diǎn)。應(yīng)該說,早在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性支持的研究中就有關(guān)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)支持的考慮,但是把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域進(jìn)行研究還是近三、四年的事情,有關(guān)研究尚處于起步階段、具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。

現(xiàn)在已提出的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持的方案大多基于MIPv6。文章也主要基于MIPv6進(jìn)行討論,其中用到的基本術(shù)語如非特別聲明,則都來自MIPv6,只是在功能上可能有些擴(kuò)展。

一、IETF對(duì)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的基本要求與擴(kuò)展要求

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通過某個(gè)或多個(gè)MR動(dòng)態(tài)地改變其互聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn);移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(MNN:Mobile Network Node)則位于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部,可以是固定節(jié)點(diǎn)(SN:Station Node),也可以是移動(dòng)訪問節(jié)點(diǎn)(VMN:Visiting Mobile Node)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在接入外地網(wǎng)絡(luò)時(shí),需要攜帶家鄉(xiāng)代理(HA:Home Agent)維護(hù)的IP前綴MNP(Mobile Network Prefix)。此外,當(dāng)某個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入另一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí),存在嵌套移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(Nested MoNET:Nested Mobile Network)現(xiàn)象。為避免環(huán)路存在,分層嵌套可構(gòu)成父子MoNET樹形結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)MIPv4/MIPv6對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性提供良好支持,但是還不能處理網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)這個(gè)特殊問題,雖然MIP設(shè)計(jì)者聲稱能像支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)一樣支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)作為整體進(jìn)行移動(dòng)的過程中,不可避免地會(huì)產(chǎn)生一系列新問題,比如尋址、路由、安全、嵌套本地移動(dòng)性管理、路徑優(yōu)化等問題?紤]移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)包含固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn),MR多主(multi-homing)接入,或者M(jìn)R后面還嵌套有其他MR等情形,網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜。

為了降低網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性支持的復(fù)雜度,應(yīng)該首先考慮對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基本特性的支持。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基本支持,MR和其家鄉(xiāng)代理(HA_MR)之間必須建立起一條雙向的隧道,具體來看必須考慮以下基本需求:①對(duì)所有IP應(yīng)用透明,并獨(dú)立于任何接入網(wǎng)絡(luò);②支持本地節(jié)點(diǎn)通信;③支持訪問移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的訪問;④支持嵌套式移動(dòng):MNN以及子移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)訪問或離開該移動(dòng)網(wǎng)絡(luò);⑤安全性。

在保證上述基本功能支持的基礎(chǔ)上,下一步的研究應(yīng)解決比如路由優(yōu)化、組播支持、包含快速/頻繁切換和減小路由頭(RH:Routing Header)開銷等基本支持過程中出現(xiàn)的新問題。針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展支持要求如下:①嵌套移動(dòng)的路由優(yōu)化:無需經(jīng)過各級(jí)嵌套網(wǎng)絡(luò)的HA_MR進(jìn)行重復(fù)封裝,即擴(kuò)展支持應(yīng)能保證對(duì)端節(jié)點(diǎn)(CN:Correspondence Node)與MNN之間信令開銷最少、路由最優(yōu)以及安全性等;②獨(dú)立移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化:允許被訪問的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)MNN與VMN優(yōu)化路由,無需經(jīng)過VMN的HA和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之外的MR;③無縫移動(dòng):減少包丟失率和切換延遲;④支持動(dòng)態(tài)尋址和路由;⑤支持IP組播等。此外,在考慮移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不同要求的同時(shí),還應(yīng)考慮各種應(yīng)用情形。比如數(shù)字列車場(chǎng)景,根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、不同移動(dòng)速度、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不同切換頻率等,采取相應(yīng)的策略以恰當(dāng)?shù)貪M足這些要求。

二、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)解決方案分析

1.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的定位和路由優(yōu)化

IETF建議使用前綴范圍綁定更新(PSBU:Prefix Scope Binding Update)機(jī)制來使MR通過移動(dòng)IPv6技術(shù)通知其移動(dòng)性。為了減少綁定更新(BU:Binding Updates,用于更新HA_MR和CN對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位的消息)的信令流量,提出了PSBU策略。其方案假定所有在MR后面的節(jié)點(diǎn)都是本地固定節(jié)點(diǎn)(LFN:Local Fixed Node),因此移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都共享同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴,而只有MR分配有轉(zhuǎn)交地址(CoA:Care of Address),如圖1。

圖1 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的前綴范圍綁定更新


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