毕业设计（论文）基于移动IP的路由优化技术.doc

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1、基于移动IP 的路由优化技术学员单位：三系D5队 学员姓名： 指导老师： 完成年月：2010年5月 摘要: 移动IP 是一种简单且可扩展的全球IP 移动性的解决方案,但是“三角路”一直是移动IP 中需要解决的一个关键问题。文章首先针对现有“三角路由”问题的优化方案进行了研究分析,接着对现有的俩种优化方案位置存储方案、信息绑定方案进行剖析推出其必然的被淘汰的结论。然后提出的四种新解决方案；移动IPv4中的路由优化、反向路由、移动IPv6及在不需要修改通信协议软件的前提下可行的新的路由优化方案,阐述了每种方案实现的关键技术，并分析了协议的技术性能和可行性。最后对这四种方案进行比较，提出了现有协议存

2、在的问题以及今后可能的研究方向。Abstract: Mobile IP is a simple and extensible global IP mobility solutions, but Triangular routing in mobile IP is a key problem to solve. This article first against the existing problems Triangular routing the optimization schemes are analyzed, and then the existing two optimizatio

3、n schemeLocation information storage solution, binding scheme analysis its inevitable elimination. Then put forward four new solutions. The routing optimization, mobile IPv4 IPv6 move backward routing, and dont need to modify the software under the premise of communications protocol feasible route o

4、ptimization solution, this paper expounds the key technology of each method are analyzed, and the technical performance and the feasibility of the agreement. For the last four schemes are compared, and puts forward the existing problems and agreement future research directions.关键词: 移动IP; 转交地址; 外地代理;

5、 本地代理; 路由优化Key words: mobile IP; care of address; foreign agency; home agency; route optimization1 引言近几年,随着通信技术和计算机技术的高速发展,越来越多的高性能通信设施日益成为人们生活中的必需品。这些高性能设施的优势在于任何时间、任何地点均可以成功接入因特网,因此,如何保证用户在进行网际移动的同时保持IP网络的完整性、保持用户通信的连续性是目前研究的一个重要课题。因此移动IP(Mobile IP，MIP)技术的出现正迎合了这种需求， 它能够在不间断当前通信状态的情况下无缝地漫游于Interne

6、t。移动IP 是一种在全球因特网上提供移动功能的技术，它提供了一种IP 路由机制, 使移动节点可以以一个永久的IP地址连接到任何链路上。移动IP 技术与特定主机路由技术以及数据链路层方案不同，前者还要解决安全性、可靠性问题，并且与传输媒介无关。本文针对移动IP 中“三角路由”问题以及现有的解决方案进行了研究分析，提出四种路由优化方案，并进行比较，最后得出研究方向。 移动IP网络中包括三个网络实体:移动主机MN（Mobile Nost）、归属代理HA（Home Agent）、和外地代理FA（Foreign Agent）,MN具有俩个IP地址：一个是归属地址（Home Address），用来识别主

7、机，也是用来识别TCP连接的永久地址；另外一个是转交地址（Care of Address）,其标识了MN在网络拓扑中的位置。MN处于其归属网络时，移动IP运行机制与普通IP相同。当MN漫游到外地网络时，从外地代理获得转交地址，并向HA发送注册请求信息，此消息中含有MN的转交地址信息，HA更新其绑定缓存（bangding cache）,使MN的归属地址和转交地址相关联。与MN通信的通信CH(Correspondent Host）发往MN的分组一MN的归属地址作为分组的目的地址，所以分组按网络前缀路由方式路由到HA，HA截获分组并将其封装、发送到MN。从MN发往CH的分组按普通的路由方式进行，此分

8、组的IP源地址设为MN的归属地址。此方向的分组路由途中如有入口过滤功能的路由器，则分组不能路由到MN。MN与CH之间的通信在MN移动时，可以不改变其IP地址而使其与网络中节点的通信保持不中断，并且主机的移动对网络层以上的协议和应用是透明的。如上所述，从CH到MN的分组需经过HA，给分组造成了不必要的延，这就是移动IP在路由中存在的三角路由问题。本文介绍移动因特网中几种可以消除移动IP中的三角路由的解决方案，以及移动IP中人们较为关注的热点问题。目录.1.移动IP的工作过程及其存在的问题11.1移动IP 的工作过程11.2 标准移动IP路由及三角路由12.现有的解决方案及其存在的问题22.1 位

