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移動IPv6技術研究的實驗系統概述

2019-11-03 09:07:56
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來源：轉載
供稿：網友
王 淼 李 軍 石晶林
（中國科學院計算技術研究所網絡研究室 北京100080）


　　摘 要 本文介紹了移動ipv6的工作原理及目前在Windows、BSD和linux操作系統上開發出來的各種移動IPv6實驗系統，并建立了實驗環境對Linux下的MIPL 移動IPv6實驗系統進行了測試。

　　關鍵詞 移動IPv6 Windows BSD Linux 實驗系統

1 引言

　　1996年， IETF的移動IP工作組（IP Routing for Wireless/Mobile Hosts）制定了移動IPv4的技術標準。但是，到目前為止，移動IPv6的標準仍在制定的過程中，并經歷了多次版本更新。最新的草案（Draft）為第19版本的Mobility Support in IPv6。

　　移動IPv6技術充分利用了IPv6協議對移動性的內在支持。首先，路由器在路由器廣播報文中指示了它是否能擔任本地代理。同一個子網內允許多個本地代理存在，移動節點可以向任意一個本地代理注冊。本地代理中保存有移動節點的家鄉地址和轉交地址的對照表，收到發送給移動節點的報文后，根據對照表把報文轉發給移動節點。其次，每當移動節點收到其他主機發來的報文后，在響應報文中以轉交地址作為源地址，并要附帶上移動節點的家鄉地址。其他主機的后續報文以移動節點的轉交地址為目的地址，但是要附帶源路由選擇頭，報頭內容為移動節點的家鄉地址。使用這種機制的目的是保證移動節點在移動過程中也不會丟失報文。最后，IPv6中定義了重定向過程。當移動節點在小區間切換時，移動節點重新登記成功后，基站應該向原來的基站發重定向包文，使切換過程中路由有偏差的報文重新找到移動節點。

　　移動IPv6的主要目標就是使得移動節點總是通過家鄉地址尋址，不管是連接在家鄉鏈路還是移動到外地網絡。移動IPv6對于IP層以上的協議層是完全透明的，這使得移動節點在不同子網間移動時，運行在該節點上的應用程序不需修改或配置仍然可用。

2 移動IPv6的工作原理

　　移動IPv6從移動IPv4中借鑒了許多概念和術語，例如IPv6中移動節點（MN）、家鄉代理（HA）、家鄉地址、家鄉鏈路、轉交地址和外地鏈路等概念和移動IPv4中的幾乎一樣，但兩者還是有差別的。

　　移動IPv6的操作可以總結如下：

　　（1）移動節點采用IPv6版的路由器搜索確定它的轉交地址。

　?、?移動節點連接在它的家鄉鏈路上時與任何固定的主機和路由器一樣工作。

　?、?當移動節點連接在它的外地鏈路上時，它采用IPv6定義的地址自動配置方法得到外地鏈路上的轉交地址。由于移動IPv6沒有外地代理，因此移動IPv6中唯一的一種轉交地址是配置轉交地址，移動節點用接受的路由器廣播報文中的Ｍ比特來決定采用哪一種方法。如果Ｍ比特為0，那么移動節點采用被動地址自動配置，否則移動節點采用主動地址自動配置。

　?。?）移動節點將它的轉交地址通知給家鄉代理。

　　（3）如果可以保證操作時的安全性，移動節點也將它的轉交地址通知幾個通信節點。

　　移動IPv6采用布告（Notification）過程通知移動節點家鄉代理或其他節點它當前的轉交地址。移動IPv6中的布告和移動IPv4中的注冊有很大的不同。在移動IPv4中，移動節點通過UDP/IP包中攜帶的注冊信息將它的轉交地址告訴家鄉代理，相反地，移動IPv6中的移動節點用目的地址可選項（Destination Options）來通知其他節點它的轉交地址。為移動IPv6布告所定義的三條消息為綁定更新（Binding Update）、 綁定應答（Binding Acknow-ledgment）和綁定請求（Binding Request）。這些消息都被放在目的地可選報頭中，這表明這些消息都只被最終目的節點檢查。移動IPv6布告過程包括在移動節點和家鄉代理或通信節點間交換綁定更新和綁定應答。綁定應答很可能是在移動節點收到一個綁定請求后發出的。有時，通信節點通過向移動節點發送一個綁定請求啟動布告過程，移動節點則通過發送綁定更新（不是由任何綁定請求激起的）啟動布告過程。在這兩種情況中，移動節點都向家鄉代理或通信節點告知它當前的轉交地址。移動節點可以通過綁定更新中的應答位（A）來要求接收者是否通過向移動節點發送綁定應答來響應，綁定應答首先通知移動節點綁定更新已收到，其次還告訴移動節點綁定更新是否被接受。

