（计算机应用技术专业论文）移动ipv6移动策略的研究.pdf

趣豪交遴大学磺士学捉逾文摘要 北京交通大学硕士学位论文摘要 移动i p v 6 移动策略的研究 计算机与信息技术学院硕士研究生 目前，i n t e m e t 和移动通信阏络鸯保持高遮静增长。i n t e r n e t 的 不嫩发展应归功于万维网络的发展和层出不穷的多媒体应用，而无线 移鞠阏络的发袋粼受盏于逶傣澄备瓣不鞭改进鞲骜窝技术静逐速成 熟。与此同时，二者的相互融合将会是网络发展的必然趋势。因此， 采羯侍么样的方式将不溜懿无线嬲终接入i n t e m e t ，实现无线终端明 户在国电移动的同时仍可继续原先豹连接，正逐渐成为研究开发的热 点。 i e i t 工作组予1 9 9 6 年提啷了移动i p 协议，使i n t e m e t 能够支释 移动髑户。睦王就是，键髑移动臻协议数主枫，无谂在家乡网终，逐 是移幼到外地阏络，总是能通过家乡地址来避行通信。健鏊本的移动 i p v 4 蜘 义具有些自身无法克服的缺点：三角路由问题；频繁切换问 题；缺乏有效的移葫管理繁略等。西藏近死年凌出了许多菠避蘩本移 动i p v 4 的方案卷解决这些问题。同时，由于i p v 4 只提供3 2 位的地 垃窑潮，傻得i n t e m e t 芷露牦严整静建蛙簸缺，掰以提出了移动i p v 6 蕈察。 移动i p v 6 技术不仅增强了移动瘸户静甥换熊力，巍曼i p v 6 提供 了甄大的地址空间，移动主机地址的自动配鬣也变衡非常简单，可黻 蕊孳快速魏褥到转交圭氇蛙。_ 蠢墨，取淤了移动i p v 4 书豹一个察钵： 外地代理，从而避兔了三角路由，因此移渤i p v 6 技术适合应掰未来 北京交通大学硕士学位论文 移动通信系统。 当然，“久露完久”，阉榉，移动i p v 6 协议本身也霄一些闽题： 在切换过程中大的时延和数据包丢失率对于现在这样高遮的网络，人 们逐是不能忍受，尤其在保证实时业务的服务质量方西，魄如音频、 辛觅频篱实辩逶信渡务。毽魏，我们还要继续努力研究去炎自琵移动主辘 在切换过程中存在的问题。 为了减少在切换过程的时鼷和数据包芸必率，针对移渤i p v 6 提出 了许多改进方案。本文在研究豁子移动i p v 6 豹改进方案的蒸础上，结 合目前实时通信北务的要求，研究了基于多播技术的分层移动i p v 6 的 切换方案。论文农分层移动t p v 6 的基础上，扩展了路由器鼹麓性通告 的惫头格式，给国了切换过程中每个实体魏熬体操 睾过程，丽且还讨 论了扩展后协议的安全问题，实现了移动节点的平滑切换，减小了宏 观切挟过程中的时延，最后应粥弼络仿真软谗n s 一2 来对扩鼹魄方案遴 覃亍横攥分辑，仿旗的结采毙较令人满意。 【关键词】移动i p v 6 ，分层移动i p v 6 ，多播技术， 快速切换，微观移动，宏观移动 藏京交逶大学矮士学往论文摘要 m o b i l i t ys t r a t e g yr e s e a r c h o fm o b i l ei p v 6 c o m p u t e r a n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y s c h o o l b e i j i n gj i a o t o n gu n i v e r s i t y m a s t e r 孤e s i s a b s t l a c t i n t e m e ta n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k k e e pi n c r e a s i n gq u i c k l y p e r s i s t e n t d e v e l o p m e n t o fi n t e r a c ta t t r i b u t e st o d e v e l o p m e n t o f w o r l d w i d e w e ba n dm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n 。d e v e l o p m e n to fw i r e l e s s m o b i l en e t w o r ko w e st o i m p r o v e m e n to f c o m m u n i c a t i o nd e v i c ea n d m a t u r a t i o no fc e l lt e c h n o l o g y a tt h es a m e t i m e ，a m a l g a m a t i o no ft h et w o n e t w o r k sw i l lb ei n e v i t a b l et r e n do fn e t w o r kd e v e l o p m e n t s oi tw i l lb ea h o t s p o to fn e t w o r ks t u d yt h a tw e c o n n e c ti n t e r n e tw i t hd i f f e r