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浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 摘要 移動(dòng)i p 技術(shù)，是一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)層解決i n t e r n e t 中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的方 案，使節(jié)點(diǎn)在不同網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)的過(guò)程中仍能以固定的i p 地址保持與 網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接與通信，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備全球漫游的關(guān)鍵性技術(shù)。 在移動(dòng)i p 網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)性管理起著關(guān)鍵作用，它包括兩個(gè)相互 聯(lián)系的部分：切換管理和位置管理。切換管理目的是，使正在通信的 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通信能夠連續(xù)不斷；位置管理使得網(wǎng)絡(luò)能夠確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 當(dāng)前的訪問(wèn)接入點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)分組準(zhǔn)確轉(zhuǎn)發(fā)到該節(jié)點(diǎn)。由于位 置管理所產(chǎn)生的控制報(bào)文等開(kāi)銷消耗了網(wǎng)絡(luò)的帶寬、電能等重要資 源，因此，采用一個(gè)優(yōu)化的位置管理機(jī)制以有效地降低網(wǎng)絡(luò)中位置管 理的開(kāi)銷就顯得尤為必要。本文主要對(duì)位置管理進(jìn)行研究。 層次型移動(dòng)i p 協(xié)議h m i p ( h i e r a r c h i c a lm o b i l ei p ) 是i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 提出的、旨在降低移動(dòng)i p 位 置管理的信令消耗的一個(gè)著名協(xié)議。本文正是基于h m i p 提出了一種 支持尋呼的h m i p v 6 移動(dòng)性管理策略，并分別針對(duì)有時(shí)延限制及無(wú)時(shí) 延限制的情況提出了不同的基于遺傳算法的多步尋呼策略，即根據(jù)移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置概率分布，采用遺傳算法對(duì)尋呼區(qū)域內(nèi)的所有子網(wǎng)進(jìn)行 分組，再依次對(duì)各組按概率進(jìn)行分批尋呼，使得平均尋呼信令開(kāi)銷達(dá) 到或接近最優(yōu)。此外，對(duì)h m i p v 6 、支持單步尋呼的h m i p v 6 以及基于 遺傳算法的多步h m i p v 6 尋呼方案的信令開(kāi)銷進(jìn)行了比較分析，得出 尋呼節(jié)省信令開(kāi)銷的必要條件。最后，給出數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以說(shuō)明所 提出的尋呼策略的有效性。本文的研究成果，對(duì)移動(dòng)工p 技術(shù)的發(fā)展、 對(duì)移動(dòng)計(jì)算的研究有一定的理論及應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：移動(dòng)i p v 6 ，移動(dòng)性管理，i p 尋呼，遺傳算法，信令開(kāi)銷 分析 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 r e s e a r c ho nm o b l l i t ym a n a g e m e n tf o r m o b i l ei p v 6 a b s t r a c t m o b i l ei p ( m i p ) i sas o l u t i o na tt h en e t w o r kl a y e rt os u p p o r tm o b i l en o d e s ( m n s ) m o v i n gi nt h ei n t e r n e t ，w h i c he n a b l e sa nm nw i t haf i x e di pa d d r e s st ok e e pi t s c o n n e c t i o nt ot h en e t w o r ka n do t h e rn o d e sw h e nt h em nm o v e sa m o n gd i f f e r e n t n e t w o r k s m i pi sak e yt e c h n o l o g yf o ra nm n sg l o b a lr o a m i n g m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，w h i c hp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nm o b i l ei pn e t w o r k s ， c o n s i s t so ft w or e l a t e dc o m p o n e n t s ：h a n d o f fm a n a g e m e n ta n dl o c a t i o nm a n a g e m e n t t h ef o r m e ra i m st ok e e pc o m m u n i c a t i o n su n d i s r u p t e db e t w e e nt h en e t w o r ka n dt h e m - n si nm o v i n g ，w h i l et h el a t t e re n a b l e st h en e t w o r kt oq u i c k l yl o c a t et h ec u r r e n t a c c e s sp o i n t so ft h em - n si no r d e rt od e l i v e rd a t ap a c k e t st ot h e m t h ec o n t r o l l i n g m e s s a g e sr e s u l t e df r o ml o c a t i o nm a n a g e m e n tc o n s u m e sal o to fn e t w o r k s r e s o u r c e s i n c l u d i n gb a n d w i d t h ，p o w e ra n dm o r e t h e r e f o r ei t i sv e r yi m p o r t a n tt h a to p t i m i z e d l o c a t i o nm a n a g e m e n ts t r a t e g i e sa r ed e v e l o p e dt oe f f i c i e n t l yr e d u c et h es i g n a l i n gc o s t i nm o b i l i t ym a n a g e m e n t t h eh i e r a r c h i c a lm o b i l ei p ( h m i p ) ，p r o p o s e db yt h ei e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n g t a s kf o r c e ) ，i saw e l l k n o w np r o t o c o lt or e d u c es i g n a l i n gc o s tf o rl o c a t i o n m a n a g e m e n t i nm o b i l ei pn e t w o r k s b a s e do nt r u eh m i p , w ed e v e l o p p e da p a g i n g s u p p o r t e dh m i p v 6i nt h i sp a p e rs ot h a tt h ep o w e rc o n s u m e db ym o b i l en o d e s a sw e l la ss i g n a l i n gt r a f f i cc a