幾種移動IP的實現(xiàn)方案

幾種移動IP的實現(xiàn)方案（顧愷、黃麗亞）
    摘要：討論移動 IP涉及的問題及幾種解決方案，重．火闡述了 SIP和 RTP對移動
性的支持，最后分析了幾種方法的特點。
    關(guān)鍵詞：移動通信  IP  路由
    一、引言
    隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與便攜式終端的不斷發(fā)展，在IP網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)對移動性的支持變得越來
越重要。對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言，有兩種形式的移動性：一種是基于大區(qū)的慢速移動，即跨子
網(wǎng)的移動；另一種是基于小區(qū)的高速移動，即在蜂窩系統(tǒng)中移動。這兩者對移動性管理
的要求是有所區(qū)別的。另外IP網(wǎng)的移動多媒體通信與純粹的移動數(shù)據(jù)通信也不盡相同。
移動 IP面臨一系列由于移動性而帶來的技術(shù)問題，例如空中接口技術(shù)、移動終端登記
與定位、最佳路由、安全性問題等等。本文側(cè)重討論路由技術(shù)，避免“兜圈子”問題。
    IP地址是與地點相關(guān)的，當(dāng)終端移動時，要根據(jù)子網(wǎng)的變更修改IP地址。這將會帶
來兩個問題：一是DNS的入口，因為所有與移動生機相關(guān)的信息都指向原先的IP地址；
二是已建立的TCP連接將會中斷，因為TCP連接是以IP地址加端口號來標(biāo)識的。移動IP的
目標(biāo)就是透明地支持移動性，始終用一個地址即歸屬地址來與之通信。
    二、 Mobile IP
    在IETF的RFC2002建議中，提出了MobileIP方案。在該方案中定義了移動主機（MH）、
對端主機（CH）、歸屬代理（HA）、外部代理（FA）等實體。當(dāng)MH移動到新的子網(wǎng)，進(jìn)
入FA管轄區(qū)域，它將向HA發(fā)登記消息并告之FA的地址。當(dāng)HA收到CH需發(fā)往MH的分組后，
HA采取包封技術(shù)并建立與FA的隧道，F(xiàn)A從隧道中取出分組并進(jìn)入MH。
    三、路由優(yōu)化的Mobile IP
    在上述Mobile IP中，所有發(fā)往MH的分組都需經(jīng)過HA，這往往不一定是最佳路由。假
如FA處的主機呼叫漫游到FA的MH，經(jīng)過HA“兜圈子”是非常低效的，而且附加的時延會
降低語音、多媒體等實時業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。所以需要對Mobile IP進(jìn)行路由優(yōu)化。當(dāng)HA
收到CH發(fā)往MH的分組后，它通知CH關(guān)于MH的捆綁信息（即MH目前的FA的地址）；CH對分
組封裝并建立與FA之間的隧道，分組在隧道中透明傳輸。捆綁信息的傳送通過一個明確
的端口號完成。假如MH又移動了，新的FA將把更新的捆綁信息傳送給老的FA，這樣能保
證分組傳送到新FA。而且HA隨后也得到更新的捆綁信息，以后的分組傳送直接由CH發(fā)往
新的FA。
    路由優(yōu)化的Mobile IP對CH的要求較高，它必須具備獲取捆綁信息及包封與建立隧道
的能力，對CH協(xié)議棧要作較大的修改。
    四、SIP對移動IP的支持
    SIP（會話初始協(xié)議）是IETF提出的在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的通信協(xié)議，在Voi
ce over IP中有重要的應(yīng)用，目前與占主導(dǎo)地位的H.323協(xié)議斗爭激烈。由于SIP協(xié)議簡
單明了高效，VolP標(biāo)準(zhǔn)不斷修訂過程也在吸取SIP的優(yōu)點。無論如何SIP協(xié)議有其一定的
影響力，特別是SIP協(xié)議中已經(jīng)支持了個人移動性，很容易支持終端的移動性。
    SIP協(xié)議使用類似Email的地址格式user@host，這里user是用戶名或用戶號碼，host
是域名或地址。SIP定義了多種消息，如INVITE、ACK、BYE、OPTIONS、CANCLE、REGIST
ER等。對消息的響應(yīng)用狀態(tài)碼表示：lxx（100－199）表示進(jìn)程更新，2XX表示成功，3X