9、置存储方案22.2 信息绑定方案23.新路由优化方案23.1移动IPv4中的路由优化（ROMIPv4）33.2 反向路由（Reverse Routing）43.3 MIPV6方案53.3.1 一般方案53.3.2 分层移动IPv663.3.3 NEMO 和嵌套 NEMO103.4在不需要修改通信协议软件的前提下可行的新的路由优化方案143.4.1优化方案143.4.2.基于新方案的安全机制163.4.3 新方案的优势164.结论171.移动IP的工作过程及其存在的问题1.1移动IP 的工作过程移动主机在不同子网间漫游,其工作过程如下:家乡代理和外地代理不停地向网上发送代理广播消息,以申明自己的

10、存在。移动主机接收到这些消息,确定自己是在本地网还是在外地网。如果移动主机发现自己仍在本地网,即收到的是家乡代理发来的消息,则不启动移动功能。如果是从外地网络返回本地网,则向家乡代理发出取消注册的功能消息,声明自己回到了本地网。当移动主机检测到它移到外地网,则获得转交地址(CoA) 。然后移动主机向家乡代理登记,表明白己已离开本地网,把所获得的转交地址通知家乡代理。登记完毕后,所有发给移动主机的数据包被家乡代理截获,经家乡代理封装后,通过隧道发到外地网络的外地代理FA 或移动主机自身。移动主机发送数据到一般的IP 主机时,按正常的IP 寻址方法发送,不必通过家乡代理。1.2 标准移动IP路由及

11、三角路由1.1节所述的工作过程有效地解决了移动主机在子网间漫游通信,但是却在路由上存在着问题。当移动主机发送数据时,不管是在本地网络还是外地网络,它都始终保留了本地网络的地址,当它发送数据包时,可以用通常的IP 协议发送。反之,当一般IP 主机给移动主机发送数据包时,首先到达移动主机的家乡代理(HA) ,HA 再根据接收到的移动主机当前的转交地址CoA(假定第1 种地址) ,将数据包发往外地网络,由外地代理最终将数据包发给移动主机,因此出现了路由的”三角问题”。最差的情况是当发送数据包的一般IP 主机靠近移动主机所在的外地网络,或移动主机已经漫游到发送数据包的通信主机所在的网络时,数据包却仍要

12、先到达移动主机的家乡代理,再由家乡代理发送到外地代理,最后到达移动主机。这种路由增大了传输延迟,对一些延迟敏感的业务如音频、视频业务等将造成极大的损害。同时,数据包在网络中传输时间过长,还浪费了网络资源,增加了网络负担。另一方面,移动主机跨越不同的网络时,等待家乡代理处理注册请求期间,先前的外部代理将接收许多发向移动主机的数据包。由于移动主机位置移动,该外地代理将丢弃这些数据包,这样将严重影响通信质量。因此,有必要对移动IP 的路由机制进行优化。下边的图形实例更形象化的说明问题：即当MH通过从外地代理（FA：Foreign Agency）处获得的临时转交地址（CoA：Care of Addre

13、ss）向本地代理（HA: Home Agency）成功注册后， 如图1 所示， 通信节点（CN：Corresponding Node）便可以与MH 进行通信了。由CN 发出的数据包将首先到达HA，然后由HA 对其进行IP 封装并通过隧道发往FA，当FA收到由HA 发送的数据包后，对该数据包进行解封，最后将数据包发往MH。但是当MH向CN 发送数据包时则不需要使用隧道技术，而是采用一般路由直接将数据包发往CN。从中可以看出，移动IP 存在“三角路由”问题，即从CN 到MN 的数据包需要经过HA 的转发，由此可以看出其经过的路径不是最佳路由，显然路由效率低下。 z图1 MNCH隧道Internet

14、FA HA 移动IP原理图2.现有的解决方案及其存在的问题2.1 位置存储方案如果采用位置存储方案，则不需要HA 和FA，只需将MH的初始位置信息保存在HA 的位置存储器（LM：Location Memory）中。同时MH 把它在FA 处获得的CoA 直接通过HA 的LM进行注册。这样，如果CN 向MN 发送数据包，那么它可以直接在HA 的LM 中获得MN 的CoA，从而可以达到CN 与MN 直接通信的目的。但是实现该方案需要两个前提：（1）CN 必须具有查找LM 的功能， 而这就必须对CN 的通信软件协议进行针对性的改进；（2）如果LM 不在本地网络，那么这就要求CN 必须首先对LM 的当前

15、位置进行查询，显然这使得该方案的问题更为突出，实现起来更加困难。2.2 信息绑定方案信息绑定方案要求CN 必须具有一个绑定的信息表， 也就是要把MN 的CoA 和HA 进行绑定。这样CN 就可以通过隧道直接将数据包发送到MN 的CoA，而不用经过MH 的本地网络，也不用通过HA 转发。如果CN 没有MN 的相应绑定信息，那么它将按照一般路由机制首先将数据包发往HA，HA 再将收到的数据包通过隧道转发到MN 的CoA，并同时将MN 的CoA 的相关信息告知CN。CN 可以通过收到的信息对MN 的绑定信息进行保存，从而获得MN 的CoA。3.新路由优化方案路由优化方案在技术上应该满足 ：CH到MH