e n tw i r e l e s s n e t w o r kt oa c h i e v et h a tw i r e l e s st e r m i n a lu s e r sc a n k e e po n l i n e w i t h f r e e d o m m o b i l i t y i e t fg r o u pp r o p o s em o b i l ei p p r o t o c o l i n1 9 9 6t h a tc a nm a k e i n t e m e ta c h i e v em o b i l eu s e r s ，i e t h eh o s t c o m p u t e rw i t hm o b i l e i p p r o t o c o la l w a y sc a nc o m m u n i c a t ew i t hh o m ea d d r e s s ，w h e t h e ri ti si n h o m en e t w o r ko rf o r e i g nn e t w o r k b u tb a s i cm o b i l el p v 4p r o t o c o lh a s s e v e r a ld e f e c t ss u c ha s t r i a n 【g l er o u t e ，f r e q u e n th a n d o v e ra n di n v a l i d m o b i l i t ys t r a t e g y s om a n ys c h e m e s o f i m p r o v e m e n t o fm o b i l ei p v 4h a v e b e e np r o p o s e df o rs e v e r a ly e a r st os o l v et h ea b o v e m e n t i o n e dp r o b l e m s 。 b e c a u s el p v 4o n l y p r o v i d e sa d d r e s so f3 2b i t ，i n t e m e ti s f a c e dw i t h s e r i o u sa d d r e s ss c a 阮i t 孓o nt h eo t h e rh a n d ，m o b i l ei p v 4h a sal o to f 3 。 j e 京交通大学硕士学位论文 d e f i c i e n c i e si nh a n d o v e r b a s e dl l l e a b o v e s h o r t a g e s d b j o h n s o n p r o p o s e d m o b i l e1 p v 6d r a f t m o b i l ei p v 6n o t o n l ys t r e n g t h e n s h a n d o v e r a b i l i t y o fm o b i l e u s e r , b u ta l s op r o v i d e sh u g ea d d r e s ss p a c e 。t h u sa u t oc o n f i g u r a t i o no f a d d r e s so fm o b i l eh o s tb e c o m e sv e r ye a s y m o b i l el i 6d e l e t e sf o r e i g n a g e n tt h a ti s a ne n t i t yo fm o b i l e1 1 4t oa v o i dt r i a n g l er o u t e ，s om o b i l e i p v 6w i l la d a p tt of u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m 。 m o b i l ei p v 6p r o t o c o lh a ss o m ep r o b l e m ss u c ha sl o n gh a n d o v e r d e l a ya n db i g g e rp a c k e tl o s s m t e f o rc u r r e n ts p e e do fn e t w o r kp e o p l e c a n tb e a rs u c hp e r f o r m a n c e e s p e c i a l l yi nr e a l - t i m eo p e r a t i o ns u c ha s a u d i oa n dv i d e oc o m m u n i c a t i o n ：l h e r e f o r ew em u s tc o n t i n u es t u d yt o o v e r c o m ec u r r e n tp r o b l e m si nh a