第7章-移动IP技术移动互联网-课件[1]

第7章 移动IP技术、移动互联网(研究生课程：计算机网络高级教程)2020/10/2817.1移动IP的基本概念q 移动移动IP问题的提出问题的提出 随着移动通信技术的广泛应用，人们希望通过笔记本计算机、手机或其它随着移动通信技术的广泛应用，人们希望通过笔记本计算机、手机或其它移动设备，在移动的任何地方、任何时间都能够方便地访问移动设备，在移动的任何地方、任何时间都能够方便地访问Internet。移动结点移动结点是指从一个链路是指从一个链路移动移动到另一个链路、或一个网络到另一个链路、或一个网络移动移动到另一个到另一个网络网络的主机或路由器的主机或路由器。移动。移动IP称为称为 Mobile IP。当移动结点在不同的网络或在不同的传输介质之间当移动结点在不同的网络或在不同的传输介质之间移动时移动时，随着接入位置，随着接入位置的变化，的变化，接入点会不断改变接入点会不断改变。最初分配给它的。最初分配给它的IP地址已经不能表示出它目地址已经不能表示出它目前所在的网络位置，如果使用原来的前所在的网络位置，如果使用原来的IP地址，那么路由选择算法已经不能地址，那么路由选择算法已经不能够为移动结点提供正确的路由服务，因此够为移动结点提供正确的路由服务，因此需要考虑新的网络层处理方法需要考虑新的网络层处理方法。(注：这里指的是移动互联网支持的单个终端的移动，叫注：这里指的是移动互联网支持的单个终端的移动，叫移动移动IP。当支持小、中规。当支持小、中规模的运动子网的移动时，如运动中的军队、火车、汽车等主体上的子网在模的运动子网的移动时，如运动中的军队、火车、汽车等主体上的子网在Internet中中也进行移动时，称为也进行移动时，称为移动网络移动网络,简称简称NEMO(Network Mobility)，IETF提出的提出的RFC 3963专门解决此类问题。本章讨论前者，即移动专门解决此类问题。本章讨论前者，即移动IP，后者不在本章讨论范围内，后者不在本章讨论范围内)2020/10/282精品资料2020/10/283要解决移动路由，用什么方法？q法法1：每一次改变接入点时也随着改变：每一次改变接入点时也随着改变IP地址地址 传统的路由算法传统的路由算法不能保持通信的连续性不能保持通信的连续性 移动结点移动结点IP地址不断在变化，将导致移动结点无法与地址不断在变化，将导致移动结点无法与 其它用户主机通信其它用户主机通信q 法法2：接入点改变时：接入点改变时 IP地址不变地址不变 每次在整个每次在整个Internet中加入到该主机的特定主机路由，中加入到该主机的特定主机路由，路由表将急剧膨胀路由表将急剧膨胀 传统的路由算法处理该主机特定地址的负荷将传统的路由算法处理该主机特定地址的负荷将大大增大大增 加路由器的负载加路由器的负载 要寻找一种要寻找一种新的新的机制来解决主机在不同网络间移动的问题机制来解决主机在不同网络间移动的问题!2020/10/284移动IPv4的研究q1992年：年：IETF成立移动成立移动IP工作组工作组(IP Routing for Wireless /Mobile Hosts)，并在开始制定移动，并在开始制定移动 IPv4 的标准草案的标准草案q文档主要包括：文档主要包括：RFC 2002（定义了移动（定义了移动IPv4协议）协议）RFC 1701、2003与与2004（定义了移动（定义了移动 IPv4 中的中的 3 种种 隧道技术）隧道技术）RFC 2005（定义了移动（定义了移动IPv4的应用）的应用）RFC 2006（定义了移动（定义了移动IPv4的管理信息库的管理信息库 MIB）q1996年年6月：月：IESG通过了移动通过了移动IP标准草案标准草案q1996年年11月：公布了建议标准月：公布了建议标准2020/10/285移动IP的设计目标 移动结点在改变接入点时，无论是在不同的移动结点在改变接入点时，无论是在不同的网络之间，或者是在不同的链路之间网络之间，或者是在不同的链路之间移动时移动时，都，都不必改变其不必改变其IP地址地址，可以在移动过程中，可以在移动过程中保持已有保持已有通信的连续性通信的连续性。在在网络层网络层需要提供支持移动功能需要提供支持移动功能 网络层协议网络层协议要支持移动结点要支持移动结点IP分组转发分组转发2020/10/286移动IP协议应能满足的基本要求q移动节点在改变接入点之后应能继续与其他节点通信移动节点在改变接入点之后应能继续与其他节点通信q移动节点只要与接入点连接就能用原来的移动节点只要与接入点连接就能用原来的IP地址通信地址通信q移动节点应该能与不具有移动移动节点应该能与不具有移动IP功能的其他节点通信功能的其他节点通信q移动节点不应该比其他节点的安全性差移动节点不应该比其他节点的安全性差q考虑到移动结点通常是使用无线方式接入，涉及无线信道考虑到移动结点通常是使用无线方式接入，涉及无线信道带宽、误码率与电池供电等因素，应尽量简化协议，减少带宽、误码率与电池供电等因素，应尽量简化协议，减少协议开销，提高协议效率。协议开销，提高协议效率。2020/10/287移动IP协议的基本特征作为作为网络层的一种协议网络层的一种协议，移动，移动IP应具备以下特征应具备以下特征:q移动移动 IP 要与现有的要与现有的 Internet 协议兼容；协议兼容；q移动移动 IP 协议与底层所采用的物理层协议类型无关；协议与底层所采用的物理层协议类型无关；q移动移动 IP 协议对传输层及以上的高层协议是透明的；协议对传输层及以上的高层协议是透明的；q移动移动 IP 协议应该具有良好的可扩展性、可靠性和安协议应该具有良好的可扩展性、可靠性和安全性。全性。