信息通信专业NETWORKMOBILITY

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,NETWORK MOBILITY,从互联网时代进一步到移动时代,用户推动了无线接入的发展,移动性的革命正在到来,笔记本电脑,台式机,95%,的笔记本电脑支持,Wi-Fi,到,2009,年，,WLAN,市场将发展到将近,40,亿美元,现在销售的笔记本电脑多于台式机,移动正在改变我们商业往来的方式,($M),移动性,-,要求,“,任意到任意,”,的通讯方式,移动性,在工作中、家中、旅途中通信,视频会议,数字,TV,/,VOD,VoIP,高速互联网,/VPN,PDA,/,电子邮件,文本,/,即时消息,定制铃音,/,MP3,播放器,一键通,/,内部通信,语音,数据,视频,企业或互联网应用,第一部分为引言部分，在这一部分我们回顾了移动,IP,，通过对移动,IP,特点的分析以及网络发展趋势的要求引出网络移动；,第二部分为,NEMO,网络的概述，这一部分我们主要介绍了,NEMO,的基本概念及要求；,第三部分我们讨论了提出了实现,NEMO,的几种不同方案；,第四部分我们阐述了一些我们自己的观点,。,1.,移动,IP,Internet,和移动通信技术的迅猛发展，特别是大量移动设备的出现，使人们希望能在移动环境中保持与,Internet,连接和连续的通信，以及能够通过网络获取各种实时通信业务。,它对,TCP/IP,协议作了必要的补充，使,TCP/IP,网络支持漫游功能，人们可以在漫游的同时仍然保持唯一的网络,IP,地址与外界保持通信。,城域,IP,光环,思科交换机,市政厅,零售店,网状网,网状网,网状网,802.11,网桥,室外,AP,室内,AP,802.11,网桥,网桥,无线城市部署解决方案,无线城市,MAR3200,MAR3200,网状,AP1500:2.4Ghz,接入,5.8Ghz,回传,网桥,AP1300,提供,2.4G,接入和回传,WLAN 2.4Ghz,无线摄像头,移动路由器,3200,室外,AP1300,提供,2.4G,接入,室内,AP1000/1100/1200,接入,思科无线网络控制器,无线认证定位及管理,1.1,移动,IP,基本运行机制,移动主机,(MH-Mobile host):,是指需要在不同网段间移动的计算机,;,移动,IP,服务器,:,是实现移动,IP,的硬件设备，具有自动判别注册的移动主机是本网的移动主机，还是来访的移动主机的功能。根据移动主机所属的网段不同，移动,IP,服务器被分为家乡代理,(HA-Home Agent),和外地代理,(FA-Foreign Agent);,移动,IP,客户端软件,:,安装在移动主机上的软件，可以在多种操作系统中为用户提供跨网段漫游接入，主要用来实现和外地代理、家乡代理进行网络通信功能。,移动,IP,的基本概念,代理发现,(agent discovery):,移动主机用来判断自己是否处于漫游状态。,家乡地址,(HA-Home Address):,移动主机在家乡代理所在网络时使用的地址，一般是永久分配的地址。,转交地址,(COA-Care-of Address):,移动主机移动到外地网络时从外地代理处得到的临时地址。,隧道,(tunnel):,家乡代理与外地代理之间临时建立的双向数据通道。,移动,IP,系统实例,在此过程中，该用户的网络地址没有发生任何变化，并且与原网络保持了统一的、双向的、即时的通信联系。,移动,IP,是一种计算机网络通信协议，它能够保证计算机在移动过程中在不改变现有,IP,地址、不中断正在进行的通信以及不中断正在执行的网络应用的情况下实现对网络的不间断访问。,移动,IP,技术的关键在于如何安全高效地将发送给用户的数据从家乡,TCP/IP,网络转发到用户当前接入的,TCP/IP,网络。,1.1.2,代理发现与移动检测,移动主机通过接收代理通告进行代理发现。