n d o v e rp r o c e d u r e t od e c r e a s ed e l a ya n dp a c k e tl o s si nh a n d o v e rm a n ys c h e m e sh a v e b e e n p r o p o s e d f o rm o b i l ei p v 6 t h e p a p e rf i r s t l y r e s e a r c h e s m a n y i m p r o v e ds c h e m e so fm o b i l ei p v 6 ，t h e nm a i n l yd i s c u s s e s h i e r a r c h i c a l m o b i l ei p v 6b a s e do nm u l t i c a s t 。t h et h e s i si sb a s e d u p o nh m l p v 6 s c h e m e , e x t e n d sm e s s a g ef o r m a t o fr o u t e r a d v e r t i s e m e n t ，i m p l e m e n t s e v e r yo p e r a t i o np r o c e d u r e i n h a n d o v e r ，d i s c u s s e ss a f e t y s t r a t e g y o f e x t e n d e dp r o t o c o l , a c h i e v e ss e a m l e s sh a n d o v e l d e c r e a s e sd e l a yi nm a c r o h a n d o v e ra n dw es i m u l a t e so u rp r o p o s e ds c h e m ew i t hn e t w o r ks i m u l a t o r 2s o f t w a r ea n da c q u i r e ss a r i s f y i n go u t c o m e k e yw o r d s m o b i l ei p v 6 ，h m i p v 6 ，m u l t i c a s t ，f a s th a n d o v e r ， m i c r oh a n d o v e r ，m a c r oh a n d o v e r 。d + 1 绪论 1 1 移动ip 产生的意义 移动 是在i n t e m e t 上为移动终端提供无缝漫游的协议，虽然目 前还未大规模使用，很多大学和企业都进彳亍了基本协议的实现并开展 了广泛的研究，日前研究的重点集中在如何提高移动i p 的可用性， 相关路由优化、快速切换、平滑切换和安全认证的研究是重中之重。 1 1 1 移动i p 产生的意义以及传统l p v 4 的局限性 经济的发展促使人员的流动和工作场所的不固定，而且这种不稳 定随着计算机网络技术的不断进步而逐渐增长。因此人们希望能够在 路途中或在野外作业中也能象办公室那样，可以方便的使用网络获 取、处理和交换数据。因此，各种移动式的因特网终端不断地被推向 市场，人们希望的不仅仅是在任何地方任何时问能够连接因特网，而 且更重要的是能进行高效、安全的通信。如果用户的电脑从自己的 i n t r a n e t 移动到了他的客户的i n t r a n e t ，那么现存的i p 地址网络前缀在 路由方面就会碰到问题。因为在客户的i n t r a n e t 中，一般不允许存在 和自己网络的网络前缀不同的i p 地址的，也就是说，用户无法在客 户的i n t r a n e t 中使用自己i n t r a n e t 中的主机i p 地址。当用户想使用这 个临时性的i p 地址来进入自己i n t r a n e t 并存取一些敏感数据时，传统 的网络安全机制不可能让它实现，因为这个l p 地址是不受信任的， 用户必然被阻挡在自己的i n t r a n e t 防火墙之外。 移动l p 就是在这样的背景下产生的，它解决的问题是在尽量不 改变因特网的网络前缀、尽量不改变现存网络节点设备( 主要是路由 器) 的前提之下，解决网络层如何为移动因特网主机提供高效和安全 j e 京交遥丈学鲠士学经论文 豹透蓿橇割。 随潜i n t e r n e t 用户的指数增长，互联嚼的体系结构由n s f n e t ( n a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o nn e t ，国家科学基金会网络) 梭心网络 滚变为i s p ( i n t e m e ts e r v i c ep r o v i d e r ，互联网黢务提供裔) 运营的分 散的体系结构。i p v 4 协议规定，每个互联网的主搬和路由器都至少鸯 一个3 2 位的l p 地址，它包括子例号和主机号，这一编码组合是唯 的。分藏两部分酶簿楚是经路由器中静路辔选择表不致太大。鼯由器 只需为每个网络维护一个路由表项，两不必受每一台主机维持一个裘 项。