移動Ipv6切換技術研究

龍濤 杜曉露

中國移動通信廣東公司東莞分公司 523129

摘要：當代社會，隨著手機、PDA和個人電腦等移動設備大量的使用，無線網絡能提供給移動用戶使用的因特網服務也越來越多，因此，如何將無線移動的接入技術以及IP技術相結合逐漸地成為了互聯網及通信界共同重點關注的研究點。

關鍵詞：移動 IPv6；快速切換；標準切換

引言：本文分析了移動Ipv6四種切換方案，重點介紹了切換的研究現狀及基本原理等內容。移動Ipv6快速切換方案它是針對標準的移動Ipv6切換其延遲時間比較長這個缺點進行相應的改進，采取的策略為“預先注冊”，在鏈路層切換還沒有結束時提前網絡層注冊，從而使得移動節點能夠提前獲得新的轉交地址，大大減少了等待時間，縮短了整個切換的時間延遲。

一、移動Ipv6協議

移動的IP協議從移動Ipv4發展到了Ipv6這個階段。Ipv4在設計之初小規模的網絡環境到現在已經遍布全球互聯網應用這個大規模的交換過程中去，其優點包括互操作性好、易于實現等待，這些都廣受好評。但是，因特網的發展迅猛，Ipv4協議也出現了一些問題，譬如服務質量得不到很好的保證、安全問題突出、其地址的嚴重匱乏等，都已經不能夠滿足目前的網絡應用發展需求。所以，Ipv6協議的應運而生，是順應潮流所需的。Ipv4協議對于移動的支持只是一部分，而Ipv6協議中，移動卻是不可缺少的部分。Ipv6相對于Ipv4一個巨大的優勢就在于，其龐大的地址空間，它能夠為每一個移動主機分配到一個Ipv6地址。

二、標準MIPv6切換方案

1、MIPv6協議描述

移動的節點從本地的網絡進入到外地的網絡或者是從一個外地的網絡進入到另一個外地的網絡時，都需要進行切換的。如果切換所遵循的標準移動IPv6協議不對其進行其他任何的擴展，那么這種切換就被稱為標準切換。移動節點的標準切換大概可以分為以下幾個步驟來完成：

1.1檢測移動

移動的節點從家鄉的網絡移動到了外地網絡或者是從一個外地的網絡移動到了另一個外地的網絡，這樣的行為被稱為移動。在移動節點進行移動的過程中，如若發現原先使用的路由器不能夠達到，或是檢測到另外的一個路由器，這樣就可認為是自己已經發生了移動。檢測移動的是否發生，是可以通過很多發現機制來實現的。MIPv6主要是通過鄰居節點的探測機制進行移動的檢測。

1.2移動節點跟家鄉代理的綁定過程

移動節點是必須向家鄉代理綁定更新的，移動節點向家鄉代理發送更新后，注冊新的轉交地址，然后家鄉代理再對轉交地址進行一個檢測，發送出一個綁定應答，以完成一次綁定的注冊過程，注冊了之后才能夠使用新的轉交地址。

1.3如何獲取新的轉交地址

移動節點發現了自己發生了移動之后，再通過移動機制獲取當前所在的子網的前綴，根據這個獲取得來的子網前綴再形成新的轉交地址。但是需要對這個新形成的轉交地址不斷地重讀進行地址檢測，用于驗證在該子網中是否還有其他的主機已使用過該地址，來保證該地址在全局的唯一性。新的轉交地址一旦形成，就算移動節點還未切換到性的路由器，該轉交地址也是已能夠投入使用的了。

1.4移動節點跟通信對端的綁定過程

移動的節點在確保了新的轉交地址是合法的，并且向家鄉代理已注冊完成家鄉代理及移動節點綁定后，便可隨時將這個新轉交地址告訴通信對端，這個過程通過向通信對端的發送綁定其更新來實現。移動節點跟通信對端它們之間的綁定主要就是為了優化這兩者之間的通信路由，也就是說通信對端跟移動節點它們可以直接地進行通信。

MIPv6的標準切換其傳輸消息序列如圖1-1所示：

2、標準MIPv6存在的問題

由于移動節點其移動一次就需要給家鄉代理發送一次綁定更新，然后在家鄉代理上注冊新的轉交地址，再次的移動還需要再一次向家鄉代理發送綁定更新，再一次注冊新的轉交地址。這樣的話，主干網絡上會有很多注冊報文信息，造成冗余信息過多，這樣不但浪費了網絡資源，還會對網絡沖突造成引發，這就會大大降低數據有效傳輸。當移動的節點不斷變換網絡，這樣的開銷就變得更加巨大。還有，當移動的節點在遠離家鄉的網絡的時候，因為還需要家鄉代理給移動節點發送數據，這樣會造成很大的切換的延遲及嚴重的丟包率。

