（通信与信息系统专业论文）hmipv6中基于mld的dad检测研究.pdf

硕士学位论文 摘要 在h l t e m c t 迅猛发展的今天，移动通信也得到了飞速地发展，i n t c n l c t 和移动通信的 融合也越来越受到人们的关注，人们在任何地方能够接入i n t e m e t 的需求也越来越迫切， 为移动通信用户提供韵畦。趣或服务和让囊雠或移动起来对用户是很有现实意义和吸弓| 力 的，这就是移动互联网。 为了实现移动互联网，因特网工程任务( 1 豇f ) 组提出了针对下一代互联网的移动 i p v 6 ( m i p v 6 ) 技术。m 口v 6 的突出优点就是移动节点改变其位置的过程中，该m 讲v 6 节点仍然会保持现有链路的通信，并且其i p 地址不变。但是通过研究我们发现标准 m p v 6 中，当移动节点在不同子网闻快速切换时，会产生大量的绑定更新掇文，从而导 致长时间的切换时延和数据包的丢失，引起通信质量的下降和中断。 钳对标准m 陵娟中的缺陷，瑾t f 提出了分级移动p 诵( 珏m l p v 6 ) 管理方案，将移 动分为宏移动和微移动进行管理。h m m v 6 在标准m 口v 6 的基础上引入了移动锚点 ( m a p ) 来改善节点的移动性管理。通过分析可以发现在籽m i p v 6 中，对链路转交地址 和区域转交地址的重复检测操作做需要的时闻占撑层切换的绝大部分时间，本文针对 此提出了一种基于组播侦听者发现协议( m l d ) 的重复地址检测( d a d ) 方案，该方 案运用m 强为移动节杰建立临时组搔组的方法，可以使瓣v 6 节点在进行d a d 检测的 同时，仍然可以进行正常的链路上的报文传递和信令通信，而进行m l d 建立组播组过 程所带来的延时相对予传统的d a d 检测则要小得多，从丽可以有效地解决转交地址重 复检测操作的问题。这也正是本文的创新之处。 结合实际情况，运用n s 2 对该方案进行了仿真，性能分析与测试结果表明该方案 优佬了切换算法，提高了切换效率，改善了移动性管理。 关键词：嘲l p 泊；醚d 检测；快速切换；强； h m t p v 6 中基于m l d 的d a d 检测研究 a b s 乏r a e t m 0 b i l e 测：技u 砖c 越强h 勰b 廷d 纠e l 婶醯溅p 麟琏蹬斟a sw d l 嚣颡l e 黻。1 p p l e 鑫 p a 如n gm o r e 孤dm o r ea t t e i 【t i o no nm ea m a l g 姗a t i o no fi n t e m e tm l dm o b i l ec o l i l i n m i c a t i o n t h er e q u m 。i i l 锄to f 胁e c t i n go nh l t e m e ta n ”讹e r ci se x i g e n t i ti sm o b i l e h l t e m 税m a t p 转蛾文：蠢钯擞式s e 蹦琵d 瓣呔e 轴壹c 礅痰氆o b i l ei s 鑫籀鼹l 童op e o p l 魏， i e t f 黟o u pp r o n l u l g a t e dat e c l l n o l o g y 内rt l l en e x tg e i l 训i o ni l l t 翎1 e t 州c hi sc a l l e d m i p v 6w i mm ep r u p o s eo fm o b i l e - i n t 哪e t 耽em 口v 6n o d ew o u l dk e 印1 ec o n 蛐黼i c 撕o n 删l 越【w 董鼢氇em 西i l e 鹬d e 馥8 珏g e s 泌p o s 主耄i o 玛删醢主s 壤eo 瞒t a | l d i 坞 s 们n 韶o i n to fm i p v 6 h o w e v e rw ef 0 u n dm a tal 蟹g en l 班l b 嚣o fb i n d i n g 坤d a t em e s s a g e s w o u l db ep r o d u c e di nm 球v 6 ，w h 即t h em nm o v e s 锄o n gd i 豫r ts u b n e tf o ri t sf 弧t 董l 捌o v e f 弧el o 鸺t 妇e 概堪。碳l a t 踯c y ，骶l o s to f d 嘲p 硪霞，m ed 鲥i n ea 觳dm 呔o f f o f u l l i c a t 主o n 驴a l i 铋谢l i 如a f e 如e 粥s u l to f 也eo p 馓t i 滩。 