（通信与信息系统专业论文）移动ip中切换机制的分析和研究.pdf

重庆邮电学院硕+ 论文 摘要 1 9 i 着测特网用户的闩益增多和各种无线接入技术的飞速发展，刚户会期望能 随时随地的接入到i n t e r a c t ，在移动的过程中保持与网络的连接，并且可以随时 歹l ：始通信的过程。为了满足这个需要，i e t ft 作组制定了移动l p 协议，它可以 支持移动i 了点访i u ji n t e m e t 。节点在移动过程中会有个很关键的问题，那就是如 何实现在不同的网络接入点之间的切换问题。只有很好的解决了这个问题，才能 真i f 实现节点的全球无缝的、光滑的漫游过程。 本义分析了切换过程中会产生的两个问题：切换性能和q o s 提供。首先针 对切换性能的问题，对移动i p v 4 和i p v 6 的几种切换机制进行了研究。其次针 刈切换过程中q o s 提供的问题，介绍了一种比较简单的q o s 提供方式：q o s o b j e c t ：并且在这科- 方式的基础上，重点介绍了一种切换机制：基于q o s 的切换。 本文详细的介绍了这种机制的切换过程，并对切换中两个主要功能实体 ( m n 和路由器) 的网络层的操作过程进行了算法描述。最后对切换过程作了进 一步的考虑。这种切换机制可以使移动节点在候选的接入点之1 口j 进i 选择，寻找 呵以满足、务q o s 要求的进行接入。随着用户对服务质最要求的小断提高，这 科切换方式会十分重要，它可以使用户在移动的过程中同时获得q o s 保证。 【关键训】因特网，移动i p ，移动节点，服务质量，q o so b j e c t a b s t r a c t w it ht h ein c r e a s i n ga m o u n to fp e o p l ec o n n e c t i n gt ot h e i n t e r n e ta n d t t l cf a s ld e v e l ( ) p m e n to fv a r i o u sw ir e l e s sa c c e s st e c h n o l o g ie s ，it b e c o m e s n a t u r a if o ru s e r st oe x p e c tt ob ea b l et oa c c e s st h ei n t e r n e ta ta n yt i m e a n df r o ma n yw h e r e 。a n dt or e m a i nc o n n e c t e da n dc o n t i n u et ou s et h en e t w o r k a st h e ym o v ea b o u t t oa d d r e s st h i sn e e d ，i e t fh a sd e s i g n e dm o b il e i p p r o t o c o lt os u p p o r tm o b i l en o d e so p e r a t i n gi nt h ei n t e r n e t w h i 】e t h e r e i ss t ，il 1ac r i t i c a li s s u ed u r i n gt h em o v e m e n tp r o c e s s ，w h i c hi s h o wt o h a n d l et h eh a n d o f fp r o b l e mb e t w e e nd i f f e r e n ta c c e s sp o i n t s o n l yi fi tc a n b e w e l1s o l v e d ，t h eg l o b a ls e a m l e s sa n ds m o o t h r o a m in gs c h e m ec a nb e r e a l i z e d 1 h e p a p e ra n a l y s e t w op r o b l e m so c c u r i n g i nt h eh a n d o ! f ：h a n d o v e r d e r t o r m a n c ea n do o ss u p p o r t f o rt h ef i r s t ，i tr e s e a r c h e so n t h eh a n d o f f s c h e m c su s e di nm o b i l ei p v 4a n di p v 6 f o rt h es e c o n d ，i t i n t r o d u c e so o s o b j e c t ，w h i c hi sas i m p l ea p p r o a c hf o ro o ss u p p o r t a n db a s e d o ni t ，o o s c o n ditio n a liz e dh a n d o f fisp r e s e n t e da n de m p h a s iz e d ：t h eh a n d o f fp r o c e s s a r ew e l ld e s c r i b e d 。t w oa l g o r i t h m sa r eg i v e nf o rt h eo p e r a t i o n s ，i n c l u i n g m na n dr o u t e r s 。