移动IPv6：移动通信的基石

中国科学院计算技术研究所 张玉军博士

　　移动IPv6协议及其发展趋势系列讲座之二

　　移动IPv6是一个庞杂的协议，包含的内容非常多，而且目前还在继续发展。上期我们介绍了移动IP产生的背景、移动IPv6协议工作原理，以及移动IPv4协议不足之处；本期将和您一起探讨移动IPv6如何解决移动性问题，以及移动IPv6协议走向真正的实用还需要解决哪些问题。

　　随着目前移动设备的日渐扩展，越来越多的通信设备需要在移动条件下接入网络，不管是在移动过程中还是在移动区域后。因此，作为IPv6的重要组成部分—移动连接特性也是IPv6受欢迎的重要原因。

　　如何解决移动性问题

　　IPv6在制定之初就考虑到了要解决移动性问题，因此它的基本理论中就有许多是为解决移动问题而提出的，这使得IPv6的移动解决方案是一个对移动性问题的根本解决方案。IPv6有许多适用于解决移动性问题的新特性，这些特性都是IPv4所不具备的，因此IPv6能够更好地解决移动性问题，主要表现在以下方面：

　　◆ 地址自动配置

　　IPv6有足够多的全球地址，另外IPv6实现了一种称为无状态地址自动配置的机制，任意节点可以根据当前所在链路的前缀信息以及自己的网络接口信息自动生成一个全球地址。IPv6的地址自动配置机制使得移动节点可以很容易地得到转交地址，不需要人为的参与。

　　◆ 邻居发现

　　在邻居发现中规定，路由器应该定期广播发送其前缀信息，移动节点根据这些前缀信息能够快速地判断自己是否发生了移动，并通过地址自动配置得到转交地址。

　　◆ 安全机制

　　IPv6内置安全机制并已经标准化，它支持对企业网的无缝远程访问。在安全性方面，IPv6同IP安全性(IPSec)机制和服务一致。除了必须提供网络层安全这一强制性机制外，IPSec还提供两种服务。认证报头(Authentication Header, AH)用于保证数据的一致性，同时还可以用之进行身份验证，而封装的安全负载报头（Encapsulation Security Payload Header, ESP）用于保证数据的保密性和数据的一致性。同时由于IPv6的新特性，也可以为移动IPv6专门设计安全机制。

　　◆ 黑洞检测

　　移动IPv6中的移动检测机制提供了移动节点和它的当前路由器之间的双向可到达的确认机制，即移动节点可以随时知道当前路由器是否继续可达，同时路由器也可以知道节点是否继续可达。如果移动节点检测到当前路由器不再可用，它就会去请求另外一台路由器。而Mobile IPv4只提供了“前向”可到达的检测机制，即路由器可以随时确认移动节点是否继续可达，但是移动节点却不能检测到路由器是否继续可达。

　　◆ 路由报头

　　IPv6中定义了路由报头，报头中指定了数据包在从源节点到目的节点的过程中应该经过的节点的地址。大多数发送到移动节点的数据包都要使用路由报头，数据包的目的地址是移动节点的转交地址，并且包含一个路由报头，路由报头的下一条是这个移动节点的家乡地址。

　　◆ 动态家乡代理地址发现机制

　　在IPv6中，定义了一种称为“anycast”的地址，它也是一个地址组，地址组中的所有的机器都会收到发往这个“anycast”地址的数据包，但是只会有一台机器对这个数据包做出响应。移动节点家乡链路上所有的路由器都配置为“Mobile-IPv6 anycast address”，移动节点把“家乡代理地址发现请求” 消息发到这个“Mobile-IPv6 anycast address”，所有的家乡代理都收到了这条消息，但是有且仅有一个家乡代理对此做出响应。

　　◆ 透明性的实现

　　节点的移动对移动节点和通信节点上的应用程序是透明的。

　　有待解决的问题

　　移动IPv6的发展还处在初级阶段，目前提出来的还只是移动解决方案的基础理论，移动IPv6的最终目标是实现全球范围的真正的移动网络，它会满足移动计算和个人通信的所有要求。要真正实现全球范围内移动网络，还需要完成以下几个方面的工作：