i e t fg m u pp r o 枷j 1 9 a t e dh i 蹦玳加c a lm o b i l ei p v 6m o b i l i t ym 肌啪e n t ( h m i p v 6 ) i n w 量l i c h 醢l em 曲i l 姆m a n a g e m e n ti sd i 诵d c d 遗t om a c r o - m o b i i 时雒dm i c r o - m o b i i 时a i ma t 娃圮 b u 黟o fm l p v 6 an c we l l 重i 红翻l 耐m 曲i l i 锣题点o fp o 眺 丛p ) i si n 的d 珏e 酣遮h m i p 诵 b a s e do nm i p v 6w i mm ep u 印o s eo fr e f o r m i n gm em o b i l i t ym a n a g 蝴to fn o d e s t h e d u p i i c a t ea d d r e s sd c t e c t i o n ( d a d ) c h e c ko nli n kc a r e 一“a d d r e s s ( l c o a ) a 1 1 dr e 垂o n a l c a 端哪f 稚莲f e s s ( r c o a ) s t 魁毒。蛀锣o fl pl 纛y 嚣h 髓d o v 贸蠢擞ei 建h m l p 诵毋凌ef e s e 鼬曲 a 1 1 da n a l y s i s t h ep a p e rb r i n g sf o 刑a r dan e wd a dc h e c ks c h e m et 1 1 a tw l l i c hi sb a s e do n m u l t i c a s t “s t e n e rd i s c o v 酬m l d ) 1 h n p o r a r ym u l t i c a s tg r o u pw o u l db es e tu p 内rm n b y 氇ew a yo f m 班 速畦羚薤e ws 馥e 搬e 。t 沁稚v 雒a g eo f 掇es 巍e 瓣ei s 畦通毪璋d a d 馥e 呔潍 p v 6i l o d e锄dn l en o n n a lm e s s a g e拄a l l s f ha n ds i g n a lc o m m l l i l i c a t i o no nl i l l ka r e s ) ，1 1 c h r o n o u s t h e1 a t e n c yo ft h et 啪p o r a r ym u l t i c a s t 孕o l l pc o n s t i t u t ei s 簪e a d t l yl e s sm a n l e d a dc k 文。s o 斑ee 藏e i e 堇l c yo f 移a dc 矗e 呔。珏e 蠢糙- o f 甜出鹤s 鳓遁db e 撒p r o v 蔚e 翁i v e 讹c hi s 也e 幽v a t i o no f m ep a p as i m l l l a t i o nf o r 也es c h e m eb yn s 2w 船o p e r a t c du n d e rm ep r a c t i c a ls i t u 撕o n 1 k p e r f o 撇鑫雒蠢y s 主s 棚程糯毒瞄t 蹦to fn s - 2s 豳u l a t 主o nh 蠲s h o 瞅l 程僦1 【耋l eh 跹d o 、惯 撕如瓤e t i ei s 印l 妇i z e d 趣a 耐o v e re 题c i 睨c yh a sb e 既e 曲a 珏c 趔a n d 饿el 建曲i l i t ym 旺a g e 撒瞅 h 弱b e e n 协l p r o v c d k e yw o r d s ：h m 口v 6 ；d a dc h e c k ；缸l | l a n d o v e f ；m l d i i 硕十学位论文 插图索引 图2 1 移动m v 4 基本操作过程图示9 图2 。2 移动曩v 6 切换过程19 图2 3 移动腰v 6 的切换延时2 0 图3 1 本地绑定更新消息格式2 2 图3 2 移动锚点选项消息格式。2 3 阕3 3 微移动切换过程。：。2 6 图3 。4 宏移动切换过程2 7 图3 5h m m v 6 实验床网络拓扑2 8 图4 1 组播监瞬者查询消息3 l 网4 2 组播监听者报告消息3 2 图4 3 组播地址的格式3 3 图4 4 远程签署组播机制3 5 图4 5 双向隧道组播机制3 6 图4 6f h s r 协议的操作过程3 8 图4 7 算法的流程3 9 图毒8h m 臻诵示意图 图4 9 微移动切换的改进方案4 l 图4 ，1 0 宏移动切换的改进方案4 2 图5 1n s 的体系结构4 3 图5 2n s 一2 仿真拓扑图4 7 图5 3 微移动切换时的切换延时曲线4 7 图5 4 宏移动切换时的切换延时曲线4 8 图5 。5 组播服务的平均加入延时碡8 图5 6 组播树的重构率4 9 n l h m i p v 6 中基于m l d 的d a d 检测研究 附表索引 表2 1 移动i p v 4 和移动口v 6 概念和术语的比较1 2 表3 。