移动互联网课件

1、第五章 移动互联网移动互联网概述移动IP基本原理移动IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较总结主要内容移动互联网概述移动IP基本原理移动IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较总结主要内容1. 概述移动和切换移动节点子网1子网2ADDR1AP1AP2AP3AP4AP为无线接入点，链路层设备接入路由器：网络层设备接入路由器1接入路由器2节点的移动将导致切换，切换包括链路层切换和IP层（网络层）切换ADDR1具有子网1的网络号或者网络前缀1. 概述移动和切换移动节点子网1子网2ADDR1AP为无线接入点，链路层设备接入路由器：网络层设备在同一个网络中的不同AP之间的切换时

2、链路层切换，链路层切换不改变IP地址，执行的是链路层操作AP1AP2AP3AP4接入路由器1接入路由器21. 概述移动和切换移动节点子网1子网2接入路由器1接入路由器2ADDR2AP为无线接入点，链路层设备接入路由器：网络层设备不同网络中的不同AP之间的切换时首先进行链路层切换，再进行网络层切换，网络层切换需要改变IP地址AP1AP2AP3AP4ADDR2具有子网1的网络号或者网络前缀1. 概述移动IPv4：在IPv4网络中，对节点在不同IPv4子网之间的移动进行管理，这些管理操作主要涉及到IP层的参数配置移动IPv6：在IPv6网络中，对节点在不同IPv6子网之间的移动进行管理，这些管理操作

3、主要涉及到IP层的参数配置移动IP概念1. 概述移动IP需解决的问题接入路由器1通信对端移动节点接入路由器2ADDR1ADDR1 DATA移动节点由接入路由器1连接的子网1移动到接入路由器2连接的子网2子网1子网2ADDR1具有子网1的网络号或者网络前缀1. 概述接入路由器1通信对端移动节点接入路由器2ADDR2ADDR1 DATA子网1子网2IP地址的改变对于通信对端的上层（IP层以上）应用来说是透明的不中断已经建立的通信家乡地址移动IP需解决的问题ADDR2具有子网1的网络号或者网络前缀移动节点需要一个在移动过程中保持不变的标识通信对端始终能够找到移动节点移动互联网概述移动IP基本原理移动

4、IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较主要内容2.移动IP基本原理家乡地址(HoA: Home Address)：移动节点的标识，手动配置或者由家乡网络分配，通常不变转交地址(CoA: Care-of Address)：移动节点位置的标识，由移动到的外地网络分配，随位置变化家乡代理(Home Agent)：保存移动节点的家乡地址和转交地址之间的映射关系(绑定)外地代理(Foreign Agent)(移动IPv4)：外地网络中为移动节点提供移动管理相关功能通信对端(Correspond Node)：和移动节点进行通信的网络节点，它可能是静止的节点，也可能是移动节点术语HoA与CoA

5、的对应关系称为绑定(Binding)知道移动节点家乡地址如何将IP分组发送到移动节点的转交地址？IP分组先发送到家乡代理，由家乡代理发送给移动节点！2.移动IP基本原理移动IP基本过程包括以下步骤移动检测移动节点检测到自己移动到了外地网络代理公告（移动IPv4）/路由器公告（移动IPv6）转交地址配置移动IPv4外地代理转交地址（即外地代理地址）(Foreign Agent CoA)配置转交地址(Co-located CoA)移动IPv6全局可路由转交地址（CoA）的绑定注册到家乡代理到通信对端(移动IPv6)移动IP的基本过程家乡代理拦截到移动节点地址的分组2.移动IP基本原理家乡代理的分组

6、拦截技术到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络以外的链路，并且家乡代理为家乡网络的路由器直接由家乡代理拦截到移动节点的家乡地址的分组来自家乡网络或者家乡代理不是家乡网络的路由器移动IPv4：代理ARP和免费ARP移动IPv6：代理邻机发现移动IP的基本过程ARP请求(请求解析地址为IPA)ARP响应(链路地址MACR)在代理ARP机制中，ARP响应是对ARP请求的应答，而对于免费ARP，ARP响应由家乡代理主动发送移动节点AIP地址：IPAMAC地址：MACA主机B家乡代理RMAC地址：MACR家乡网络邻机公告(对象链路地址MACR)移动节点AIP地址：IPAMAC地址：MACA主机B家乡代理

