網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性研究

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(wèn)題和有關(guān)的解決方案進(jìn)行綜述，并就未來(lái)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(wèn)題進(jìn)行逐一討論；最后給出未來(lái)研究所面臨的挑戰(zhàn)和思考。

越來(lái)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(shuō)，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(yǔ)如非特別聲明，則都來(lái)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(guò)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(wèn)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(shù)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(wèn)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(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一系列新問(wèn)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(wèn)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(lái)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(wèn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)；④支持嵌套式移動(dòng)：MNN以及子移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)或離開(kāi)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(kāi)銷等基本支持過(guò)程中出現(xiàn)的新問(wèn)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(wú)需經(jīng)過(guò)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(kāi)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(wèn)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)MNN與VMN優(yōu)化路由，無(wú)需經(jīng)過(guò)VMN的HA和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之外的MR；③無(wú)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(lái)使MR通過(guò)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