16、方向的分组采用直接路由；用来传输数据和信令信息而产生的负荷尽量小； MN在网络中切换时产生分组丢失尽量少。除了在技术上优化，路由优化方案还应该具有可行性，在CH不应对操作系统做太大的改动，并且与上层协议包括TCP/IP可以共存。3.1移动IPv4中的路由优化（ROMIPv4）ROMIPv4中3，定义了四种类型消息用于管理移动节点的绑定信息：绑定警告消息、绑定请求消息、绑定更新消息和绑定确认消息。在ROMIPv4中，CH含有MN的绑定缓存，即根据绑定缓存 图3-1-1 通信节点(CH)s=HAd=CoAS=CHD=MH净荷 归属地(HA)外地代理（FA）s=HAd=CoAS=CHD=MH净荷因特

17、网 S=CH D=MH 净荷 移动节点 (MN)MIPV4与ROMIPV4路由示意图D-分组的目的地址，S-分组的源地址，d-封装报文的目的地址，s-封装报文的源地址，CH-通信节点，HA-归属代理，FA-外地代理，CoA-转交地址知晓MN在网络拓扑中实际的位置（CoA），CH封装其发往MH的分组。根据分组后分组头部的目的地址（即CoA），路由器将分组直接发往MN而不经过HA。另外，MN在网络中从一个外地子网漫游到另外一个子网时，旧的外地代理如果具有MH的绑定缓存，也可以将收到的分组转发给MH，这样就减少了移动节点漫游时造成的分组丢失，实现了软切换。另外，在传输层，MH始终采用归属地址作为通信

18、地址，所以实现了移动的透明性。图1为MIPv4 示意图。在ROMIPv4中，每个分组经过封装后，都增加了20个字节的负荷4，消耗了更多的链路带宽；在CH和MH中对分组分别进行封装和解封装处理，产生一定的延迟；CH时通过HA 发送绑定更新消息使其更新绑定缓存，HA一旦出现故障，整个通信就会被迫中断；用于移动性管理的信令信息都是采用控制分组（CPU）分组，增加了整个网络的负荷。另外，要实现ROMIPv4，CH必须支持移动IP，并且能够处理绑定更新消息，且具有封装功能。3.2 反向路由（Reverse Routing）反向路由协议与MIPv45一样支持主机的移动性6，而且与ROMIPv4相比较，以更

19、简单的形式实现了优化。当MH漫游到外地网络时，向CH发送注册消息（含有MH的归属地址和转换地址信息），此消息到达CH所属的子网时，被此子网的路由器截获，更新其路由表，删除注册消息。当从CH发出的以MH归属地址为目的的分组到达路由器时，路由器根据针对MH的入口改变IP分组的目的地址为移动节点的转换地址，之后将分组路由到MH。实现了路由优化。这里需要说明的是，实现此功能的路由器列表中，移动节点的入口格式修改为：（目的地址，下一跳路由器，出口，转换地址），而且，“下一跳路由器”与“出口”是与“转换地址”相关联，而不再是与“目的地址”相关联。图2是反向路由中路由器对分组进行地址交换处理的示意图。图3-

20、2-1CH 地 CHMN 净荷 址 CH CoA 净荷交 CH CoA 净荷换 图二 反向路由中的地址交换可以看出，反向路由方案实现起来比较简单，只需增加CH所属子网出口的路由器功能；处理移动节点注册消息、更新路由表和地址转换即可；对分组处理上不需要封装和解封装，减少了分组处理时间；实现了操作上的透明性。不难看出，当MH从一个网络漫游到令外一个网络时，发往MH旧的转交地址的分组无法再被MH接收，造成分组丢失，无法实现软切换。所以，此方案只适合允许少量分组丢失的应用，而且不适合MH在网络中频繁切换。3.3 MIPV6方案3.3.1 一般方案IPV6 协议本身就支持移动IP 路由优化7。作为更高版

21、本的IP协议，IPV6与IPV4的区别之一就是分组头部中减少了不经常用的域，将某些域移到扩展头部。IPV6对分组头部扩展进行了严格的定义。MIPV6的这些特点，其中与路由有关的扩展头部包括;1目的选项头部 此头部包含仅被分组的最终目的端和路由头部列出的中间目的端所检查的选项。在MIPV6中，目的选项包括：绑定更新选项、绑定确认选项、绑定请求选项以及归属地址选项。2路由头部 类似于IPV4中松/严8源路由选项和记录路由选项。在MIPV6中，路由头部列出了分组必须经由的路由器（中间目的地），以及分组到达的最终目的端。含路 由头部的分组必须经由列表中的中间目的地到达最终目的地。分组在路由头部中列出中

