几种移动IP的实现方案

几种移动IP的实现方案（顾恺、黄丽亚）
    摘要：讨论移动 IP涉及的问题及几种解决方案，重．火阐述了 SIP和 RTP对移动
性的支持，最后分析了几种方法的特点。
    关键词：移动通信  IP  路由
    一、引言
    随着网络技术与便携式终端的不断发展，在IP网络中实现对移动性的支持变得越来
越重要。对数据业务而言，有两种形式的移动性：一种是基于大区的慢速移动，即跨子
网的移动；另一种是基于小区的高速移动，即在蜂窝系统中移动。这两者对移动性管理
的要求是有所区别的。另外IP网的移动多媒体通信与纯粹的移动数据通信也不尽相同。
移动 IP面临一系列由于移动性而带来的技术问题，例如空中接口技术、移动终端登记
与定位、最佳路由、安全性问题等等。本文侧重讨论路由技术，避免“兜圈子”问题。
    IP地址是与地点相关的，当终端移动时，要根据子网的变更修改IP地址。这将会带
来两个问题：一是DNS的入口，因为所有与移动生机相关的信息都指向原先的IP地址；
二是已建立的TCP连接将会中断，因为TCP连接是以IP地址加端口号来标识的。移动IP的
目标就是透明地支持移动性，始终用一个地址即归属地址来与之通信。
    二、 Mobile IP
    在IETF的RFC2002建议中，提出了MobileIP方案。在该方案中定义了移动主机（MH）、
对端主机（CH）、归属代理（HA）、外部代理（FA）等实体。当MH移动到新的子网，进
入FA管辖区域，它将向HA发登记消息并告之FA的地址。当HA收到CH需发往MH的分组后，
HA采取包封技术并建立与FA的隧道，FA从隧道中取出分组并进入MH。
    三、路由优化的Mobile IP
    在上述Mobile IP中，所有发往MH的分组都需经过HA，这往往不一定是最佳路由。假
如FA处的主机呼叫漫游到FA的MH，经过HA“兜圈子”是非常低效的，而且附加的时延会
降低语音、多媒体等实时业务的服务质量。所以需要对Mobile IP进行路由优化。当HA
收到CH发往MH的分组后，它通知CH关于MH的捆绑信息（即MH目前的FA的地址）；CH对分
组封装并建立与FA之间的隧道，分组在隧道中透明传输。捆绑信息的传送通过一个明确
的端口号完成。假如MH又移动了，新的FA将把更新的捆绑信息传送给老的FA，这样能保
证分组传送到新FA。而且HA随后也得到更新的捆绑信息，以后的分组传送直接由CH发往
新的FA。
    路由优化的Mobile IP对CH的要求较高，它必须具备获取捆绑信息及包封与建立隧道
的能力，对CH协议栈要作较大的修改。
    四、SIP对移动IP的支持
    SIP（会话初始协议）是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的通信协议，在Voi
ce over IP中有重要的应用，目前与占主导地位的H.323协议斗争激烈。由于SIP协议简
单明了高效，VolP标准不断修订过程也在吸取SIP的优点。无论如何SIP协议有其一定的
影响力，特别是SIP协议中已经支持了个人移动性，很容易支持终端的移动性。
    SIP协议使用类似Email的地址格式user@host，这里user是用户名或用户号码，host
是域名或地址。SIP定义了多种消息，如INVITE、ACK、BYE、OPTIONS、CANCLE、REGIST
ER等。对消息的响应用状态码表示：lxx（100－199）表示进程更新，2XX表示成功，3X
X表示重走向，更高的数字表示失败。SIP消息通常建立在UDP之上，也可以建立在TCP之
上。
    JPTCB主机将INVITE消息发向MH所登记的重定向服务器（在NJUPT.EDU.CN）；重定向
服务器查询位置服务器，位置服务器返回MH的当前地址BUPT.EDU.CN，并经重走向服务器
反回JPTCB；JPTCB根据新地址重新路由到BUPT.EDU.CN。这种工作过程与GSM很相似，位
置服务类似于HLR，重走向服务器类似关口 MSC，只不过这里采用的通信协议是SIP，而
不是MAP。
    如果在会话过程中MH又进入了另一个子网，那么它向CH发INVITE消息，其呼叫标志
保持不变，新的IP地址包含在INVITE消息内。CH得到新的IP地址后，继续保护与MH的通
信。
    五、RTP对移动性的支持
    RTP（实时传送协议）提针对IP上的实时业务传输而制定的，它往往与RTCP（实时
控制协议）配合使用。RTCP分组周期性地传送，用于质量反馈及信息交互。与RTP媒体
流相关的有SSRC和CNAME。SSRC是32位的整数，是实时流的源标志、在一个RTP会话过程
中保持唯一性，每个RTP分组均包含SSRC。不同媒体流的SSRC不同。CNAME是RTCP协议中
使用的传输层标志，用于标志用户，一个用户可对应多个RTP流。在RTCP分组中，包含
CNAME及SSRC。
    每个主机随机选择SSRC，SSRC重复的概率很小。另外冲突检测和环路检测机制确保
在会话过程中每个流的SSRC具有唯一性及无环路发生。当两个RTCP分组具备相同的SSRC、
但是IP地址相异，CNAME也相异，那么就发生了冲突。RTP可以利用无冲突SSRC及CNAME
实现对移动性的支持。
    每个RTP及RTCP分组均包含了发送方地址和SSRC。如果发送方在RTP分组传送过程中
改变IP地址，则因发往接收方的分组中携带了新的发送方IP地址、接收方将看到新的IP
地址，而SSRC维持不变。值得注意的是，在此过程中，CNAME也维持不变，所以与SSRC
冲突不同。CH知道MH有了新的地址，以后将重新路由到该地址。
    使用RTP协议支持移动性简单而有效，但是前提是通信的双方都必须使用RTP协议。
    六、结束语
    移动IP技术还处于发展阶段，而网上的语音业务和多媒体业务越来越重要，如何支
持实时的移动多媒体业务是一个复杂的课题。因为网上多媒体业务对网络传输时延、抖
动的要求较高，而引入移动性后由于子网间的切换，这个问题更加突出。在这种情况下
利用RTP实现移动性管理较为合适，因为这种机制实现IP地址转换较快，造成的抖动较小。
    Mobile IP更适合于慢速、大区制的移动性。隧道技术的应用是因捆绑的是FA地址，
假如捆绑的是FA下的MH地址，那么就直接将数据包路由到MH。对于实时语音业务，包的
长度较小，采用隧道包封技术开销较大，所以从这下角度Mobile IP也不适合，而采用
SIP及RTP就比较合理。SIP较为完善地解决了移动IP问题，而RTP的优点在于及时的传递
更新的IP地址。当承载传统数据业务时，Mobile IP可采用，但路由优化问题还是要考
虑的。  
    最后强调一点，所有上面方案讨论的都是跨子网的移动，至于实现子网内的移动，
必须采用蜂窝技术，已经有一些关于蜂窝IP的解决方案。移动IP网络的成熟还有漫长的
道路要走。