2020/10/288移动IP结构示意图简化后为：简化后为：2020/10/289移动IP的四个功能实体q 移动结点（移动结点（mobile node,MN）q 家乡代理（家乡代理（home agent,HA）q 外地代理（外地代理（foreign agent,FA）q 通信对端通信对端 (correspondent node,CN)2020/10/2810移动IP基本术语q 家乡地址（家乡地址（home address）q 转交地址（转交地址（care-of address,CoA）q 家乡网络（家乡网络（home network）q 家乡链路（家乡链路（home link）q 外地链路（外地链路（foreign link）q 移动绑定（移动绑定（mobility binding）q 隧隧 道（道（tunnel）2020/10/2811移动IPv4基本工作过程q 代理发现代理发现(agent discovery),得到得到CoAq 注册注册(registration),使使HA进行移动绑定进行移动绑定q 数据分组路由数据分组路由(packet routing)传输传输q 注销注销(de-registration),HA撤销移动绑定撤销移动绑定 2020/10/28121、代理发现2020/10/28132、注册2020/10/28143、分组路由，进行通信q移动结点在外地网络上移动结点在外地网络上接收接收单播分组单播分组：2020/10/2815移动结点在外地网络上发送单播分组或：2020/10/2816多播数据分组的路由移动结点移动结点接收接收多播数据分组多播数据分组：或：2020/10/2817移动结点发送多播数据分组或：2020/10/2818移动IPv4中移动结点和通信对端的基本操作MNFAHACN2020/10/2819注册后，通信对端向移动结点发送数据分组时2020/10/2820前面方法为间接路由，走了一个三角，可以进一步改进为直接路由方法2020/10/2821通信过程进行中，若一个外地网络中的移动结点又移动到另一个新的外地网络时通过锚FA2020/10/2822移动IP协议研究需要进一步解决的问题 移动移动移动移动IPIP协议的安全问题：协议的安全问题：协议的安全问题：协议的安全问题：q从物理层与数据链路层角度看，无线链路容易从物理层与数据链路层角度看，无线链路容易遭受窃听、重放或其他攻击；遭受窃听、重放或其他攻击；q从网络层移动从网络层移动IP协议角度看，代理发现机制很协议角度看，代理发现机制很容易遭到一个恶意结点攻击，移动注册机制很容易遭到一个恶意结点攻击，移动注册机制很容易受到拒绝服务攻击与假冒攻击；容易受到拒绝服务攻击与假冒攻击；q家乡代理、外地代理与通信对端，以及代理发家乡代理、外地代理与通信对端，以及代理发现、注册与隧道机制都可能成为攻击的目标。现、注册与隧道机制都可能成为攻击的目标。2020/10/2823移动IP的服务质量QoS问题q移动结点移动结点在相邻区域间的切换在相邻区域间的切换引起引起分组传输路径的变化分组传输路径的变化，对通信服务质量会造成重要的影响；对通信服务质量会造成重要的影响；q移动结点移动结点转交地址的变化转交地址的变化，会引起传输路径上的某些结点，会引起传输路径上的某些结点不能满足数据分组传输所需要的服务质量要求；不能满足数据分组传输所需要的服务质量要求；q目前目前IP网络提出的集成服务网络提出的集成服务(IntServ)和区分服务和区分服务(DiffServ)机制不能适合于移动环境；机制不能适合于移动环境；q移动移动IP服务质量解决方案需要考虑服务质量解决方案需要考虑切换期间通信连接的中切换期间通信连接的中断时间断时间，有效确定，有效确定切换过程中原有路径中的重建切换过程中原有路径中的重建，切换完切换完成后成后要能够要能够及时释放原有路径上的服务质量状态和己分配及时释放原有路径上的服务质量状态和己分配资源资源等因素；等因素；q目前研究较多的解决方案都目前研究较多的解决方案都基于基于资源预留协议资源预留协议RSVP；q移动网络服务质量保证机制中服务质量的移动网络服务质量保证机制中服务质量的协商机制协商机制是致关是致关重要的。重要的。2020/10/2824移动IPv6与移动IPv4的比较 IPv6对移动结点的支持：对移动结点的支持：qIPv6的结点的结点自动配置功能自动配置功能使得结点在改变网络接入点之后，使得结点在改变网络接入点之后，根据外地网络上路由器通告，能自动生成转交地址根据外地网络上路由器通告，能自动生成转交地址CoA；qIPv6协议的协议的移动选项移动选项可以放在可以放在新的扩展报头之中新的扩展报头之中。移动移动IPv6协议定义的三种数据结构：协议定义的三种数据结构：q 绑定缓存绑定缓存 -每个家乡代理、通信对端结点每个家乡代理、通信对端结点 都有都有 (放各移动结点的转交地址与家乡地址的绑定记录放各移动结点的转交地址与家乡地址的绑定记录)q 绑定更新列表绑定更新列表 -每个移动结点都有每个移动结点都有(记录了它所发出的所有绑定更新记录了它所发出的所有绑定更新)q 家乡代理列表家乡代理列表 -每个家乡链路都有每个家乡链路都有(每个家乡链路上可能接有多个作为每个家乡链路上可能接有多个作为 家乡代理的路由器，放在列表中家乡代理的路由器，放在列表中)2020/10/2825移动IPv6与移动IPv4协议的不同之处q移动移动 IPv6 协议中协议中没有没有“外地代理外地代理”的概念的概念，只定义了一种，只定义了一种“转交地址转交地址”；q移动移动 IPv6 允许允许通信对端发出的通信对端发出的数据分组可以数据分组可以不经过家乡代不经过家乡代理理，而，而直接路由到直接路由到移动结点移动结点；q移动移动 IPv6 中的移动检测可以实现对移动结点和默认路由器中的移动检测可以实现对移动结点和默认路由器之间的双向通信的认证之间的双向通信的认证；q移动移动 IPv6 家乡代理在家乡网络上截取发送给离开家乡网络家乡代理在家乡网络上截取发送给离开家乡网络的移动结点的分组，使用的是的移动结点的分组，使用的是“邻结点发现机制邻结点发现机制”；q移动移动 IPv6 使用使用ICMPv6协议，而不需要使用协议，而不需要使用ICMPv4的的“隧隧道软状态道软状态”；q移动移动 IPv4 使用分组广播机制，每个家乡代理都需要向移动使用分组广播机制，每个家乡代理都需要向移动结点返回一个应答，而移动结点返回一个应答，而移动IPv6有有动态家乡代理发现机制动态家乡代理发现机制，通过通过 IPv6 任播地址任播地址，仅需仅需向移动结点向移动结点返回一个应答返回一个应答。