　　（4）移動IPv6中同時采用隧道和源路由技術向連接在外地鏈路上的移動節點傳送數據包。

　?、?知道移動節點的轉交地址的通信節點可以利用IPv6選路報頭直接將數據包發送給移動節點，這些包不需要經過移動節點的家鄉代理，它們將經過從始發點到移動節點的一條優化路由。

　?、?如果通信節點不知道移動節點的轉交地址，那么它就像向其他任何固定節點發送數據包那樣向移動節點發送數據包。這時，通信節點只是將移動節點的家鄉地址（也是它知道的唯一地址）放入目的IPv6地址域中，并將它自己的地址放在源IPv6地址域中，然后將數據包轉發到合適的下一跳上（這由它的IPv6路由表決定）。這樣發送的一個數據包將被送往移動節點的家鄉鏈路，就像移動IPv4中那樣。在家鄉鏈路上，家鄉代理截獲這個數據包，并將它通過隧道送往移動節點的轉交地址。移動節點將送過來的包拆封，發現內層數據包的目的地是它的家鄉地址，于是將內層數據包交給高層協議處理。

　?。?）在相反方向，移動節點送出的數據包采用特殊的機制被直接路由到它們的目的地。然而，當存在入口方向的過濾時，移動節點可以將數據包通過隧道送給家鄉代理，隧道的源地址為移動節點的轉交地址。

3 實驗系統

　　目前世界上有很多組織或者機構在對移動IPv6進行研究，并且有一些在不同操作系統上開發出來的實驗系統。下面按照不同的操作系統來分別介紹。

3.1 Windows系統下的實驗系統

　　Microsoft MIPv6 PRoject（MIPv6）：微軟公司一直積極參與IPv6協議棧的研發工作，繼2001年發布IPv6的協議棧軟件包后，微軟公司在最新的Windows xp操作系統中已經內置支持IPv6。在移動IPv6的研究上，微軟和英國蘭卡斯特大學合作，在LandMARC Project的基礎上推出了基于Windows 2000的移動IPv6軟件。可以從http://research.microsoft . com / programs / europe / projects / MIPv6 . asp下載。該應用服從draft-ietf-mobileip-ipv6-12對移動IPv6的規定。該應用支持自動配置；支持路由優化；對上次協議的透明的移動支持；支持IPSec并與防止不正確使用信號控制的MSR IPv6的IPSec功能兼容。其不足為：不支持IKE；切換與網絡適配器和驅動程序密切相關；不支持動態家鄉代理搜索；不支持用先前的轉發地址建立轉發路徑。

　　Windows XP 中的MIPv6應用服從draft-ietf-mobileip-ipv6-13對移動IPv6的規定，但只提供了CN的功能。Windows .NET Server 2003 和Windows CE .NET.上將提供對移動IPv6更好的支持。

3.2 Free BSD系統下的實驗系統

　?。?）The CMU Monarch Project：Monarch Pro-ject項目屬于美國卡耐基梅隆大學的計算機科學學院。該項目主要集中研究支持無線和移動節點的網絡，內容包括協議設計、實現、性能評估等等。移動IP是該項目的一個子項目，已經發行了移動IPv4軟件包和移動IPv6軟件包。可以從http://www.monarch.cs.cmu.edu/mobile_ipv6.html 下載。 　?。?）KAME Project：這是由日本WIDE（Wi-dely Integrated Distributed Environment）組織從事IPv6/IPSec協議棧開發的項目組開發的。其目的是提供BSD下免費的IPv6/IPSec協議棧（IPv4/IPv6）和IPv6應用。目前KAME有3個IPv6協議棧的移動IP應用，分別來自于NEC 、Keio大學和愛立信。它們有不同的特性、優缺點和API，因此，KAME希望收集這幾個應用的最好的特性，重新構造一個KAME 的MIP編碼。

　　NEC的MIPv6應用服從draft-ietf-mobileip-ip-v6-13對移動IPv6的規定，目前該應用運行在4.x FreeBSD 內核或者以上的版本上，可以從http://www.6bone.nec.co.jp/ 下載。該版本支持反向隧道；支持HA和MN，CN和MN間的IKE；即使沒有radvd.conf，radvd也可以在家鄉鏈路上發布路由廣播。其不足主要是對MN，需要在FreeBSD修改一些家鄉地址自動配置腳本；對HA，在家鄉代理搜索時需要檢查路由器廣播的有效性。

