移动IP超越IP网

陈绍强

　　随着移动通信的飞速发展和IP网络的飞速发展，

　　这两者终于走到了一起。实现的就是IP设备随时随地上网。

　　移动电话业务在上世纪90年代获得的飞跃发展，源自于以下的用户需求：1）移动化办公,以适应现代社会的快速商务节奏；2）通信的随时随地性,以达到电信网的个人通信目标。底层的支撑技术包括蜂窝模拟/数字移动通信技术（如GSM、CDMA、PCS等）、卫星移动通信技术等，在软件方面则有7号信令协议以及上层的各种用户协议和数据库技术等。与此对应，IP网络体现的则是社会信息化过程中的数据通信部分，而且随着数据交换量所占信息交换量比重的显著增长，移动IP技术必然是网络通信业下一步的发展重点。所幸的是，已有的移动通信技术给移动IP的实施打下了良好的基础，而移动IP需要尽快解决好自身的技术问题。

　　可以把移动IP归结为一句话：如果用户可以凭一个IP地址进行不间断跨网漫游，就是移动IP（RFC2002）。配置了IP地址的设备可以是笔记本电脑、手机等；相应的接入网类型则是无线局域网（802.11b）和移动电话网(3G)等。用户持IP终端在连接进行状态，如正在下载电子邮件，或正在进行电子商务交易时，若进行跨网移动，连接应当不受影响。如同移动电话，移动IP同样是商务和个人通信的迫切要求，譬如说，企业内部网实现移动性就是很有价值的行为，不仅实现了访问公司设施的方便性，而且也增加了企业竞争力——企业的应变能力和提供服务的速度大大提高了。

　　为实现移动IP，运营商、业务提供商和设备商需要解决好几个技术问题：

　　IP地址分配：用户将获得唯一的IP地址，如同使用移动电话时有一个唯一号码。

　　应用透明性：无论上层应用采用何种上层协议都感觉不到移动的影响，这要求无缝移动性在IP层实现。

　　基础设施：为保证服务品质不受影响，用户在漫游时，带宽和服务质量要有保证。

　　协议软件：包括网络侧和用户侧的软件，客户端软件须向服务器端软件报告自己的信息，网络侧软件则负责解析用户的实际位置，鉴定用户身份、分配权限，并提供预定的业务。

　　移动IP的本质

　　IPv4没有把移动性考虑在内，IPv6则在设计时补足了这一点，而且现有IPv4地址也已接近耗完，所以采纳IPv6是很现实的移动解决方案：不仅地址问题解决了，协议软件问题也解决了。所以IPv6计划和移动IP计划是紧密结合的，两者的发展将是同步的。

　　数据移动网的基础设施还处于建设阶段，如3G网和无线局域网等，覆盖范围还有限。目前，移动IP的使用热点仅集中于中大型企业的内部网。全球移动IP时代应在3G成熟之时到来，届时移动IP的公共网环境已经建成（CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA），接入网也会有无线局域网和宽带接入等多种方式。这样，移动IP就有了一个统一的运行平台，保证了用户在漫游于802.11无线LAN、3G公网以及PCS之间时，仍然保持着正常的连接。

　　绍强专栏

　　移动IP包括了这样几个构件：移动终端（MN）、家乡代理（HA）、外部代理（FA）和移动网络（Internet）。移动终端连接到家乡网时,会收到其HA发来的代理发现协议包（使用ICMP移动IP扩展消息）；当移动终端漫游到外部网络时，它通过FA给家乡代理发送注册请求信息（同样是通过代理发现协议包获得外部代理的信息），注意此时移动终端并没有外部网的地址；HA接收到注册请求信息后则更新MN的当前位置，并在与FA之间建立起一条通信隧道（如GRE封装式隧道），并更新MN的ARP信息以和已建立的隧道关联，然后给MN返回一个注册应答。

　　以上这些消息交换过程都要在极短的时间内完成，因为移动终端可能是在快速行驶的汽车或飞机中，因而很快地跨越不同网段。当隧道建立起来后，MN向其通信对端（CN）发送的数据包（源IP地址是HA的）先经FA到达CN，CN返回的数据包先经传统路由功能送到HA，HA再利用隧道将其发送给FA，后者再转送给MN，通信过程就是这样在MN、FA、HA组成的三角之间进行。

　　技术应用和发展前景

　　除传统的数据业务，如收发电子邮件、文件传输外，移动IP更广大的前景是提供综合业务（全IP业务），这也是3GPP规定的目标之一。在现阶段，移动IP电话是可尽早提供的业务，这可以看作是现有固定IP电话的移动版，并且是其在固定网络覆盖不完全情况下的一个有效补充。目前，世界上已经有一些运营商（如日本的运营商）开始考虑提供移动IP电话业务。与固定IP电话不同的是，移动IP电话终端更为复杂，并且，如果需要在多种无线通信环境下使用，还要支持多种空中接口，例如支持802.11b和CDMA2000的双制式移动话机，这类设备已经有厂家正在研制中。

　　Cisco是第一个实现商用移动IP软件的厂家，随着移动IP技术的逐步发展和成熟，现在已经有许多厂家把移动IP软件集成在它们的路由器或无线网关当中，如Juniper和Nortel等。下一步的重要问题是提供移动IP业务的实际步骤。移动运营商一般从充分利用现有设备出发，首先提供非漫游式的移动IP业务，这相对简单些，因为不需要保证用户设备在移动时保持会话。这种业务主要是在网络的接入层面提供所需软件，也可以与目前大力发展无线局域网等接入网相配合，如中国移动推出的移动办公业务。第二步则是解决IP无缝漫游，这需要核心设备给与强大的实时性支持，这应该是3G阶段解决的问题。

　　经过IP网几年间快速发展和实践应用，当初人们预言的实现电路交换向分组交换的转型正在进行当中，在这个过程中，加进了移动网这个未曾预料到的因素。移动网和固定网不同的一点是：固定网往往是由逻辑上独立的子网构成，而移动网则在逻辑上是一个整体的大网，这更加需要有统一的技术来体现移动网的这种整体性。由于3G网络正式将IP协议定位为未来的统一业务承载协议，移动IP技术的发展就更是负有重大历史使命。如何实现IP的统一业务，如何利用现有电信网设施。如信令网，是移动IP网演变需要解决的重要问题。

摘自《中国计算机报》