移動(dòng)IP為增值業(yè)務(wù)鋪路將移動(dòng)世界帶入新起點(diǎn)

2002/07/05

。。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與便攜式可移動(dòng)終端（主要包括筆記本電腦、PDA和WAP手機等）的發(fā)展，使在IP網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現對主機移動(dòng)性的支持變得十分重要。這種重要性推動(dòng)了業(yè)界對可移動(dòng)終端無(wú)線(xiàn)接入的研究，也就是移動(dòng)IP技術(shù)的研究。移動(dòng)IP技術(shù)使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)可以和桌面網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)一樣方便地聯(lián)機入網(wǎng)，共享資源和服務(wù)。

。。移動(dòng)IP不是移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，也不是無(wú)線(xiàn)話(huà)音和無(wú)線(xiàn)數據的簡(jiǎn)單疊加，而是移動(dòng)通信和基于IP的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深層融合，是現有移動(dòng)通信方式的一場(chǎng)深刻變革。為適應快速增長(cháng)的數據業(yè)務(wù)需求，人們需要一個(gè)以包交換為基礎的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，這種新型網(wǎng)絡(luò )結構正是未來(lái)移動(dòng)IP的結構：基于IP協(xié)議，無(wú)線(xiàn)話(huà)音和無(wú)線(xiàn)數據綜合在一個(gè)技術(shù)平臺上傳輸，真正實(shí)現了話(huà)音業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)的融合，并為多種多樣、豐富多彩的移動(dòng)增值業(yè)務(wù)開(kāi)展鋪設了陽(yáng)光大道。可以說(shuō)，移動(dòng)IP技術(shù)，將使未來(lái)的移動(dòng)世界更美好。

移動(dòng)IP技術(shù)的原理

。。IP地址的作用，一是標示主機或終端的位置，二是為數據從網(wǎng)絡(luò )源節點(diǎn)到目的節點(diǎn)的傳送尋找路由。對于移動(dòng)主機，設想它來(lái)到了異地節點(diǎn)，而給它的分組仍然繼續送到其原來(lái)路由器，則該主機將無(wú)法再獲取電子郵件等；而根據它的新位置賦予該主機一個(gè)新的IP地址也不太可取，因為這意味著(zhù)要將這個(gè)變化通知大量的人、程序和數據庫。為了支持移動(dòng)主機功能，Internet工程任務(wù)組（IETF）成立了一個(gè)工作小組來(lái)尋找解決方案，并確定了下列主要目標：每個(gè)移動(dòng)主機必須能在任何地方使用其歸屬地IP地址；不允許對固定主機的軟件進(jìn)行修改；不允許對路由器的軟件和表進(jìn)行修改；大部分給移動(dòng)主機的分組不能繞道傳送；當移動(dòng)主機在歸屬地時(shí)不能增加開(kāi)銷(xiāo)。移動(dòng)IP技術(shù)正是這樣的解決方案。

。。移動(dòng)IP協(xié)議為移動(dòng)節點(diǎn)指定了兩個(gè)地址：一個(gè)是歸屬地址（Home Address），用來(lái)標示移動(dòng)節點(diǎn)，并作為移動(dòng)節點(diǎn)發(fā)送數據報的源地址；另一個(gè)是關(guān)照地址（Careof Address），送給移動(dòng)節點(diǎn)的數據報由這個(gè)地址來(lái)轉交。與移動(dòng)節點(diǎn)歸屬地址網(wǎng)絡(luò )部分匹配的子網(wǎng)被稱(chēng)為移動(dòng)節點(diǎn)的歸屬網(wǎng)絡(luò )（Home Networks），而其余子網(wǎng)稱(chēng)為移動(dòng)節點(diǎn)的外地網(wǎng)絡(luò )（Foreign Networks）。每種網(wǎng)絡(luò )中都有一個(gè)代理，分別叫歸屬代理（Home Agent）和外地代理（Foreign Agent）。

。。移動(dòng)IP的工作過(guò)程是這樣的：首先，歸屬代理和外地代理周期性地在網(wǎng)絡(luò )上發(fā)布代理公告AAM（Agent Advertisement Message），以聲明自己所處位置。移動(dòng)節點(diǎn)通過(guò)對收到的代理公告進(jìn)行分析，確定自己是在歸屬網(wǎng)絡(luò )還是在外地網(wǎng)絡(luò )上。如果移動(dòng)節點(diǎn)仍在歸屬網(wǎng)絡(luò )中，則無(wú)須啟動(dòng)移動(dòng)功能；若移動(dòng)節點(diǎn)從外地網(wǎng)絡(luò )返回，則必須向歸屬代理發(fā)出撤銷(xiāo)登記請求。如果移動(dòng)節點(diǎn)處在外地網(wǎng)絡(luò )上，則從AAM中或用動(dòng)態(tài)節點(diǎn)配置協(xié)議（Dynamic Host ConfiguratiOn Protocol）獲得一個(gè)轉交地址。然后，移動(dòng)節點(diǎn)向歸屬代理登記注冊自己的轉交地址。歸屬代理及其它相關(guān)路由器截下發(fā)往已登記節點(diǎn)歸屬地址的數據包，歸屬代理對數據包進(jìn)行隧道封裝，然后通過(guò)IP通道發(fā)往節點(diǎn)的轉交地址。使用外地代理轉交地址時(shí)，外地代理收到數據包后解除其隧道封裝，從中取出原始數據包發(fā)給移動(dòng)節點(diǎn)。若使用駐留本地的轉交地址，則由移動(dòng)節點(diǎn)自行解除隧道封裝。移動(dòng)節點(diǎn)由一個(gè)子網(wǎng)切換到另一子網(wǎng)時(shí)，只要重新登記轉交地址，發(fā)往節點(diǎn)歸屬地址的數據包仍可到達移動(dòng)節點(diǎn)，數據傳輸不會(huì )中斷。移動(dòng)節點(diǎn)送出的數據包按一般的IP尋址方式發(fā)送，不必通過(guò)歸屬代理。