l 移动节点在移动锚点域内移动的时序分析2 9 表3 2 移动节点在移动锚点域间移动的时序分析2 9 表4 1 消息类型所对应的冒的地址3 l 表4 2 范围字段的取值分配3 3 i v 兰州理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除了文中特别加以标注引用的内容夕卜，。本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律后果杰本人承担。 臻翥签名： 嚣期：护 胃参：嚣 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文懿规定，即：学校有权保留 著向国家有关部门或机构送交论文的复印 牛和电子版，允许论文被查阕和借阙。本人授 权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影锑、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。圊时授权中国科学技术信息研 究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信 息服务。 作者签名： 导师签名： 匿瓤球月，堋 ， 日期：萨多月步 淤辞 膨甘 硕士学镌论文 第 章绪论 。1 课题的来源和研究意义 m t e n l e t 迅猛发展的今天，移动通信也得到了飞速地发展，h l t e m e t 和移动通信的融 合也越来越受到人们的关注。随着醚e m e 耋的发展，人们追切要求在任何地方能够接入 i i l t e m 融，为移动通信用户提供h l t 咖e t 服务和让m t e n l e t 移动起来对用户是很有吸引力 的，这就是移动互联鼹。 移动通信技术提供了随时随地接入网络进行通信的能力，移动互联网就是移动通信 和h l t 锄e t 二者结合的产物，实现了用户在移动的情况下访问i n t e m c t 上的资源，移动 p 协议就是萁协议基础。 由于1 1 1 t 蝴e t 的飞速发展，讲v 4 协议得到广泛的应用而且成为了事实上的工业标准， 早期酶移动p 的研究是基于p 孵协议的。但是，随着& 涨规模的扩大和醢锄戎上 新的应用的日渐丰富，豫v 4 协议呈现出了很多缺陷，越来越不能满足移动通信的需求。 i e t f ( 触e n l e te n g h l e 甜n gt a s kf o f c e ，因特网工程任务组) 的p n g 项圈管理者们在1 9 9 4 年多伦多举行的i e t f 会议上提出了剖建撙v 6 的建议，鼯c1 7 5 2 “瓢er e c o 搬m d a t i o n f o rm ei pn e x tg e l l e r a t i o np r o t o c o l ( 下代网际协议的建议) 描述了该项建议【l 】。因特 嚣工程指导小组( 醯e 瓣e e n 毒蕤酬珏gs 私采珏g ( 的印，l e s g ) 批准了霉诵建议，并在 1 9 9 4 年1 1 月1 7 日起草了提议标准。1 9 9 8 年8 月1 0 日，i p v 6 的核心协议组成为i e t f 草案标准，髓c2 4 6 0 “娃e n l e tp 糖论c o l ，v e f s i o n6 ( p v 6 s p e c i e a t i o 觳”【2 】。从某种意义 上说，p v 6 是m v 4 的后继协议，是对p v 4 的改进和扩充。它有着很多优点，如地址赘 源丰富、更好的服务质量、更高的安全性和对移动性的支持等。 随着p v 6 协议的制定，移动曩的发展也进入到了移动p v 6 除段。王e 豫于2 0 甜年 6 月，公布了r f c3 7 7 5 “m o b i l i 锣s u p p o r ti i l 口v 6 ”1 3 j 。移动m v 6 充分利用了m v 6 协议 对移动性的内在支持的特性，具有许多全新的特点，包括足够大的地址空闻、更高的安 全性、自动配置、三角路由优化、没有路由器入口过滤问题、没有软状态“瓶颈”以及 动态移动代理发现等。这些薪特点为移动口v 6 提供了有力的理论支持和技术保障，并 且使臻v 6 的推广和部署变得更为可行。移动羽6 主要目标就是使褥移动节点总是遥过 家乡地址寻址，不管是连接在家乡链路还是移动到外地网络。移动m v 6 的突出优点就 是移动节点改变其位置的过程中，该移动琢v 6 节点仍然会保持现有链路的通信，荠且 其m 地址不变。由于移动v 6 对于口层以上的协议层是完全透明的，这使得移动节点 在不同子网间移动时，运行在该节点上的应用程序不需修改或配置仍然可用。 在移动p v 6 中，当移动节点在不同予网间快速切换时，在移动节点与家乡代理、 通信节点之间会产生大量的绑定更新报文，从而导致长时间的切换时延和数据包的丢 失，引起通信质量的下降和中断。