因为3 2 位的地址空间造成了地址的局限，另外i p v 4 在性能方面 魄强露穗种种褥隈毪，由予l p v 4 豹数据镪最大廷麓趸6 4 k 字节，这 对于高遮的、实时传输的应用，比如说多媒体应耀是有锻多局限性的。 坯有就炬在安全性方面也存在很多不足之处。 1 1 2 移动i p v 6 移动薤嬲绦露言蠢两耱不嚣缮次鹃移动：链路层移动帮瓣络瑟移 动。前卷是指在同一l p 子阁内移动。当某一台移动主机从一个小区 移动到另外一个小区，而这两个小区属于同一个i p 子网时，该移动 圭鞔霞嚣完残痰瘵夸嚣銎| 薪，j 、区酌越嚣秘换。这释在链貉罄豹移动莰 涉及到移动主机、移动前的基站及移动后的基站，旅之为散步 ( w a l k i n g ) 。谯网络滕的移动指移动主机在不同l p 予湖之间的移动， 遮两令不弱静予霜可能在不闻静城市藕蓬家，这样的移动豫了移动主 机以及綦站之鲣，还涉及到移动管理路由器。这羊中移动称之为漫游 ( r o a m i n g ) 。在下文中所提到的移动都魁基于网络层实现的漫游。 移动疆瀵是了未极翡移动透明馁，篌褥移渤两络征逐步成为瑷 实。 绻论 主机的移动透明性包括两个方黼： 操作透明性：移动主视移动蘸后，用户不需要遽行斑糟软件 盼重糯醚遴，或重耨黯渤等特殊静搽佟。 性能透明性：通信性能不能因为主机的移动而受煎大影响。 移动i p v 6 的诞生被认为蹩移动计算领域的黧要里程碑。i p v 6 能 够满蹩移动无线掰络采来增长静需求，主癸特点弼下：是够静l p 逢 址数鲎、强制的安全龟头、使路由更加有效的目的地选项、她址自动 配灌、游免“入蹦过滤”、没裔“较获态”瓶颈的错误恢复机制。 移动l p 的主要秘标是使褥移动节点总蹩帮容乡建螽t 苷琏，不管 是连接在家乡链路还怒移动到外地网络。移动i p 在网络艨加入了新 的特性，使得网络节赢改变网络连接点时，运行程节点上的应粥程序 不灞修殴或配鬣仍然磷耀，这蹙特饿使得移渤节点总是筏鞘家乡墙址 通信。这羊中机制对于l p 层以上的协议是完全透明的。如t c p 、u d p 及所露的应用程艨。d n s 中移溯诲点的条融是关于家乡地址的，因此 当移鞠节点改变网络绥入点辩，d n s 不需簧改变。事实上，移动i p v 6 影响了数据包的赂幽，但又独立于路由协议本身( r i p 、o s p f 等) 。 在移动i p v 6 中定义了三种揉律实体，分别是：移动节点、通信 节患鞠家乡代理：定义了圈种新的i p v 6 麓翡选颈，分涮楚：绑定更 新、绑鬣认可、绑定游求和家乡地址选项；为“动态家乡代理地址发 现”祝制定义了两种i c m p 消息，分剐是：i c m p 家乡代璎地址发现 请求消惑和i c m p 家乡代理| 瞧疆发璇应答消患；为“邻麓发现”定义 了硝秘i p v 6 媳选项：宣告间黼选顶靼家乡代理傣息选项。 1 。2 l p v 6 对移动憾的支持 1 9 9 8 年1 2 用i e t f 经过进一步的研究，推出了l p v 6 的第二版规 - 3 - 北京交邋大学硕士学位论文 范r f c 2 4 6 0 - - - - i n t e m e t 协议第六舨翘范，取 弋了1 9 9 5 年1 2 月制定 的r f c l 8 8 3 。 i p v 6 协议提供了1 2 8 位的l p 地址，足够的地址空间和i p v 6 即插 即期的特性使褥i p v 6 对移动的支持易于i p v 4 。2 0 0 0 年1 月i p v 6 论坛 热入第三戳透信踬韬组织( 3 g p p ：t h i r dg e n e l a t i o np a r t n e r s h i p ) ，确 立了i p v 6 作为移幼i n t e m e t 的熬本协议。相对于移动l p v 4 ，移动i p v 6 有以下挠点h 7 1 ： 路由优纯 在移动i p v 6 中首先解决了在1 p v 4 中的“三角路由”问题；因为 在移动i p v 6 孛，遴过穆改数攥露瓣基的遗瀵竞诲 王霪遴壤- 葛熹移移 动节点之间直接路由数据包。这样就减低了窳乡代理和家乡链路的负 担。 o 入日遭滤 可以允许移动节点与具有“入口过滤”功能的路由器嗣时存在并 有效工作和互不影响。因为数据包的源地址鼹它当前的转交地址。在 数掇毽孛毒在“容乡遥整嚣瓣戆矮”。 外地代璎 在移动1 p v 6 中没有“外地代理”的概念。移动节点通过“邻居 发凌”巍“蘧戆鑫动酝菱”撬囊来获霪转交魏缝。 安全机制 在安全性方顾，移动i p v 6 使用i p s e c 来满足绑定更新时的所有安 全嚣浓( 发送考谈证，数据竞熬毪誉| 护，耋馋绦护等) ，凌羲是说移 动i p v 6 的安全性是建立在i p v 6 的安全机制之上的。 邻居发现，不是a r p 绪论 当移动节点离开家乡链路时，它的家乡代理使用i p v 6 的“邻居 发现”机制来截获发往移动节点的数据包，而不是使用i p v 4 中的a r p 协议。 流量控制 由于使用了i p v 6 协议的“目的地选项”，所以允许移动i p v 6 的 控制消息附加在任何的i p v 6 数据包中，这样可以减少网络的通信量； 而在移动i p v 4 中，对于每个控制消息都必须使用独立的u d p 数据包 进行发送。 