7、RMAC地址：MACR家乡网络邻机请求(请求解析的对象地址为IPA)在代理邻机发现机制中，邻机公告可以是对邻机请求的应答，也可以是家乡代理主动发送移动互联网概述移动IP基本原理移动IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较总结主要内容3. 移动IPv4外地代理转交地址移动节点使用外地代理的地址作为转交地址配置转交地址移动节点在每个外地网络都配置唯一的全局IPv4地址转交地址类型3. 移动IPv4移动检测使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理3. 移动IPv4移动检测使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告3. 移动IPv4转交地址配置使用外地代理转交

8、地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告使用外地代理转交地址3. 移动IPv4绑定注册使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理注册请求注册请求注册应答注册应答处理注册请求和应答3. 移动IPv4接收/发送分组使用外地代理转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理ARP和免费ARP隧道IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标家乡代理处IP-in-IP封装外地代理处 IP-in-IP解封装源：家乡代理地址目的：外地代理地址分组分组分组分组知道移动节点的家乡地址3. 移动IPv4移动检测使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理3. 移动IPv4移动检测使用配置转交地址家

9、乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告3. 移动IPv4转交地址配置使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理公告通过DHCP等方式获取配置转交地址3. 移动IPv4绑定注册使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理注册请求注册应答注册过程与外地代理无关3. 移动IPv4接收/发送分组使用配置转交地址家乡代理通信对端移动节点外地代理代理ARP和免费ARP隧道分组分组分组IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标家乡代理处IP-in-IP封装移动节点处 IP-in-IP解封装源：家乡代理地址目的：配置转交地址3. 移动IPv4通过家乡地址来唯一标识移动节点，使得通信对端不需要知

10、道移动节点的位置信息移动节点和通信对端的通信始终使用家乡地址,使得移动对于通信对端以及IP层以上的应用是透明的,但是同时也带来了三角路由问题移动节点直接向通信对端发送分组到移动节点的分组通过家乡代理转发三角路由问题家乡代理通信对端移动节点外地代理此外，还存在入口过滤问题:当移动到外地时，防火墙可能过滤源地址为移动节点家乡地址的分组解决方案：反向隧道三角路由问题3. 移动IPv4使用外地代理转交地址反向隧道家乡代理移动节点外地代理外地代理转交地址通信对端反向IP-in-IP隧道IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标外地代理处IP-in-IP封装家乡代理处 IP-in-IP解封装源：外地代理

11、地址目的：家乡代理地址分组分组分组3. 移动IPv4使用配置转交地址反向隧道家乡代理移动节点外地代理通信对端反向IP-in-IP隧道IP数据 IP头标IP数据 IP头标IP头标移动节点处IP-in-IP封装家乡代理处 IP-in-IP解封装源：配置转交地址目的：家乡代理地址配置转交地址分组分组移动互联网概述移动IP基本原理移动IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较总结主要内容4. 移动IPv6移动检测和地址自动配置原理家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交地址：CoA4. 移动IPv6移动检测和地址自动配置原理家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交

12、地址：CoA路由器公告无状态地址自动配置生成CoA4. 移动IPv6到家乡代理绑定注册原理家乡代理通信对端移动节点接入路由器家乡地址：HoA转交地址：CoA绑定更新(Binding Update)绑定应答(Binding Ack)绑定缓存HoACoA绑定注册过程不需要接入路由器参与4. 移动IPv6和通信对端通信过程：不支持任何移动IPv6功能原理家乡代理通信对端移动节点IPv6-in-IPv6隧道IP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标家乡代理处IPv6-in-IPv6封装移动节点处 IPv6-in-IPv6解封装源：家乡代理地址目的：CoAIP头标 IP数据IP头标 IP数据IP头标移

13、动节点处IPv6-in-IPv6封装家乡代理处 IPv6-in-IPv6解封装源：CoA目的：家乡代理地址家乡地址：HoA转交地址：CoA分组分组分组分组这种通信模式也称为双向隧道模式代理邻机发现知道家乡地址4. 移动IPv6和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能原理家乡代理通信对端移动节点绑定缓存HoACoA家乡地址：HoA转交地址：CoA绑定更新绑定更新列表通信对端IPv6地址这种通信模式也称为路由优化模式4. 移动IPv6和通信对端通信过程：支持移动IPv6功能原理家乡代理通信对端移动节点家乡地址：HoA转交地址：CoA分组分组绑定更新列表通信对端IPv6地址绑定缓存HoACoA这种通