nb ec o n s i d e r a b l yr e d u c e d s e q u e n t i a lp a g i n gs c h e m e s u n d e rb o t hu n l i m i t e da n dl i m i t e dp a g i n gd e l a ya r es t u d i e d i na d d i t i o n ，t w og e n e t i c a l g o r i t h m ( g a ) b a s e ds e q u e n t i a lp a g i n gs c h e m e sa r ep r o p o s e dr e s p e c t i v e l y , i nw h i c h a l lt h es u b n e t si nap a g i n ga r e aa r ep a r t i t i o n e di n t og r o u p sb yag am a k i n gu s eo f l o c a t i o np r o b a b i l i t i e so fm r n s ，a n dt h e ne a c hg r o u pi sp a g e di no n ep a g i n gs t e p f u r t h e r , t h es i g n a l i n gc o s t so fh m i p v 6 ，t h eh m i p v 6w i t hs i n g l e s t e pp a g i n g ，a n dt h e t w os c h e m e sa r ec o m p a r e d m o r e o v e r , t h ep r e r e q u i s i t ec o n d i t i o n sf o rd e c r e a s i n g s i g n a l i n gc o s tu n d e rs i n g l eo rs e q u e n t i a lp a g i n ga r eg i v e n b e s i d e s ，n u m e r i cr e s u l t s a r ep r e s e n t e dt os h o wt h ee f f i c i e n c ya n de f f e c t i v e n e s so ft h ep r o p o s e ds c h e m e s t h e r e s u l t sg i v e ni nt h i sp a p e ra r eu s e f u lb o t hi nt h e o r ya n dp r a c t i c ef o ra d v a n c i n gm o b i l e i pt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：m o b i l ei p v 6 ，m o b i l t ym a n a g e m e n t ，i pp a g i n g ，g e n e t i ca l g o r i t h m ， s i g n a l i n gc o s ta n a l i s y s 1 1 浙江工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行 研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文 不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不含為獲得浙江 工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的 法律責(zé)任。 作者簽名：乃孝卻 日期：2 哆年僧月弓f 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意 學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文 被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi) 容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存 和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 1 、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 2 、不保密口。 ( 請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”) 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期：0 口夕年 日期：汐戶 p 月- b 日 月e 1 浙江工業(yè)大學(xué)碩上畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 1 緒論 1 1 移動(dòng)i p 產(chǎn)生的背景 i n t e m e t 應(yīng)用的日益成熟，移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展以及筆記本電腦、掌上 電腦、p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n c e ，令人數(shù)字助理) 、手機(jī)等便攜式移動(dòng)設(shè) 備的大量應(yīng)用，使得人們對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求變得越來(lái)越迫切，人們希望的是不 僅僅能在任何地方任何時(shí)間連接i n t e r n e t ，而且更重要的是能進(jìn)行高效、安全的 通信。 然而在傳統(tǒng)的t c p i p 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，i p 協(xié)議給所有節(jié)點(diǎn)( 包括主機(jī)和路由器) 都分配了i p 地址，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的各個(gè)端口都分別有一個(gè)i p 地址，包括網(wǎng)絡(luò)前綴和 主機(jī)部分，同一條鏈路上的所有主機(jī)通常有相同的網(wǎng)絡(luò)前綴和不同的主機(jī)部分， 這使得i p 可以依據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的i p 地址的網(wǎng)絡(luò)前綴部分來(lái)進(jìn)行路由選擇，從而使路 由器只需保存一條簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)前綴路由，而不必為每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一條單獨(dú)的路 由。在這種情況下，由于采用了網(wǎng)絡(luò)前綴路由，因此當(dāng)節(jié)點(diǎn)從一條鏈路切換到另 一條鏈路而沒(méi)有及時(shí)改變其i p 地址時(shí)，該節(jié)點(diǎn)則不可能在新鏈路上接收到數(shù)據(jù) 包，從而也就無(wú)法與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。因此，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)無(wú)法在移動(dòng)過(guò)程中 訪問(wèn)i n t e m e t 。 為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入i n t e m e t ，研究人員曾經(jīng)提出了以下三種方案幢： 第一種方案：在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)每次變換位置時(shí)，改變其i p 地址。這種方案的缺點(diǎn) 是：對(duì)上層協(xié)議不能提供移動(dòng)的透明性，不能保持當(dāng)前通信的連續(xù)性，特別當(dāng)移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)子網(wǎng)之間漫游時(shí)，由于其i p 地址不斷地變化，將導(dǎo)致移動(dòng)節(jié)點(diǎn)無(wú)法 與其他用戶通信。 第二種方案：根據(jù)特定主機(jī)地址進(jìn)行路由選擇。這種方案的缺點(diǎn)是：它將大 量浪費(fèi)路由器的有限資源，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分組選路時(shí)，路由器都要搜索大量的主機(jī) 地址入口，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差，不能滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求。 