为了改善移动臻v 6 懿性能，减少移动节点与家乡代 理、通信节点之间绑定更新报文的数量，加速有效信息的转交速度，针对标准m m v 6 中的缺陷，疆髓于2 0 0 5 年8 月，又公布了对c4 1 4 0 “h i 涮嘲m 曲i l e 翟v 6m 曲i l 衙 h m i p v 6 中基于m l d 的d a d 柃测研究 m 锄a g e i i l e n t ( h m m v 6 ) ”【4 1 。在分级移动口v 6 协议中，引入了分级的概念，利用现有网 络的分级结构，将网络划分成区域，在每一个区域中设置了一个新的实体移动锚点 ( 脚) ，相应的把移动节点的移动区分为微移动( 域内移动) 和宏移动( 域间移动) ， 进行区别管理。由m a p 管理移动节点在同一个区域中的移动，即移动节点在脚管 辖的范围内移动时只需要向脚注册。移动节点一般距离脚较近，移动节点在域 内移动时可以降低由于路由器切换造成的数据包的延迟和丢失随着将来移动终端的不 断增加，加之移动终端的移动范围大多数在一定的范围内的事实，采用对移动终端的域 内移动和域间移动区别对待的方法，可以提高移动终端的服务质量。 通过研究分析发现在h m 口v 6 中，快速切换过程中需要对移动节点( m n ) 的新区 域转交地址( n r c o a ) 和新链路转交地址( n l c o a ) 进行d a d ( m l p l i c a t ea 血l r e s s d e t e c t i o n ) 检测【5 】，对链路转交地址和区域转交地址的重复检测操作需要的时间占层 切换的绝大部分时间，因此作为切换延时主要部分的d a d 检测过程会严重地降低 h m i p v 6 的快速切换效率。本文针对此提出了一种基于组播侦听者发现协议( m l d ) 【o j 的d a d 检测方案，该方案运用m l d 为移动节点建立临时组播组的方法，可以使p v 6 节点在进行的d a d 检测的同时，仍然可以进行正常的链路上的报文传递和信令通信， 而进行m l d 建立组播组过程所带来的延时相对于传统的d a d 检测则要小的多，从而 可以有效的解决转交地址重复检测操作的问题。 随着科技的发展，移动设备的增多，越来越多的移动用户会通过无线网路使用 i l l t 锄e t 服务，移动i p v 6 技术可以为下一代互联网提供技术支撑。h m i p v 6 致力于解决 i n t e m e t 的移动性管理问题，如何减少移动节点切换的时延和数据丢包率。对该领域进 行深入而广泛的研究已成为当今各国网络技术研究的一项前沿课题，也将为无线移动网 络的研究和应用提供重要的科学依据。二十一世纪，谁掌握了先进的科学技术，谁就掌 握了主动权。因此本课题的研究不仅具有重要的社会和科学意义，也具有重要的战略意 义。 1 2 课题的国内外研究现状 关于p 移动性的研究开始于9 0 年代初，在1 9 9 6 年1 0 月，m t f 连续公布了l 强c2 0 0 2 “口m 0 b i l 时s u p l 斌”，r f c2 0 0 3 “pe n c a p s u l a t i o nw i l i i l ”，r f c2 0 0 4 “m i 幽a 1 e n c a p s u l 撕o n 、析也i n 坤 ，r f c2 0 0 5 “a p p l i c a b i l i 哆s t a t e i i l e n tf o r 口m o b i l 时s u p p o r t ”和 r f c2 0 0 6 “t l l ed e 6 n i t i o 璐o f m 觚a g e do b j e c t sf o r 口m 0 b i l i t ys u p p o r t 邯i n g ，奠定了移 动口发展的基础，引起了研究移动口技术的热潮。针对l 强c 文档中的一些问题和有待 扩展的地方，研究者提出了很多改进的思想，主要集中在移动口技术在口v 6 中的应用， 切换性能的研究，对移动p 进行扩展的“微移动”协议等方面 围绕着移动口v 6 ，m t f 提出了一系列相关的协议文档和草案，最基本的m v 6 协 议文档是：2 0 0 4 年6 月提出的i 心c3 7 7 5 “m o b i l i t ) rs u p p o r ti n 口v 6 ”一一该文档对移动 i p v 6 协议进行了详细分析和说明，作为移动v 6 的建议标准，也结束了移动m v 6 的草 案状态；2 0 0 4 年6 月提出的i 心c3 7 7 6 “u s i n g 口s e ct 0 p r o t e c tm o b i l e 口v 6s i 盟a l i n g 2 硕十学位论文 b e t 、) i r e e l lm o b i l en o d e sa n dh o m ea 蹦i t s ”一一该文档要求移动口v 6 使用口s e c 来保护家 乡代理和移动节点之间的信令交互：2 0 0 5 年7 月提出的i 心c4 0 6 8 “f 嬲th 锄d o v c 稻向r m o b i l ep v 6 ”【一一该文档对移动口v 6 