杜龍洋 梁曉誠

1桂林理工大學信息科學與工程學院 廣西 541004

2桂林理工大學圖書館 廣西 541004

0 引言

一般情況下，用戶想要一個不考慮連接點的持續(xù)的互聯(lián)網訪問權限。通常他們需要傳輸大量的數(shù)據，如視頻、音頻和其他一些多媒體數(shù)據，雖然數(shù)據的規(guī)模巨大，但我們必須避免數(shù)據包丟失，這樣才不會影響到多媒體的質量。移動IP被設計用于支持當用戶從一個網絡移動到另一個網絡時而不用更改其IP地址。移動IPv6是下一代互聯(lián)網協(xié)議的IP移動性實現(xiàn)，它允許互聯(lián)網中位置無關的IP數(shù)據報的路由。每個移動節(jié)點是由其家鄉(xiāng)地址標識，當離開當前網絡時，移動節(jié)點由其轉交地址標識。家鄉(xiāng)代理存儲著移動節(jié)點的永久性地址信息，外部網絡對訪問它的移動節(jié)點通告轉交地址以實現(xiàn)連接。在諸如VPN或者VOIP的應用中，可能會出現(xiàn)IP地址或者網絡鏈接的突發(fā)變化而導致問題的產生，這樣就應該設計一個經過身份驗證的路由過程以實現(xiàn)移動節(jié)點的轉交地址到家鄉(xiāng)代理的通信。

1 網絡移動性(NEMO)

IETF一直致力于終端移動性問題的工作，在IETF中的NEMO組提出了對IPv4及IPv6的網絡層解決方案，這個方案使得終端的移動無需停止其正在進行的會話。終端移動性問題已經進行過分析。移動網絡適應性的第一步是在IP網絡中有終端移動性的支持，但還存在著需要配套的完整的網絡更改其固定基礎設施的支持，以維護網絡中每個設備的會話：這既是IP網絡中的網絡移動性。在此情況下，移動網絡將有至少一個稱為移動路由器的路由器(MR)連接到固定的基礎設施，移動網絡中的設備將通過此MR獲得到外網的連接。IP終端移動性的解決方案并不支持網絡的移動，因此IETF NEMO WG 被建立，定義了一個在網絡層中實現(xiàn)IPv6網絡移動的解決方案。NEMO工作組通過修改IPv6 主機移動性的解決方案(MIPv6)建立了基于IPv6 網絡的網絡移動性問題的基本解決方法。但該解決方案在處理不同移動網絡配置時一定得特別靈活，尤其是當網絡中包含不同子網和嵌套的移動網絡時。

2 PMIPv6(代理移動IPv6)

代理移動IPv6嘗試向堆棧中沒有移動IPv6的IPv6主機提供移動性。它使移動設備與特定域中相同的IP地址進行漫游。這種支持完全是從稱之為基于本地化移動域的網絡中來。它提供沒有任何軟件依賴的流動性支持以及在終端復雜的移動性配置。IETF通過 PMIPV6提供此功能。這個概念對操作者真的很有用，因為它減少了移動的復雜性，它可以通過與 NEMO協(xié)議的整合而應用于大的區(qū)域。實現(xiàn)如圖 1所示，這是現(xiàn)有的提供連接的方法，在車載網絡的應用中更為突出。因為在這些網絡中移動性很高，連通性就成了最大的挑戰(zhàn)，它可以通過現(xiàn)有的辦法加以克服。

圖1 代理移動域

3 同步綁定

同步綁定是FMIPv6(層次化移動IPv6)的擴展，它試圖減少移動節(jié)點在整個移動過程中包的丟失，它通過向移動節(jié)點進行流量的雙播到其當前的位置以及可以預期的以后會到的位置來實現(xiàn)，此功能是內置在IPv4中的，但在IPv6中卻沒有。在無線網絡中，很難確定移動節(jié)點從何處已分離和新的接入點，這就導致難以確定數(shù)據包的傳輸從何時開始。對此一個簡單的解決方法即是在短時間里在移動節(jié)點從OAR(舊接入路由器)到一個或多個之后可能會到的位置到達之前進行數(shù)據包的雙播或者單播。對移動節(jié)點而言，重復進行數(shù)據包的傳遞也是可能的，所以數(shù)據包的復制和刪除應該遵循在每個移動節(jié)點中維護一個簡單的列表。移動節(jié)點可以通過設置一個短的生命周期來丟棄數(shù)據包。因為 UDP不進行確認，所以它是這種方法的最佳方案。該網絡將充斥著數(shù)據包，服務質量也會受到影響，在此移動節(jié)點可以通過向先前的、當前的或者之后的接入路由器發(fā)送數(shù)據而實現(xiàn)可達。通過采用這種方法可以避免巨大的頭部信息。結果顯示，同步綁定和高延時是因為數(shù)據包的重復和對包的確認。如果網絡考慮到延遲的問題，我們可以使用其它的方法，比如快速切換或者 HMIP(層次化 IP)，但為了避免數(shù)據包的丟失，同步綁定始終是最好的解決方法。用戶仍然可以進行任何漫游，因為到網絡的連接已經得到了保障。

4 N-PMIPV6體系結構

這是一種新穎的結構，稱為 NEMO下啟用的 PMIPv6(N-PMIPv6)，其中完全集成了在本地化移動PMIPv6 (代理移動 ipv6)域中的移動網絡。用此方法，用戶可以從固定的位置或移動平臺(如車輛)獲取連接，可以在兩者之間移動的同時保持它們正在進行的會話連接。N-PMIPv6 體系結構表現(xiàn)出兩個顯著特點：第一，N-PMIPv6是完全基于網絡的，因此在終端沒有移動性支持的要求；第二，不管是在延遲還是信令開銷方面, 切換性能得到改善。

