1 IPv6协议及协议
IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的, 同时它还在许多方面提出了改进, 例如路由方面、自动配置方面。
IPv6协议是在IPv4协议的基础上实现的, 因此, 采用IPv6协议构成的网络与采用IPv4协议构成的网络大致类似。即从整体上来说, 都是由一定数量的路由器和主机所组成, 而且这些路由器和主机是以交错网格形式进行互相连接的。在这种网络结构中, 为了使网络中的每一个节点都可达那么就必须保证有唯一的标识来表示网中的每一个结点。由于IPv6网络的地址长度为128位, 这足够满足唯一标识的要求。但IPv6网络的地址与IPv4网络的地址稍有不同, 即IPv6网络的地址实用子网前缀的概念来取代IPv4网络中网络掩码的概念。
2 移动IPv6的工作流程
当移动节点在家乡网段中时, 它与通信节点之间按照传统的路由技术进行通信, 不需要移动IPv6的介入。当移动节点移动到外地链路时, 移动节点的家乡地址保持不变, 同时获得一个临时的IP地址 (即转交地址) 。移动节点把家乡地址与转交地址的映射告知家乡代理。通信节点与移动节点通信仍然使用移动节点的家乡地址, 数据包仍然发往移动节点的家乡网段;家乡代理截获这些数据包, 并根据已获得的映射关系通过隧道方式将其转发给移动节点的转交地址。移动节点则可以直接和通信节点进行通信。这个过程也叫做三角路由过程。移动节点也会将家乡地址与转交地址的映射关系告知通信节点, 当通信节点知道了移动节点的转交地址就可以直接将数据包转发到其转交地址所在的外地网段。这样通信节点与移动节点之间就可以直接进行正常通信。这个通信过程也被称作路由优化后的通信过程。
3 移动IPv6路由技术的改进
3.1 三角路由优化
三角路由不是优化的路由。在三角路由情况下, 通信对端每次向移动节点发送分组时, 都必须先把分组发送到移动节点的家乡代理再进行转发。根据三角形两边之和大于第三边可知, 在通信对端和移动节点之间经由家乡代理转发分组通常会加大分组的传输时延, 特别是当通信对端与移动节点相距较近而与移动节点的家乡代理相距较远时, 分组时延就会变得很大, 且时延的大部分是无谓的。因此, 有必要对移动IP进行路由优化。优化路由允许通信对端发出的分组直接路由到移动节点, 不必通过家乡代理进行转发。优化路由是移动IPv6协议的基本功能部分, 而移动IPv4则需要额外的协议来支持这种功能。移动IPv6的路由优化机制是安全的, 能够对全球范围内任何移动节点和通信对端之间的通信进行路由的优化。
移动IPv6基本上解决了移动IPv4中的“三角路由”问题, 实现了从通信节点到移动节点的路由优化。但是每个通信节点发往移动节点的第一个数据包仍然要先发送到移动节点的家乡网络, 然后被家乡代理截获, 以移动节点的转发地址作为封装IP数据包报头的目的地址, 通过隧道传到移动节点, 这是一条非优化路由。通过在支持移动IPv6的路由器中引入快表机制, 来保存漫游到路由器所在网络的移动节点的绑定信息, 对于通信节点正好是移动节点所在的异地网络的通信节点时, 可以一次都不经过家乡代理就能实现两台节点的网内通信, 提高了移动节点的切换速度。对于通信节点和移动节点不在同一个网络的情况, 完全继承移动IPv6的路由技术。
3.2 三角路由改进方案
当移动节点漫游到一个异地网络的时候, 通过有状态的或无状态的“地址自动配置”机制来获得一个外地链路的转交地址把家乡地址与之关联得到一个移动节点的绑定。然后通过发送“绑定更新”消息向家乡代理注册, 同时利用接收到的路由器通告消息, 找到与当前网络相连的路由器, 把移动节点的绑定传给它们。在这些路由器的高速缓存寄存器中缓存绑定, 把保存了移动节点家乡地址和转交地址的高速缓存称为“快表”。快表动态维护, 当移动节点从这个网络漫游到别的网络的时候, 要通知相关路由器删除相应表项。
当引入快表的路由器接收到一个发往外网的数据包时, 取出目的节点地址, 然后采用“双管齐下”的方法, 同时查找路由表和快表。如果目的节点地址与快表中的某个移动节点的家乡地址匹配, 路由器就知道该目的节点已经漫游到了当前网络, 就停止路由表的查找, 不在向外路由转发该数据包, 取出快表中移动节点的转发地址, 利用邻居发现协议, 找到移动节点的链路层地址, 把数据包封装成帧传到移动节点。然后把移动节点的绑定传给通信节点, 通信节点缓存绑定, 后面的数据包就利用移动节点的转发地址与移动节点实现网内高速交换。如果在快表中没有与目的地址匹配的表项, 则继承移动IPv6的路由机制, 通过路由器的转发, 传到移动节点的家乡网络, 通过家乡代理有隧道把数据包传到移动节点, 然后由移动节点向通信节点发送“绑定更新”消息, 通信节点缓存绑定, 使用转发地址实现与移动节点的直接通信。当移动节点所在的异地网络中有多个通信节点都要与移动节点通信时, 采用该移动IPv6的改进路由方案, 可减少通过因特网主干传输的数据包, 节省了主干网的网络资源, 减轻了移动节点家乡代理的负担, 由于两者发送结点和移动节点通信可以完全不经过家乡代理和家乡链路, 所以家乡链路上的节点和家乡链路的失败很少影响移动节点的通信。同时也加速了移动节点的切换速度, 减少了节点通信的延迟时间, 提高了两节点的通信效率。
4 结语
通过路由优化移动IPv6有效地减小了从通信对端到移动节点的分组时延。但是这项性能的改进, 却带来了绑定更新消息数量的增加。这是因为在路由优化机制中, 移动节点每次获得新的转交地址时, 不仅要向它的家乡代理发送绑定更新消息进行注册, 还要向它的通信对端发送绑定更新消息告诉其当前位置。随着移动数据通信网络和因特网的发展, IPv6在3G网络中作为主要协议必然发挥重要作用。
摘要：本文详细介绍了IPv6路由的基本工作机制以及关键的路由技术, 并提出了在IPv6的路由器中保存漫游到该路由器所在子网中的移动节点的相关信息。针对当前移动IPv6技术的的不足提出了改进方案。
关键词：网络协议,移动节点,转交地址,三角路由
参考文献
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