中的快速切换机制制定了标准；2 0 0 5 年1 1 月提 出的r f c4 2 8 3 “m o b i l en o d ei d e i l t m e ro p t i o nf o rm o b i l e 口v 6 ( m v 6 ) ”一一该文档对移 动节点的标识符做了说明；2 0 0 5 年1 2 月提出l 江c4 2 2 5 “m o b i l e 口v e r s i o n6r o u t c o p t i i l l i z a t i o ns e c 嘶够d e s i 印b a c k g r o 吼d 一一该文档对移动口v 6 最优路由安全做了规 划设计；2 0 0 6 年1 月提出的l 心c4 2 8 5 “a 删 1 e r n i c a t i o np r o t o c 0 1f o fm o b i l e 碑v 6 ”一一该 文档对移动m v 6 的认证机制做了定义。另外t f 还提出与移动口v 6 相关的一系列草 案。 目前世界上有很多组织或者机构在对移动i p v 6 进行研究，并且有一些在不同操作 系统上开发出来的实验系统。下面按照不同的操作系统来分别介绍【8 】： a ：m i c r o s o rm i p v 6p r o j e c t ( m 口v 6 ) ：微软公司一直积极参与m v 6 协议栈的研发工 作，继2 0 0 1 年发布口v 6 的协议栈软件包后，微软公司在w i n d o w s ，操作系统中已经 内置支持口v 6 。在移动m v 6 的研究上，微软和英国兰卡斯特大学合作，在l 锄d m a r c p r o j e c t 的基础上推出了基于w i l l d o w s2 0 0 0 的移动p v 6 软件。该应用服从 d r a m i c t f - m o b i l e i p v 6 - 1 2 对移动i p v 6 的规定。该应用支持自动配置；支持路由优化； 对上层协议的透明的移动支持；支持口s e c 并与防止不正确使用信号控制的m s r 口v 6 的口s e c 功能兼容。其不足为：不支持i k e ；切换与网络适配器和驱动程序密切相关； 不支持动态家乡代理搜索；不支持用先前的转发地址建立转发路径。w i n d o w sx p 中的 m 口v 6 应用服从d r a r i e t f m o b i l e i p i p v 6 1 3 对移动口v 6 的规定，但只提供了a 呵的功能。 b ：f r e eb s d 系统下的实验系统 不支持用先前的转发地址建立不支持用先前的转发地址建立不支持用先前的转发 地址建立不支持用先前的转发地址建立不支持用先前的转发地址建立不支持用先前的 转发地址建立不支持用先前的转发地址建立 mc m um o n a r c hp r o j e c t ：m o p r o j e c t 项目属于美国卡耐基梅隆大学的计算机 科学学院。该项目主要集中研究支持无线和移动节点的网络，内容包括协议设计、实现、 性能评估等等。移动i p 是该项目的一个子项目，已经发行了移动d v 4 软件包和移动v 6 软件包。 k 枷ep r o j e c t ：这是由日本w d e ( w i d e l yi i l t e g r a t e dd i s t r i b u t e de n v i r o n m e n t ) 组 织从事口v 6 i p s e c 协议栈开发的项目组开发的。其目的是提供b s d 下免费的p v 6 口s e c 协议栈( 口v 4 口v 6 ) 和口v 6 应用。目前k a m e 有3 个p v 6 协议栈的移动口应用，分 别来自于n e c 、酾。大学和爱立信。它们有不同的特性、优缺点和a p i ，因此，k a m e 希望收集这几个应用的最好的特性，重新构造一个ka m e 的m 编码。n e c 的m 口v 6 应用服从d m r i e t f m o b i l e i p p v 6 1 3 对移动口v 6 的规定，目前该应用运行在4 xf r e e b s d 内核或者以上的版本上。该版本支持反向隧道；支持h a 和，c n 和m n 间的i k e ； 即使没有r a d v d c o n f ，r a d v d 也可以在家乡链路上发布路由广播。其不足主要是对m n ， 需要在f r e e b s d 修改一些家乡地址自动配置脚本；对h a ，在家乡代理搜索时需要检查 h m i p v 6 中基于m l d 的d a d 检测研究 路由器广播的有效性。k d o 大学的s f c m i p 6 应用服从d r 撒i 酏o b i l e i p p v 6 1 3 对移 动口v 6 的规定，目前该应用运行在舭e b s d 4 2 + k a m e 2 0 0 10 4 2 3 舶e b s d 4 2 s n a p 上。爱 立信的m 口v 6 应用服从出m i e t f m o b i l e i p 口v 6 1 3 对移动m v 6 的规定，目前该应用运 行在4 2 xf r e e b s d 内核或者以上的版本上。 