NEMO B.S協(xié)議要求MRs(移動路由器)管理它們自己的移動性，而這在N-MIPv6中是不做要求的，同樣的，N-MIPv6也不要求在 MTs(移動終端)中移動性的相關功能。這是因為在N-MIPv6中MRs和MTs的移動性都是由網絡進行管理的。這使得 IP節(jié)點可以在固定的 MAGs(移動接入網關)和 MRs間漫游而不用改變IPv6地址。LMA (本地移動錨點)添加新的綁定緩存條目關聯(lián)MT的標號和前綴及它所附加的MAG的IPv6地址。MAG 充當代理的移動節(jié)點，所以只有一個控制消息被發(fā)送到LMA 或者到維護著單獨列表的家鄉(xiāng)網絡。此體系結構為車輛網絡提供良好的連通性，用戶可以從一個固定網絡或者移動路由器漫游或者獲得連接。嵌套隧道是這種體系結構的一個缺點，它會引起數(shù)據包的丟失，這樣的諸如音頻和視頻的消息是不合要求的。應該有某種機制來驗證移動網關以提供移動節(jié)點的信息從而避免安全問題。

5 提出的架構—N-MIPv6和同步綁定的集成

當我們把同步綁定的方法和N-MIPv6集成時，數(shù)據包的丟失就減少了。無論何時當 CN(通信節(jié)點)通過 LMA 或者HA(家鄉(xiāng)代理)向MT發(fā)送數(shù)據包時，它總是被發(fā)送到之前、當下或者下一個路由器。所有的路由器會盡力將數(shù)據包傳遞到MT或者MN。移動節(jié)點可以通過為每個數(shù)據包設置生命周期來加以避免任何重復數(shù)據包即相同數(shù)據包到達該移動節(jié)點。在N-MIPv6中數(shù)據包丟失的問題被消除，這樣就可以接受到高質量的音頻、視頻和其它的文件。用戶在互聯(lián)網中通常使用此類型的文件用于數(shù)據傳輸。

當CN需要向MT2發(fā)送數(shù)據時，它首先被路由到LMA，然后LMA參照包含了如IP地址，訪問路由器、終端等整個網絡信息的表。通過驗證表，LMA確定MT的當前位置及它來自的接入點。根據同時綁定技術，數(shù)據包被發(fā)送到先前的、當下的或者下一個接入點或者接入路由器。這樣即使 MT2出于移動狀態(tài)，數(shù)據包也可以順利到達。

在圖2中，MT2在MAG2下面，因此數(shù)據包可以被發(fā)送到MAG1、MAG2和MAG3，數(shù)據包可以同時到達這三個接入點，這樣即使節(jié)點的移動過快，它也能被到達。會出現(xiàn)以下三種情況：

在 MAG2中，MT2沒有太大的移動性。在此情況下，MAG2傳送數(shù)據包，MAG1和MAG3試圖傳送數(shù)據包，因為 MT2不在后兩者的覆蓋范圍里，一段時間后，它們都將丟棄數(shù)據包。如果MT2在MAG3的覆蓋范圍里，MAG3將傳送數(shù)據包，MAG1和MAG2將丟棄數(shù)據包。如果MT2移向它之前的接入路由器，MAG1將傳送數(shù)據包，MAG2和MAG3將丟棄數(shù)據包。如果MT停留在任意兩個MAG之間，它將會是兩者皆可達，在此期間，數(shù)據包被復制，因它被傳送了兩次。MT可能會維護著包含數(shù)據包的標識和生命周期的表。MT2應當通過驗證之前接收到的數(shù)據包的生命周期和包標識來丟棄重復的數(shù)據包，這樣重復的數(shù)據包從節(jié)點就被丟棄掉。由于重復確認和否定確認，在移動節(jié)點中可能會出現(xiàn)擁塞，通過為ACK和N-ACK添加額外的列可以克服這種情況，這樣的列表必須包含包的標識、生命周期、ACK和N-ACK。這些表必須在移動接點中維護以克服在移動終端的擁塞和數(shù)據包重復。當新的數(shù)據包到達時，表中的條目被建立，當數(shù)據包的生命周期一過，此表就會被刪除。移動節(jié)點可以很容易的維護自己的表而不會影響它的性能和其它因素。表1給出樣表。

表1 移動終端的包驗證表

6 結論

同步綁定協(xié)議和通過移動節(jié)點所要求的參數(shù)而維護列表的新技術可以增加數(shù)據傳輸?shù)男?，同時不會出現(xiàn)數(shù)據包丟失的情況，任何類型的數(shù)據都可以被傳送。提出的系統(tǒng)可以增強車載網絡中互聯(lián)網接入的性能，也保障了數(shù)據包的接收，使得多媒體信息的質量得到改善，數(shù)據包被設置了生命周期以避免重復。提出的架構是為了實現(xiàn)當互聯(lián)網接入到城市公共交通系統(tǒng)，如地鐵、城市公交等時可以有一個有效可靠的實現(xiàn)方法。在這些系統(tǒng)中，提供從車輛到站的連接不是惟一的要求，因為當車輛改變時，這種連接也必須被維持。當我們考慮寬帶低的網絡時，這種解決方法可能就會變的無效。今后的工作可以圍繞著怎樣避免車載網絡的延遲和可解決的安全問題來開，相應的通信量減少和維護工作也應跟著開展。

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