,家乡代理和外地代理通过周期性地组播或广播代理通告消息,(agent advertisement),，通告与相应链路的连接关系。,代理通告是在,ICMP,路由通告消息中增加相应的“移动代理通告扩展”部分，用来说明移动代理是家乡代理还是外地代理、其网络地址和通告有效期等信息。,当移动主机检测到它从家乡链路移动到外地链路，就比较代理通告消息的源地址是否与上一个消息的源地址相同来判断是否从一个外地链路移动到新的外地链路。,如果移动主机检测到链路改变，它就要向其家乡代理发送注册信息重新注册。,当移动主机漫游到外地网络时，它需要得到一个代表其当前所在位置的转交地址。当外地链路上有外地代理时，移动主机就可以从代理通告中的转交地址列表中选择一个地址作为外地代理转交地址,(Foreign Agent Care-of Address),。当外地链路上没有外地代理时，移动主机通过动态主机配置协议,(DHCP),或手工配置的方法获得配置转交地址,(Collocated Care-of Address),1.1.3,注册,1.1.4,分组的路由选择,所有发送给移动主机的分组，其目的地址都是移动主机的家乡地址。因为家乡代理会使用路由协议发送路由通告，所以不管移动主机位于哪个外地链路上，目的地址为移动主机家乡地址的分组都将首先到达移动主机的家乡代理。,移动主机已经在家乡代理中注册了一个或多个转交地址，那么家乡代理在截取到这些发给移动主机的分组后，将使用每一个转交地址对这些分组进行一次再封装。再封装就是在原有,IP,分组外再加一层,IP,包头，这层,IP,包头的源地址为家乡代理的,IP,地址，目的地址为移动主机的转交地址。然后家乡代理将封装后的分组向外地链路转发，分组将在外地链路上得到解封装，这个过程在移动,IP,的实现中称为隧道。,1.2,移动,IPv6,移动,IM,中仍然有移动主机和家乡代理的概念，但没有外地代理。,家乡地址、家乡链路、转交地址和外地链路的概念和移动,IPv4,中几乎一样。,移动,IM,中同时采用隧道和源选路技术向连接在外地链路上的移动主机传送分组，而在移动,IPv4,中则只用了隧道技术。,在移动,IM,实际工作中，移动主机采用,IM,版的路由器发现,(router riscovery),，使用地址自动配置确定其转交地址，通过布告,(notification),过程将其转交地址告诉家乡代理。,移动网络隧道技术模型,移动,IPv6,与移动,IPv4,的对比,特点,IPv6,IPv4,地址空间,足够大,理论上有,4O,亿个地址，实际上还要少得多,移动,IP,内嵌，可以实现全球的移动性,只可以为有限数量的终端所用,安全性,标准化的方法，因此可以在全球部署企业内部网络的接入和虚拟专用网络,有几种可选择的方法，但所有方法都由于地址空间的局限性而存在扩展性的问题,网络的,自动配置,完整的,IPv6,标准的一部分,没有一种标准的解决方案,1.3,移动,IP,存在的问题和优化方法,路由效率,安全性问题,服务质量保证,性能和扩展问题,1.3.1,路由效率,移动,IP,的三角路由,安全性是移动,IP,中需要特别注意的一个问题，因为移动终端通常都是通过易受到安全攻击的无线链路直接连接到,Internet,上的。,例如，在移动终端注册过程中，家乡代理总是认为经过授权的注册信息是来自移动终端，而非虚假节点，这就带来了安全隐患。,安全性还带来了一个问题,防火墙。一般企业网为了防止外部站点攻击，通常配置防火墙防止外部节点通过,Internet,攻击本网，而将所有不符合特定规定的分组全部拦截在网外，所以给移动终端的通信带来了很大的影响。,1.3.2,安全性问题,1.3.3,服务质量保证,随着移动业务的不断开展，通过移动,IP,开展实时业务的需求也日益迫切。但是无线网络的资源相对匾乏，特别是移动节点不断改变位置且作为接收者时，向它提供实时业务将变得非常困难。,可行的方法是采用修改过的资源预留协议。在移动,IP,中进行资源预留的代价将会很高，服务提供商将会向得到较高,QOS,保证的用户收取更多的费用。