i nt h en e t w o r kl e v e l ，a n df u r t h e rc o n s i d e r a t i o n sf o rt h e p r o c e s sa r ea l s om a d e t h i sb a n d o v e rs c h e m ee n a b l e st h em o b i l en o d et of l e x i b l yc h o o s ea m o n g as e to f a v a il a b l ea c c e s sp o i n t sa n ds e a r c hf o rar o u t ew h i c ho f f e r s s a l i s t y i n gq o s w i t hp e o p l e sr i s i n gr e q u i r e m e n t sf o rs e r v i c e s ，t h i sk i n d o fh a n d o v e rs c h e m ew i1 1b eh i g h l yv a l u e d ，f o ri to f f e r sq o sg u a r a n t e e sf o r t h em o v i n gu s e r s k e yw o r d s i n t e r n e t ，m o b i l ei e , m o b i l en o d e s ，q o s ，q o so b j e c t 匝厌i t g l u 学l 皖倾 j 论义 a c c e s sl o ut e r 缩略语 a d d r e s si e s ol i 儿io nl r ( l c li n d i n ga c k n o w i e d g e m e n t i j 【j ir e c ti o n a le d g e 下u i i i c i 愀t s cs t a ti o r l l ；in d ir i gu p d a i ，e c o d e1 ) ivisio nm uitir ica c c e s s c r r e s p 【 1 1 【j c nln o d e 【r eo ra d d r e s s c r o s s ( w eri o ut e r c o n t e x tt t a n s f o r i ) u p iic a lea d d r e s si ) e t e c tio r l i ) y n a m i e l - ! i i l o s tc o n i i g t j ! cp r o ( 【 c l i f o r e i g na g e n t i ：；l s lb in d in gu p d a t e f a s tn eig h b o ra d v e r iis ( j i i l o i l i ( ；a l e w a yf o r e ig na g e r t ( ；e n e r a i1 ) a c k e lr a di0f i e r yic o ( ：、n e r i cr o u t in gi ；n c a p s u i ：i li l n i i o m ea g e n l ihm d o v c ra c k n o wie d g e m c nt i | a n d o v e rln il i a t i o n l i i i ，v 6i i i c r a r c h i c a lm o b il uj 1 ) v 6 i ( m i ， i l ? i l i i v1 i | ，v 6 i n t e r n e tc o n t r e ! m e s s a g ei ) r o l l l ( ! i in t e r n e t i n g in e e r in gt a s kf ( ) r c e l f lt e r n e ti ) r o t o c ol i i i i c f r i o il r o t o c o 【v c r s i 0 1 14 t c r l l i 2 ll r ( ) t o c o lv e r s i o n6 ：- - _ ： f a a 眦 一 k 川 a r s 0 k _ - 仆 b r ： k 叭 叭 川 川 m 三苎 “ r “ r r d 卜 r r g g “ | | c i 卜i 1 【：i ) a i ： m i j i s a i c ( o a i l f a f ) a i f ) l ? a l l c l ( o a i ，i l q ) s l t ( i c s v l i ( ：l l ) s i lj l l 川s 吐j 人| l l l ：il l t 院顺i j 沦殳 n t o r l l a il ( u t e r s i i i t c rr i o ls e r v i c ci r o v i t i c r i 。in kc a r e0 ra d d r ( 、s s m o b ilea n c h o ri ( in l m o b i l en o d e m i ltj i j r o t o c o ii 。