c ：l i n u x 系统下的实验系统 l 觚c a l s t e r 移动m v 6 ：该系统是由英国兰卡斯特大学( l 觚c 嬲t e r u i l i v e r s 埘) 的计算 机系的p v 6 小组开发的，但是从1 9 9 8 年3 月6 日以来该项目就一直未更新。l 趾c 嬲t e r 移 动v 6 应用服从d r m i e t f m o b i l e i p i p v 6 0 5 对移动口v 6 的规定；运行在i j n u x2 1 9 ) 【内 核上；支持路由不可达和路由优化；支持u d p 、t c p 和i c m p 协议应用及m a c 层漫游。 u s a g i i l i v e r s a lp l a ) ，( h 0 啪d ) ：u s a g i 项目是一群志愿者管理，其目的是免费提供 更好的l i n l l ) 【i p v 6 环境。u s a g i 通过与k a m e 、t a h i 等项目的紧密合作，致力于提高 l i n u x 内核、i p v 6 库和应用。目前的版本为u s a g is t a b l er e l e 嬲e4 。该版本运行在 l l s 哂2 4 内核上；支持口v 6 的i p s e c ；支持i p v 6o v e ri p v 4 隧道和a 1 1 y c 豁t 地址。 m i p l 移动i p v 6 ：该系统最早是由芬兰赫尔辛基技术大学的h u ts o n w a r ep r o i e c t 项目开发，其目的是创立一个l i n u x 下的移动i p v 6 原型。现在由赫尔辛基大学的通信与 多媒体实验室的g o c o r e 项目组负责后续的开发工作。m p l 项目更新速度快，并且支 持最新的l i n u x 内核版本。该项目基于g n ug p l ( 通用公共许可证) 的条款发行最新 版本。目前的版本为m i p l 2 4 1 9 。m i p l 移动i p v 6 应用服从d r 蛆i e t f - m o b i l e i p m v 6 1 5 对移动口v 6 的规定，包含内核模块、内核补丁和用户空间工具；目前该应用可以运行 在r e dh a tl i n u x6 1 以上，内核2 4 4 版本以上；应用了部分s e c 协议，在传输模式下 可以使用手工配置的口s e ca h 来鉴证有关移动的信号；使用了r a d v d ( 路由器 a d v e r t i s e m e n td a e m o n ) ，在r a d v d 进程中加入了m 口v 6 功能，并且从r a d v d0 5 0 起加 入广播时间间隔选项；在m n 和h a 中支持动态家乡代理发现d h 丸( d ”锄i ch o m e a g e l l ta d d r e s sd i s c o v e 珂) 。m i p l 移动i p v 6 的不足主要有：在启动h a 和m n 时固定 数目的隧道被创立，而不能按需创立；散列表不支持多个项目共用一个主键，这就限制 了有相同h a 或者c n 的m n 去注册多个家乡地址，也使得对h a 和c n ，如果家乡地 址的绑定已经存在，对一个失败的绑定更新有时就不能发送绑定认可；m n 发送绑定更 新给以前的路由器，只要它们的路由有家乡注册位( h ) 标志，并且一直更新绑定。 分级移动m v 6 标准的研究先后经过了两个阶段，早在i e t f 建立m o b i l e 口工作组 研究移动p v 6 的时候，就由爱立信公司的h e s 锄s o l h 锄，k 喇me lm a l k i 和法国的国 立研究机构国家信息与自动化研究院i n r i a ( i n s t i t u tn a t i o n a l ed er e c h e r c h e i n f o m l a t i q u ee t a l l t o m “q u e ) 的c l a u d ec 嬲t e l l u c c i a ，l u d o 啊cb e l l 衙提出了分级移动 口v 6 的思想，并且形成了草案，这个草案被不断更新，在2 0 0 2 年6 月发布第6 版之后， 研究分级移动口v 6 的任务从m o b i l ep 工作组转入到移动口v 6 的s i 盟a l i n g 锄dh 锄d o f f o p t i m i z 撕o n ( 而p s h o p ) 工作组，小组成员也就加入到这个工作组，继续进行分级移动口v 6 的研究，之后的草案编号是按砸p s h o p 工作组编号进行的。在后来的研究中，草案又进 行了5 次修改，终于在2 0 0 5 年8 月形成了i 江c4 1 4 0 “h i e r a l - c h j c a lm 0 b i l e v 6m o b i l i t y 4 硕十学位论文 m 孤a g e m e l l t ”。 