1 IPv6協議及協議
IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問題和不足而提出的, 同時它還在許多方面提出了改進, 例如路由方面、自動配置方面。
IPv6協議是在IPv4協議的基礎上實現的, 因此, 采用IPv6協議構成的網絡與采用IPv4協議構成的網絡大致類似。即從整體上來說, 都是由一定數量的路由器和主機所組成, 而且這些路由器和主機是以交錯網格形式進行互相連接的。在這種網絡結構中, 為了使網絡中的每一個節點都可達那么就必須保證有唯一的標識來表示網中的每一個結點。由于IPv6網絡的地址長度為128位, 這足夠滿足唯一標識的要求。但IPv6網絡的地址與IPv4網絡的地址稍有不同, 即IPv6網絡的地址實用子網前綴的概念來取代IPv4網絡中網絡掩碼的概念。
2 移動IPv6的工作流程
當移動節點在家鄉網段中時, 它與通信節點之間按照傳統的路由技術進行通信, 不需要移動IPv6的介入。當移動節點移動到外地鏈路時, 移動節點的家鄉地址保持不變, 同時獲得一個臨時的IP地址 (即轉交地址) 。移動節點把家鄉地址與轉交地址的映射告知家鄉代理。通信節點與移動節點通信仍然使用移動節點的家鄉地址, 數據包仍然發往移動節點的家鄉網段;家鄉代理截獲這些數據包, 并根據已獲得的映射關系通過隧道方式將其轉發給移動節點的轉交地址。移動節點則可以直接和通信節點進行通信。這個過程也叫做三角路由過程。移動節點也會將家鄉地址與轉交地址的映射關系告知通信節點, 當通信節點知道了移動節點的轉交地址就可以直接將數據包轉發到其轉交地址所在的外地網段。這樣通信節點與移動節點之間就可以直接進行正常通信。這個通信過程也被稱作路由優化后的通信過程。
3 移動IPv6路由技術的改進
3.1 三角路由優化
三角路由不是優化的路由。在三角路由情況下, 通信對端每次向移動節點發送分組時, 都必須先把分組發送到移動節點的家鄉代理再進行轉發。根據三角形兩邊之和大于第三邊可知, 在通信對端和移動節點之間經由家鄉代理轉發分組通常會加大分組的傳輸時延, 特別是當通信對端與移動節點相距較近而與移動節點的家鄉代理相距較遠時, 分組時延就會變得很大, 且時延的大部分是無謂的。因此, 有必要對移動IP進行路由優化。優化路由允許通信對端發出的分組直接路由到移動節點, 不必通過家鄉代理進行轉發。優化路由是移動IPv6協議的基本功能部分, 而移動IPv4則需要額外的協議來支持這種功能。移動IPv6的路由優化機制是安全的, 能夠對全球范圍內任何移動節點和通信對端之間的通信進行路由的優化。
移動IPv6基本上解決了移動IPv4中的“三角路由”問題, 實現了從通信節點到移動節點的路由優化。但是每個通信節點發往移動節點的第一個數據包仍然要先發送到移動節點的家鄉網絡, 然后被家鄉代理截獲, 以移動節點的轉發地址作為封裝IP數據包報頭的目的地址, 通過隧道傳到移動節點, 這是一條非優化路由。通過在支持移動IPv6的路由器中引入快表機制, 來保存漫游到路由器所在網絡的移動節點的綁定信息, 對于通信節點正好是移動節點所在的異地網絡的通信節點時, 可以一次都不經過家鄉代理就能實現兩臺節點的網內通信, 提高了移動節點的切換速度。對于通信節點和移動節點不在同一個網絡的情況, 完全繼承移動IPv6的路由技術。
3.2 三角路由改進方案
當移動節點漫游到一個異地網絡的時候, 通過有狀態的或無狀態的“地址自動配置”機制來獲得一個外地鏈路的轉交地址把家鄉地址與之關聯得到一個移動節點的綁定。然后通過發送“綁定更新”消息向家鄉代理注冊, 同時利用接收到的路由器通告消息, 找到與當前網絡相連的路由器, 把移動節點的綁定傳給它們。在這些路由器的高速緩存寄存器中緩存綁定, 把保存了移動節點家鄉地址和轉交地址的高速緩存稱為“快表”?？毂韯討B維護, 當移動節點從這個網絡漫游到別的網絡的時候, 要通知相關路由器刪除相應表項。
當引入快表的路由器接收到一個發往外網的數據包時, 取出目的節點地址, 然后采用“雙管齊下”的方法, 同時查找路由表和快表。如果目的節點地址與快表中的某個移動節點的家鄉地址匹配, 路由器就知道該目的節點已經漫游到了當前網絡, 就停止路由表的查找, 不在向外路由轉發該數據包, 取出快表中移動節點的轉發地址, 利用鄰居發現協議, 找到移動節點的鏈路層地址, 把數據包封裝成幀傳到移動節點。然后把移動節點的綁定傳給通信節點, 通信節點緩存綁定, 后面的數據包就利用移動節點的轉發地址與移動節點實現網內高速交換。如果在快表中沒有與目的地址匹配的表項, 則繼承移動IPv6的路由機制, 通過路由器的轉發, 傳到移動節點的家鄉網絡, 通過家鄉代理有隧道把數據包傳到移動節點, 然后由移動節點向通信節點發送“綁定更新”消息, 通信節點緩存綁定, 使用轉發地址實現與移動節點的直接通信。當移動節點所在的異地網絡中有多個通信節點都要與移動節點通信時, 采用該移動IPv6的改進路由方案, 可減少通過因特網主干傳輸的數據包, 節省了主干網的網絡資源, 減輕了移動節點家鄉代理的負擔, 由于兩者發送結點和移動節點通信可以完全不經過家鄉代理和家鄉鏈路, 所以家鄉鏈路上的節點和家鄉鏈路的失敗很少影響移動節點的通信。同時也加速了移動節點的切換速度, 減少了節點通信的延遲時間, 提高了兩節點的通信效率。
4 結語
通過路由優化移動IPv6有效地減小了從通信對端到移動節點的分組時延。但是這項性能的改進, 卻帶來了綁定更新消息數量的增加。這是因為在路由優化機制中, 移動節點每次獲得新的轉交地址時, 不僅要向它的家鄉代理發送綁定更新消息進行注冊, 還要向它的通信對端發送綁定更新消息告訴其當前位置。隨著移動數據通信網絡和因特網的發展, IPv6在3G網絡中作為主要協議必然發揮重要作用。
摘要：本文詳細介紹了IPv6路由的基本工作機制以及關鍵的路由技術, 并提出了在IPv6的路由器中保存漫游到該路由器所在子網中的移動節點的相關信息。針對當前移動IPv6技術的的不足提出了改進方案。
關鍵詞：網絡協議,移動節點,轉交地址,三角路由
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