（计算机应用技术专业论文）基于移动ipv6的切换技术研究.pdf

太原理工大学硕士研，：生学位论文 基于移动ip v 6 的切换技术研究 摘要 无线网络依靠其提供随时随地方便接入的特点，在近几年发展速度已 经领先于4 章统的有线网络，成为计算机网络领域圾具发展前景的技术。为 了提供无线接入环境，不仅硬件环境需要大范围的改造，在软件层面，尤 其是网络协议方面，无线网络也提出了新的需求。除链路层的8 0 2 i x 协议 族之外，在网络层，也需要新的协议以支持无线网络的新特性。口前所广 泛应用的网络协议，如t c p i p 协议，甚至包括i p v 6 协议，都假定接入网 络的节点是固定不动的。在这种假设下，为了简化路由策略，i p 地址不仅 唯一的标识了一台主机，而且还标识了该主机的网络位置。如果某台主机 的网络接入点发生变化，则必然意味着i p 地址要发生变化，从而也意味着 正在进行的网络通信的中断。移动i p v 6 以及其前身移动i p 协议的出现， 就是为了支持处于此种情况的网络节点，让其无需重新建立连接而更换网 络接入点。 目前已经成为网络标准的移动i p v 6 协议是众多解决方案中实现最为简 单的一个，但至今该协议仍有许多问题亟待解决，其中切换性能问题是最受 关注的一个。据研究表明，移动i p v 6 所描述的切换过程所带来的网络延迟 对于多数实时应用来说是无法忍受的。由此，入们在移动i p v 6 的基础之上 研究出许多改进的方法，以提高切换性能。本文将从标准移动i p v 6 协议入 手，详细描述了i p v 6 环境下的水平切换和垂直切换过程，并在此基础上介 t 太原理 大学硕士研究生学何论文 绍了目前被广泛采纳的切换优化技术。之后本文介绍了一个实验平台的设 计，以及在此平台上所进行的实验和最终结果。最后本文给出了结论和将 来要继续研究的方向。 关键词：移动i p ，移动i p v 6 ，水平切换，垂直切换，切换优化 太原理工大学硕士研究生学位论文 r e s e a r c ho fm o b i l ei p v 6h a n d o f f a b s t l 之a c t w i r e l e s sn e t w o r ki sm o r ec o n v e n i e n t ，c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lw i r e d n e t w o r k ，a n dp r o v i d e st h ep o t e n t i a lo fa c c e s s i n gt h ei n t e r a c ta ta n yt i m ea n da n y p l a c e t h e r e f o r ei tb e c o m e st h em o s te x c i t i n ga n df a s tg r o w i n gf i e l do fc o m p u t e r n e t w o r k b e s i d e st h eh a r d w a r er e q u i r e m e n t s ，i ti sa l s oag r e a tc h a l l e n g ef o r s o f t w a r ed e v e l o p e r s ，e s p e c i a l l yt h en e t w o r kp r o t o c o l st os u p p o r tn e wf e a t u r e so f w i r e l e s sn e t w o r k t h e8 0 2 1 xi nl i n kl a y e ri so n l yap a r to fr e q u i r e m e n t s i n n e t w o r kl a y e gw eh a v em o r ew o r kt od o t h em o s tp o p u l a rn e t w o r kp r o t o c o l s ， s u c ha st c p i pa n di p v 6 ，a r ea l lb a s e do nt h ea s s u m p t i o no fi m m o v a b l eh o s t s ， w h i c hm e a n sn e t w o r k sn o d e sw i l ln o tc h a n g et h e i ra c c e s sp o i n t sd u r i n gt h e ya r e o nl i n e s ot h ei pa d d r e s si sn o to n l ya ni d e n t i t yo fan o d e ，b u ta l s os p e c i f i e st h e l o c a t i o no fi t i ti sa g o o dw a y t os i m p l i f yr o u t i n gm e c h a n i s m b u tt h er e s u l ti s ， w h e nt h em o v i n gh a p p e n s ，t h en o d ec a nn e v e ra c c e s s i n gt