移动节点移动通信的设计与实现

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移动IP是IETF移动IP工作组在[RFC2002]文档中定义的一种针对移动节点在网络上漫游的网络层协议。它的最重要的特色是使得移动终端能够以一个固定不变的IP地址在整个Internet上通信,并且在任何时候都能保持通信的连续性。具体的解决方案主要包括两大方面,即对移动节点的处理和对代理路由器的处理。本文中,针对IPv4和IPv6双协议栈,采用隧道技术实现了移动节点的代理搜索、注册应答和数据包的路由过程。代理搜索代理搜索主要协助移动节点确定自己的位置,即判断它是处于家乡链路还是外地链路;同时,通过代理搜索过程,移动节点可以知道自己在上次发出注册消息之后是否再一次移动。代理搜索是移动节点能够保证漫游通信的重要的不可或缺的前提条件,因为移动节点只有知道自己的位置,才能正确的将自己在外地链路上取得的转交地址向家乡代理注册。家乡代理才能根据最新的注册信息将发往移动节点的数据包正确的选路。注册机制代理搜索过程结束以后,就是移动节点的注册过程。注册是为了使得移动节点自身不间断的与它的家乡代理节点保持联系。家乡代理是移动节点家乡链路上的一台路由器,它的作用主要是帮助移动节点在家乡链路上接收其他节点发给移动节点的数据包,然后将数据包转发给已经在外地漫游的移动节点。为了保证数据包不被丢失,移动节点离开家乡链路,在外地链路取得了新的转交地址之后,必须立刻通知家乡代理这个IP地址,这个过程就是注册。注册请求和注册应答消息通过知名端口号434发送。按照配置的不同,移动节点可以直接将注册消息发送给家乡代理,也可以通过外地代理给家乡代理转发这个消息。配置转交地址的取得可以通过外地代理的广播分配一个,或者在外地链路上通过DHCP等服务取得一个。当家乡代理收到移动节点最新的注册消息之后,它会修改在代理服务器上维护的一<WP=44>张注册信息表,将移动节点的转交地址更改为它最新注册的IP地址,同时给移动节点发送一个注册应答信息,告之注册成功。数据包路由过程注册过程结束之后,就将在IP层对通过它的数据包进行选路,在整个选路过程中,本文侧重移动节点都做了哪些工作。具体地说,移动节点的工作涉及两个方面的内容:一方面是移动节点接收到其他节点发送给它的数据包;另一方面是移动节点主动发出数据包与其它节点通信。当移动节点接收到数据包的时候,如果此时移动节点处于家乡链路,它会发现数据包的目的地址就是它的家乡地址,此时,移动节点直接接收数据包;如果移动节点正处于外地链路漫游状态,它会发现发送给它的数据包的目的地只是它在当前这个外地链路取得的并在它的家乡代理注册过的转交地址,为此,它要剥去数据包的原来IP头,露出被家乡代理封装在内部的自己的家乡地址,这样,它回复给与之通信的节点的数据包才会以自己的家乡地址作为目的地址,这样,所有的数据包都会发送到它的家乡地址,被家乡代理截获,然后通过隧道转发给正在漫游的移动节点。在另一个方向上,移动节点会主动的发送数据包,给其他的节点。这时候,也会分成两种情况:第一,移动节点通过代理搜索检查自己所在的链路,如果是在家乡链路上,那么不需要对数据包做任何额外的工作,直接发送;第二种情况,移动节点发现自己已经离开家乡链路了。这时候,如果移动节点直接发送数据包,那么数据包IP报头的源地址一栏记录的是移动节点当前的转交地址,但是,按照移动IP的协议规定,移动节点只能以家乡地址进行通信,因此,移动节点需要重新封装数据包的IP层,将源地址一栏改为它自己的家乡地址然后再将数据包发送出去。移动IP为移动主机在移动过程中保持原来通信不间断提供了实现方法,隧道技术是移动IP的关键技术之一。当通信节点向移动节点发送数据报时,必须使用到隧道技术。本文介绍了移动IP中隧道技术的基本原理,以及给出了一种在Linux系统下实现它的方法。对于实现途径,主要是在Linux内核中加入程序模块,用以完成隧道技术的功能。本文在深入学习移动IP的基础知识之后,给出了移动节点的一个具体的实现。当然,移动IP的最终解决方案中还必须包括家乡代理、外地代理以及隧道技术、安全机制等等一系列问题的实现细节,这些暂时不是本文探讨的范围。
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