。。此外，為了處理不說(shuō)再見(jiàn)就離開(kāi)的移動(dòng)主機，要求移動(dòng)節點(diǎn)定期地向支持它的外地代理注冊；如果外地代理在一定時(shí)間后沒(méi)有收到移動(dòng)節點(diǎn)的注冊信息，則認為該移動(dòng)節點(diǎn)已移出子網(wǎng)，從而刪除該表項。

無(wú)線(xiàn)IP技術(shù)的現存問(wèn)題

“三角路由”問(wèn)題

。。當一般IP主機給移動(dòng)主機發(fā)送數據包時(shí)，首先到達移動(dòng)主機的歸屬代理，歸屬代理再根據收到的移動(dòng)主機當前的接管地址CoA（假定現在為外地代理），將數據包發(fā)往外地網(wǎng)絡(luò )，由外地代理最終將數據包發(fā)給移動(dòng)主機，這就出現了路由的“三角問(wèn)題”。最差的情況是當發(fā)送數據包的IP主機靠近移動(dòng)主機所在的外地網(wǎng)絡(luò )或移動(dòng)主機已經(jīng)漫游到發(fā)送主機所在的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，發(fā)送的數據包卻仍要先到達移動(dòng)主機的本地代理，再由歸屬代理發(fā)到外地代理，最后到達移動(dòng)主機。這增大了傳輸延遲，尤其影響了音頻／視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。其次，數據包在網(wǎng)絡(luò )中運行時(shí)間過(guò)長(cháng)，浪費了網(wǎng)絡(luò )資源，增加了網(wǎng)絡(luò )負擔。

。。隧道技術(shù)是解決“三角路由”的一種辦法。歸屬代理收到IP主機發(fā)往移動(dòng)主機的數據后，把移動(dòng)主機的歸屬代理地址、CoA和注冊生存時(shí)間等信息告知IP主機并進(jìn)行捆綁。隨后，IP主機對數據包進(jìn)行封裝，并建立與CoA處的隧道；數據包在隧道中透明傳輸，到達隧道終點(diǎn)后，解除封裝，傳給移動(dòng)主機。如果移動(dòng)主機又移動(dòng)了，新的CoA實(shí)體會(huì )把更新的捆綁信息傳給老的CoA實(shí)體，歸屬代理也隨后得到更新的捆綁信息，它再通知IP主機新的捆綁信息，之后傳送的數據包直接由IP主機發(fā)往新的CoA處，這樣就消除了三角路由，實(shí)現了路由的優(yōu)化。另一種路由優(yōu)化的思想是引入一個(gè)新的通信代理CA（Communicate Agent）專(zhuān)門(mén)負責管理IP主機與移動(dòng)主機通信時(shí)的尋址、隧道建立、數據傳輸等工作。由于它大大縮短了傳輸路徑，而且不必進(jìn)行過(guò)多改動(dòng)就可以實(shí)現移動(dòng)IP的功能，因此有著(zhù)廣闊的應用前景。

跨越企業(yè)網(wǎng)問(wèn)題

。。為了內部主機和信息的安全，企業(yè)防火墻阻擋來(lái)自外部的不滿(mǎn)足指定安全條件的各類(lèi)IP包。一般，企業(yè)防火墻的設置禁止了內部主機發(fā)出的包再經(jīng)Internet進(jìn)入，這給希望與企業(yè)網(wǎng)中的其它主機進(jìn)行通信的移動(dòng)節點(diǎn)造成了困難。為了使移動(dòng)IP成為一種能夠建立安全通道的協(xié)議，一些學(xué)者和組織正在研究能夠跨越防火墻的方案。

外地代理的切換問(wèn)題

。。外地代理間的平滑切換也是無(wú)線(xiàn)IP所要解決的一個(gè)問(wèn)題。由于移動(dòng)主機的頻率可能很高，與移動(dòng)節點(diǎn)通信的每個(gè)主機可能來(lái)不及收到主機移動(dòng)的地址更新消息。在主機離開(kāi)一個(gè)子網(wǎng)而進(jìn)入另一個(gè)子網(wǎng)期間，有可能在網(wǎng)絡(luò )上存在以移動(dòng)節點(diǎn)為目的的分組，保證這些分組的安全是實(shí)現移動(dòng)主機在網(wǎng)間平滑漫游的關(guān)鍵。

人民郵電報