移动互联网技术综述

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　　3、移动互联网的扩展协议

　　3.1　移动IPv6的快速切换

　　基本的MIPv6解决了无线接入Internet的主机在不同子网间用同一个IP寻址的问题，而且能保证在子网间切换过程中保持通信的连续，但切换会造成一定的时延。移动IPv6的快速切换（FMIPv6）针对这个问题提出了解决方法，IETF已经发布FMIPv6的正式标准RFC4068［2］。

　　FMIPv6引入新接入路由器（NAR）和前接入路由器（PAR）两种功能实体，增加MN的相关功能，并通过MN、NAR、PAR之间的消息交互缩短时延。

　　MIPv6切换过程中的实验主要是IP连接时延和绑定更新时延。

　　决定要进行切换时，MIPv6首先进行链路层切换，即通过链路层机制首先发现并接入到新的接入点（AP），然后再进行IP层切换，包括请求NAR的子网信息、配置新转交地址（NCoA）、重复地址检测（DAD）。通常IP层切换需要较长时间，造成了IP连接时延。针对这个问题，FMIPv6规定MN在刚检测到NAR的信号时就向PAR发送代理路由请求（RtSoPr）消息用于请求NAR的子网信息，PAR响应以代理路由通告（PrRtAdv）消息告之NAR的子网信息。MN收到PrRtAdv后便配置NCoA。这样，在MN决定切换时只需进行链路层切换，然后使用已配置好的NCoA即可连接至NAR。

　　MN连接至NAR后并不意味着它能立刻使用NCoA与CN通信，而是要等到CN接收并处理完针对NCoA的BU后才能实现通信，造成了绑定更新时延。针对这个问题，FMIPv6规定MN在配置好NCoA并决定进行切换时，向PAR发送快速绑定更新（FBU）消息，目的是在PAR上建立NCoA-PCoA绑定并建立隧道，将CN发往PCoA的数据通过隧道送至NCoA，NAR负责缓存这些数据。当MN切换至NAR后，立即向它发送快速邻居通告（FNA）消息，NAR便得知MN已完成切换，已经是自己的邻居，把缓存的数据发送给MN。此时即使CN不知道MN已经改用NCoA作为新的转交地址，也能与MN通过PAR-NAR进行通信。CN处理完以NCoA作为转交地址的BU后，就取消PAR上的绑定和隧道，CN与MN间的通信将只通过NAR进行。

　　此外，PAR收到FBU后向NAR发送切换发起（HI）消息，作用是进行DAD以确定NCoA的可用性，然后NAR响应以切换确认（HAck）消息告知PAR最后确定可用的NCoA，PAR再将这个NCoA通过快速绑定确认（FBack）消息告诉MN，最终MN将使用这个地址作为NCoA。

　　采用上述方法，FMIPv6切换延迟比基本MIPv6缩短10倍以上，工作流程如下：1）MN检测到NAR信号；2）MN发送RtSoPr；3）MN接收PrRtAdv，配置NCoA；4）MN确定切换，发送FBU；5）PAR发送HI，NAR进行DAD操作；6）NAR回应Hack；7）PAR向MN发送FBA，同时建立绑定和隧道，将发往PCoA的数据通过隧道送至NCoA；8）MN向NAR发送FNA；9）NAR把MN作为邻居，向它发送从PAR隧道过来的数据；10）CN更新绑定后，删除PAR上的绑定和隧道，CN将数据直接发往NCoA。

　　3.2　层次移动IPv6的移动性管理

　　若MN移动到离家乡网络很远的位置，每次切换时发送的绑定要经过较长时间才能被HA收到，造成切换效率低下。为解决这个问题，IETF提出层次移动IPv6（HMIPv6），发布了正式标准RFC4140［3］。

　　HMIPv6引入了移动锚点（MAP）这个新的实体，并对MN的操作进行了简单扩展，而对HA和CN的操作没有任何影响。按照范围的不同，将MN的移动分为同一MAP域内移动和MAP域间移动。在MIPv6中引入分级移动管理模型，最主要的作用是提高MIPv6的执行效率。HMIPv6也支持FMIPv6，以帮助MN的无缝切换。

　　当MN进入MAP域时，将接收到包含一个或多个本地MAP信息的路由通告（RA）。MN需要配置两个转交地址：a）区域转交地址（RCoA），其子网前缀与MAP的一致；b）链路转交地址（LCoA），其子网前缀与MAP的某个下级AR的一致。首次连接至MAP下的某个AR时，将生成RCoA和LCoA，并分别进行DAD操作，成功后MN给MAP发送本地绑定更新（LBU）消息，将其当前地址（即LCoA）与在MAP子网中的地址（即RCoA）绑定，而针对HA和CN，MN发送的BU的转交地址则是RCoA。CN发往RCoA的包将被MAP截获，MAP将这些包封装转发至MN的LCoA。

　　如果在一个MAP域内移动，切换到了另一个AR，MN仅改变它的LCoA，只需要在MAP上注册新的地址，不必向HA、CN发送BU，这样就能较大程度地节省传输开销，由此可见，MAP本质上是一个区域家乡代理。

　　在MAP域间移动时，MN将生成新的RCoA和LCoA，这时才需要给BU发送HA和CN注册新的RCoA，当然也需要发送LBU给新区域的MAP。

　　域内移动和域间移动的注册过程如图2所示。