h en e t w o r ku n l e s si t r e c o n f i g u r e si t si pa d d r e s s a n dt h er e c o n f i g u r a t i o np r o c e s sw i l lc a u s er e s e t t i n g o fm a i n t a i nc o n n e c t i o n s m o b i l ei p v 6a n dm o b i l ei pp r o t o c o la r ed e s i g n e df o r t h i sp r o b l e m m o b i l ei p v 6i st h es i m p l e s tp r o t o c o lt oi m p l e m e n ti nm a n yo fs o l u t i o n s b u ti ta l s oh a ss o m ep r o b l e m st od e a lw i t h ，f o re x a m p l et h ep e r f o r m a n c ei s s u e s i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 i t i sf o u n dt h a tt h eh a n d o f fp r o c e d u r ew h i c hi sd e s c r i b e di nm o b i l ei p v 6 p r o t o c o lw i l lc a u s eu n a c c e p t a b l ec o m m u n i c a t i o nd e l a y s os o m en e wm e t h o d s w e r ei m p r o v e dt oe n h a n c et h ep e r f o r m a n c e t h i sp a p e rw i l ls t a r tw i t ht h e s t a n d a r dm o b i l ei p v 6p r o t o c o lt oe x p l a i nt h eh o r i z o n t a la n dv e r t i c a lh a n d o f f p r o c e d u r e ，a n dt h e ns p e c i f ys o m ep o p u l a ri m p r o v i n gm e t h o d i ns e c t i o n4 ，i t d e s c r i b e sa ne x p e r i m e n t a lp l a t f o r ma n dt h ee x p e r i m e n tr e s u l t t h el a s ti st h e c o n c l u s i o n s k e y w o r d s ：m o b i l ei p , m o b i l ei p v 6 ，h o r i z o n t a lh a n d o f f , v e r t i c a lh a n d o f f , h a n d o f f o p t i m i z e i v 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独芏进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不里含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做岛重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标躜。本声明的 法聿责任由本人承担。 论文作者签名：j 畅日期：! ! 丑：土12 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定。其 中黾括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件学棱可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； ( 誊学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 套制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 蜜( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：垒；虽 导师签名：日期：坦z 。：1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 术语 “木夕中使一j ，下列术语： 节点( n o d e ) ：实现了i f ) v 6 协议的设备。 锐路( l i n k ) ：某种通信工具或媒介，使得节点可以番链路层通信。链路足i p 层之 下的一层。 子网前缀( s u b n e tp r e f i x ) ：组成i p 地址首部的比特串。 