圖1-1 移動Ipv6標準切換的流程圖

三、MIPv6層次切換方案

MIPv6層次切換就是說HMIPv6利用了區域的劃分思想，將整個的網絡分成很多不同的“域”，一個局域網是一個域，局域網中的一個子網也可以是一個域。每一個域都有著一個移動錨點，這樣一個移動錨點充當一個臨時家鄉代理，用來管理整個域，轉發通信對端和移動節點之間的分組數據；這也就是說，忽略了這些區域之間地址位置關系，在邏輯上把他們劃分出層次，每一個域內都會有一個代理即移動錨點，各域也是相對的獨立的，這些域分了不同級別，它們彼此之間可以是平行同級，當然也有可能是上下級的關系；移動節點在漫游時，若在同個域中的不同接入點間發生切換，這叫做“微移動”；然而相對應的，若移動節點在不同域間移動，這被叫做“宏移動”。移動錨點周期性地發送MAP公告消息，如此移動錨點域中的節點就能夠得到移動錨點消息。層次型MIPv6結構示意下圖如4-4所示：

圖4-4 層次移動Ipv6網絡拓撲

四、MIPv6的快速切換方案

1.快速切換的概述

MIPv6的快速切換方案就是在移動Ipv6的標準切換方案基礎上對某些消息的格式及信令流程進行改進而得來的，整體上還是要遵循標準切換的大體框架。

下面我們介紹兩種切換方案的執行過程：

反應式快速切換方案：移動的節點是只有在連接到nAR了之后才能夠發送FBU消息。其信令流程如圖2-2：

圖2-2 反應式快速切換流程圖

預測式快速切換方案：pAR和移動節點有連接，也就是說仍然在原來的鏈路上時，能發送的快速綁定更新消息FBU，這樣在與MN建立起網絡連接之前就可以為其轉發數據包。其信令流程如圖3-3：

圖3-3 預測式快速切換流程圖

五、快速-層次MIPv6切換方案

1.快速-層次MIPv6切換方案概述

快速-層次MIPv6切換方案它是結合快速切換與層次切換，此方案在實現HMIPv6域的管理時，當移動節點在域中的兩個接入路由器間進行切換的時候進行快速切換，期望能夠達到更好的切換性能，使得切換的過程中盡可能小影響到整個通信。也就是說，我們在對同一個移動錨點域中移動的節點進行快速切換時，其切換的過程是：當移動的節點移動到新的網絡時，接收到此網絡路由器定時所發出的鄰節點通告報文，我們通過對這其中攜帶的網絡前綴信息及其自身網絡地址的比對不難發現自己已發生的移動，并當前“域”跟之前“域”屬于同一級關系并且同屬于一個移動錨點管轄，這樣的話，它接下來就只需向該移動錨點通告切換信息就可以。

2.快速-層次切換方案操作流程如圖5-5所示：

圖5-5 快速-層次移動Ipv6切換流程圖

3.特點及研究現狀

快速-層次切換的方案是通過在快速切換的過程中，引入一些新的網絡實體---移動錨點，這樣就能使得移動的節點在發生切換之后能夠在規定的某個域中可以不用多次地向家鄉代理跟通信對端進行其當前位置信息的不斷更新，這樣切換所需的時間就盡可能的變短了，也降低了數據分組的丟失率，并且減少了切換對于服務質量的影響，能夠使區域管理的實體移動錨點達到負載的平衡。

我們也還可以對快速的Ipv6切換機制跟層次Ipv6切換機制進行相結合改進：擯棄舊的接入路由器及新的接入路由器間建立起隧道的想法，改變為在移動的錨點與新的接入路由器間建立起隧道。這種改進的切換，移動錨點就能夠把目的地址為通信對端數據分組經過隧道直接性地發送給新的接入路由器。當心的接入路由器收到了移動錨點通過隧道而轉發出來的數據分組后，將會對這些數據分組拆分，在拆分后進行暫時的緩存。當心的接入路由器接收到的移動節點已完成網絡層的連接信息后，就將保存在緩存中的這些個數據分組傳送給移動的節點。

六、結束語

本文對移動Ipv6的快速切換存在的部分問題進行分析探討，提出了一些改善移動Ipv6切換的性能方法，在以后的研究中，我們應該更加注重實踐與理論的總結，使移動Ipv6的技術能得到更有力的應用。

參考文獻：

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度標準值（kPa），應通過試驗確定；當無試驗資料時可按表8.2.3-2和表8.2.3-3取值；D為錨桿錨固段鉆孔直徑，本工程取D=150mm。

4.錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長度（m）計算：

m，式中n和d為錨桿桿體鋼筋根數和鋼筋直徑；?b為鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度設計值（kPa），應由試驗確定，當缺乏試驗資料時可按表8.2.4取值。

5.錨桿長度的構造規定：錨桿錨固段長度應按上述第1點和第2點進行計算，并取其中大值。同時，土層錨桿的錨固段長度不應小于4.0m，并不宜大于10.0m；巖石錨桿的錨固段長度不應小于3.0m，且不宜大于45D和6.5m，預應力錨索不宜大于55D和8.0m。

結合上述1～5點，本工程抗浮錨桿采用全長粘結型錨桿，長度不小于6.0m，且進入