,1.3.4,性能和扩展问题,当移动终端远离家乡网络时，移动,IP,会带来较大的切换时延问题。,当网络发生拥塞时，由于注册信息的丢失而导致注册时延很大，通信几乎无法正常进行。,随着用户数的增加也带来了可扩展性问题。,使用分层移动,IP(Hierarichical Mobile IP),HAWAII,等微移动协议来解决这个问题的方法。,2.NEMO,概述,2.1发展历程,总部大楼,无线认证定位及管理,无线交换控制,关键地区,大学城,/,奥运村,AP1500,AP1000,AP1300/1400/1500,802.11a/b/g,的桥接,分支机构,营业网点,AP1300/1400/1500,无线城市,/,社区,移动路由器,Cisco3200,AP1500,热点区域,AP1000/1200,IP BB,The Intelligent Stadium,智能场馆,AP1300,AP1500,轨道交通,2.2,面临的问题,现有固定互联网络拓扑结构的理论与协议根本不能满足新型移动互联网络需要；,缺乏对运动网络,(,移动路由器,),动态连接的支持，更没有考虑网络拓扑频繁高速改变的问题；,移动互联网络的自身特点要求研究全新的路由理论与协议；,互联网技术的不断进步使得研究移动互联网络理论与协议成为可能；,互联网应用的发展要求开展动态变化网络组播理论和算法研究；,2.3,发展趋势,研究并建立描述移动互联网络体系结构的理论与方法；,建立和健全移动互联网络的路由协议理论与算法；,研究移动互联网络环境下组播理论、算法和协议；,研究和探索动态,(,移动或变化,),网络的新型路由器与交换机理论与协议；,研究基于,IPv6(,或更新协议标准,),的无线,IP,网络理论与技术。,3.,实现,NEMO,的几种网络方案,网络移动方案分类,基于域内路由协议的方案；,基于移动,IP,的方案；,移动,IP,移动路由方案；,基于移动,IP,外地代理的方案；,转发移动路由器方案。,3.1,基于域内路由协议的方案,方案中，移动路由器必须安装两个组件：,组件一是域内路由协议，负责在路由域内广播网络的位置。,组件二用于移动性检测以获得外部网络地址。,由于只有,IPv6,支持移动检测和在新链路上自动配置,IP,地址，所以这种方案只适合,IPv6,不适合,IPv4,。,优点与不足,方案的优点,简单,不像其他几种方案那样把,NEMO,网络看作是一种特殊的网络，该方案把,NEMO,网络当成普通网络对待。,由于网络移动节点的地址不用再行配置，网络的移动对每个移动节点来说是透明的。,方案的缺点,其移动性被限制在域内,若,NEMO,网络企图穿越路由域，使用移动,IPv4,移动路由或基于移动,IP,的方案更有益。,随着路由域规模的扩大，,NEMO,网络数量的增加，,NEMO,网络在链路间切换频率的上升，将会产生大量的路由开销，所以该方案的可扩展性并不好。,基于,RIP,和,OSPF,的考虑,3.,1.3 移动检测的问题,3.2,基于移动,IP,的方案,优点,移动,IP,的移动管理,移动,IP,具有经过测试的,AAA(Authentication Authorization accounting;,验证，授权，计帐,),安全模型支持，具有很强的移动检测和重连接支持。,移动,IPv4,技术相对成熟，被广泛应用于各种操作系统。,使用移动,IP,技术，,NEMO,网络的规模能够根据需求动态地增长和缩小。,3.2,.,1,优点与不足,缺点,出现了移动节点和通信对端之间的三角路由。,NEMO,网络在该方案中组成的是一个私有网络，移动网络节点被隐藏到移动路由器下，对于外部网络无法直接路由。,3.2.2,对移动,IPv6,路由优化的支持,在移动,IPv6,中移动主机可以使用路由优化选项，移动主机发送包含转交地址的更新消息给通信对端避免三角路由的产生。,移动路由器只能发送将整个,NEMO,网络与转交地址绑定的单个绑定更新消息给通信对端，以此来实现路由