目的选项( d e s t i n a t i o no p t i o n ) ：目的选项携带在i p v 6 目的选项头中。目的选项 包含的信息只需要被目的节点处理。目的节点就是目的地址所指示的那个节点。移动 i p v 6 协议定义了一个新的目的选项，家乡地址目的选项( 见6 3 节) 。 家乡地址( h o m ea d d r e s s ) ：分配给移动节点的单播可路由地址。移动节点的家乡 地址是固定不变的。家乡地址属于移动节点的家乡链路。通过标准的i p 路由机制，发 送到家乡地址的数据报可以正确路由到家乡链路。当家乡链路拥有多个家乡地址前缀 时，移动节点可以拥有多个家乡地址。 家乡子网前缀( h o m es u b n e tp r e f i x ) ：与移动节点向对应的i p 子网前缀。 家乡链路( h o m el i n k ) ：移动节点家乡子网前缀所定义的链路。 移动节点( m o b i l en o d e ，烈) ：可以更换链路接入点的节点。在链路接入点更换之 后，通过家乡地址，移动节点依然可达。 移动( m o v e m e n t ) ：是指移动节点网络接入点的变化。比如说移动节点连接到了另 一个不同的链路。如果移动节点不在本地链路，那么移动节点被视为“远离家乡”。 2 层切换( l 2h a n d o v e r ) ：移动节点从一个链路层连接改变到另一个链路层连接的 过程。比如无线网络接入点( a p ) 的切换就是2 层切换。 3 层切换( l 3h a n d o v e r ) ：2 层切换的子过程。移动节点侦测到当前链路的子网前 缀发生变化，需要改变主转交地址。例如，接入路由器的改变通常会触发一次3 层切换。 水平切换( h o r i z o n t a lh a n d o f f ) ：同种网络间的3 层切换过程。如w l a n 切换到 w l a n 。 垂直切换( v e r t i c a lh a n d o f f ) ：异种网络间的3 层切换过程。如w l a n 切换到c d m a 。 通信节点( c o r r e s p o n d e n tn o d e ，c n ) ：与移动节点通信的对端节点。通信节点可 能是移动的或是固定的。 v i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 外地子网前缀( f o r e i g ns u b n e tp r e f i x ) ：任何与家乡子网前缀不同的i p 子网前 缀。 外地链路( f o r e ig nl i n k ) ：除移动节点家乡链路外的其他链路。 转交地址( c a r e o fa d d r e s s ，c o a ) ：移动节点处于外地时的单播可路由地址。这 个地址的阿缀足外地予网前缀。移动节点可能拥有多个转交地址，罗：中向家乡代理注册 的刃f j 个转交地地被称为“主转交地址”。 家乡代理( h o m ea g e n t ，h a ) ；家乡代理是移动节点家乡链路上的一台路吐j 器。移 动节点向家乡代理注册它当前的转交地址。当移动节点离开家乡时，家乡代理截获家乡 链路上发向移动节点的数据报，封装并通过隧道发送给移动节点的转交地址。 绑定( b i n d i n g ) ：移动节点家乡地址和转交地址的对应关系。绑定有生存期的限制。 绑定更新( b i n d i n gu p d a t e ，b u ) ：移动节点更新自己绑定的过程。可以对家乡代 理或者通信节点发送。 注册( r e g i s t r a t i o n ) ：移动节点向家乡代理或通信节点发送绑定更新的过程。注 册会引发一个绑定。 绑定认证( b i n d i n ga u t h o r i z a t i o n ) ：注册的接收端需要认证发送端是否有建立 个新的绑定的权利。 迂回路由过程( r e t u r nr o u t a b i l i t yp r o c e d u r e ，r r p ) ：通过交互密钥实现实体之 间相互认证的过程。 通信节点认证( c o r r e s p o n d e n tr e g i s t r a t i o n ) ：在注册之后的一个迂回路由过程。 是通信节点和移动节点之问的认证过程。 家乡认证( h o m er e g i s t r a t i o n ) ：移动节点和家乡代理之问，利用i p s e c 协议实现 的注册过程。 v i i i 太原理工大警硕士研究生学位论文 1 1 研究背景 第一章绍论 无线计算机网络e 门二其部署方便，可以随时、随地接入的灵活性，自诞生以来n 受到广泛的关注。随着8 0 2 1 x 协议放的不断发展和完善，无线计算机网络越来越成熟。 无线按入设备已经成为了移动计算设备的常规配置之一，而无线接入环境，如无线网络 热点，也已随处可见。而且许多城市已经开耍厶计划在不远的将来部署城域无线计算机网 络。由此可见，无线计算机网络已经成为了未来计算机网络发展的一个主要方向之一， 是必然的发展趋势。 目前被我们所熟知的网络协议都是基于固定接入设各的。与移动设备相比，固定接 入设备由于物理接入点不变，可以使用相对静止的路由策略。i p 数据分组首先路由到 i p 地址网络前缀对应的网段，然后转发到目的，因此。i p 地址不仅标识一台主机，也 表示这台主机的物理接入位置。