第三種方案：在鏈路層使用蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)等標(biāo)準(zhǔn)。蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)提供1l k b s 的傳輸速率，并且支持多種協(xié)議，但它需要新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和高 昂的管理維護(hù)費(fèi)用，而且無(wú)法與現(xiàn)存的互聯(lián)網(wǎng)兼容，因此也不是合適的解決方案。 為了解決移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自由接入i n t e m e t 這一問(wèn)題，i n t e r n e t 工程任務(wù)組i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 下屬的移動(dòng)i p t 作組( i pr o u t i n gf o r w i r e l e s s m o b i l eh o s t s ) 于1 9 9 2 年在i p v 4 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了移動(dòng)i p 的最初標(biāo)準(zhǔn)草 案，i n t e m e t 3 二程指導(dǎo)小組i e s g ( i n t e m e te n g i n e e r i n gs t e e r i n gg r o u p ) 在19 9 6 年6 月通 過(guò)了移動(dòng)i p 標(biāo)準(zhǔn)草案，并于1 9 9 6 年1 1 月公布了建議標(biāo)準(zhǔn)，為移動(dòng)i p 成為i n t e m e t 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文 移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 正式標(biāo)準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)，對(duì)移動(dòng)工p 的發(fā)展起了關(guān)鍵性的作用。 所謂移動(dòng)i p 技術(shù)口7 1 ，是在當(dāng)前i n t e m e t 基于網(wǎng)絡(luò)前綴路由的前提下，使得移動(dòng) 節(jié)點(diǎn)在不同網(wǎng)絡(luò)間不斷移動(dòng)時(shí)仍能保持通信，是一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)層解決移動(dòng)性的方 案，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備在全球網(wǎng)絡(luò)漫游的關(guān)鍵性技術(shù)。它主要解決以下幾個(gè)問(wèn) 題： ( 1 ) 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)一個(gè)永久的i p 地址連接到任何鏈路上； ( 2 ) 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在切換到新的鏈路上后，仍然能夠保持正在進(jìn)行的通信； ( 3 ) 與改變i p 地址、特定主機(jī)路由和鏈路層方案不同，移動(dòng)i p 具有可擴(kuò)展性、 可靠性和安全性。它與下層的物理傳輸介質(zhì)無(wú)關(guān)，不需要改變移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的永久標(biāo) 識(shí)，并能與現(xiàn)有的i n t e r n e t 協(xié)議兼容，能夠與不具有移動(dòng)王p 功能的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正常通 信。 1 2 移動(dòng)i p 的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用 對(duì)于移動(dòng)i p 協(xié)議自身及其應(yīng)用的研究目前仍然處于不斷地完善與成熟的階 段。對(duì)于完善移動(dòng)i p 協(xié)議自身的研究工作主要集中在以下的幾個(gè)方面： 1 、路由優(yōu)化問(wèn)題 在移動(dòng)i p v 4 中，對(duì)端節(jié)點(diǎn)向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包首先要到達(dá)家鄉(xiāng)代理，由 家鄉(xiāng)代理截獲后通過(guò)隧道路由轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以直接向?qū)Χ斯?jié)點(diǎn) 發(fā)送數(shù)據(jù)包，這就構(gòu)成了所謂的“三角路由”問(wèn)題。三角路由會(huì)增加數(shù)據(jù)包傳輸 的時(shí)延，占用網(wǎng)絡(luò)資源并且加重家鄉(xiāng)代理的處理負(fù)擔(dān)。為此人們提出了路由優(yōu)化 技術(shù)，但是路由優(yōu)化將會(huì)帶來(lái)新的安全問(wèn)題。所以必須考慮在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)中在保證安全性的前提下如何實(shí)現(xiàn)路由優(yōu)化。 2 、無(wú)縫切換問(wèn)題 當(dāng)移動(dòng)主機(jī)在不同的網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)時(shí)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層的切換。一個(gè)完整的切 換過(guò)程大致包括移動(dòng)檢測(cè)、新轉(zhuǎn)交地址的配置和地址的重新綁定三個(gè)階段。實(shí)現(xiàn) 無(wú)縫切換是移動(dòng)i p 切換優(yōu)化的最終目標(biāo)。無(wú)縫切換的兩個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)是低丟失 率和低時(shí)延，分別可以通過(guò)平滑切換( 低丟失率切換) 和快速切換( 低時(shí)延切換) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)i p 切換并不符合無(wú)縫切換的性能指標(biāo)，原因有三：首 先，移動(dòng)i p 切換過(guò)程的三個(gè)階段是順序執(zhí)行的，這意味著切換時(shí)延將等于這三個(gè) 階段時(shí)延之和，據(jù)文獻(xiàn) 3 3 】估計(jì)，整個(gè)切換時(shí)延大約在3 2 s 6 6 s 之間，這對(duì)于許 多實(shí)時(shí)應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是難以接受的：其次，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)每次從一個(gè)位置移向另一個(gè)位 置時(shí)均需要位置重新綁定，當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，位置注冊(cè)將會(huì)帶來(lái)大量 的時(shí)延和開(kāi)銷；第三，在移動(dòng)l p 中沒(méi)有分組緩存和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，這意味著當(dāng)移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)切換到新的網(wǎng)絡(luò)之后，在分組未被重新定向到新網(wǎng)絡(luò)之前，原網(wǎng)絡(luò)收到的數(shù)據(jù) 分組將被丟棄，這對(duì)分組丟失敏感的應(yīng)用非常不利，而由分組丟失引起的分組重 2 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文 移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 傳還將浪費(fèi)帶寬并造成擁塞。因此，有必要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)i p 切換技術(shù)基于無(wú)縫切 換的兩個(gè)性能指標(biāo)來(lái)加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)i p 對(duì)無(wú)縫切換的支持。 