2020/10/2826移动IPv6基本操作2020/10/28271.移动结点确定位置和移动检测IPv6定义了两条路由器发现报文：定义了两条路由器发现报文：路由器请求报文路由器请求报文和和路路由器通告报文由器通告报文。首先，移动结点检查接收到的路由器通告报。首先，移动结点检查接收到的路由器通告报文中的网络前缀：文中的网络前缀：如果其中的一个前缀与移动结点的家乡地址匹配，可以如果其中的一个前缀与移动结点的家乡地址匹配，可以确定在家乡链路上。确定在家乡链路上。如果没有一个前缀与家乡地址的网络前缀匹配，那么移如果没有一个前缀与家乡地址的网络前缀匹配，那么移动结点就是连接在外地链路上。动结点就是连接在外地链路上。移动结点将最近接收到的和先前接收的通告中的前缀相移动结点将最近接收到的和先前接收的通告中的前缀相比较，判断是否移动了。比较，判断是否移动了。如果移动结点确实移动了，那么它在新链路上得到一个如果移动结点确实移动了，那么它在新链路上得到一个转交地址。转交地址。2020/10/28282.移动结点转交地址的获取 移动结点每切换到一条新的外地链路时，都将得到一个新移动结点每切换到一条新的外地链路时，都将得到一个新的转交地址。当移动结点的转交地址。当移动结点根据根据外地链路的外地链路的 ICMPv6 路由器通告路由器通告报文报文中的中的M比特，比特，确定确定移动结点应该移动结点应该使用哪一种方法获取转交使用哪一种方法获取转交地址地址CoA：若若M=0，则采用有状态地址自动配置获得，则采用有状态地址自动配置获得CoA，使用动态，使用动态主机配置协议主机配置协议DHCPv6；否则，采用无状态地址自动配置获得否则，采用无状态地址自动配置获得CoA，用，用ICMPv6邻邻结点发现机制中的无状态地址自动配置机制。结点发现机制中的无状态地址自动配置机制。当移动结点进行多次切换后，会获得一个以上的转交地址，当移动结点进行多次切换后，会获得一个以上的转交地址，但是它只能使用一个转交地址向家乡代理注册。用于注册的转但是它只能使用一个转交地址向家乡代理注册。用于注册的转交地址被称为交地址被称为首选转交地址首选转交地址。移动结点的家乡代理将拦截的分组都发往移动结点的首选移动结点的家乡代理将拦截的分组都发往移动结点的首选转交地址，但移动结点可以使用任意一个当前的转交地址接收转交地址，但移动结点可以使用任意一个当前的转交地址接收分组。分组。2020/10/28293.动态家乡代理地址发现机制 移动结点外出漫游期间，家乡网络可能重新配置，原来的家移动结点外出漫游期间，家乡网络可能重新配置，原来的家乡代理也许会被其它路由器代替，这时移动结点就不知道谁是家乡代理也许会被其它路由器代替，这时移动结点就不知道谁是家乡代理，另外，家乡链路上可能有多个作为家乡代理的路由器。乡代理，另外，家乡链路上可能有多个作为家乡代理的路由器。移动移动IPv6提供了一个动态家乡代理地址发现机制，使得移动提供了一个动态家乡代理地址发现机制，使得移动结点能动态地发现家乡代理的结点能动态地发现家乡代理的IP地址，从而之后可以向这个家乡地址，从而之后可以向这个家乡代理注册它的转交地址。代理注册它的转交地址。移动结点发送移动结点发送ICMPv6家乡代理地址发现请求报文家乡代理地址发现请求报文，目的地，目的地址为址为移动移动IPv6家乡代理的家乡代理的任播任播地址地址(使用移动结点的家乡网络前使用移动结点的家乡网络前缀组成的任播地址缀组成的任播地址)，源地址是移动结点转交地址。，源地址是移动结点转交地址。收到这个请求报文后，家乡链路上的收到这个请求报文后，家乡链路上的其中其中一个一个家乡代理会给家乡代理会给移动结点返回移动结点返回ICMPv6家乡代理地址发现应答报文家乡代理地址发现应答报文，包含家乡链，包含家乡链路上所有家乡代理的全球单播地址列表。路上所有家乡代理的全球单播地址列表。收到该应答后，移动结点后续会发送绑定更新报文，发送给收到该应答后，移动结点后续会发送绑定更新报文，发送给如下家乡代理：如下家乡代理：(1)应答报文的家乡代理发送者；或：应答报文的家乡代理发送者；或：(2)应答报应答报文中的家乡代理列表列出的任何一个全球单播地址指定的结点。文中的家乡代理列表列出的任何一个全球单播地址指定的结点。2020/10/2830移动结点任播发出的ICMPv6本地代理地址发现请求分组CNA家乡代理的家乡代理的任播地址任播地址ICMPv6请求分组2020/10/2831家乡代理发送到移动结点的ICMPv6本地代理地址发现应答分组CNA在收到ICMPv6家乡代理地址发现请求任播任播报文后,家乡链路上的家乡链路上的一个一个家乡代理家乡代理会给移动结点返回一个返回一个ICMPv6家乡代理地址发现应答报文应答报文,包含家乡链路上家乡链路上所有所有家乡代理家乡代理的全球单播地址。之后移动结点确定的家乡代理可以是:(1)上面应答报文的那个家乡代理发送者;或者是(2)上面应答报文中家乡代理列表中列出的任何一个全球单播地址结点。ICMPv6应答分组2020/10/28324.移动节点家乡地址与转交地址绑定(注册)移动移动IPv6结点用结点用注册报文注册报文通知家乡代理或其它结点它的当通知家乡代理或其它结点它的当前转交地址。前转交地址。在移动在移动IPv4中，移动结点通过中，移动结点通过UDP/IP分组中携带的注册报分组中携带的注册报文将它的转交地址告诉家乡代理。在移动文将它的转交地址告诉家乡代理。在移动IPv6中，新定义了一个中，新定义了一个IPv6移动扩展首部，支持移动结点的注册功能。移动扩展首部，支持移动结点的注册功能。