14、信模式也称为路由优化模式使用转交地址4. 移动IPv6在双向隧道模式中，移动节点和通信对端的通信始终使用家乡地址(HAO，由信宿选项头标携带)在路由优化模式中，通过家乡地址选项和类型2寻路头标(T2R)来实现对IP以上层屏蔽移动性家乡地址选项类型2寻路头标4. 移动IPv6TCP/UDPIPv6移动IPv6TCP/UDPIPv6移动IPv6移动节点通信对端HoA CNAHAO CoA CNAHAO CoA CNAHoA CNA添加HAO选项头标，包含移动节点的转交地址，交换HAO选项头标中的地址和数据的源地址交换HAO选项头标中的地址和数据的源地址HoA：家乡地址CNA：通信对端的地址CoA：

15、转交地址HAO：家乡地址选项，信宿选项头标T2R：类型2寻路头标HoA源地址目的地址目的地址源地址扩展头标目的地址源地址扩展头标源地址目的地址路由优化模式下分组转发移动节点发送分组对IP以上层屏蔽移动性4. 移动IPv6路由优化模式下分组转发通信对端发送分组对IP以上层屏蔽移动性TCP/UDPIPv6移动IPv6TCP/UDPIPv6移动IPv6移动节点通信对端HoA：家乡地址CNA：通信对端的地址CoA：转交地址HAO：家乡地址选项，信宿选项头标T2R：类型2寻路头标HoAT2R CNA CoACNA HoA添加T2R选项头标，包含移动节点的转交地址，交换T2R选项标中的地址和数据的目的地址

16、T2R CNA CoA交换T2R选项头标中的地址和数据的目的地址CNA HoA源地址目的地址目的地址源地址扩展头标目的地址源地址扩展头标源地址目的地址4. 移动IPv6切换过程分析链路层切换完成路由器公告地址重复检测绑定更新绑定应答绑定更新移动检测转交地址配置绑定注册0到十几秒1到2秒几百毫秒到几秒移动节点接入路由器家乡代理通信对端4. 移动IPv6移动IPv6快速切换移动IPv6引入的切换延时太大会影响实时应用和吞吐量敏感应用为此，IETF引入移动IPv6快速切换协议来减少这个延时移动节点一检测到新的子网链路就能够发送数据包新的接入路由器一检测到移动节点接入就能够发送到移动节点的数据包移动I

17、Pv6快速切换定义了实现以上目标所需要的：快速切换消息由IP协议承载，独立于特定的链路层协议消息交互过程不影响标准的移动IPv6操作4. 移动IPv6预测型(predictive)快速切换在切换前链路上就发起快速切换过程要求有足够的时间在切换前链路上完成必须的快速切换操作，这个时间也被称为预测时间反应型(reactive)快速切换在切换后链路上发起快速切换移动IPv6快速切换连接移动节点PARNAR将要进行链路层切换指示(NAP的地址)代理路由器公告请求代理路由器公告(NAR子网信息)快速绑定(开始快速切换指示)切换发起切换应答快速绑定应答链路层连接建立指示快速邻机公告(通告自己的到达)转发数

18、据包发送数据包断开生成新的转交地址PAR：切换前接入路由器NAR：切换后接入路由器PAP：切换前链路接入点NAP：切换后链路接入点对新转交地址进行重复检测预测型快速切换PAR通信对端移动节点NAR移动PAPNAP家乡代理反应型快速切换连接移动节点PARNAR将要进行链路层切换指示(NAP的地址)代理路由器公告请求代理路由器公告 (NAR子网信息)快速邻机公告快速绑定更新 (开始快速切换指示)快速绑定应答链路层连接建立指示转发数据包发送数据包断开生成新的转交地址快速绑定更新PAR：切换前接入路由器NAR：切换后接入路由器PAP：切换前链路接入点NAP：切换后链路接入点对新转交地址进行重复检测PAR移动节点NAR移动PAPNAP通信对端家乡代理移动互联网概述移动IP基本原理移动IPv4移动IPv6移动IPv4与移动IPv6的比较总