只有主机的i p 地址和其接入位置一致时，才能正常地 进行通信，并得到相应的q o s 保证。但当移动节点在不同的网络间移动时，移动节点 的i p 地址已经不能表示这台主机的物理网络地址，发送给移动节点的i p 分组也就不 能正确地转发给目的节点，从而导致移动节点不能正常地接入网络。 i p v 6 的标准化，使得利用i p v 6 作为下代网络的标准协议成为可能。i p v 6 提供 了巨大的地址空问，在可预见的时间内，可以为金球所有需要接入i n t e r n e t 的设备提 供一个全球唯一的i p 地址。同时，i p v 6 将i p s e c 作岁j 其不可分割的一部分在各节点 强制实现，为接入网络的各种设备提供了强大的安全性保证。总之，i p v 6 所展现出来的 众多优点，正在使人们相信，i p v 6 必然是未来的多网络融合的统一平台。l j 前，世界 上对i p v 6 的研究和应用越来越多。我国教育与科研网也于今年建立了世界上最大的 i p v 6 试验网，连接了国内3 0 0 多所大学、科研所，在实验网上所进行的测试也显示出 来巨大的性能优势。移动i p v 6 作为i p v 6 的一个组成部分，提供对节点移动和网络移 动支持，是到目前为止最优秀的支持移动接入的网络协议。许多专家认为，i p v 6 的投 入部署运行，第一个获得巨大应用的将是移动接入应用。 蜂窝无线通信网络是现今部署范围最大，应用人数最多的无线网络。蜂窝网络在通 信领域的贡献有目共睹。现今，无线通信网络也面临着重大变革。随着3 g 时代的到来， 太原理工大学硕士研究生学位论文 无线通信网络将能够提供更快速，更丰富的网络服务。 垂宜切换技术就是在移动接入环境下将i p v 6 网络和蜂窝网络结合起来，实现接入 设备在两个不同网络之间的无缝过渡。 1 2 论文主要内容 本文将重点讨论垂直切换领域的重要协议：移动i p v 6 协议，以及基于此协议发展 而来的系列优化方案。论文还介绍了一个垂直切换实验平台的具体实现，包括该平台 的设计纪构和实现细节。同时给出了在此平台上的实验结果。最后论文根据实验结果给 出了结论。 第二章基于移动i p 和移动i p v 6 的比较，详细阐述了移动i p v 6 的协议细节以及利 用i p v 6 新特性所带来的好处。 第三章主要介绍基予移动i p v 6 的垂直切换技术，以及目前为了提高切换性能雨对 移动i p v 6 协议做出的一些改进。 第四章介绍了实验平台的设计与实现。该平台采用了部分切换优化技术，并通过实 验对垂直切换的性能做出了评价。 第五章给出了论文的结论。 2 太原理= r = 大学硕士研究生学位论文 第二童移动j j ) v 6 早在卜多年前，人们已经意识到了无线网络的广阔发展自f 景和巨大披术挑战。些于 当时的l p v 4 协议，人们设计出套适合无线设备的协议：移动i p 协议 r f c 2 0 0 2 。但 由于i p v 4 协议本身的诸多限制，该协议存在许多不足之处，没有被广泛采纳。使得切 换领域一直缺少个被公认的技术解决力案。直到i p v 6 协议被提出并成为下代? i 联 网的技术标准之后，无线网络切换问题被再次重视起来。利用i p v 6 的一些颓特性，移 动i p v 6 协议拥有其前身移动i p 协议所不具有的一些优势，如部署更简单，更加安全等。 但作为一个新兴的研究领域，移动i p v 6 至今还存在一些问题，不能满足实际应用。由 此，研究人员根据不同的实际应用对移动i p v 6 协议做出了许多改进。至今移动i p v 6 仍 然是下一代互联网领域的研究热点之一。 2 1 设计目标 移动i p 以及移动i p v 6 协议主要解决的问题是：无线接入设备接入网络后，由于移 动而带来的物理接入点的改变，在此情况下如何保持该网络节点依然可达，以及原先建 立的网络交互应用不中断。 由于在网络协议设计初期，所有接入网络的设备都是相对固定不变的。所以可以利 用i p 地址来标识网络节点的物理位置。具体的说，就是在路由协议中，可以先根据网 络前缀找到节点所处的网络，然豆j 再根据主机网络地址找到特定的主机。无论是i p v 4 或是i p v 6 协议中都采用了类似的路由策略。这样做确实能够提高路由效率，简化路由 器的设计，但随着无线网络的发展，此种做法带来的巨大的问题。 3 太原理t 大学硕士研究生学位论文 ， 甑i 搬l 1 瓤 图2 - 1 无线节点移动所带来的问题 f i g u r e2 1p r o b l e m st a k e db yn o d em o b i l i t y 如图2 一l 所示，一个可移动的网络节点，当通过无线介质初次接入网络时，根据某 种地址配置方式，获得了一个合法的i p 地址。在这里假设节点获得的是一个公网i p 地 址，对于由n a t 跌射的私有i p 地址也存在同样的闷题，而且更加复杂，会在后面的章 节进行描述。此时网络通信一切正常。 如果节点希望进行移动( 这在使用无线网络时是十分常见的) ，当节点能够保持接 入在同一个路由器下时，可以沿用原先的i p 地址，通信不会出现问题，如从位置l 移 动到位置2 。一旦移出了当前路由器所覆盏的范围，如移动到位置3 ，接入了另外台 路由器，那么该节点将面临如下问题： a 使用原先的i p 地址。那么遵照标准的路由机制，网络上的其他主机发送的数据 将无法正确路由到该节点。