当移动结点漫游到外地网络时，它用转交地址向它的家乡代当移动结点漫游到外地网络时，它用转交地址向它的家乡代理注册。具体的操作是：移动结点向家乡代理发送一个理注册。具体的操作是：移动结点向家乡代理发送一个绑定更新绑定更新报文，家乡代理回送一个报文，家乡代理回送一个绑定确认绑定确认报文。之后，家乡代理会报文。之后，家乡代理会维护维护存放了移动结点转交地址与家乡地址关联的存放了移动结点转交地址与家乡地址关联的绑定缓存绑定缓存。通信对端结点中也有通信对端结点中也有绑定缓存绑定缓存，动态地学习和更新移动结点，动态地学习和更新移动结点的地址绑定信息。这是移动结点通过向通信对端结点发送一个的地址绑定信息。这是移动结点通过向通信对端结点发送一个绑绑定更新定更新报文，通信对端回送一个报文，通信对端回送一个绑定确认绑定确认报文得到的。报文得到的。最后，移动结点回到它的家乡链路，要告诉家乡代理，它最后，移动结点回到它的家乡链路，要告诉家乡代理，它已经不再连接在外地链路上了，需要注销原来的转交地址。已经不再连接在外地链路上了，需要注销原来的转交地址。2020/10/2833移动结点向家乡代理发送绑定更新分组绑定更新分组CNA2020/10/2834家乡代理发向移动结点的绑定维持分组(确认)绑定维持分组(确认)CNA2020/10/28355.通信对端与移动结点之间数据分组的收发移动结点与通信对端需要通信时，要区分两种情况：移动结点与通信对端需要通信时，要区分两种情况：u通信对端发起通信请求，移动结点发现通信对端的通信对端发起通信请求，移动结点发现通信对端的IP分组分组是其家乡代理通过隧道发送过来的；是其家乡代理通过隧道发送过来的；u移动结点首先发起通信请求，移动结点直接使用转交地址。移动结点首先发起通信请求，移动结点直接使用转交地址。如果通信对端没有移动结点的当前转交地址的绑定，会通如果通信对端没有移动结点的当前转交地址的绑定，会通知移动结点不承认它当前的转交地址。知移动结点不承认它当前的转交地址。对于这两种情况，移动结点都会直接向通信对端发起对于这两种情况，移动结点都会直接向通信对端发起绑定绑定更新请求更新请求。通信对端接收到绑定更新请求报文，并认证其合法性。通信对端接收到绑定更新请求报文，并认证其合法性后，向移动节点发送后，向移动节点发送绑定确认绑定确认，并更新自己的绑定缓存。，并更新自己的绑定缓存。通信对端绑定完成后，再向移动节点发送通信对端绑定完成后，再向移动节点发送IP分组时，就直接分组时，就直接发送给移动节点的转交地址。这一过程也称为发送给移动节点的转交地址。这一过程也称为路由优化路由优化。通信对端在发送任何数据分组前，应该先查看它的绑定高速通信对端在发送任何数据分组前，应该先查看它的绑定高速缓存，查找是否有数据分组目的地址所对应的匹配表项。是否查缓存，查找是否有数据分组目的地址所对应的匹配表项。是否查找到匹配表项，对之后找到匹配表项，对之后IPv6分组的转发过程会有所不同。分组的转发过程会有所不同。2020/10/2836从移动结点发向通信对端结点的绑定更新分组通信对端结点中有绑定缓存，维护移动结点转交地址与家乡地址的绑定信息。CNACNA2020/10/2837通信对端结点向移动结点发送绑定维持(确认)分组通信对端结点中有绑定缓存，维护移动结点转交地址与家乡地址的绑定信息。CNA绑定维持分组(确认)2020/10/2838从移动结点向通信对端结点发送数据分组CNACNA2020/10/2839绑定缓存中有对应匹配表项时,通信对端结点直接向移动结点发送数据分组CNA通信对端结点的绑定缓存中有移动结点转交地址与家乡地址的绑定信息时2020/10/2840绑定缓存中没有对应匹配表项时,通信对端结点向移动结点的家乡地址发送数据分组CNA通信对端结点的绑定缓存中没有移动结点转交地址与家乡地址的绑定信息时2020/10/2841然后家乡代理拦截数据分组并通过隧道将分组发移动结点CNA2020/10/28426.多播分组寻路q移动结点接收多播分组时，移动结点必须加入多播组，成为移动结点接收多播分组时，移动结点必须加入多播组，成为其成员。其成员。q加入多播组的方法有两种：加入多播组的方法有两种：u 通过外地网络上的多播路由器通过外地网络上的多播路由器。移动结点用它的转交地。移动结点用它的转交地址作为多播组成员关系报文中报告的成员地址。址作为多播组成员关系报文中报告的成员地址。u 通过家乡代理的双向隧道通过家乡代理的双向隧道。移动结点使用隧道将多播组。移动结点使用隧道将多播组成员关系报文发送给家乡代理，家乡代理使用隧道将多播成员关系报文发送给家乡代理，家乡代理使用隧道将多播数据分组转发给移动结点。数据分组转发给移动结点。q移动结点作为组播源，发送多播分组也有两种方式：移动结点作为组播源，发送多播分组也有两种方式：u 直接在外地网络上发送；直接在外地网络上发送；u 通过隧道发送给家乡代理，再由其转发。通过隧道发送给家乡代理，再由其转发。2020/10/2843移动IPv6通信类型小结2020/10/2844MIPL(mobelIPv6forLinux)开源软件qLinux系统中系统中MIPL实现移动实现移动IPv6；qMIPL软件模块最初是芬兰赫尔辛基技术大学开软件模块最初是芬兰赫尔辛基技术大学开发，现由芬兰赫尔辛基大学的通信与多媒体实验发，现由芬兰赫尔辛基大学的通信与多媒体实验室室GO/Core项目组负责后续的开发工作；项目组负责后续的开发工作；qMIPL是一种是一种开放源代码的软件开放源代码的软件，可以从网站下，可以从网站下载；载；qMIPL软件是基于软件是基于Linux-2.4.20内核开发的；内核开发的；qMIPL软件模块分为软件模块分为内核补丁内核补丁与与应用程序应用程序两个部两个部分，应用程序主要是分，应用程序主要是MIPL的调试程序。的调试程序。