3 、安全性問(wèn)題1 ：移動(dòng)i p 是否能得到廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)需要解決的關(guān) 鍵問(wèn)題是安全性問(wèn)題。目前，移動(dòng)i p 中采用了多種認(rèn)證機(jī)制和加密方法來(lái)防止惡 意攻擊，在很大程度上克服了移動(dòng)i p 中的安全隱患。但是，還存在很多安全問(wèn)題 沒(méi)有得到很好的解決，例如，密鑰的管理和分配以及防止拒絕服務(wù)攻擊等。當(dāng)前 安全問(wèn)題的研究目標(biāo)是如何利用各種安全手段來(lái)提供最優(yōu)的安全性能。由于強(qiáng)密 碼方案是通過(guò)犧牲網(wǎng)絡(luò)性能來(lái)提高安全性能的，因此應(yīng)在安全性能和網(wǎng)絡(luò)性能之 間進(jìn)行尋找平衡，根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇合適的安全策略。 4 、無(wú)線鏈路帶寬低及誤碼率高的問(wèn)題 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連至i n t e m e t 的鏈路通常是無(wú)線鏈路，這種鏈路與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相 比，其帶寬低，誤碼率高。當(dāng)移動(dòng)i p 網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、對(duì) 端節(jié)點(diǎn)和家鄉(xiāng)代理之間的綁定更新消息和其它安全認(rèn)證消息占用過(guò)多的網(wǎng)絡(luò)帶 寬，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬一般是非常寶貴的資源，所以必須盡可能減少網(wǎng)絡(luò)帶寬的 開(kāi)銷；同時(shí)，無(wú)線鏈路較高的誤碼率及節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性對(duì)t c p 的性能造成了很大的 影響，t c p 協(xié)議認(rèn)為幾乎所有的數(shù)據(jù)包丟失都是由于擁塞引起的，當(dāng)數(shù)據(jù)包發(fā)生 錯(cuò)誤或丟失時(shí)，t c p 就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了擁塞，從而調(diào)整發(fā)送窗口來(lái)降低數(shù)據(jù)的發(fā) 送速率。但這種假設(shè)對(duì)移動(dòng)i p 中的t c p 協(xié)議并不成立，因?yàn)檎`碼率較高的無(wú)線鏈 路經(jīng)常會(huì)引起數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，并且頻繁移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)可能在數(shù)據(jù)包到達(dá)前就離開(kāi)了 原來(lái)的位置，從而引起數(shù)據(jù)包的丟失，而t c p 會(huì)錯(cuò)誤地將這些數(shù)據(jù)丟失歸咎于網(wǎng) 絡(luò)擁塞，從而降低發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，使得t c p 的性能在移動(dòng)i p 環(huán)境下變得很差。 并且，由于無(wú)線鏈路檢驗(yàn)每個(gè)數(shù)據(jù)包的源地址，而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包家鄉(xiāng)地址與 外地網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)交地址不一樣，從而導(dǎo)致防火墻阻截i p 隧道數(shù)據(jù)包。 5 、q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ，服務(wù)質(zhì)量) 保障問(wèn)題 隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)的不斷開(kāi)展，通過(guò)移動(dòng)i p 開(kāi)展實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求也日益迫切。 但是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源相對(duì)匱乏，特別是當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不斷改變位置且作為接收者 時(shí)，向它提供實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)將變得非常困難。現(xiàn)有的q o s 體系結(jié)構(gòu)包括集成服務(wù)模 型和差分服務(wù)模型，它們都沒(méi)有考慮移動(dòng)環(huán)境下的q o s 保證，必須進(jìn)行適當(dāng)修 改?？尚械姆椒ㄊ遣捎眯薷倪^(guò)的一種單向信令協(xié)議資源預(yù)留協(xié)議( r e s o u r c e r e s e r v a t i o np r o t o c o l ，r s v p ) 。由于r s v p 只在一條特定路徑上預(yù)留資源，通信 對(duì)端到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)路徑的經(jīng)常變化意味著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)每次切換鏈路時(shí)都要重新進(jìn)行 資源預(yù)留，因此每當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，它便會(huì)重新為從家鄉(xiāng)代理到轉(zhuǎn)交地址的路 徑預(yù)留資源。同時(shí)又由于移動(dòng)i p 使用隧道技術(shù)及以所采用的a h ( a u t h e n t i c a t i o n h e a d e r ，鑒別報(bào)頭) 和e s p ( e n c a p s u l a t i n gs e c u r i t yp a y l o a d ，封裝安全性有效負(fù) 載) 等安全手段，使得中間路由器很難識(shí)別出數(shù)據(jù)包的種類進(jìn)行資源預(yù)留，為此 r s v p 通過(guò)增加一個(gè)傳輸層報(bào)頭，利用傳輸層協(xié)議的端口號(hào)來(lái)區(qū)分不同的數(shù)據(jù)包。 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 因此在移動(dòng)i p 中進(jìn)行資源預(yù)留的代價(jià)將會(huì)很高。 6 、移動(dòng)i p v 6 以i p v 6 技術(shù)為主導(dǎo)的下一代互聯(lián)網(wǎng)，將徹底解決i p v 4 協(xié)議造成的地址危機(jī)， 能使地球上的每一粒沙礫都擁有一個(gè)i p v 6 地址，讓后起的國(guó)家獲得一次重新“洗 牌”的機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)真正的“端到端”連接，大大提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量、安全 性和傳輸速度。所以目前全世界各國(guó)及各個(gè)大移動(dòng)通信設(shè)備制造商都對(duì)i p v 6 投 入了巨大的熱情。愛(ài)立信于1 9 9 9 年購(gòu)買了丹麥一家生產(chǎn)了世界第一臺(tái)支持i p v 6 路由器的公司，并于2 0 0 0 年1 2 月，與全球首家推出w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o n p r o t o c o l ，無(wú)線應(yīng)用協(xié)議) 服務(wù)的經(jīng)營(yíng)商香港數(shù)碼通公司和b tw i r e l e s s 公司 在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上成功進(jìn)行世界首次端對(duì)端1 1 0 測(cè)試：1 9 9 9 年下半年，諾基亞在 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)c e r n e t ( c h i n ae d u c a t i o na n dr e s e a r c hn e t ，中國(guó)教育科研網(wǎng)) 建 立了i n e m e t 一6 合作項(xiàng)目，在全國(guó)范圍內(nèi)使用諾基亞提供的i p 路由器和i p v 6 軟件 建立實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，力圖使其成為全球最先進(jìn)的全國(guó)性i p v 6 網(wǎng)絡(luò)，2 0 0 1 年4 月，諾 基亞( 中國(guó)) 投資有限公司舉辦了第二屆中國(guó)i p v 6 高級(jí)研討會(huì)，并展示了其移動(dòng) i p v 6 演示系統(tǒng)。