所以节点必须将路由信息的变化通知网络上所有可能用到的 路由器。从实际操作来讲，这几乎是不可能做到的。尤其是随着无线网络的普及，拥有 移动要求的节点越来越多，会给路由器的性能带来严重的影响。 b ，放弃当前正在使用的i p 地址，并由所在网络重新配置一个新的i p 地址，这样 该节点原先建立好的网络连接将无法继续使用。实际上这是将网络连接重新初始化的过 程。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 所以现有的m 络协议均不能够满足无线设备接入条件下的新需求。由此，i e t f 工作 组先后提出了移动i p 和移动i p v 6 仂议，分别支持i p v 4 和i p v 6 环蟛下的无线接入设备 的穆t 扎 ? 1 求。 2 2 移动i p 与其存在的问题 移动i p 协议由i e t f 在2 0 0 2 年的r f c 3 3 4 4 中正式标准化。移动i p 协议立足于i p v 4 网络环境，定义了一个可行的支 侈动的方象。 移动i p 要解次的主要问题是在移动节点在使用3 j 前i p 地址进行通信时，当移动 节点在发生移动时，能够维护已有通信，即移动节点的移动对在其上层运行的应用程序 保持透明。即在i n t e r n e t 上基于网络层提供移动支持功能的解决方案。移动i p 还需 要解决的问题包括： 1 移动节点必须使用一个永久的i p 地址与其通信对端进行通信； 2 透明性。包括对本节点内部的其他层协议透明和对通信对端透明。对于节点内 部而言，移动i p 协议的引入不应该修改其它层的协议，并且在切换发生过程中，以及 切换完成之后，其它层，尤其是应用程序，不应该加入额外的操作以支持移动。这样做 能够最好的保持原有应用程序的可移植性。对对端节点的透明性是指可以同一个不支持 本协议的节点保持通信。因为移动i p 协议是一个可选的协议。这样在具体协议栈的实 现时，可能会选择不实现该协议。 3 ，低网络负载。移动i p 协议是一个网络管理控制协议。所以由协议运彳亍所带来的 网络负载不能太高，而影响节点正常的网络通信。 4 ，移动节点不应该比网络上的其他节点面临更多的安全威胁。 移动i p 的工作过程如图2 2 所示。 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 图2 - 2 移动i p 工作过程 f i g u r e2 2p r o c e d u r eo fm o b i l ei p 简单地说，通过家乡代理和外地代理的转发，移动节点可以继续使用原先的i p 地 址。网络上的其他主机也不会意识到节点已经发生了移动。与移动i p v 6 协议相比( 见 2 2 2 ) ，移动i p 协议多出了一个外地代理。外地代理的作用是建立与家乡代理之间的 隧道，以从家乡代理处收取发往移动节点的分组。对隧道包解封之后，转发给移动节点。 当移动节点主动向外发送数据时，外地代理作为移动节点的默认路由器，遵循标准路由 协议转发该分组。 由此，可以看出： 1 为了适应由于地址空间不足引发的n a t 转换问题，移动i p 不得不加入外地代理 这个实体。 2 发往移动节点的数据要通过家乡代理专外地代理专移动节点的转发过程。这条 “三角路由”效率较低，并且当移动节点过多时，家乡代理的负担很重。 3 移动i p 协议假设路由器在转发时与i p 包中的源地址没有关系。但实际上某些路 6 太原理r 大学硕士研究叶：学位论文 由器( 可能是大多数路由器) ，出于安全考虑，会对分组进行i p 源地址过滤。也就是说 拒绝向外转发不属于本网段的数据。这样，需要在外地代理和家乡代理之间再建立一条 反向隧道，家乡代理还需要转发由移动节点发出的数据，进一步加重了家乡代理的负担。 但由于i p v 4 协议本身的局限性，移动i p 协议所描述的机制比较复杂，而且效率较 低，所以没有被推广开来。当t p v 6 协议作为下一代互联网的核心协议被确定下来后， 研究人员立即将目光投向了移动领域。并在移动i p 的基础之上发展出移动i p v 6 协议。 移动i p v 6 协议利用i p v 6 的新特性，对其进行了改进。 2 3 移动l p v 6 移动i p v 6 协议继承了移动i p 协议的基本机制。同时利用i p v 6 协议的新特性，简 化了原先的协议设计，著对性能做出了优化。 2 3 1 p v 6 协议扩展 相对于标准i p v 6 协议，移动i p v 6 协议在以f 几个方面做出了扩展： 2 3 1 1 新的移动报头 移动i p v 6 在进行通信时，为了管理其移动性，需要比i p v 6 交换更多的消息。所 这些消息都足劐装在i p v 6 的扩展报头移动报头之中进行传送的。移动报头在前一 个报头中，使用下一个首部值1 2 5 表示移动报头。 o 8 1 52 43 1 p 鲥l 蚰dp r o t o黼rl e n 雄 t y p e r e s e r v e d 孙e d k $ l 栩 h c $ g a 0 0d a t a 图2 - 3 移动报头格式 f i g u r e2 - 3m o b i l i t yh e a d e rf o r m a t ( 1 ) p a y l o a dp r o t o ：用8 b i t 来说明紧跟移动报头的报头类型，用i p v 6 协议中的 下一首部类型标准代码表示。