a b e is w it c h in g n e wa c c t ，s sl b ut ( j r n e wc a r e 0 ra d d r e s s n ( 、ig h l ) o ri ) is c o v e r y n e wl ? 1 r cig na g e nl ( ) i 【ja c e ( - ，s sl b ul c r ( ) i t jf o r t ，i g na g e nl i r ( j vio u sa c c e s sr o ete r i ) r e v ；( ) u sc a r e0rh d dr c s s l ( i n ll ( ) l o n tp r o t o c o i q u a lit ye l 。s e r v i c o r u g i o n a lc a r ee l a d d r e s s i t ! s ( t j r c cr e s e r v a tio ni r o t o c ol i r a n s m i s s i o nc e n t r e i1 ) r o t o c ( ) i r y p eo l 。s e r v i c e u s er 1 ) a t ；t g r a m j r o t o c oi i niv e r s hlm o b jler | ( ! ie c ( ) l l l t l nic h ii t h i ss y s l ( 1 1 1 弧厌i i | | ；i 乜院顺i ：沦文 第一章m o b i l ei p 的发展概况 1 1 序言 如f i l ji l ：人们能够随时、随地圻l u ji n t e r n e t ，k - q “，i n t e r n e tj 支术研锄，j 个热 t i ，比址卜代r ci i ! 的个人通信技术的i l 标。 f ii ，l c l ，脱n 硼，j “联网所采川的l p 坍 义j f ：1 i 支持1 i 机移z 力仆的题q 1 移z 力 川j i 故，眨j 核入t i 或慰婴通过j e 它的网络连拨剑特州l l , j ，他必须修改4j i 弋眦件 艾仆，j i - l j ：f j ij , ；劫i 叫络迮接，这样使秣 l ! 机的移动讹变褂i 酏i 木i 小、必i i i 而f 1 易 j i i f l 。 为j 鲥7 j = 这ul h j 题，i e l f 制定了m o b i l ei p 阱议。m o b i l ei p 址种亿个球 4 朴j ( 1i 。1 ，i ( if j i f 多功功4 ij 匕l ( j 力案，它挺供了种l p 路f j l ；l i , j ，他移z 力1 i i i j 以以 个水久的i i j 也j l l ：近接剑仃f i i 链路i - ，) i ：f 21 y 住切换恤a - 8 , , l 仍l i j 侏竹i i ：拒进 “的迎f i ；。它li 仃- j 由j f ，k 刈锥t f 厕i 安个忭等优点。 l l 玎i ? i ii 】i l 绐制定了+ 摹火j ：m o b i l ei pl ，l ，j 技术姚 i i ! f ，分圳”刈i p v 4 和i p v 6 返i 屿干l l l h 络j ，：叭议，为移动1 ，点礼l 叫络i i i ，i 幻见缝漫游捉f j ! j f 支持。 i i 汀l ? l li 】i l ：| j | j 汀的m o b i l ei p 的标i 1 e 仃：r f c 2 0 0 2 ( m o b i l ei i 定义) 、刚? ( 2 0 0 3 ( i i ) l i ，jl l ，h 装) 、r f c 2 0 0 4 ( i pp , j 的最小n 装) 、r f ? ( 2 0 0 5 ( m o b i l ei pl l ：j l a i i j ) 、 r i ? ( - 2 ( ) 0 6 ( m o b i l ei p 的锚：理信息席) 、r f c 2 2 9 0 ( 川j ：1 ) p 1 ) 1 1 p 的m o b i l e1 1 ) v 4 眦w 选坝) 、r | ：c 3 3 4 4 ( m o b i l ei p v 4 定义) 等。 j l 它还仃i l i d | ! h l i 续捉变的。螳啦案，敛j jj j 扩腱嗣n 艺* m o b i l ei i ) 忉议，解 狄脱f l ：j l i 垮m 题硐l f i 足。mil 现亿l i j 神：考虑c u l f i l 将m o b i l ei i ，坎术j 遁j 1 1 艾施化 j 地仃i i j ? i i ，比如移动通f ? i 网络或拓尢线j 域h 。m o b i l el p 支术f 止人f i i j 能随 ji ；i ( 地的f ：j 纠i , q 卉、义本、【冬l 像等各币t t f i 息服务。必将i l l 水li 人i 1 9 , l ij , # j 1 1 i f 景i li 。 艺虑j i 0 移z 力过氍i i 切换| u j 题的暖婴忡，小义将刈m o b i l ei i ) i i l ，j 圳掀n d 题进 i 】：分 j i l i ) l 歹。卜i f i i 以先肘坫小m o b i l ei pi 办议作北介乡 1 2m o b i l eip 结构 i m o h i l e1 1 的术语 m o b i l ei i jj 支术涉及以卜的术语； 暖j 人i i i i j i u 0 ：院顺i j 沦艾 小地链j i i ( h o m el i n k ) 小j 也磁i i 址指个1 ， 心 陔a i f f j 链路，也就址j1 i j i ，i 勺i i j 也i i ：ii 仃j 1 l l i , j l 4 络l j l j - ：z r 。 