目前，我国的很多科研单位和高校也都在进行p v 6 的相关研究工作，并且取得了 很多成果，国内的一些研究机构已掌握了大量关于口v 6 的技术和专利。近年来，在每 年所召开的c e r n e t 年会上，都有针对p v 6 的新的科研成果的展示和热烈讨论。2 0 0 6 年9 月2 3 日，启动3 年的“中国下一代互联网示范工程c n g i 取得阶段性成果。“中 国下一代互联网示范工程c n g i 示范网络核心网c n g i c e r n e t 2 6 项目验收会在清 华大学举行。由l o 位院士共1 4 位专家组成的验收专家委员会评议认为： “c n g i c e i e t 2 6 获得了四项重大创新性成果，其中三项属于“国际首创”，在 国际下一代互联网发展中，“总体上达到世界领先水平”。中国科学院、北京邮电大学 都在对移动口v 6 和分级移动口v 6 进行深入的研究，并有相关论文发表。国内的天地互 连公司在1 9 9 9 年，组建了我国最早的v 6 商用研发中心，并逐步拥有了国际先进水平 的实验室，完备的技术开发实验和测试环境，和一支优秀的技术研发和工程实施队伍。 在下一代网络建设与应用的研发与部署方面，积累了雄厚的技术实力和丰富的实践经 验，拥有体现口v 6 技术特性和具有较大市场前景的核心自主产品和专利十余款，并已 经在中国电信、中国网通等我国主要i p v 6 实验网及应用试点项目中得到规模部署和验 证，并参与了中国下一代互联网示范工程c n g i 。国内的华为和中兴等公司在p v 6 的研 究方面也有很广泛的涉及，并取得了丰硕的成果。2 0 0 4 年8 月，北京交通大学口网络 实验室张宏科教授和他的科研团队开发成功了具有自主知识产权的新一代网络节点设 备b j t u i p v 6 无线移动路由器。它是在传统路由器技术的基础上，同时支持无线口v 6 和口v 4 网络，实现了移动口v 6 技术、无线接口技术、移动路由协议等，无线接口符合 国际通行标准，同时支持互联网标准协议以及传统的动态路由协议。可见目前的移动 i p v 6 己有的研究成果主要集中于在口v 6 网络中支持移动性，并且在不同操作系统上都 有实验系统实现。然而有关性能优化、服务质量体系、安全机制等关键技术的研究还处 在起步阶段。 1 3 课题的研究内容和创新之处 本课题主要对h m 口v 6 中一种基于m l d 的d a d 检测机制进行了研究与分析，具 体包括以下方面的研究内容： 1 对标准移动p v 6 协议进行分析和研究，着重研究标准移动口v 6 的切换技术，特 别是快速切换技术和平滑切换技术，分析它们的优缺点。 2 对分级移动i p v 6 协议进行分析和研究，特别是针对尚未定论的快速切换过程， 提出了建设性方案。 3 研究了i p v 6 的m l d 协议。 4 研究了切换过程中的d a d 检测机制。 5 提出了h m 口v 6 中的一种基于m l d 的d a d 检测机制，对其原理进行了深入详 细的阐明，并指出其优点。 6 针对所提出的该d a d 检测机制进行试验平台搭建和n s 2 仿真测试，并对测试 h m i p v 6 中摹】m l d 的d a d 检测研究 结果进行分析和研究。 本课题的主要创新之处在于： 1 针对尚未出台相关标准的h m i p v 6 的快速切换过程提出了自己的见解。 2 分析了d a d 检测过程的操作特点，针对其在切换过程中的不可或缺性和占据切 换时延绝大部分时间的缺点，提出了一种基于m l d 的d a d 检测机制，极大的提高了 切换效率。 3 用n s 2 进行仿真的过程中，对f h m i p 模块进行了相关修改。 1 4 本文的组织结构 论文组织结构如下： 第一章绪论，介绍了本课题的来源、研究意义、国内外研究现状。 第二章移动i p v 6 技术。 第三章h m i p v 6 技术。 第四章h m i p v 6 中基于m l d 的d a d 检测机制。 第五章性能分析与测试。 6 硕+ 学位论文 2 1 移动lp 简介 第2 章移动ip v 6 概述 移动i p 在当前i i l t e m c t 基于网络前缀路由前提下，使得移动主机在不同网络间的不 断移动过程中仍能保持通信，是一个在i n t e n l e t 上基于网络层提供移动支持功能的家决 方案。它主要解决： ( 1 ) 移动主机可以通过一个永久的地址连接到任何连路上； ( 2 ) 移动主机在切换到新的连路上时，仍然能够保持正在进行的通信。 移动i p 的主要设计目标就是移动主机在改变网络接入点时，不必改变其i p 地址， 能够在移动过程中保持通信的连续性，对上层协议保持透明性，与其他移动主机或不具 有移动i p 功能的节点能够进行正常的通信。因此，对移动i p 协议的设计应该满足如下 的要求【9 】： ( 1 ) 移动主机在改变数据链路层接入点以后，应该能够保持与i n t e n l e t 上其他节点 的连续通信； ( 2 ) 移动主机无论连接到任何接入点，应该能够用原来的口地址进行通信； ( 3 ) 移动主机应该能够与不具有移动d 功能的其他节点进行通信，并且不需要修 改这些节点的协议； ( 4 ) 移动主机不应该比h l t e n l e t 上的其他节点面临更多的安全威胁。 ( 5 ) 由于移动主机通常通过无线链路连接到h l t 锄e t 上，无线链路具有低带宽、高 误码率的特点，长消息容易出错，以及移动主机通常由能量少的电池供电，因此减少通 信中的能量消耗非常重要。设计移动i p 时要考虑移动主机接入时发送的管理消息数目 应该尽量少，消息长度也应该尽量短。 为了解决节点的移动性问题，i e t f 成立了移动i p 工作组，致力于寻找一种解决方 案，使得节点能够在不同的网络间自由移动。移动口工作组在1 9 9 2 年制定了移动口 的最初草案，并于1 9 9 6 年1 0 月公布了i 江c2 0 0 2 “pm o b i l i t ys u p p o r t ”、r f c2 0 0 3 “m e n c 印s u l a t i o n w i m i ni p ”、i 强c2 0 0 4 “m i n i m a l e n c 印s u l a t i o n w i “ni p ”、i 江c 2 0 0 5 “a p p l i c a b i l 时s t a t e i l l e n tf o ri pm o b i l 时s u p p o n ，和r f c2 0 0 6 “t l l ed e f i m t i o n so f m a i l a g e d0 i b j e c t sf o rpm o b i l i t ys u p p o r tu s i n gs m i v 2 ”，奠定了移动p 发展的基础，这些 相关i u c 文档一经发表，立刻引发了研究移动口技术的高潮。 移动m 具有扩展性、可靠性和安全性。它与下层的物理传输介质无关，不需要改 变移动主机的永久标识，与现有的1 1 1 t e n l e t 协议兼容，能够与不具有移动m 功能的主机 进行正常通信。 7 h m i p v 6 中摹丁m l d 的d a d 柃测研究 2 2 移动ip v 4 简介 2 2 1 移动ip v 4 的功能实体 移动i p v 4 协议定义了四种功能实体。 ( 1 ) 移动节点( m o b i l en o d e ) ：一般为一台主机或一台路由器，他在切换过程中 不改变m 地址，也不中断正在进行通信的链接。 ( 2 ) 家乡代理( h o m ea g e n t ) ：一般为一台路由器，它的一个端口连接在移动节 点的家乡链路上，这个端口截获所有发往移动节点家乡地址的数据包，并通过隧道将它 们送到移动节点最新注册的转交地址上。 ( 3 ) 外地代理( f o 崩印a g 如t ) ：一般为一台一个端口在移动节点的外地链路上 的路由器，它帮助移动节点万吨横移动检测，并向移动节点提供路由服务。 ( 4 ) 通信节点( c o r r e s p o n d e n tn o d e ) ：一般为一台主机或一台路由器，是与移动 节点进行通信的对端通信节点。 2 2 2 家乡地址和转交地址 在移动口v 4 中，移动节点定义了两种地址。 ( 1 ) 家乡地址( h o m ea d d r e s s ) ：用来标识移动节点的“永久”m 地址，由家乡 网络分配给移动节点。当移动节点在互联网上移动时，其家乡地址保持不变。移动节点 的家乡地址的网络前缀与在它的家乡链路上的节点的网络前缀是一样的。 ( 2 ) 转交地址( c a r eo f a d d r e s s ) ：移动节点暂时作为从移动节点的家乡代理发出 的隧道出口的地址。当移动节点在互联网上移动时，转交地址是会发生改变的。转交地 址的网络前缀与它所在的外地网络的网络前缀是一样的。转交地址可以分为外地代理转 交地址和配置转交地址。其中，外地代理转交地址是有一个端口在移动节点当地链路上 的那台外地代理的地址，而配置转交地址是暂时分配给移动节点某一个端口的地址。一 个转交地址仅能被一个移动节点使用，它是仅供数据包路由选择使用的动态地址，也是 移动节点与外地网络通信时的临时地址。当移动节点接入到一个新的外地网络时，会获 得新的转交地址。 2 2 3 移动ip v 4 的基本操作过程 以移动节点在外地网络上和通信节点通信的过程为例，介绍移动i p v 4 的基本操作 过程【l o 】。移动i p v 4 的基本操作过程如图2 1 所示。 ( 1 ) 移动代理( 外地代理和家乡代理) 通过代理通告消息告诉移动节点移动代理 的存在，移动节点也可以通过向当前访问的网络发送代理请求获得代理通告消息。移动 节点接收到代理通告消息后，可以确定它是在家乡网络还是外地网络上，如果移动节点 发现自己在家乡网络上，则其操作与固定主机一样。如果它是从其他注册的网络回到家 乡网络，将通过和家乡代理交换“注册请求和“注册应答”消息在家乡代理上进行注 销。 ( 2 ) 如果移动节点发现它已经移动到了一个外地网络上，他将获得该外地网络上 硕十学位论文 的