该字段用于进一步扩展，根据规范，净荷协议类型应该设 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 置为i p p r o t on o n e ( 5 9 ) 。 ( 2 ) h e a d e rl e n ：无符号整数，以8 b i t 为单位表示移动报头的长度，不包括前8 b i t 。 移动报头的长度必须是8 的倍数。 ( 3 ) m hj y p e ：用8 b i t 表示当前特定的移动消息。未能识别的m h 类型导致发送一 个错误标识。 ( 4 ) r e s e r v e d ：为将来使用而保留的8 b i t 字段，发送方必须将值初始化为o ，接 收方必须忽略该字段。 ( 5 ) c h e c k s u m ：1 6 b i t 无符号整数，该字段包括移动报头的校验和。校验和是以整 个移动报头之间的以净荷协议字段开始的“伪首部”为基础进行计算的。伪首部包含 i p v 6 协议在上层校验和中指定的i p v 6 报头字段。伪首部使用的下一个首部值为2 伪首 部使用的地址是携带移动报头的i p v 6 数据中出现的源地址和目的地址。 ( 6 ) m e s s a g ed a t a ：包含对应指定的移动报头类型数据的有效长度字段。 移动i p v 6 在移动报头中定义的消息数据如下：， 绑定更新( b i n d i n gu p d a t e ) 这一消息的功能是：移动节点用此消息通知它的家乡代理或者通信对端自己的当前 转交地址，也就是通过传递这一消息，移动节点可以把自己的移动情况通知自己的家乡 代理和通信对端。在移动i p v 6 中，为了保证通信安全，任何包含绑定更新的报文都必 须或是包含a h 认证头，或是包含e s p 头。 m n 使用b u 通知其它节点自己的c o a ，绑定更新使用吲类型值5 。当姗类型字段中 表示该值时，移动报头中的消息数据字段格式如图2 4 所示： o81 s勰3 1 娜捌哟 忡| 一 酗删i 躺 鼬i l i t y 觚i o n 图2 - 4 绑定更新消息格式 f i g u r e2 - 4b i n d i n gu p d a t em e s s a g ef o r m a t ( 1 ) a c k n o w l e d g e ( a ) ：确认( a ) 比特由发送的删设置，用来要求i a 在收到b u 8 太原壬i l i 工大学硕士研究彗。学位论文 后返回一个b a 。 ( 2 ) h o m er e g i s t r a t i o n ( h ) ：家乡代理( h ) 比特由发送的 i n 设置，用来请求接收 节点作为 n 的h a ，携带该消息的分组目的地址必须是与m n 正在请求绑定中的h a 具有 相同予网前缀的路由器。 ( 3 ) l i n k - i 。o c a la d d r e s sc o m p a t i b i l i t y ( l ) ：当m n 报告的h o a 具有与链路本 地地址相同的接口标识时，设嚣链路本地地址兼容( l ) 比特。 ( 4 ) k e ym a n a g e m e n tm o b i l i t yc a p a b i l i t y ( k ) ：如果清除该比特，用于心和h a 之间的建立 p s e c 安全联盟的协议未能避免移动。该协议可能不得不重运行。( i p s e c 安全联盟本身期望免于移动) 。如果选择手动配置i p s e c ，必须清楚该比特。 ( 5 ) r e s e r v e d ：未使用这些字段，发送方必须将值初始化为0 ，接收方必须忽略该 字段。 ( 6 ) s e q u e n c e ：1 6 b i t 无符号整数，接收方节点用于顺序排列b u ，发送节点用于 将该b u 和返回的b a 匹配起来。 ( 7 ) l i f e t i m e ：1 6 b i t 无符号整数。在绑定之前保留的时间单位数量必须认为已过 期。0 值标识必须删除该m n 的绑定缓存条目( 这种情况中指定的c o a 必须设置为h o a ) 。 一个时间单位是4 s 。 ( 8 ) m o b i l i t yo p t i o n s ：完整移动报头的有效长度是8 b 的整数倍。该字段包含0 或更多t v l 编码的移动选项。接收方必须忽略和跳过任何其无法解析的选项。 绑定确认( b i n d i n ga c k n o w l e d g e m e n t ) 这一消息的功能是：收到绑定更新消息的节点( 家乡代理或者通信对端) 向移动节 点发送绑定确认消息，告知对方自己收到绑定更新消息。同样，任何包含绑定更新的报 文必须包含a h 认证头或者e s p 头。消息格式见图2 5 。 o8l 巷2 43 1 s 住l 蝣 x 辩瑚材制皤 s # 堪n l 魄g m e 鼬i l l 姆锄h 啪 图2 - 5 绑定确认消息格式 f i g u r e2 5b am e s s a g ef o r m a t 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 1 ) s e q u e n c e ：1 6 位无符号整数：从绑定更新中的序列号复制； ( 2 ) s t a t u s ：8 位无符号整数；表示绑定更新的部署； ( 3 ) k ：设置是否在移动节点和家乡代理之间建立i p s e c 安全联盟； ( 4 ) r e s e r v e d ：未使用，初始化为0 ； ( 5 ) l i f e t i m e ：1 6 位无符号整数； f 6 ) m o b i l i t yo p t i o n s ：见4 2 5 。 