移动IPv6的研究与实现

何琪芳

关键词:IPv6QoS3G

移动IP技术是移动通信技术和IP技术的有机结合,它不只是简单的叠加,而是一种深层的融合。即对IP协议进行扩展,支持终端的移动性拥有固定的IP地址,而且不论移动到什么地区或者通过什么方式连接到Internet都是如此。移动IP技术充分利用了IPv6带来的便利与优势，实现了移动IP，因次被称为移动IPv6技术。它是IPv6重要的研究和应用方向之一。

一、移动IPv6的基本概念

移动节点：指移动IPv6中能够从一个链路的连接点移动到另一个连接点，同时，仍能通过其家乡地址被访问的节点。

家乡代理：指移动节点家乡链路上的一个路由器。当移动节点离开家乡时，能截取其家乡链路上的目的地址。通信对端：指所有与移动节点通信的节点。

家乡地址：指分配给移动节点的永久的IP地址，属于移动节点的家乡链路。标准的IP路由机制会把发给移动节点家乡地址的分组发送到其家乡链路。当移动节点在家乡链路上有多个家乡子网前缀时，其可以有多个家乡地址。

转交地址：指移动节点访问外地链路时获得的IP地址。这个IP地址的子网前缀是外地子网前缀。移动节点同时可得到多个转交地址，其中注册到家乡代理的转交地址称为主转交地址。

家乡链路：指对应于移动节点家乡子网前缀的链路。

外地链路：指除了其家乡链路之外的任何链路。

绑定：指移动节点家乡地址和转交地址之间的关联。

二、移动IPv6的关键技术——QoS

现有的Internet所提供的是“尽力而为”(Best—effort)的服务已经不能满足许多新的应用需求。因此，需要在Internet中支持QoS保证技术。为了解决IPQoS的问题，IETF提出了几种服务模型和机制，主要有：集成服务(IntServ，IntegratedService)，区分服务(DiffServDifferentiatedService)，多协议标记交换(MPLS，MuItiProtocolLableSwitch)等。但是这些研究都是基于固定网络的。移动Internet会给QoS的研究带来许多新的问题，如无线通信质量、移动管理、电池的寿命等。这些因素对移动IP网络中的QoS保证提出了更高的要求。因此，在移动IP网络中实现QoS要比固定IP网络中复杂的多。当移动节点改变网络连接点时，数据分组经过的中间网络管理域可能发生变化。因此，必须在移动节点的数据分组中包含对QoS的支持信息，允许移动节点在当前位置的路径上建立和维持预留资源。这个协议的实现需要修改和扩展RSVP协议。然而，要实现IntServ的QoS保证比较困难，因为它是基于流的、复杂的资源预留、QoS路由和调度机制。由于在大规模的网络中链路的状态是不稳定的，因此有效的资源预留将是一个很困难的工作。同时由于基于流的操作的复杂性随着传输流数量的增加而增长，使得IntServ面临着扩展的问题。DiffServ虽然具有很好的扩展性，但不能提供精确的服务保证，而且由于缺乏端到端的倍令传输，不支持显式的接纳控制和动态资源管理，使得其很难适应移动环境下的QoS需求。为了支持端到端的QoS，可以考虑将IntServ和DiffServ结合起来，互相协同，最终达到既能实现与状态无关网络近似的可扩展性，又能提供强有力的QoS保证。

三、移动lPv6在3G网络中的实现

3G网络中的移动终端要想获得IPv6数据服务，首先需要获得一个合法的IPv6地址。由于3G网络中的终端节点没有惟一标识，所以其地址的自动分配与拨号网络类似，是基于PPPv6的。与一般IPv6节点的地址配置一样，在3G网络中，移动节点的地址配置也有两种方式：有状态地址自动配置和无状态地址自动配置。有状态地址自动配置使用外部协议(如DHCPv6)连接到分配地址的服务器上，而无状态地址配置则与在以太网中的配置方式有所不同。在3G网络中，GGSN~的每一个APN0都可以单独指定地址配置方式，其中无状态的地址自动配置方式与一般的

IPv6节点不同。地址配置的协议过程如下：

移动终端向SGSN~发起“激活PDP上下文请求”的消息，并在消息中将相关参数传给SGSN(其中参数“PDP类型”指定为IPv6)；

SGSN接收到请求后，向GGSN发送带有上述参数的“创建PDP上下文请求”消息；

GGSN收到请求后，为移动终端分配接口标识并创建一个链路本地地址，然后将相关信息封装在“创建PDP上下文请求”的应答消息中，发回给SGSN；

SGSN收到应答消息后，将相关信息封装在“激活PDP上下文请求”接收消息中，发回给移动终端；

移动终端得到地址信息后进行相应的配置，并将接口标识解析出来，然后按照配置发送一个“路由请求”消息给GGSN(第一跳路由器)；

GGSN执行完“激活PDP上下文请求”操作后，向移动终端发送一个“路由通告”。

经过以上过程，移动终端利用路由器广播信息，与先前收到的接口标识组成IPv6地址。由移动终端发出的IPv6数据包则被3G网络中的节点直接转发到GGSN，再由GGSN路由到目标网络。每一个连在网上的手持机或移动电脑都会创建一个主要PDP上下文请求用来与因特网通信。手持机在与GGSN连接的整个生命周期内，可以创建许多主要和／或次要PDP上下文请求。在3GPP中，GGSN为每个主要PDP上下文请求分配一个单独的64bit标识。GGSN也把一个单独的64bit前缀公布给手持机，这两个部分组合成一个IPv6地址。随后，GGSN对SGSN中的PDP上下文请求入口进行修改，使之包含整个IPv6地址。这样，SGSN就能知道每个3GPP节点的单个IPv6地址了(比如说是为了计费的需要)。该地址也用在GGSN中标识与每个包相关联的PDP上下文请求，它假设3GPP节点不产生任何地址(除了由GGSN分配的单

个标识／前缀组合之外)。

四、结语

移动IP需要一定量的IP地址来作为移动节点的转交地址，对于捉襟见肘的IPv4来说相当困难，而IPv6在拥有庞大地址空间的同时，提供了更好的自动配置的支持，生成转交地址相当方便；解决了所谓的“三角路由”问题。在其工作过程中，在外地的移动节点会将“绑定更新”消息发往与之通信的节点，它们之间IP包的路由无须经过家乡代理。另外，移动IPv6无须外地代理，有着更加方便完善的安全机制，再加上IPv6协议栈本身相对于IPv4的优势，它会有着更为广阔的发展前景。

参考文献：

[1]李腊元,李春林.计算机网络技术.[M].北京:国防工业出版社,2001.

[2]桑海泉,孙世明.IPv6对移动IP的支持.[J].通信世界,2001.(3).

[3]李庆,曾志纯.IPv6协议对移动性的支持.[J].计算机技术与发展,2003.(11).