　　◆ 在协议的发展方面，还需要进一步完善以下几个协议

　　① IPv6协议

　　② Mobile IPv6协议

　　③ IPSec协议

　　④ SCTP

　　⑤ Diameter

　　◆ 在协议的改进方面，需要研究以下几个问题：

　　① 服务质量，包括差分服务质量和端到端服务质量的支持。

　　② 增强TCP协议，以支持移动IP。

　　TCP假设所有的数据段丢失都是由于拥塞引起的，这种假设在因特网中大多数情况下是正确的，但在无线和移动环境中这个假设却不成立，在这种环境中，TCP的这个假设使得TCP性能变得很差。在这些背景之下，有人提出了对TCP改进的方案，许多改进方案关系到协议栈中各层(数据链路层、网络层、T C P 和应用层)协调工作以达到最佳的性能。因此，对于移动功能来说，问题并不只是如何将数据包路由到移动节点上，移动IP提供了这种数据包的路由能力，但它并未包括这些提供更完整的移动功能的改进方案。

　　◆ 在移动本身方面，还需要解决如下问题：

　　① AAA，即(Authentication、Authorization、Accouting)，它是指身份认证、授权机制、自动计费服务。

　　② Buffer Management（缓存管理）

　　移动IPv6中定义了多种数据结构，在节点中需要占用一定的资源，如何有效地管理这些资源，并使之不会对现有的服务性能造成太大的影响，是一个需要研究的问题。

　　③ 与无线通信技术的融合

　　Internet技术的发展日新月异，无线通信技术如AMPS、GSM、CDPD、GPRS、WAP、BLUETOOTH、IMT-2000等层出不穷，再加上移动通信设备的进一步完善，以移动无线Internet为核心的移动计算网络正在向我们走来，未来的网络将是一个无线、有线与互联网三者合一的数字化的地球，其覆盖将超越一切地理的障碍，使得信息无处不在，因此，移动IP技术与无线通信技术的融合就变得必不可少。

　　④ Seamless Handover（无缝切换）

　　本文所讲的移动IPv6的基础理论只是在宏观的方面解决移动性问题，即它只是解决了移动的路由问题；无缝切换是为了解决节点移动过程中可能出现的问题而提出的，它把节点移动对通信产生的影响减小到最小，这是为了提高性能，在移动的微观方面所做的改进。

　　无缝切换包括两个方面的内容：Fast Handover（快速切换）和Smooth Handover（平滑切换），现在解决快速切换和平滑切换都已经有人提出了一些方案，但是大多数都还没有成为标准。

　　移动IPv6的前景是诱人的，但是它的发展还只是处在起步阶段，前面介绍的移动IPv6的基础理论只是在宏观的方面解决移动性问题，它并没有考虑这个过程对其它方面的影响，也没有过多地考虑性能和服务质量方面的问题。实际上，要实现全球范围的真正的移动网络，需要整个移动IPv6的体系结构的协调，除了解决路由问题以外，还有许多需要解决的问题，整个移动IPv6体系的完善还有很长的路要走。

　　小结

　　目前世界上有很多组织或者机构在对移动IPv6进行研究，并且已有了一些在不同操作系统上开发出来的实验系统。例如Windows下的Microsoft MIPv6 Project(MIPv6) 实验系统，Free BSD下的CMU Monarch Project，KAME Project实验系统，以及Linux下的Lancaster 移动 IPv6，USAGI(UniverSAl playGround)，MIPL移动IPv6实验系统等等。

　　移动IPv6是一个庞杂的协议，包含的内容非常多，而且目前还在继续发展。移动IPv6又是一个设计精巧的协议，虽然目前还有一些缺陷，但我们可以看到，移动IPv6协议的前景是非常光明的。在可以预见的未来，我们将可以解决移动的这些缺陷，例如IPv6无缝切换和AAA问题，充分享受移动IPv6给我们带来的便捷，自由徜徉在移动信息的世界里。

摘自　光纤新闻网