i p v 6 路由包头而不是封装 移动i p v 6 中大多数发往移动节点的数据包都是采用路由包头， 而不是进行i p 封装，减小了负载。 动态家乡代理地址发现机制 在移动i p v 6 中使用i p v 6 点播，给移动节点返回一个应答，而在 移动i p v 4 中使用i p v 4 直接广播，在移动节点归属链路上的每个家乡 代理都返回一个应答。 1 3 移动i p v 6 路由管理策略的现状研究 在基本的移动i p v 6 中，移动节点漫游到外地网络时，会从当地 接入路由器的通告消息中获得本地网络前缀，采用无状态地址自动配 置协议来形成一个转交地址。这时移动节点准备通过接入路由器向家 乡代理和在其绑定更新列表中的通信节点发送绑定更新。接入路由器 要进行地址重复检测，当检测成功时，会发送确认消息以告知地址的 有效性。这时移动节点发送绑定更新给家乡代理和通信节点。 当家乡代理和通信节点在地理位置上距离移动节点比较远时就 出现问题了。每一次的链路改变都需要向家乡代理和其相应的通信节 l 京交通大学域士学位论文 点进行绑定更薪，特别当移动节点谯蜂窝之间颡繁切换时，发送绑定 疆新给家乡代理和通信节点的信息传输时间会变得非常的长，进而在 切换过程中会引起很散的时间延迟或服务中断。这样在核心网络中产 生了明盥的流量负载。 为了使得各种移动式的网络终端随时随地能够接入i n t e m e t 网 络，阗内外许多专家针对移动i p v 6 切换过程中存在的上述问题进行 了研究。 翻前有许多微观移动i p 协议，舆型的有b e l l 实验室提出的h a w l l ( h a n d o f fa w a r ew i r e l e s sa c c e s si n t e m e ti n f r a s t r u c t u r e ) 协议、 c o l u m b i a 大学提如羽c e l l u l a r1 p 协议、m a r y l a n d 大学提嫩的e m a ( e d g em o b i l i t y a r c h i t e c t u r e ) 协议以及分层移动协议等。这些协议骢 共同点魁；传统的移动l p 路由技术不再推广到接入网与移动节点相 交的边缘而是在接入潮与i p 核心网的交界处；在域内采用统一的方 案，采用相同的i p 屡路由协议，相应的切换机制和移动管理机制。 2 0 0 1 年7 月出台的i e t f 草案“移动i p v 6 的快速切换”提出了增 强移动i p v 6 节点在i n t e m e t 上快速改变接入点能力的方巢，以降低越 送切换时的分组延时和丢失率。在该草案中，移动节点在移向毅的链 路之前，先启动一个切换规程，预先获取新链路上的转交地址。切换 规程灏邋向新老接入路由器之间以殿接入路国嚣与移幼节点乏闻交 换新增的报文来实现的。这种方法需臻移动节点预先知道自己即将移 动到新的链路，因此需要第二层链路层的支持。 以上对移动i p v 6 的改进方案程第三章孛会谨缨讲述，在姥不菇 繁赘。 缝论 1 4 本文的主要正作 本论文蓄先分缓移动i p v 6 静鏊穑知谈，褒戴萋磕上对嚣薄弱移动 i p v 6 移动性管理策略进行了分析和研究，最聪根据已有的分层移动 i p v 6 扔议提出了自泌的改进策略，把多播技术应用到分屡糁动i p v 6 中，并且对这耱移凌往管理策略瑙秘络镑奏器n s 2 在努缝丢失率稻甥 换时延方面进行性能测试，最后提出了本文需要改进的地方。 本论文包括六濑。 蘩一章篱要奔绥了移f 囊i p v 6 产生鳕意义、藏念致及研究筏获。 端= 章是移动i p v 6 的综述。首先介绍了下代互联网l p v 6 的包 头、寻址方式以及邻居发现协议；然后详述了程基于多播技术的分层 移动i p v 6 移动性管璞策略中要丽刘静移动i p v 6 豹技术，移动i p v 6 豹框 架、撼本操作过程、地址配置协议、多播技术。 籀三章归纳了现有的i p v 6 移幼性管理策略，并且主要分橱了分层 移韵l p v 6 秘议和移动i p v 6 瓣获速切换协议这鼹葶孛鳃汝议源联，分摄了 各自的优缺点，屉后根据分层移幼l p v 6 协议提出了改进方案。 篱汹章详细的阐明了基于多搪技术的分艨移动i p v 6 这霉中管理策 略，豫锘对毫苍议静扩展、多矮技零在我锅撵滋方案孛酶具体应雳纛实 现方法，以及该方案的安全性问题。 第五章应用网络仿真器n s 2 对基于多播技术的分层移动i p v 6 切换 延时、平滑切换瞧藏进行详细静覆l 试。 篇六章总结了本文的研究工作，提出需臻改进的地方。 i 京交通大学硬士学位论文 2 移动i p v 6 综述 2 1i p v 6 协议综述嘲黼 嚣翦，国黪上主要是囊l 龌f 受贲i p v 6 薛拣灌掺定王雩# ，其中，j p n g ( 下- r 互联网协议) 工作组和n g t r a n s ( 下- r 网络演进) _ 作组负 责制定j p v 6 相关标准，且这两个工作组侧重点脊所不问。1 p v 6 协议的 秘究莛添予避纪粥年钱，该耱议是i e t f 在跑较多耪i p n g 方案翡基 础上，最后以“简单甄联网协议增强( s i p p ) ”为基础力以改进而形成 的。