　　Keio 大學的SFC-MIP6 應用服從draft-ietf-mo-bileip-ipv6-13對移動IPv6的規定，目前該應用運行在freebsd4.2 + KAME-20010423-freebsd42-snap上，可以從http://neo.sfc.wide.ad.jp/~mip6/english/do-wnload.html 下載。

　　愛立信的MIPv6 應用服從draft-ietf-mobileip-ipv6-13對移動IPv6的規定，目前該應用運行在4.2.x FreeBSD 內核或者以上的版本上，可以從ftp://ftp.kame.net/pub/kame/contrib/mip6/eriCSSon/下載。

3.3 Linux系統下的實驗系統

　?。?）Lancaster 移動IPv6：該系統是由英國蘭卡斯特大學（Lancaster University）的計算機系的IPv6小組開發的，但是從1998年3月6日以來該項目就一直未更新。可以從http://www.cs-ipv6.lancs.ac.uk/ipv6/MobileIP/ 下載。Lancaster 移動IPv6應用服從draft-ietf-mobileip-ipv6-05對移動IPv6的規定；運行在Linux 2.1.9x內核上；支持路由不可達和路由優化；支持UDP、TCP和ICMP協議應用及MAC層漫游。

　?。?）USAGI(UniverSAl playGround)：USAGI項目是一群志愿者管理，其目的是免費提供更好的Linux IPv6環境。USAGI通過與KAME、TAHI等項目的緊密合作，致力于提高Linux內核、IPv6庫和應用。目前的版本為USAGI Stable Release 4，可以從http://www.linux-ipv6.org/下載。該版本運行在usagi-2.4 內核上；支持IPv6的IPsec；支持IPv6 over IPv6隧道和anycast地址。

　?。?）MIPL 移動IPv6：該系統最早是由芬蘭赫爾辛基技術大學的HUT Software Project項目開發，其目的是創立一個Linux下的移動IPv6原型?，F在由赫爾辛基大學的通信與多媒體實驗室的GO/Core項目組負責后續的開發工作。MIPL項目更新速度快，并且支持最新的Linux內核版本。該項目基于GNU GPL（通用公共許可證）的條款發行最新版本。目前的版本為MIPL-2.4.19?？梢詮膆ttp://www.mipl.mediapoli.com/下載。

　　MIPL 移動IPv6應用服從draft-ietf-mobileip-ipv6-15對移動IPv6的規定，包含內核模塊、內核補丁和用戶空間工具；目前該應用可以運行在Red Hat Linux 6.1以上，內核2.4.4版本以上；應用了部分IPSec協議，在傳輸模式下可以使用手工配置的IPSec AH 來鑒證有關移動的信號；使用了radvd（路由器Advertisement Daemon），在radvd進程中加入了MIPv6功能，并且從radvd 0.50.起加入廣播時間間隔選項；在MN和HA中支持動態家鄉代理發現DHAAD （Dynamic Home Agent Address Disco-very）。MIPL 移動IPv6的不足主要有：在啟動HA和MN時固定數目的隧道被創立，而不能按需創立；散列表不支持多個項目共用一個主鍵，這就限制了有相同HA或者CN的MN去注冊多個家鄉地址，也使得對HA和CN，如果家鄉地址的綁定已經存在，對一個失敗的綁定更新有時就不能發送綁定認可；MN發送綁定更新給以前的路由器，只要它們的路由有家鄉注冊位（H）標志，并且一直更新綁定。

　　其中路由器1和路由器2 為HA，名為rabbit的筆記本為MN，名為lion的機器為CN，路由器1 的eth1 和路由器2的eth1用交叉線相連，MN開始在子網1，子網1的前綴為3ffe:8330:200:2::/64，子網2的前綴為3ffe:8330:200:4::/64。

4 結論

　　移動IPv6是一個龐雜的協議，包含的內容非常多，而且目前還在繼續發展。移動IPv6又是一個設計精巧的協議，雖然目前還有一些缺陷，但我們可以看到，移動IPv6協議的前景是非常光明的。在可以預見的未來，我們將可以解決移動的這些缺陷，例如IPv6無縫切換和AAA問題，充分享受移動IPv6給我們帶來的便捷，自由徜徉在移動信息的世界里。

（參考文獻略）

　　王 淼，1975年生，陜西省乾縣人，中科院計算所網絡室助理研究員，主要研究方向為移動IPv6。

　　李 軍，1974年生，內蒙古呼和浩特人，中科院計算所網絡室博士研究生，主要研究方向為移動IPv6。

　　石晶林，1972年生，云南怒江人，中科院計算所網絡室副教授，主要研究方向為電信通信技術與專用大規模集成電路設計、數字信號處理技術。


----《中國數據通信》

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