2020/10/2845蜂窝通信网组成结构2020/10/2846蜂窝通信网的通信技术2020/10/2847蜂窝通信网的通信标准2020/10/2848蜂窝通信网的通信标准2020/10/2849蜂窝通信网的通信标准2020/10/2850蜂窝通信网中的MSCMSC：移动交换中心移动交换中心MSC转换所有的在移动电话和PSTN、及和其他移动电话之间的呼叫。2020/10/2851蜂窝通信网中的移动归属位置寄存器：拜访位置寄存器：2020/10/2852蜂窝通信网中的移动2020/10/2853蜂窝通信网相同MSC下的移动切换2020/10/2854蜂窝通信网相同MSC下的移动切换2020/10/2855蜂窝通信网不同MSC间的移动切换l2020/10/2856蜂窝通信网不同MSC间的移动切换2020/10/2857蜂窝通信网移动vs移动IP2020/10/2858移动互联网的基本概念与关键技术的研究移动互联网的研究2020/10/2859q移动互联网移动互联网就是将移动通信移动通信和互联网互联网二者结合起来，成为一体。q业界观点：1、移动互联网是互联网的延伸2、移动互联网是互联网的发展方向q从技术层面的定义：从技术层面的定义：以宽带IP为技术核心，可以同时提供语音、数据、多媒体等业务服务的开放式基础电信网络。q从终端层面的定义：从终端层面的定义：用户使用手机、上网本、笔记本电脑、平板电脑、智能本等移动终端，通过移动网络获取移动通信网络服务和互联网服务。移动互联网定义2020/10/2860612020/10/2861622020/10/28622012年中国移动互联网用户数超过6亿，超越桌面互联网移动互联网发展-中国速度u中国当前拥有6.7亿手机用户中，其中4亿亿用户手机是唯一的日常上网工具；u2011年第1季度中国移动互联网用户规模达3.08亿人，同比增长41.48。预计至2012年有望突破6亿，超过互联网用户数；u易观2011年1月数据显示，中国智能手机市场2010年总销量达到6759.8万部，同比增长181%，创历史最高增速，保有量也迅速升至12.9%。2020/10/28632020/10/2864移动互联网成为当前全球信息产业竞争的焦点2020/10/2865n总是在线总是在线n无处不在无处不在n个性化：通过手机号码或其它方式，可以唯一辨识个性化：通过手机号码或其它方式，可以唯一辨识用户，便于为用户提供特有的个性化服务。用户，便于为用户提供特有的个性化服务。n碎片化碎片化：间隙碎片时间数据传输：间隙碎片时间数据传输,不连续性突发性不连续性突发性 q移移动互互联网四要素网四要素u 满足易用性、便携性、与足易用性、便携性、与应用用紧密密结合合u 网网络：确保覆盖范：确保覆盖范围与速度与速度u 平台平台+应用：提供基于移用：提供基于移动互互联网的网的创新新应用用u 定价：通定价：通过合理的定价合理的定价实现多方共多方共赢移动互联网与传统互联网的区别2020/10/2866移动互联网四要素把互联网装入口袋把互联网装入口袋2020/10/2867q移动互联网的应用特征移动互联网的应用特征(1)高便携性(2)相对隐私性：互联网下，PC端系统的用户信息是可以被搜集的。而移动通讯用户上网显然是不需要自己设备上的信息给他人知道甚至共享。(3)应用轻便q移动互联网的基本面貌移动互联网的基本面貌用户选择无线上网，但不等于PC互联网便捷设备无线上网，但基本设备终端是手机、PAD等。终端之间可相互访问(移动设备对移动设备,移动设备对PC)纯移动设备用户上网访问时要减少下载，减少输入量。更广泛的利用触控技术进行操作移动互联网的应用特征2020/10/2868q相对于相对于PC移动终端的移动终端的CPU处理能力有限处理能力有限存储空间较小存储空间较小键盘操作较不方便键盘操作较不方便电池电量以及带宽有限电池电量以及带宽有限从外形到操作系统内核个性化，用户一般都会随身携带从外形到操作系统内核个性化，用户一般都会随身携带q 概括地说概括地说 移动终端在个性化、永远在线、位置性等方面强于移动终端在个性化、永远在线、位置性等方面强于PC在处理能力、显示效果、开放性等方面则无法和在处理能力、显示效果、开放性等方面则无法和PC相提相提并论。并论。移动终端的特点2020/10/2869q移动宽带的产生是为了实现移动宽带的产生是为了实现“随随时随地享受因特网时随地享受因特网”.q移动宽带的目标是移动宽带的目标是“不限于任何不限于任何大小的显示屏大小的显示屏”Mobile Phone PDAMIDUMPCLaptop/PC10HomeSubwayOfficeCafeWorkingWatching TVLearningDriving各种尺寸各种尺寸各种系统各种系统“上网本上网本”终端终端各种各样的移动终端智能手机智能手机平板平板手机手机2020/10/2870 由于移动终端具有由于移动终端具有小巧轻便、随身携带小巧轻便、随身携带两个特点，决定两个特点，决定了移动互联网应用应具有下列新特征而不是传统互联网应用了移动互联网应用应具有下列新特征而不是传统互联网应用的简单复制和移植：的简单复制和移植：q接入移动性：接入移动性：移动终端的便携性使得用户可以在任意场合接入网络移动互联网的使用场景是动态变化的。q时间碎片性：时间碎片性：用户使用移动互联网的时间往往是上下班途中工作之余出差等候间隙等碎片时间数据传输具有不连续性和突发性。q生活相关性：生活相关性：移动终端被用户随身携带具有惟一号码、与移动位置关联等特性使得移动应用可以进入人们的日常生活，满足衣食住行吃喝玩乐等需求。q终端多样性：终端多样性：目目前各手机厂商分足鼎立，有各自不同的操作系统和底层硬件，终端类型多样，尚未形成统一的标准化接口协议。移动互联网应用的新特征2020/10/2871q移动互联网继承了PC互联网的开放协作的特征，又继承了传统移动网络实时、隐私、便携、准确、可定位的特点。移动互联网的技术特点PC互联网移动互联网大屏幕终端小屏幕终端开放免费应用来自草根隐私性便携性可定位准确性无中心匿名性实时性封闭收费应用来自上层有中心移动网非实时固定状态2020/10/2872 移动互联网与云计算的结合就是移动互联网与云计算的结合就是“移动云计算移动云计算”。