諾基亞已經(jīng)推出了全球第一臺(tái)全l p 概念的i p v 6 產(chǎn)品，并在日本 千葉市幕張m e s s e 國(guó)際會(huì)展中心演示了支持i p v 6 的移動(dòng)通信技術(shù)m o b i l ei p v 6 ”， 歐洲的通信運(yùn)營(yíng)商和通信設(shè)備制造商目前正在促進(jìn)將i p v 6 運(yùn)用到移動(dòng)電話上的 “a 1 1 i p ”開(kāi)發(fā)，諾基亞此次也正是利用m o b i l ei p v 6 的演示來(lái)展示a 1 1 i p 技術(shù)方 面的進(jìn)展的；日本自1 9 9 5 年起每年投入數(shù)億美元，計(jì)劃在2 0 0 5 年實(shí)現(xiàn)所有互聯(lián) 網(wǎng)的i p v 6 過(guò)渡，目前已經(jīng)有一批廠商、運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)用服務(wù)提供商成為了世界i p v 6 領(lǐng)域的領(lǐng)跑者；歐洲于2 0 0 0 年確定i p v 6 為e e u r o p e2 0 0 5 計(jì)劃的核心，在3 g p p ( t h i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i p ) 下一代移動(dòng)技術(shù)中采用i p v 6 技術(shù)，每年投入數(shù)億 歐元預(yù)算；韓國(guó)自2 0 0 0 年資助i p v 6 的研發(fā)和推廣，預(yù)計(jì)在2 0 1 1 年實(shí)現(xiàn)全部網(wǎng) 絡(luò)的純i p v 6 過(guò)渡；2 0 0 3 年6 月美國(guó)國(guó)防部宣布，投入專項(xiàng)資金3 0 0 億美元，在 2 0 0 8 財(cái)政年度將軍網(wǎng)全面實(shí)現(xiàn)向i p v 6 網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡，并自2 0 0 3 年1 0 月開(kāi)始所有新 采購(gòu)的設(shè)備必須支持i p v 6 ；中國(guó)面對(duì)i p v 6 帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)也不甘落后，1 9 9 8 年，中國(guó)教育網(wǎng)( c e r n e t ) 正式參加國(guó)際下一代試驗(yàn)網(wǎng)，并建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè) i p v 6 試驗(yàn)床。2 0 0 4 年1 2 月2 5 日，世界上規(guī)模最大的純i p v 6 互聯(lián)網(wǎng)第二代 中國(guó)教育科研網(wǎng)( c e r n e t 2 ) 三式開(kāi)通。如今，第二代c e r n e t 2 己經(jīng)與國(guó)內(nèi)2 0 個(gè)城市的1 0 0 所高校相連通，進(jìn)行著一系列寬帶視頻廣播、模擬仿真、移動(dòng)式應(yīng) 用和大容量、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)，并為國(guó)產(chǎn)設(shè)備提供測(cè)試和應(yīng)用環(huán)境。i p v 6 對(duì)未來(lái)必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，因此移動(dòng)i p v 6 將成為移動(dòng)i p 技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 目前，移動(dòng)i p 的標(biāo)準(zhǔn)化工作還在制定之中，而研究工作者對(duì)于移動(dòng)i p 應(yīng)用問(wèn) 題的研究也是不遺余力，主要集中在以下幾個(gè)方面： 1 、移動(dòng)i p 在m p l s 網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用f l o 】【2 5 】1 9 m p l s ( m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ) 技術(shù)是將分層網(wǎng)絡(luò)的第二層交換和第 4 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 三層路由結(jié)合起來(lái)的一種快速包交換技術(shù)。多協(xié)議是指該協(xié)議支持多種協(xié)議的傳 送，標(biāo)簽交換是指該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)依賴于標(biāo)簽。m p l s 實(shí)際上是一種分類轉(zhuǎn)發(fā)的技 術(shù)，它將具有相同轉(zhuǎn)發(fā)處理方式( 目的地相同、使用的轉(zhuǎn)發(fā)路徑相同、具有相同 的服務(wù)等級(jí)等) 的分組歸為一類，這種類別就稱為轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類( f o r w a r d i n g e q u i v a l e n c ec l a s s ，f e c ) 。屬于相同轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類的分組在m p l s 網(wǎng)絡(luò)中將獲得完 全相同的處理，這些分組在入口節(jié)點(diǎn)被貼上相同的標(biāo)簽( l a b e l ) ，經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的 時(shí)候，中間節(jié)點(diǎn)檢查標(biāo)簽以決定下一跳節(jié)點(diǎn)，同時(shí)執(zhí)行“標(biāo)簽交換”的過(guò)程，用 輸出標(biāo)簽替換輸入標(biāo)簽，用于下游節(jié)點(diǎn)區(qū)分不同的f e c 。 全i p 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠在各種基礎(chǔ)設(shè)施上動(dòng)態(tài)有效地傳輸流量。同時(shí)需 要提供可靠性控制，支持流量工程技術(shù)和端到端的q o s ?；谶@些考慮，m p l s 作為最通用的解決方案能夠解決下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題，如帶寬管理， 伸縮性，q o s 管理和流量工程。但是基本的m p l s 并不支持移動(dòng)性管理，移動(dòng)i p 和m p l s 結(jié)合將使m p l s 網(wǎng)絡(luò)具備了支持i p 移動(dòng)性的能力，不僅能滿足用戶的移動(dòng) 性要求，而且可以為用戶服務(wù)提供q o s 保證。 目前主要有兩種基本模型：一是傳統(tǒng)的m p l s 與移動(dòng)i p 結(jié)合的方案，它只考 慮對(duì)用戶宏移動(dòng)性的支持；另一種是m p l s 與分級(jí)移動(dòng)i p 的結(jié)合，即h m p l s ， 用于解決用戶的微移動(dòng)性管理。這是一個(gè)新的研究領(lǐng)域，并且日益成為研究的熱 點(diǎn)。 2 、移動(dòng)i p 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用【( 2 7 j 4 0 1 3 6 】 移動(dòng)通信技術(shù)正由2 g 向3 g 平滑過(guò)渡，目前處于2 5 g 時(shí)期。而3 g 的建設(shè) 工作己經(jīng)在全球范圍內(nèi)展開(kāi)。目前i p 網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，限制了移動(dòng)i p 接入速度和 功能的發(fā)揮。