经过多年的努力，i e t f 已经制定了1 0 0 多项有关i p v 6 协议的r f c 。 2 ， 1l p v 6 麓攘文 i p v 6 对数据趣锻了麓健，熬躐少处理器开销磬节省鼹终蛰宽。i p v 6 的包头幽一个然本包头和多个扩展包头( e x t e n s i o nh e a d e r ) 构成，基 本包头敷有固定的长度( 4 0 字节) ，放置所有路由器都需要处理的消息。 出予i n t e r n e t 上瓣缝大部分郡只是拔路出嚣菠擎攮转发，霆戴强定翡趣 头长度有助于加快路出速度。l p v 4 的包头有1 5 个域，而l p v 6 的包头 只有8 个域，i p v 4 的包头长度是由h l 域来指是的，而i p v 6 包头是固 定钧令字节，这裁镬褥路悫器在愁理1 p v 6 包头嚣重显褥燹为轻松。与忿 同时，i p v 6 还定义了多种扩展包头，这使得l p v 6 变得极其灵活，能提 供对多种应用的强力支持，同时又为以后支持新的应用提供了可能。 这些包头被藏嚣在l p v 6 焦头窝上鬃毽头之阕，每一个帮霹醴逶_ 过“下 个包头”的缎来确定。 在i p v 4 中，包头以3 2 位为单位，即基本的长度单位是4 个字节。 霞i p v 6 审，包头数6 4 位为擎链，薤包头瓣惑聚度是羽个字节，i p v 6 的包头结构如表2 1 所示： 移动l p v 6 综述 表2 1 i p v 6 的包头结构 版本号业务等级流标签 载荷长度下一个包头跳数限制 源地址 目的地址 版本号( v e r s i o n ) 该域长度为4 位，i p v 6 版本号= 6 ； 业务等级( t r a m cc l a s s ) 该域长度为8 位。在1 p v 6 中首先要区分两大业务量( t r a f f i c ) ：受 棚塞控制的( c o n g e s t i o n - - c o n t r o l l e d ) 和= = _ f i 受拥塞控制的业务量( n o n c o n g e s t i o n c o n t r o l 】e d ) ；o 7 级的优先级为受拥塞控制的业务量保留， 最低优先级为1 ；不受拥塞控制的业务量就是当网络拥塞时不能进行速 率调整的业务量( 比如说对时延要求很严的实时话音) 。这类分配的是 8 1 5 的优先级。 流标签( f l o wl a b e l ) 该域长度为2 0 位。一个流由其源地址、目的地址和流序号来命名。 指从某个源点向( 单播或组播的) 信宿发送的分组中，源点要求中间 路由器作特殊处理的那些分组。任何的流标记都不得在路由器中保持 6 s 以上。 载荷长度( p a y l o a dl e n g t h ) 该域为1 6 位无符号整数，表示i p v 6 载荷长度，即i p v 6 头后数据 l 京交逶大学颈l ：擎位论文 包其余部分的长度，以字节为单位。( 注：任何扩展头都被认为是载荷 豹一帮分，英长度应诗黪在内) 。但如鬃搜月h o pb yh o p 选臻扩矮头 称的特大净荷选项，就能传送更大的数据包。利用此选项时冷旃长度 置0 ； 下一个包头( n e x th e a d e r ) 该域4 妖度为8 位，表示紧接在i p v 6 头后面的下一个包头的协议类 型。与i p v 6 协议字段类似，下一个头字段可以用束指出高层是t c p 还 是u d p ，它也可敬用来指明i p v 6 扩蠼头躲毒在。 对8 数限青4 ( h o p l i m i t ) 该域为8 位无符号整数；主机程生成数据包时，在跳数限制域中 设置菜一裙始值，然嚣器鼹由器从该簸起逐次减1 。翔鼗摇毽到这信密 之前其跳数限制变为0 ，该数据包就被抛弃。 源地址( s o u r c ea d d r e s s ) 该蜮长凄荛1 2 8 搜。 翻的地址( d e s t i n a t i o n a d d r e s s ) 该域长度为1 2 8 位，表示期望数据包到达的i p v 6 地址，如果出现 爨国包头，这令建蛙霹缝不是最终豹接收数蹇包豹i p v 6 遗蛙。 在i p v 6 中，可选择的互联网层信息被编码在单独的头中，并放在 一个数据包内的1 p v 6 头的上一层头之问。这种扩臌头的数量不多，每 个扩震头帮羧一令明确懿“下一令镪头”域豹毽酝薅定。每个i p v 6 数 据包可带脊o 个、1 个域多个扩展头，每个扩展头由前一个头的“下一 个头”域所确定。 当一个数据氇孛镶愆多令扩震头瓣，这些头痰该按照下蘸戆矮痔 出现： 1 p v 6 头： 移动1 p v 6 综述 逐跳选项头； 目的地选项头1 ； 。选路头； 。分段头； 身份验证头； + 封装安全载穑头； 星的地选项头2 ； 上层协议头： 注：( 1 ) 霞的逢逸顼1 纛用予i p v 6 嚣的遗畿字段的第一个目的镌 和选路头中翡列粒驸热嚣的墩中； ( 2 ) 目的地选项2 当使用选路头中，仅用于包的最终目的节点： 同一类型的扩展头最多只能出现一次( 如暴有多个目种扩震头， 她们应烦次连续撼列农一起) 。丽基戆地选颂头例外。 逐跳选项头：此扩展头必须紧随在i p v 6 头之后。它包含所经路径 上的每个节点都必须检查的逸项数据。