n ，j 链f i 。 外地 j i = f i ( f o r e i g nl i n k ) 外地迸踏址指除本地链路以外的链路，也就足i 叫络l 】i 缀j1 - j t 硼，ji p 地址i 叫 络i j i 缀f i i d f r jj j l 5j i 峰链 。 小j 也地j l l ：( t l o m ea d d r e s s ) 小地地j i i ：址指“水久”的分眦给移动1 7 ；5 f l j 地j 1 i = ，就像分眦给定n ：j 踏器 或i - j o l f l jji i 旦j i l ：十i 。1 移动一肖点切换链路i l j 。，小j 也j l j l l ：j i ：1 il 慢贬。政变s , j j1 i j 的小地地川：i i jj ； i ) 4 i l l 场合政，叟h f 4 定1 ：机或路器j 电h l ：1 7 r j 坊i 和场f 敛，州格 个l 叫络：6 ；偻, l i ；l ；j l f l ；, i j - i l ：l i , l 。 j 交地j ：l l = ( c a r eo f a d d r e s s ) 转交地j i t ：址t i i 移动l 了点连接住外地1 j 生踏i ：1 1 1 f l i 火的i l j 地址。雠次f 多础1 ： l 嵌换外地 j j = 路l l j ，转交地址也随苻改变。送仆转交 i i h , j l l ：f f i 数训也i j 以j j ! l 过脱仃的 4 ”，9 ；f i i i l j 0 f 譬送，u i j 4 i j ；嘤j l jm o b i l ei p 川火的特殊j 税氍木4 留i i ，数 l i ：也f 乞送 j l j 4 0 爻j 也j t l ：l ：。 幸父j 【! i j l l ：l i j 以分为以卜两类： a 5 ，卜j 也代掣1 14 变地上i l ：( f o r e i g na g e n tc a r e o f - a d d r e s s ) ：址外地f j ：i i t l i ，j i i 地j i i ：，仃个端i i 连接移动1 点所1 ，l ! 的外地链路。外地代州转交地址j 以址外地代川! 的f t 。个i p 地j = i l ：，j l 婴外地f q j l ! 个少仃个端i | j 外地链 1 1 1 4 | i 近i 兜i j 以了，1 人l 此，外地代，i ! 转交 也j i l ：f l ：j i , 4 7 8 1 ，j 缀j i - 4 i 。j t 外j 也 链婚n ，j m 络胁缀+ l l l , i j 多个移动诲j _ i , l 以i , i l i i jj lj i i 个5 ，i - i k f t ：? l t 4 - 7 角譬f 9 i 送矩移动h 点的本地地上l | = 的数j | i l ：也，j i ：将返j i 垮毅州也通过隧道技 术f 0 送剑移动1 ，点的转变j i i # , j l l ：。 2 i - j 也代川! ( f o r e i g na g e n t ) 外地代川! 址指亿移幼1 j i 的外地链路i ：f l j 鼢i l i ： ： 。 l 外地代州川省助移动1 了点通欠它的小地代州它的卑炎地j i l ：。 2 ) 仃寸，外地代础挺f j 移动1 了t i 的转交j & h l ：，j f ：为0 做4 4j 也代j = i i ! i 殳w 了 隧道n 勺移动霄j _ 发送拆封肟的数抓也。 3 外地代雕f i j 作为连接f l1 5 , l - 地链踏，j 移z 力1 | j i ，i ，j 缺竹j i ! p , ；1 3 1 。 旧i 太f 9 j - j 返i 种功能实体以及它们之0 i f i j 父系。 f 多，j j1 j t i “i j ： 川”外地链j l i f n 4 , ：j 也f l j 移z 力1 7 i 冬j im o b iicii ，功能贸体硬1 i i “火系 重庆i i i l l , 也学院硕 ：沦义 1 3m o b i l eip 技术 1 代理发现( a g e n td i s c o v e r y ) 移z 力1 ： 利川代理发现米判定它当n 玎是连神：术地锰路i ：，还足外地诳路- i ：； j 外，还l l j 川j ：检测它是否切换了链路：当连在外地链路“可此扶得一个 4 0 交地土i l ：。 f t ：s l ( 发脱包括两条简单的消息。 代理j 播( a g e n ta d v e r t i s e m e n t ) 小地代州和外地代理利用这个消息向移动节点矗x i i 它f i j 的j 力能。：一个：i t - i n ：条钮路i ：被配鼢成本地代理或外地代理，或b i i i , l 。被眦馑成这州栉f i j 它就n ： 返条链路i ：j “摘或组播代理厂。播消息，这使得迮到这条链路一i ：的移动。1 7 点i i j 。以判 定陔链路i ：足f i 彳j 代理存在。如果有，则判定它们的标忠( j i 地j f | ：) 垌f 功能足 f 1 麽。 f t ：s l i i l i 求( a g e n ts o l i c i t a t j o n ) 叫1 移z 力1 y 点没7 r 耐心等待下一个周期发送的代理j “播f i j 息l i r ，。