進(jìn)入3 g 后，隨著制約因素的逐步消除，移動(dòng)i p 的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣， 移動(dòng)i p 的功能將得到充分發(fā)揮。在移動(dòng)環(huán)境下提供因特網(wǎng)服務(wù)正是第三代移動(dòng) 通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)特征。i t u ( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，國(guó)際電 信聯(lián)盟) 在i m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s 2 0 0 0 ) 中規(guī)定， 第三代移動(dòng)通信以i p 網(wǎng)絡(luò)作為核心網(wǎng)絡(luò)，必須支持i p 分組業(yè)務(wù)；著名的移動(dòng)通 信設(shè)備制造商摩托羅拉公司同著名計(jì)算機(jī)廠商s u n 公司共同開(kāi)發(fā)基于i p 的無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)；a t & t 、e r i c s s o n 、l u c e n t 、n o k i a 等9 大公司合作，專門研究開(kāi)發(fā)基 于采用第三代移動(dòng)通信技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的i p 協(xié)議，這個(gè)組織被命名為3 g i p 。這 些公司支持基于全i p 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的下一代無(wú)線業(yè)務(wù)，例如語(yǔ)音、高速數(shù)據(jù)和因特 網(wǎng)接入以及圖像和視頻會(huì)議等。這種全i p 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將由基于通用分組無(wú)線系統(tǒng) g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 的通用核心網(wǎng)絡(luò)逐漸過(guò)渡。近幾年來(lái)，g p r s ， w l a n ，c d m ai x 技術(shù)正在得到廣泛的發(fā)展與完善，都推動(dòng)著移動(dòng)i p 技術(shù)的發(fā) 展，并為移動(dòng)i p 業(yè)務(wù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供了平臺(tái)。 4 g 時(shí)代，移動(dòng)i p 將作為主流技術(shù)得到普及應(yīng)用，因?yàn)? g 系統(tǒng)的無(wú)線連接速 率在初期就可達(dá)到撥號(hào)調(diào)制器的9 0 倍，是目前移動(dòng)上網(wǎng)速率的3 0 0 倍，下載速率 浙江工業(yè)大學(xué)碩土畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 可達(dá)5 1 0m b s 。4 g 技術(shù)將促進(jìn)移動(dòng)通信和i p 的進(jìn)一步融合，使移動(dòng)i p 和移動(dòng)互 聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。在未來(lái)的全i p 的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，運(yùn)營(yíng)商提供給用戶的內(nèi)容將更 加豐富，費(fèi)用也更加低廉。首先，在全i p 網(wǎng)絡(luò)中，語(yǔ)音、短信和其他一些通信業(yè) 務(wù)基于i p 包交換技術(shù)，無(wú)疑將導(dǎo)致通信成本的降低，用戶可以支付更少的費(fèi)用來(lái) 享受同等質(zhì)量的服務(wù)；其次，通過(guò)i p ，用戶可以非常容易地把新型通信業(yè)務(wù)和傳 統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)結(jié)合在一起，這樣就可以通過(guò)i p 網(wǎng)絡(luò)來(lái)同時(shí)傳輸各種信息，滿足通 信雙方多方面的需要，讓用戶交流起來(lái)更加方便和生動(dòng)。移動(dòng)用戶的高速接入、 網(wǎng)絡(luò)用戶的靈活移動(dòng)將成為通信的最主要最普遍的業(yè)務(wù)途徑，移動(dòng)i p 將發(fā)展成為 通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最為普及的主流技術(shù)。 3 、移動(dòng)i p 在v p n 中的應(yīng)用【1 8 i d l 】 商業(yè)應(yīng)用中除辦公應(yīng)用外，移動(dòng)商務(wù)應(yīng)該是最主要最有潛力的應(yīng)用。利用移 動(dòng)i p 技術(shù)可以很方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)v p n ( v i r t u a lp r i v a t en e t w o r k ，虛擬專用 網(wǎng)絡(luò)) 技術(shù)。安裝了移動(dòng)i p 服務(wù)器的子網(wǎng)之間可以通過(guò)隧道方式進(jìn)行通信，移 動(dòng)用戶也可以通過(guò)隧道方式與企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行通信，它實(shí)際上己經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了v p n 的功能。 基于i p s e c 的v p n 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)i p 的構(gòu)想，使得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具備移動(dòng)i p 以及 i p s e c 傳輸模式的操作能力，以保證節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間無(wú)線信道的安全通信，這樣 也避免了在鏈路層進(jìn)行安全處理的開(kāi)銷；對(duì)于安全網(wǎng)關(guān)，除了具有全部i p s e c 的 操作能力( 包括傳輸模式和隧道模式) 以外，也要支持移動(dòng)i p ，具體就是作為本 網(wǎng)段移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理的能力，以及作為其它網(wǎng)段移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的外地代理的能 力。因此整個(gè)保密網(wǎng)，包括安全網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)主機(jī)，都使用i p s e c 體系進(jìn)行一致的 安全規(guī)劃，統(tǒng)一管理。 西電捷通通信有限公司在這方面的應(yīng)用處于較高的水平，該公司已經(jīng)成功地 研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天暢移動(dòng)i p 系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的i p s e cv p n 、s s lv p n 等具有更多的優(yōu)點(diǎn)。 4 、移動(dòng)1 p 在w l a n 中的應(yīng)用1 4 2 1 盡管w l a n ( w i r e l e s sl o c a ln e t w o r k ，無(wú)線局域網(wǎng)) 除去了纏繞在局域網(wǎng)中 的線纜，使用戶有了一定的自由，但在跨網(wǎng)段移動(dòng)方面還是力不從心，而且目前 w l a n 服務(wù)覆蓋的區(qū)域都很有限，用戶經(jīng)常會(huì)漫游出服務(wù)區(qū)。正是由于其移動(dòng) 的狹隘性，才使得w l a n 無(wú)法被更廣泛地應(yīng)用。為滿足用戶跨網(wǎng)段漫游的要求， 當(dāng)將允許進(jìn)行w l a n 訪問(wèn)的服務(wù)區(qū)域從“點(diǎn)，發(fā)展成“面”，并且要求向用戶提 供操作和性能兩方面的透明性的時(shí)候，必須要采用某種關(guān)鍵技術(shù)才能解決。移動(dòng) i p 正好提供了獨(dú)一無(wú)二的、維持會(huì)話的能力。