q移动终端一般是个性化的，CPU处理能力与存储空间较小，键盘与屏幕受限制，使用的电池以及带宽也不是无限量。使用云计算的使用云计算的IaaS，可由，可由“云云端端”来提供强大的存储和计算能力。来提供强大的存储和计算能力。存储和计算能力正好是移动终端手持设备的不足之处，毫无疑问，移动互联网更需要云计算。毫无疑问，移动互联网更需要云计算。q把移动云计算的应用软件做把移动云计算的应用软件做“薄薄”，简单的客户端就意味着大量的数据处，简单的客户端就意味着大量的数据处理要放在理要放在“云端云端”进行，技术架构的设计也按照云计算的模式实现。进行，技术架构的设计也按照云计算的模式实现。通过对“云端”的优化，减少手持设备与“云端”数据交换的频率与数据量，将有效的降低电池与流量的消耗。同时，开发人员利用云计算提供的开发人员利用云计算提供的PaaS，使用包括，使用包括SDK、API、IDE、文档和测试环境的云开发平台和应用执行、文档和测试环境的云开发平台和应用执行环境，可以方便地编写、调试各种移动应用、将应用部署到云端。环境，可以方便地编写、调试各种移动应用、将应用部署到云端。q由于移动终端的计算资源有限，使用云计算的使用云计算的SaaS，运营商运行在云基础，运营商运行在云基础设施上的应用程序现在可以提供给广大的移动客户端，满足用户对各种大设施上的应用程序现在可以提供给广大的移动客户端，满足用户对各种大型应用软件的需求，用户只需连上网络，通过浏览器即可直接使用在云端型应用软件的需求，用户只需连上网络，通过浏览器即可直接使用在云端上运行的各种应用。上运行的各种应用。q借助移动云计算，Google的手机导航系统、手机语音搜索系统、海量云盘与邮件系统,以及手机操作系统平台上各种服务的表现已经让人赞叹不已。移动云计算2020/10/287374MEMS简介qMEMS是英文MicroElectroMechanicalSystems的缩写，即微电子机械系统。q微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。q它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。qMEMS是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。MEMS被广泛应用于智能移动终端中。qMEMS的类别：压力传感器惯性传感器气体传感器智能化磁场传感器温度传感器光传感器MEMS麦克风2020/10/2874qQRCodeQR：QuickResponse，一种矩阵码，或二维空间的条码，QR码比普通条码可储存更多资料。qRFIDRadioFrequencyIdentification，射频识别技术，是一种无线通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。q移动终端移动终端+传感器技术：传感器技术：u三轴陀螺仪三轴陀螺仪可同时测定6个方向的位置、移动轨迹、加速,用于导航、定位系统，精确确定运动物体的方位。u重力感应(传感)器完成从重力变化到电信号的转换，在手机横、竖的时候屏幕会自动旋转。移动终端中使用的新技术2020/10/2875u光线感应(传感)器又称亮度感应器(Light-Sensor)，能根据手机当时所处的光线亮度，自动调节屏幕亮度，给用户带来最佳视觉效果。u方向感应(传感)器-电子罗盘又称数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法。手机中用磁阻传感器和磁通门加工成电子罗盘，能耗低、体积小、重量轻、精度高、可微型化，可用来指向，还可对GPS信号进行有效补偿，保证导航定向信息100%有效。u距离感应(传感)器又称位移传感器，检测从传感器到对象物的物理变化量，将其换算为距离。如嵌在手机听筒两侧中，接听拨打电话时将手机靠近头部，测出距离到一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，方便用户操作并节省电量。移动终端中使用的新技术2020/10/2876qGPS/LBSGPS-全球定位系统(GlobalPositioningSystem)，可提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。LBS-LocationBasedServices,首先确定移动设备或用户所在的地理位置，然后提供与位置相关的各类信息服务。qWifi/蓝牙通信Wifi通信可以获得更高带宽，蓝牙通信使得近距离的移动终端对移动终端的通信变得方便。q增强实境增强实境(Augmentedreality,AR)，一种结合虚拟化技术再来观察世界的方式。AR能提供现实中无法直接获知的信息。如通过手机内置数字罗盘，并连接地图服务器，就可以确定用户手机摄像头所指前方的建筑物名称。