己i - j 以发送代 j l l i i i 求j i j 息。这个消息的i 舵一u 的就足i l 链路j - ：l l , j j t - , l i - i g j , l ( , # - i j l i 发送个代川旷+ j i ；f 消想。仃，电l l , i 候，移动= ! 点快速的切换链路，嘶代列! 发送j “捕；订，g , i l s 频1 1 1 比 州；人性，这时代理请求消息就非常有刚了。 f t ：s l tj j i l f i j 息和代理 i j 求消息与i c m p 路器发现i i j 息( i l l i t l t ( ! f i ) i 州i l v t 叩y l i l e s s l i l 4 e ) f r i ：c 1 2 5 6 l i i 定义的路山器广播消息( 1 o t l i 盯a d v e i ii , 1 1 2 1 1 1 ( 、r i l ，) 以及i ! 器i i i l t ；i i 息( 1 o u t e rs o i i c i t a t i o i l ) 非常4 1 j 似，! j ( 吱f ：，m t i ll - 利川了 这棚个 i j 想的格j = l = ，多i ：对它们进行了扩展以完成代, r l l j 发j 见。 代川! 发脱技术可以帮助移动节点判定自身的移动状况，从l l 决定越r j i ：始进 fj ：切换的触发，7 1 ：i , f 从广播消息q ，获得转交地址的配黼信息，这刈j ：锻个通价过 袱彳f 微r 篮的意义。 2 注册 q 1 ：多z 力i ， 发脱它的m 络接入点从一条链路切换纠，j 条 ! i i ；路j ，它就喽 进i n i ! j l l lf 4 。兄外，i l t - j ：这些汨：册也有定的小存i l , l l l l j ，所以n 叫：没订移动f 妒 w i i i ，移z 力1 7 点也要在现彳j 注册过j ! l j t l , l 进：f j ：注册。 ， m t i cl l 的i ；l - j l l t 过程是在代理搜索之后。_ 1 移动1 ，点发现它连订i 条外地 暖j 犬n 啦i u 学i 院f 够il j 沦艾 地j i i 、j 已姚褂剑个转变地址，j 二通过外地代邢阳小地代雕汴_ | j j j 这个地址。 q l f 多z 力m 7 i 发现它义返纠小地代理j ! l ：f i + i 内i i 、f 它嘤阳小地代川! 渖1 t j “拔使j 1 1 定f r j 小地地jj l ：进 j ：通f 矗此时移动1 了点就像f 州4 定1 冲l t 。 ( i ) 汁j w j 刷 冲i - i m 卧，j 渖j j j 过雕如卜： mf 多，力1 i j i 川j 外地代州转交地址 t 册n ：条外地链路i ：，如i 馨i2 所，j ： 汴册心粹 ：j l 冬 2j f j 外地代川! 转变地川：f i ：j w 移z 力1 7 j i i 眦r 代耻转交地址注册n ! 条外地链路卜( 1 l j 能亿外地施路l ：没 f j 5 ，l 、j 也代川! ) ，! c l i l 割：；廖i 爪： 注册浦求 注册j 够答 h ：；j l i p i d 胃转变地址汁册 ( f 多z 力1 j 返i i i l i 剑小地链路后进i j ：沌销，如i 矧i 所，j j ： 弧j 火| i l i j i 【i 。院顺f ：沦文 i 刘4i i - ：j v j # i ! 销 ( 2 ) 汁j j j j 协议 移z 力1 i j 1 i 发送。条 z i - ：j v t i f i 求消息j i j 动f e 册过张。? 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弘筒平报火之i l , j j i i 入域小转发报火，如i 割n 所，j ： 原始也 鲧川i j j 以t 工二二 投使肝n ，j 报 最小转发 又 l 矧6 最小上寸装 砸犬i i i i ；, i 三。i 皖碗i j 论文 1 1 刈昧爿，jii 撒尖做如卜改动： m 汉类能域为5 5 ，农示新的净衙延给过j 1 ) 2 小裟1 1 ，j 数 l i ：似： 溅蚶i l ：和i ii i d i b 上i i ：破隧道入ii 和j i i l 地址代f j ； 报、大k 1 、总i 丈度及校验艉i l l 新的报头和7 争f 0 汁弹甜剑； 如粜隧道入l l 将肠i 水的数捌也从柴个端li ( 如物川m ，j ) 鼢剑j 隧道端 li ，那么乍存i l j 州域就要# l lj , 、z l y j 减小：如粜隧道入i i 就址肠i 水数j l f ：他的 i 】： ；i ，那么乍仃州叫域就, l , j t j 减小。 t 蛾小4 发j k 又i i j 以这 f 加入： l j j 义类j 诬域( p r o t o c 0 1 ) 的值r f 接从拐i 盘，；也i ，i 勺报艾ii i 杉! ，! ： 细i 粜隧珏j ：入li 就足原始包的源，j j f 5 么指，j ：肝，f ，亿原 c f i 溉i 地川j z 蓖i i ，js 比 4 ：w0 ，r i 则值为l ； 局! c c f i i lf r , j 【i b h l ：域( o r i g ih a ld e s tin a t i o r ! a ( h j r ( 、s