從一個(gè)連接點(diǎn)到另一個(gè)連接點(diǎn)的 無(wú)縫轉(zhuǎn)移，不需要用戶干預(yù)和用戶資料，移動(dòng)i p 是第一個(gè)提供這種透明移動(dòng)性 的協(xié)議。從有線網(wǎng)絡(luò)到無(wú)線或w l a n 的漫游也非常方便。w l a n 加移動(dòng)l p 的 應(yīng)用可以使用戶更加自由。 6 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文 移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 1 3 移動(dòng)i p v 4 的缺陷及移動(dòng)i p v 6 對(duì)移動(dòng)性的支持 自2 0 世紀(jì)9 0 年代以來(lái)，移動(dòng)i p v 4 所獲得的空前成就，就已經(jīng)證明了它的設(shè)計(jì) 是非常成功的，靈活而富有生命力的l p 設(shè)計(jì)，能夠連接各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)并保證它 們之間的通信。然而，由于受i p v 4 協(xié)議最初設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)的限制，在此基礎(chǔ)上形成 的移動(dòng)i p v 4 技術(shù)并不完美，在地址空間、三角路由、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、安全性以及 對(duì)移動(dòng)通信的支持等各方面都存在著缺陷，使得它逐漸無(wú)法滿足新的計(jì)算機(jī)和通 信技術(shù)的要求，因此出現(xiàn)了基于i p v 6 協(xié)議的新一代移動(dòng)i p v 6 技術(shù)。與此同時(shí)，地 址的分配由于歷史的原因存在著明顯的不公平，發(fā)展速度越來(lái)越快的亞太地區(qū)因 得不到足夠的地址而受到束縛。地址問(wèn)題直接促使新的i p 協(xié)議的產(chǎn)生。另一方面， 越來(lái)越多的i n t e m e t 訪問(wèn)來(lái)自移動(dòng)設(shè)備，比如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)等等。事實(shí) 上，移動(dòng)通信技術(shù)正在層出不窮。由于i p 網(wǎng)絡(luò)能夠提供固定或移動(dòng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)、 聲音和其它多媒體網(wǎng)絡(luò)的會(huì)聚層，新的移動(dòng)技術(shù)l 時(shí)i i g s m ，w a p ，g p r s 等都 是基于i p 的。因此，i p 協(xié)議的演變升級(jí)直接影響著移動(dòng)通信在i n t e m e t 通信技術(shù)的 許多方面。 1 9 9 8 年1 2 月i e t f 經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究，推出了i p v 6 的第二版規(guī)范r f c 2 4 6 0 i n t e m e t 協(xié)議第六版規(guī)范，取代了1 9 9 5 年1 2 月制定的r f c l 8 8 3 。i p v 6 協(xié)議 提供了1 2 8 位的i p 地址，足夠的地址空間和i p v 6 即插即甩的特性使得i p v 6 對(duì) 移動(dòng)性的支持易于i p v 4 。2 0 0 0 年1 月i p v 6 論壇加入3 g p p ，確立了i p v 6 作為移 動(dòng)i n t e m e t 的基本協(xié)議。隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的確定，i p v 6 必將在移動(dòng)領(lǐng)域發(fā)揮巨大的 作用，它的主要特性對(duì)于未來(lái)的移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展非常重要，可以從以下幾方 面來(lái)看： 1 、地址問(wèn)題 根據(jù)i e t f 的估計(jì)，基于i p v 4 的地址資源將會(huì)在2 0 0 5 年枯竭，而i p v 6 的1 2 8 位地址格式可以支持的i p 地址數(shù)量為1 0 億的平方，這足以為地球上的每粒沙礫 都分配一個(gè)地址，從而徹底解決地址枯竭的問(wèn)題。另外，采用移動(dòng)i p v 6 之后將 不再需要n a t ( n e t w o r ka d d r e s st r a n s l a t i o n ，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換) 技術(shù)，這將使移動(dòng) i p v 6 的部署更加簡(jiǎn)單直接，由于不再需要管理內(nèi)部地址與公網(wǎng)地址之間的網(wǎng)絡(luò) 地址翻譯和地址映射，使得網(wǎng)絡(luò)的部署工作只需要管理比移動(dòng)i p v 4 少的網(wǎng)絡(luò)元 素和協(xié)議即可。 2 、路由優(yōu)化 在移動(dòng)i p v 6 中首先解決了在i p v 4 中的“三角路由”問(wèn)題，因?yàn)樵谝苿?dòng)i p v 6 中，通過(guò)修改數(shù)據(jù)包的目的地址允許任何通信對(duì)端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間直接路由數(shù)據(jù) 包。這樣就減低了家鄉(xiāng)代理和家鄉(xiāng)鏈路的負(fù)擔(dān)。 3 、地址自動(dòng)配置p u j 移動(dòng)i p v 6 中主機(jī)地址的配置方法要比移動(dòng)i p v 4 中的多，任何主機(jī)i p v 6 的 7 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 地址配置包括無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置、全狀態(tài)自動(dòng)配置( d h c p v 6 ) 和靜態(tài)地址。地址 自動(dòng)配置有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是意味著在移動(dòng)i p v 6 環(huán)境中的編址方式能夠?qū)崿F(xiàn)更加 有效率的自我管理，使得移動(dòng)、增加和更改都更加容易；二是顯著降低了網(wǎng)絡(luò)管 理的成本。 4 、鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議l j l j 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議是i p v 6 協(xié)議的一個(gè)基本的組成部分，r f c 2 4 6 1 ( ( n e i g h b o r d i s c o v e r yf o ri pv e r s i o n6 ( i p v 6 ) 是鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)文本，鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的 主要目的是尋找同一鏈路上鄰居的鏈路地址、尋找能為其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的路由器、 判斷哪些鄰居是可以連通的、檢測(cè)鄰居的鏈路地址變化，以及提供當(dāng)路徑或路由 器不可達(dá)時(shí)的替換策略。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)了i p v 4 中的a r p 協(xié)議( a d d r e s s r e s o l u t i o np r o t o c o l ，地址解析協(xié)議) 、i c m p ( i n t e r a c tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c o l ， 因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議) 中的路由器發(fā)現(xiàn)部分、重定向協(xié)議的所有功能，并進(jìn)行了 一定的擴(kuò)展。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議解決了連接在同一條鏈路上的所有節(jié)點(diǎn)之間的互操作 問(wèn)題。 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議與i p v 4 協(xié)議相應(yīng)部分相比較，在性能方面有了很大的改善。 