移动终端中使用的新技术2020/10/2877智能手机(SmartPhone)硬件qCPUCPUqMemoryMemoryqDisplayDisplayqBatteryBatteryqExpansion storageExpansion storageqAntennaAntennaqCamera,GPS,etc.Camera,GPS,etc.qqKEY:KEY:A Balance Of Function and Power ConsumptionA Balance Of Function and Power Consumption2020/10/2878qq ARM ARM The leading 32-bit embedded processor architecture The leading 32-bit embedded processor architecture Advancedreducedinstructionsetcomputer(RISC)machineAdvancedreducedinstructionsetcomputer(RISC)machineAlargeuniformregisterfileAload/storearchitecture,wheredata-processingoperationsonlyoperateonregistercontents,notdirectlyonmemorycontentsSimpleaddressingmodes,withallload/storeaddressesbeingdeterminedfromregistercontentsandinstructionfieldsonlyUniformandfixed-lengthinstructionfields,tosimplifyinstructiondecode.qqClock speed 200MHz 600MHz,up to 1GHzClock speed 200MHz 600MHz,up to 1GHzqq Other CPU features Other CPU featuresuuGraphicsAcceleratorGraphicsAcceleratoruuVideoAcceleratorVideoAcceleratoruuImageSignalProcessor(ISP)ImageSignalProcessor(ISP)uuDigitalSignalProcessor(DSP)DigitalSignalProcessor(DSP)智能手机典型采用的CPU2020/10/2879智能手机典型采用的 MemoryqVolatile MemoryVolatile Memory Static RAMStatic RAM 64MB128MBrun-timememoryofsoftwareapplications64MB128MBrun-timememoryofsoftwareapplicationsqNon-volatile MemoryNon-volatile Memory Flash ROMFlash ROM 128MB256MBcontainsoperatingsystem,softwareand128MB256MBcontainsoperatingsystem,softwareanduserdatauserdata External Flash Memory through I/O extension interfacesExternal Flash Memory through I/O extension interfaces Upto16GB-CompactFlash(CF),SecureDigital(SD),Upto16GB-CompactFlash(CF),SecureDigital(SD),MultiMediaMemoryCards(MMC)MultiMediaMemoryCards(MMC)2020/10/2880智能手机典型采用的 Display q Thin-film transistor(TFT)LCD display Thin-film transistor(TFT)LCD display Resolution:QVGA320 x240andVGA640 x480,uptoResolution:QVGA320 x240andVGA640 x480,uptoWVGA800 x480WVGA800 x480 Size:25inchesSize:25inches Colordepth:65K(16bit),260K(18bit)Colordepth:65K(16bit),260K(18bit)SignificantpowerconsumptionSignificantpowerconsumptionq Organic light-emitting diode(OLED)display Organic light-emitting diode(OLED)displayDoesnotrequireabacklighttofunctionDoesnotrequireabacklighttofunctionConsumesfarlesspowerConsumesfarlesspowerMuchthinner(0.2mm)Muchthinner(0.2mm)CanbemadefoldableCanbemadefoldableShorterlifeShorterlife2020/10/2881智能手机采用的软件平台qAsoftwareplatformessentiallyprovidesacompletesolutiontoapplicationdevelopmentonsmartphones.It is defined as the combination of Operating system foracollectionofcompatiblemobiledevicesApplicationprogramminginterfaces(APIs)Software development librariesProgramming tools2020/10/2882Marketshare智能手机采用的软件平台2020/10/2883IDC:World-WideSmartphoneShipments(MillionsofUnits)(MillionsofUnits)Quarter Android iOS SymbianBlackBerryOSLinuxWindows