由于它需要每个中间路出器都 遴彳亍处理，所以只有在绝对必要的时娱才会出现。 选路头：此扩展头指明包在到达目的地途中将经过那些节点。它 包含沿途经过的各节点的壬也簸弼表。i p v 6 关的最扔目的地址楚路由头 弱系列地址中的第一个地蜓，瑟不是包数最终目的地址。此地址对 应的节点接收到该包之后，对i p v 6 头和选路头进行处理，并把包发送 到选路头捌表中的第二个地琥。如眈继续，直到龟至l 达最终嚣的遣。 分段头：北扩震头包含一个分段镶移德、一个“更多段”标志鞠 一个标识符字段。用于源节点对长度超出源端和目的端路由m t u 的俄 遗行分段。 强豹地选顼头：移凌i p v 6 剃意义了四个可凌它携带戆薪的疆豹撼 北京交通大学硕士学位论文 选项。这四个目的选项使i p v 6 更加支持主机的移动性。 身份验证头：此扩展头提供了一种机制，对i p v 6 头、扩展头和净 荷的某些部分进行加密的校验和的计算。 封装安全载荷头：这是最后一个扩展头，不进行加密。它指明剩 余的净荷已经加密，并为已经授权的目的节点提供足够的解密信息。 2 1 2i p v 6 寻址体系结构 基于对效率、功能、灵活性和应用性等多个方面因素的综合考虑 比较， e t f 决定在i p v 6 中采用1 2 8 位固定长度的地址方案。同时l p v 6 的地址按寻址方式和功能的不同，又可以分为3 中基本类型。 单播地址( u n i c a s t ) 用来标识一个单接口。发送给一个单播地址的包传递到由该地址 标识的接口上。 任意点播地址( a n y c a s t ) 一般分配给属于不同节点的多个接口。发送给一个任意点播地址 的包传送到该地址标识的、根据选路协议距离度量最近的一个接口上。 组播地址( m u l t i c a s t ) 一般用来标识不同节点的一组接口，发送给一个组播地址的包传 送到该地址所标识的所有接口上。 l p v 6 中没有广播地址，它的功能正在被组播地址所代替。 在i p v 6 地址格式中，任何全0 和“1 ”的字段都是合法值。特 别是前缀可以包含“0 ”值字段或以“o ”为终结。其中“：l ”回返地 址，具有一个目的地址为回返地址的包不应发送出单节点之外，1 p v 6 路由器也不会转发这样的包；“：( 即全o ) ”为未指定地址。当移动节 点返回家乡链路时，用这个未指定地址作为源地址来发送邻居请求获 移动i p v 6 综述 祷家乡代理静镱鼹蘑地缝。 灏寿类鏊韵i p v 6 圭| 羹缝帮被分嚣至接嚣，霭不是节煮。一令i p v 6 鼙 播地址属于单个接口，即属于单个节点。丽具有多个接口的节点，则 可以有多个擎攒地址，箕巾任髂一个都可敬灞作谈节点酶标识祷，毯 ! 鸯一个耱路本穗穗蛰。 单播地址在移动i p 中的应用 两静本遗嗣筚播地蟪：链路本地和沾点本遗两种类溅。 链路零楚逮漩用在擎链藏上，瑟辩点零渣逸蘩弼在警肇点。链 路本地地址的前1 0 位是1 1 1 11 1 1 01 0 。在移动l p 的实现中，链路本地 遗蟪用于转交主氇娥的自动配黉、邻屠发现域无路由器存在的单链路晌 罨疆。鼹函器不戆将謦有链潞本逮滚缝| 壹藏蠢靛羹羹涎静任何包转发蠲 其他链路上。当移动节点检测到自身穆动到新的链路上时，就要形成 一个转交魏蜓。移动节点首先为自己生成一个本地链潞溉址，菊本地 键赫兹缀f e 8 0 ：0 鞠6 4 缆接鞠标识符缀台褥成。谈猢黪蠢器运餐磊， 再将前6 4 位前缀替换为当前链路的前缀。 靖点本地遗瓣的前1 0 位照1 1 1 11 1 1 01 1 。站点本地娩址酮设计鞠 的楚为了翅予无霭全球翁缀瀚链点内部器凝。黯崮器不斑转发链点外 具番站点本地源绒目的地址的任何包。 缀播地琥在移动狰的应用 i p v 6 缍播穗疑是一缀菠蹬f 通常瓣予不黼节点) 豁识符。一个攘翻可 以归属于任崽数缀的组攒地址缌。组搔地址具有下颟的格式： l 占用b i t 键数8 链4 位4 位1 1 2 馒 l 地址格式1 1 1 1 1 i l l标志范围组i d e 京交道大攀骥学位论文 邋缝开娥的二进戮1 1 1 1 1 1 1 1 拣浚该遄缝必燧援地缝。“禄惑”篷耄 4 畿维戍： 前礞3 位为僳馨谯，必须初始为0 。t - - 0 攒明一个永久分酝戆缝播 地址，出全球i n t e r a c t 编号极秘( 1 a n a 进行分聚。t = l 撑嬲一个鐾永久 分配的组援逑澄。 4 艇的组播“范豳”值用寒艰制缀援缀瀚范爨。该字段的憾如下： 1 本地接口撼潮 2本穗镳鼹范潲 4本撼管理范隧 5本地站点菠蹬 8本魂组织游灏 e全球范霹 测余的3 、f 髹辫；6 、7 、9 、a 、b 、c 、d 帮耒分靛，撵掰予管 理者定义强矫鹣缀播区域。 组l d 字段拣识绘窥范爨浓熬缀攘经，霹以是隶久分怒翁，瞧霹戳 是峻时分鬻的。 所霄节点媲缱 f f o i ：i 该缀攒地缝表示躲怒繁点本避菠滋爨豹所骞i p v 6 苓点翡 鳃。 f f 0 2 ：1 该缌播地址表示的楚链鼹本蛾蕊弱内的艨蠢i p v 6 节点驰 缎。 麟露爨壹器拣垃： 移磅1 p v 6 综述 f f 0 1 ：2 该雏播遗璇表示的是节点本地范围内的所商i p v 6 路由器 的缀。 