绑定刷新请求( b i n d i n gr e f r e s hr e q u e s t ) 这一消息的功能是：在绑定即将到期时，由家乡代理或通信对端发往移动节点，要 求移动节点就当前的转交地址向该节点发送绑定更新消息，用于返回路径可达性测试。 这一组消息用于实现移动i p v 6 的返回路径可达性过程，包括家乡测试初始( h o t i ，h o m e t e s ti n i t ) ，家乡测试( h o t ，h o m et e s t ) ，转交测试初始( c o t i ，c a r e o ft e s ti n i t ) ， 转交测试( c o t ，c a r e o ft e s t ) 等四个消息。 绑定刷新请求( b r r ) 消息要求m n 刷新其绑定更新。 绑定刷新请求消息使用m l 类型值0 。当心类型字段中表示该值时，移动报头中的 消息数据字段格式如图2 - 6 所示。 o81 6筑3 薹 r e s e r w d i 。蛳m ，魄蛔s 图2 - 6 绑定刷新请求消息格式 f i g u r e2 - 6b i n d i n gr e f r e s hq e q u e s tm e s s a g ef o r m a t ( 1 ) r e s e r v e d ：为将来使用而保留的8 b i t 字段，发送方必须将值初始化为0 ，接 收方必须忽略该字段。 ( 2 ) m o b i l i t yo p t i o n s = 见4 2 5 。 对于不需要在所有发送的绑定刷新请求消息中出现的消息，可能存在与这些绑定刷 新请求消息相关的附加消息。移动选项允许对已定义的绑定刷新请求消息格式迸一步扩 展。 1 0 太原理工大学硕十研究牛学位论文 为了支持家乡代理地址的自动发现和移动配置，移动i p v 6 也引入了一些新的i c m p 消息，包括： 移动前缀请求消息 i c m p v 6 移动前缀清求消息，格式如图2 7 。 n 81 62 4，i t 绺 c o d ec i o 晚l 瑚 i d 釉t t f j 甜r e s e r v e d 图2 7i c m p v 6 移动前缀请求消息格式 f i g u r e2 - 7i c m p v 6m o b i l i t yp r e f i xr e q u e s tm e s s a g e f o r m a t ( 1 ) t y p e ：类型是移动前缀请求，值是1 4 6 ； ( 2 ) c o d e ：值是0 ； ( 3 ) c h e c k s u m ：i c m p 校验和i ( 4 ) i d e n t i f i e r ：这个标识用来匹配移动前缀请求和移动前缀通告( 应答) ( 5 ) r e s e r v e d ：未使用，初始化为0 。 移动前缀应答消息 i c m p v 6 移动前缀应答消息，格式如图2 8 。 o81 8 筑3 l 蛳懒瓤咖 l 奈鼋：l l 口r 叫o | 黼删 釉t i i 图2 - 8i c m p v 6 移动前缀应答消息格式 f i g u r e2 8i c m p v 6m o b i l i t yp r e f i xr e s p o n s em e s s a g ef o r m a t ( 1 ) t y p e ：类型是移动前缀请求，值是1 4 7 ； ( 2 ) c o d e ：值是o ； ( 3 ) c h e c k s u m ：i c m p 校验和； ( 4 ) i d e n t i f i e r ：这个标识用来匹配移动前缀请求和移动前缀通告( 应答) ； 1 】 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 5 ) m ：可控地址配置标识，设置改标记表示对于地址自动配置，主机使用有状态 的协议； ( 6 ) o ：其他有状态配置标记，设置该标记的时候，对于其他非地址信息，主机使 用有状态协议； ( 7 ) r e s e r v e d ：保留未使用字段，初始化为0 ； ( 8 ) o r t i o n s ：可以是一个或者多个，每个选项携带家乡地址前缀。 i c m p v 6 家乡代理地址发现请求消息，格式如图2 - 9 。 o81 b 2 4 3 l 棚 a 妇谨商 l 粕# 蠊掰*瓠目目嘲 图2 - 9 家乡代理发现请求消息格式 f i g u r e2 - 9h o m ea g e n td i s c o v e r yr e q u e s tm e s s a g ef o m l a t ( 1 ) t y p e ：类型是移动前缀请求，值是1 4 4 ： ( 2 ) c o d e ：值是0 ； ( 3 ) c h e c k s u m ：i c m p 校验和； ( 4 ) i d e n t i f i e r ：这个标识用来匹配家乡代理地址发现请求消息和家乡代理地址 发现应答消息； ( 5 ) r e s e r v e d ：未使用，初始化为0 。 