首先，在i p v 4 中實(shí)現(xiàn)由i p 層到鏈路層地址的解析是基于鏈路層的廣播機(jī)制來(lái)實(shí) 現(xiàn)的；而在i p v 6 中這一過(guò)程是基于i p 層的多播機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，這使得在地址解析 過(guò)程中受到地址解析所發(fā)送包影響的節(jié)點(diǎn)數(shù)大大減少，而且非i p v 6 節(jié)點(diǎn)根本不 受其影響。其次，由于a r p 是基于網(wǎng)絡(luò)廣播機(jī)制工作的，數(shù)據(jù)包由l l c ( l o g i c a l l i n kc o n t r o l ，邏輯鏈路控制) 網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在一個(gè)比較大的站點(diǎn)范圍內(nèi)，這 會(huì)占用大量的帶寬，并且有時(shí)還會(huì)引起“廣播風(fēng)暴”；在i p v 6 的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議中， 路由器宣告消息會(huì)帶著自己的鏈路層地址，還會(huì)帶著本地鏈路的前綴，從而避免 了每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置自己的子網(wǎng)掩碼。再次，a r p 是不安全的，沒(méi)有辦法保證回應(yīng) a r p 探尋消息的節(jié)點(diǎn)就是用戶想要的節(jié)點(diǎn)，這有可能導(dǎo)致發(fā)往一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) 包被另一個(gè)節(jié)點(diǎn)竊聽(tīng)到；而鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議運(yùn)行在i p v 6 之上，它屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議， 它的安全性可由i p v 6 的安全性來(lái)保證。最后，a r p 運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層，不同的 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)需要有不同的a r p ，例如，以太網(wǎng)a r p 與f d d ia r p 就不完全相同； 而鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，任何網(wǎng)絡(luò)媒介都可以運(yùn)行相同的鄰 居發(fā)現(xiàn)協(xié)議。 5 、擴(kuò)展頭部 為了更有效更清晰地處理網(wǎng)絡(luò)層的可選操作，i p v 6 使用了一系列的擴(kuò)展頭 部( e x t e n s i o n sh e a d e r ) 來(lái)取代i p v 4 的選項(xiàng)域，比如路由頭部，認(rèn)證頭部等等。 在這些擴(kuò)展頭部中，目的選項(xiàng)頭部( d e s t i n a t i o no p t i o n sh e a d e r ) 定義了僅由數(shù) 據(jù)包的最終目的節(jié)點(diǎn)處理的選項(xiàng)，它攜帶的最重要的功能是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址 和轉(zhuǎn)交地址的綁定，可以用來(lái)支持移動(dòng)。擴(kuò)展頭部的使用集中體現(xiàn)了i p v 6 的設(shè) 計(jì)思想，它把網(wǎng)絡(luò)層的各種選項(xiàng)要求和功能上的擴(kuò)展性很好地集成起來(lái)：同時(shí) 8 浙江工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文 移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略研究 i p v 6 報(bào)頭組織更為合理有序，減少了對(duì)可選信息不必要的處理開(kāi)銷。 6 、服務(wù)質(zhì)量提高 i p v 6 提供了兩個(gè)頭部域來(lái)顯示地支持服務(wù)質(zhì)量，分別是流標(biāo)記域( f l o w l a b e l ) 和通信量類型域( t r a f f i cc l a s s ) 。其中流標(biāo)記域可以有效地應(yīng)用于 i n t s e r v r s v p 服務(wù)模型：而通信量類型域則可以在區(qū)分服務(wù)中定義不同類型的通 信量，類似于i p v 4 中的t o s 。如何使用這些域還取決于當(dāng)前的研究發(fā)展與應(yīng)用 需求。但是無(wú)論如何，它們都提供了層次性傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可能性。這一點(diǎn)對(duì)于 移動(dòng)應(yīng)用是非常重要的，因?yàn)橐苿?dòng)鏈路通常是帶寬與可靠性都遠(yuǎn)不如有線鏈路的 無(wú)線鏈路，這就尤其需要對(duì)通信量依據(jù)其不同服務(wù)質(zhì)量要求進(jìn)行傳輸。 7 、家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn) 移動(dòng)i p v 6 中，動(dòng)態(tài)家鄉(xiāng)代理地址發(fā)現(xiàn)機(jī)制使用i p v 6 泛播地址，僅返回單個(gè) 應(yīng)答給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，而移動(dòng)i p v 4 使用廣播分組機(jī)制，家鄉(xiāng)鏈路上的每個(gè)家鄉(xiāng)代理 都給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)應(yīng)答。由于實(shí)際上只有一個(gè)應(yīng)答分組返回到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，移 動(dòng)i p v 6 機(jī)制更加高效和可靠，并且不存在應(yīng)答爆炸問(wèn)題。 8 、內(nèi)嵌的安全機(jī)制 雖然兩種i p 標(biāo)準(zhǔn)目前都支持i p s e e ，而且在今天的移動(dòng)i p v 4 網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)使 用了i p s e c ，但是移動(dòng)i p v 6 是將安全作為標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)組成部分，安全的部署是在 更加協(xié)調(diào)統(tǒng)一的層次上，而不是像i p v 4 那樣通過(guò)疊加的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)安全。 通過(guò)移動(dòng)1 p v 6 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的無(wú)縫接入，并且可以實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)連接。 此外，i p v 6 還具備其它重要的優(yōu)點(diǎn)，如支持規(guī)模更大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了數(shù) 據(jù)安全性和完塹眭，具有數(shù)據(jù)組播和更有效的網(wǎng)絡(luò)路由聚合等功能。i p v 6 己被認(rèn) 為是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議核心標(biāo)準(zhǔn)之一。 1 4 主要內(nèi)容與創(chuàng)新之處 本論文研究的是移動(dòng)i p v 6 的移動(dòng)性管理策略，主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于：在基本分 層移動(dòng)i p v 6 的基礎(chǔ)上，引入了多步尋呼功能，并采用遺傳算法提出了兩種改進(jìn)的 尋呼區(qū)域劃分算法，并通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)與基本的分層移動(dòng)i p v 6 和支持單步尋呼功能 的分層移動(dòng)i p v 6 進(jìn)行比較分析，證明了本文提出的移動(dòng)性管理策略在節(jié)約移動(dòng) i p v 6