f f 0 2 ：2该组播地址表示的是链路本地范围内的所有i p v 6 路由器 的缎。 f f 0 5 ：2 该缀援地缎表示的是站点本愍范基肉鲍联鸯i p v 6 黢由器 的组。 当移动节点邀隧家乡链路上时，它应该发送邻居通告来通知链路 上的其他繁点它的狰逑蛙裴对应弱镳藏爱魄址，邻鼹逐镪的巨靛逸缝 就是f f 0 2 ：i 。 当移动节点遂行移幼检测来确定自己怒否到了新的链路上鞫寸，它 需要在一定的时阕阗瞩肉发送鼹出嚣遮求，来确定烈当嚣路枣爨款哥 达性。这个路由器请求的地址就是f f 0 2 ：2 。而路由器发出的相对应路 由器通告的目的地址即烧f f 0 2 ：i 。 2 。 3 邻灌发瑗撩谈 1 9 9 8 年1 2 兵，l e l 下推出了r f c 2 4 6 1 ：i p v 6 邻爨发现协议( n e i g h t , o r d i s c o v e r yf o ri pv e r s i o n6 ) 。邻脶发现协议使用一系列的i p v 6 控制信息 掇文( i c m p v 6 ) 来实现楣邻节点( 嗣链路上的节点) 的交互管理。 邻居发现协议的赢效的缀播和擎援邻鼹发瑷蛰代了以往i p v 4 协议中的 基于广播的地址解析协议a r p 、1 c m p v 4 路由器发现报文和i c m p v 4 重 定向缀文。它解决连接在同一链路上的交互闯题。还定义了懿下问题 的解决方案。 路幽器发现：主机如何定位在同一链路上的路由器。 前缀发现：主税如何爱溉逢照前缀的集合，节点傻用遗畿前缀 来区别目的邋蛙是在链路上还爨必须遴过路啦器转发。 e 索交逶大学硬学位论文 参数发现：繁点魏侮获褥链路参数，翔链路m t u 或者输爨攘 文中的跳数限制之类的网络参数。 地址解析：给定目的1 p 地址，节点如何决定链路上的目的链路 瑟遗鏊。 下一跳确定：是1 p 目的地址映射成某个邻居节点1 p 地址驰算 法，到目的地的数据流是通过这个邻居节点发送的，下一跳可以是路 由器或蟊垂每遗本身。 邻居不可达检测：节点如何确定一个盘s 居不髯可达，对于传先 潞由器的邻居，可以用默认路由器作为替换，路由器和主机都要辫次 锻逢魅勰辑。 地址羹复检测：一个节点如何确定它想要馒用灼地业没有救其 他节点使用。 重定囱：一个路由器如筒通知一个节点弼某特定目的穗有一个 更好的下一跳节点。 邻居发现协议定义了5 种不同的1 c m p v 6 报文类型：一对路由器请 求和靖 垂嚣通告滂意撮文、对邻屠请求和邻精通告消怠报文和一个 爨定向消息摄文，这赎消息报文如下： 路由器请求( m u t e rs o l i c i t a t i o n ) ：当一个接口启动后，主机可 戳发送貉由嚣请求，要求路由器立即发送路由器通告丽不焉等蓟下一 个调度雌阗。 路由器通告( r o u t e ra d v e r t i s e m e n t ) ：路由器周期性响应路由器 请求消息，并通告其现有的各种链路和掰络参数。路由器通告包捂确 定同链爨的藏缀和地蛙配置及建议的黟e 数限卷4 馕等。 邻居诲求( n e i g h b o rs o l i c i t a t i o n ) ：由一个节点发出的用来确定 个邻爝的穗路层地址，或者核实一个邻居仍缝通过缓存的链路层地 移动1 p v 6 绦述 缝翔这。邻藉请求也孺予重复跑址检测。 邻勰逶蠢( n e i g h b o ra d v e r t i s e m e n t ) ：藩邻嚣潦求瓣薅应满意。 个节点也可能自发地发送给邻居的通告以声明链路地址的改变。 重定囱( r e d i r e c t ) ：貉由器用来通翔主机到一个强的翘蠢个 筵褥豹下一黪第点。 邻居发现协议在移动i p v 6 中的应用很多，例如以下几个方面： 当移动节点离家靖它盼骞乡代理馕鲻代理邻联通告来拦截发送给 移动苇煮豢乡戆壤靛数舞包。 当移动节点进行移动检测来判断自己鼹否切换到新的链路上时， 使羽邻屠发现协议的路幽器发现和邻耩不诳这检测。前者使得移动带 点笈臻薪瓣蹙凌器及其链路蔫缀，整羯舞嚣裁瑟出缺餐瓣路由器燕番 可达。 当移动节点褥定移劫翻个新莳链路辩，将路馥 器通告的镳路前 缀臻鬏据移馥节患m a c 建凝裳残熬缓搿标滚簿稳愆茏状惫遣缝鑫韵 配骶得到个移幼节点新的转交地址。 2 。1 。4 i p v 6 多播技术1 2 】 在 n t e m e t 上实现的视频点播( r o d ) 、w 视电话、视频会 义等视音 频、业务和一般嫂务相比，寓整数据量大、时延敏感性强、持续时趣长 等特点。隧此袋朔最少融阎、最小空润来健输和解决褫畿频业务所簧 求的网络利糟率高、传输速发快、实对性溅的问题，就露采用不同于 传统单援、广播概制的转发技术及o o s 服务 聚证极馋求实现，丽l p 多 播技术是解决这塑问题的关键技术。 a p 多播技术的概念 l p 多搂( 也称拳址广。援或缀撵) 技术，怒一秘竞许台或多套主援 藏家交逶大学璇士学篷论文 f 多播源) 发送单一数据包到多台主机的t c p i p 网络技术。多播作为一 点对多点熟逶癌方式，建节省网络带宽兹有效方法之一。在网络音频， 视频广播的应用中，当需要将一个节点的信号传送到多个节点时，无 论是采用麓复点对点通信方式，还憋采用广播方式，都会严重浪费网 络荣宽，只有多攒才是媛