i c m p v 6 家乡代理地址发现应答消息，格式如图2 - 1 0 。 o81 62 43 l t e c 。d ea i e c 拓 i d e n t i f i e rr e 神r w d i 。ea g e 眦 t 船e 8 # e s 图2 - 1 0 家乡代理地址发现应答消息格式 f i g u r e2 1 0h o m ea g e n td i s c o v e rr e s p o n s em e s s a g ef o m l a t 1 2 太原理f 大学硕士研究世：学位论文 ( 1 ) t y p e ：类型是移动前缀请求，值是1 4 5 ； ( 2 ) c o d e ：值是0 ： ( 3 ) c h e c k s u m ：i c m p 校验和； ( 4 ) i d e n t i f i e r ：这个标识用来匹配家乡代理地址发现请求消息和家乡代理地址 发现应答消息； ( 5 ) r e s e r v e d ：未使用，初始化为0 。 ( 6 ) h o m ea g e n ta d d r e s s e s ：家乡代删地址，是h a 所在家乡链路- 上：的家乡代理地 址列表。 2 3 1 3 移动选i 豆 移动选项位于移动报头的消息数据部分，跟在移动报头的固定部分之后，它的存在 与否以及数目都可以通过计算移动报头的长度字段得到。使用移动选项的目的是为了增 加灵活性，允许某些消息的必要选项不出现在其他任何消息中。另外，也提供了按需增 减移动选项的机制，既控制了移动报头的大小，又方便了以厉的扩展。移动选项使用的 都是“类型一长度一值”( t l v ) 的编码格式。 移动选项总的消息格式如图2 - 1 1 所示。 ( 1 ) o p t i o nt y p e ：8 位，选项的类型； ( 2 ) o p t i o nl e n g t h ：8 位，选项( o p t i o nd a t a ) 的长度 ( 3 ) o p t i o nd a t a ：实际的选项数据； o8j 62 4 3 l l l o p t i o nt y p eo p t i o nh n g ”lo p t i o nd a t a | p a d l p a d l 选项格式见图2 - 1 2 。 图2 - 1 1 移动选项格式 f i g u r e2 - 1 1m o b i l i t yo p t i o nf o r m a t 1 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 0 7 图2 1 2p a d l 选项格式 f i g u r e2 - 1 2p a d lo p t i o nf o r m a t 用于填充一个字节，没有选项长度和选项数据。 p a d n p a d n 选项格式见图2 1 3 。 ， 0，8 1 6243 l 功e = io p t i 皿l e , t h0 蚍i 1 ) a t a l 图2 - 13p a d n 选项格式 f i g u r e2 1 3p a d no p t i o nf o r m a t 用于填充n 个字节，其中长度字段表示n 一2 位，选项数据字段为n 一2 个为0 的字节。 绑定更新建议选项 绑定更新建议选项格式见图2 1 4 。 o81 , 6钴喜l 铆口2“嘲# 2 l 瓤懒孙t t 图2 1 4 绑定更新建议选项格式 f i g u r e2 - 1 4b i n d i n gu p d a t es u g g e s to p t i o nf o r m a t ( 1 ) t y p e ：值为2 ： ( 2 ) l e n g t h ：值为2 ； ( 3 ) r e f r e s hi n t e r v a l ：表示移动节点应该发送新的家乡注册至家乡代理的剩余 时间。 备用转交地址选项 1 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 备用转交地址选项见图2 1 5 。 8 1 8 2 4 瓤 静辨8t 麟g 毒h _ 鹅 舭鼬，憾 图2 1 5 备用转交地址选项格式 f i g u r e2 1 5b a c k u pc a r e o f - a d d r e s so p t i o nf o r m a t ( 1 ) t y p e ：值为3 ； ( 2 ) l e n g t h ：值为1 6 ； ( 3 ) a l t e r n a t ec a r e o fa d d r e s s ：包含用作绑定的转交地址。 绑定授权数据 绑定授权数据格式见图2 一1 6 。 0 8l 辞魏3 i 玲辨。5锄啦h 豫啦 f 一 图2 一1 6 备用转交地址选项格式 f i g u r e2 1 6b a c k u pc a r e o f - a d d r e s so p t i o nf o r e , a t ( 1 ) t y p e ：值为5 ； ( 2 ) l e n g t h ：表示a u t h e n t i c a t o r 的长度； ( 3 ) a u t h e n t i c a t o r ：包含可用于确定正在讨论的消息是否来自正确的认证者的加 密值。