X表示重走向，更高的數(shù)字表示失敗。SIP消息通常建立在UDP之上，也可以建立在TCP之
上。
    JPTCB主機將INVITE消息發(fā)向MH所登記的重定向服務(wù)器（在NJUPT.EDU.CN）；重定向
服務(wù)器查詢位置服務(wù)器，位置服務(wù)器返回MH的當(dāng)前地址BUPT.EDU.CN，并經(jīng)重走向服務(wù)器
反回JPTCB；JPTCB根據(jù)新地址重新路由到BUPT.EDU.CN。這種工作過程與GSM很相似，位
置服務(wù)類似于HLR，重走向服務(wù)器類似關(guān)口 MSC，只不過這里采用的通信協(xié)議是SIP，而
不是MAP。
    如果在會話過程中MH又進(jìn)入了另一個子網(wǎng)，那么它向CH發(fā)INVITE消息，其呼叫標(biāo)志
保持不變，新的IP地址包含在INVITE消息內(nèi)。CH得到新的IP地址后，繼續(xù)保護與MH的通
信。
    五、RTP對移動性的支持
    RTP（實時傳送協(xié)議）提針對IP上的實時業(yè)務(wù)傳輸而制定的，它往往與RTCP（實時
控制協(xié)議）配合使用。RTCP分組周期性地傳送，用于質(zhì)量反饋及信息交互。與RTP媒體
流相關(guān)的有SSRC和CNAME。SSRC是32位的整數(shù)，是實時流的源標(biāo)志、在一個RTP會話過程
中保持唯一性，每個RTP分組均包含SSRC。不同媒體流的SSRC不同。CNAME是RTCP協(xié)議中
使用的傳輸層標(biāo)志，用于標(biāo)志用戶，一個用戶可對應(yīng)多個RTP流。在RTCP分組中，包含
CNAME及SSRC。
    每個主機隨機選擇SSRC，SSRC重復(fù)的概率很小。另外沖突檢測和環(huán)路檢測機制確保
在會話過程中每個流的SSRC具有唯一性及無環(huán)路發(fā)生。當(dāng)兩個RTCP分組具備相同的SSRC、
但是IP地址相異，CNAME也相異，那么就發(fā)生了沖突。RTP可以利用無沖突SSRC及CNAME
實現(xiàn)對移動性的支持。
    每個RTP及RTCP分組均包含了發(fā)送方地址和SSRC。如果發(fā)送方在RTP分組傳送過程中
改變IP地址，則因發(fā)往接收方的分組中攜帶了新的發(fā)送方IP地址、接收方將看到新的IP
地址，而SSRC維持不變。值得注意的是，在此過程中，CNAME也維持不變，所以與SSRC
沖突不同。CH知道MH有了新的地址，以后將重新路由到該地址。
    使用RTP協(xié)議支持移動性簡單而有效，但是前提是通信的雙方都必須使用RTP協(xié)議。
    六、結(jié)束語
    移動IP技術(shù)還處于發(fā)展階段，而網(wǎng)上的語音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)越來越重要，如何支
持實時的移動多媒體業(yè)務(wù)是一個復(fù)雜的課題。因為網(wǎng)上多媒體業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)傳輸時延、抖
動的要求較高，而引入移動性后由于子網(wǎng)間的切換，這個問題更加突出。在這種情況下
利用RTP實現(xiàn)移動性管理較為合適，因為這種機制實現(xiàn)IP地址轉(zhuǎn)換較快，造成的抖動較小。
    Mobile IP更適合于慢速、大區(qū)制的移動性。隧道技術(shù)的應(yīng)用是因捆綁的是FA地址，
假如捆綁的是FA下的MH地址，那么就直接將數(shù)據(jù)包路由到MH。對于實時語音業(yè)務(wù)，包的
長度較小，采用隧道包封技術(shù)開銷較大，所以從這下角度Mobile IP也不適合，而采用
SIP及RTP就比較合理。SIP較為完善地解決了移動IP問題，而RTP的優(yōu)點在于及時的傳遞
更新的IP地址。當(dāng)承載傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，Mobile IP可采用，但路由優(yōu)化問題還是要考
慮的。  
    最后強調(diào)一點，所有上面方案討論的都是跨子網(wǎng)的移動，至于實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)的移動，
必須采用蜂窩技術(shù)，已經(jīng)有一些關(guān)于蜂窩IP的解決方案。移動IP網(wǎng)絡(luò)的成熟還有漫長的
道路要走。