PhoneOtherTotal2014Q2255.335.2-1.5-7.41.9301.32014Q1233.443.7-1.4-7.61.7281.02013Q4226.151.0-1.7-8.82.0289.62013Q3211.633.8-4.5-9.51.7261.12013Q2187.431.20.56.81.88.70.0236.42013Q1162.137.41.26.32.17.00.1216.22012Q4159.847.82.77.43.86.00.3227.82012Q3136.026.94.17.72.83.60.0181.12012Q2104.826.06.87.43.55.40.1154.02012Q189.935.110.49.73.53.30.4152.32011Q483.436.318.312.83.82.40.8157.82011Q367.716.317.311.33.91.40.1118.12011Q250.820.418.312.53.32.50.6108.42011Q136.718.626.413.83.22.60.3101.62020/10/2884Apple公司的移动操作系统-iOSq苹果iOS是由苹果公司开发的移动操作系统。iOS是从MacOSX核心演变而来，苹果公司最早于2007年1月9日的Macworld大会上公布这个系统，最初是设计给iPhone 使用的，后来陆续套用到iPod touch、iPad以及Apple TV等产品上。iOS与苹果的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类类Unix的商业操作系统。的商业操作系统。qiOS具有简单易用的界面、令人惊叹的功能，以及超强的稳定性，已经成为iPhone、iPad和iPodtouch的强大基础。尽管其他竞争对手一直努力追赶，iOS内置的众多技术和功能让Apple设备始终保持着领先的地位。q2008.3发布iPhoneOS1.2，2010.6发布iOS4，2011.6发布iOS5，2012.6发布iOS6，2013.6发布iOS7。2020/10/2885q界面界面 iOS7简单易用的界面、令人惊叹的功能和深入核心的安全性，令其成为iPhone、iPad和iPodtouch的强大基础。它有漂亮的外观，更可漂亮地工作。甚至连最简单的任务，做起来也更引人入胜。因为iOS7能将Apple硬件蕴含的技术发挥到极致。q内置应用内置应用uSiri-利用语音来完成发送信息、安排会议、查询信息等事务。只要说出想做的事，Siri可以听懂话、知晓用户心意，能有所回应。还可以承担如回电话、播放语音邮件、调节屏幕亮度等更多事务。uFacetime-在iPhone或iPad上通过WLAN或3G网络、蜂窝网络与其他人进行视频通话。uiMessage-比手机短信更出色，除了可发送文本信息，还可发送照片、视频、位置信息和联系人信息。uSafari-一款极其受欢迎的移动网络浏览器。可保存阅读列表，以便离线浏览。iCloud标签可跟踪各个设备上已打开的网页，上次在一部设备上浏览的内容，可在另一部设备上从停止的地方继续浏览。界面与内置应用2020/10/2886uAirdrop-使用无线网络和蓝牙，与所选择的附近的人快速、轻松地共享照片、视频、通讯录，及任何有共享按钮的app中的一切。传输加密，保障共享内容安全。uGameCenter-游戏世界。可让用户的社交游戏网络不断扩展。u查找我的iPhone-帮用户找回iPhone，可在地图上定位遗失设备，并远程擦除所有数据。一旦iPhone失而复得，还能恢复上一次备份过的全部数据。如果难以找回，iOS7中的安全功能可以增加其他人使用或转卖的难度。uAppStore-iOSApp库中拥有数量庞大的移动app，几乎每类app都有数千款。由于Apple为第三方开发者提供了丰富的工具和API，让他们设计的app能充分利用每部iOS设备蕴含的先进技术。只要使用用户的AppleID，即可轻松访问、搜索和购买这些app。uiCloud-iCloud云端存储可以存放照片、app、电子邮件、通讯录、日历和文档等内容，并可用无线方式将其推送到用户所有的设备上。q多语言多语言 uiOS设备可在世界各地通用。30多种语言供用户挑选，还可在各种语言之间轻松切换。由于iOS键盘基于软件而设计，因而有50多种支持特定语言功能的不同版式供用户选择，此外，内置词典支持50多种语言，VoiceOver可阅读超过35种语言的屏幕内容，语音控制功能可读懂20多种语言。界面与内置应用2020/10/2887iOS操作系统的SDKqqiOSiOS软件开发工具包于软件开发工具包于20082008年年3 3月月6 6日发布，并允许开发人员开发日发布，并允许开发人员开发iPhoneiPhone和和iPodtouchiPodtouch的应用程序，并对其进行测试，名为的应用程序，并对其进行测试，名为“iPhoneiPhone手机模拟器手机模拟器”。自从自从Xcode3.1Xcode3.1发布以后，发布以后，XcodeXcode就成为了就成为了iPhoneiPhone软件开发工具包的开发环软件开发工具包的开发环境。第一个版本是境。第一个版本是iPhoneSDK1.2b1iPhoneSDK1.2b1（build5A147pbuild5A147p）它在发布后立即就）它在发布后立即就能够使用了。由于能够使用了。由于iOSiOS是从于是从于MacOSXMacOSX核心演变而来，因此开发工具也核心演变而来，因此开发工具也是基于是基于XcodeXcode。qq该该SDKSDK需要拥有英特尔处理器且运行需要拥有英特尔处理器且运行MacOSXLeopardMacOSXLeopard系统的系统的MacMac才能使才能使用。其他的操作系统用。其他的操作系统,包括微软的包括微软的WindowsWindows操作系统和旧版本的操作系统和旧版本的MacOSXMacOSX都不支持。都不支持。SDKSDK本身是可以免费下载的，但为了发布软件本身是可以免费下载的，但为了发布软件,开发人员必须开发人员必须加入加入iPhoneiPhone开发者计划开