22、间目的地，相邻俩个中间目的地之间采用网络前缀的路由方法。分组的归属地址选项和路由头部实现了移动的透明性和路由优化。CH只需要了解归属地址选项。在从CH到MH方向上分组发送的时候，第一个分组可能会出现三角路由。CH在发送第一个分组时，如不了解移动节点的转交地址，则按普通的MIPV4路由方案首先将分组发到HA,再由其 封装路由到MH。MH接收到分组时，发送绑定更新消息到封装分组的源（MH），使其更新绑定，根据此绑定，CH将转交地址作为唯一的中间目的地址，将归属地址作为最终目的地址。这样，之后的分组就可以通过利用路由头直接路由到移动节的源地址点。在MH到CH方向上，发送的分组在传输层上以MH的归属地

23、址作为分组的源地址，在网络层，将MH的转交地址作为分组的源地址，在分组中增加归属地址选项携带其归属地址信息。当分组到达MH时，对分组进行处理，将源地址恢复为归属地址传给网络层以上的协议。这样就实现了移动的透明性。MH在网络中切换时，发送MH的分组会丢失，MIPV6本身并不支持移动节点在网络中的软切换，文9作为MIPV6的扩展，提出了实现移动节点软切换的方案，文10中定义了一种缓冲机制来减小分组在移动节点切换时丢失的可能性。 MIPV6中的路由优化充分利用了IPV6的扩展头部，而且用于移动性管理的消息可以在分组的扩展头部中捎带（在通信节点之间由分组发送的情况下），不需要占用额外的网络资源。而且I

24、PV6规定，只有那些在目的地址（包括中间目的地址和最终目的地址）出现的节点才可以检查路由头部。所以在从通信节点到移动节点的分组中的路由头部不会被途径的任何路由器检查。根据上述，在MIPV6中，只有移动节点检查分组的路由头部。所以，分组在途中并不需要路由器的特殊处理。这样就减少了分组在中间路由器中的滞留时间。在整个通信过程中只需要HA 短时的功能支持，不会在移动节点的归属网络造成拥塞，或因HA 的故障而使通信中断。随着网络中移动节点的增多，MIPV6的这些较ROMIPV4没有的优势会更加明显。IETF提出了分层移动IPv6 （Hierarchical Mobile IPv6，简称HMIPv6），

25、把邻近的IPv6网络划分为不同的 域，每一个域由一个或多个移动锚点（Mobility Anchor Point，MAP） 来管理， 当MN频繁切换时， 使绑定更新（Binding Update，BU）处理局部化，可减少网络开销。但 是当MN增多时， 需要在移动IPv6的协助下解决因MN 改变IP地址的问题，而不会造成连接中断，且未来无线 设备的使用数量将呈级数增长。 当这些无线设备移动 到其他域后，在现行的移动IPv6中的家乡代理（HA）就 需要协助维持Correspondent Nodes （CNs） 及Mobile Nodes（MNs）之间大量数据的传输，这会造成HA相当大 的额外负担。

26、因此，我们提出了HPROM模型来改善由 HA及早主动告知CN， 让CN知道MN的Care of Address（CoA），由CN直接向MN的CoA传送信息，以减少借助 HA的tunneling处理， 这样就能减轻HA的tunneling负 担。 也就是说， 我们所设计的HPROM主要让HA发送 “ICMP Mobile Node Handoff Message”给CN，让CN提前 知道MN已不在其Home Network里， 如果CN要传送数 据给MN，可以直接传送给MN所在地新的CoA。 为了检 验HPROM的性能，我们使用了Network Simulator21 来 模拟HPROM的运行，

27、 并设计出两个实验来比较HA上 的HPROM与移动IPv6-Route Optimization2 的性能，从 其模拟结果中可以看出HPROM能改善HA的性能。3.3.2 分层移动IPv6在HMIPv6网络中， 一个MN配置了两个转交地址（Care of Address，简称为CoA），即区域转交地址 （RCoA）和链路转交地址（LCoA）。 移动到外地域的 MN通过RCoA与CN和HA进行通信， 接收所有的报 文，然后通过隧道传送给MN。 如果MN只是在域内改 变了地址，只要向MAP注册新的地址，而RCoA 不需 要改变，这样MN的移动对HA和CN来说是透明的。HMIPv6路由优化如图1所示

28、。 CN发送的报文首 先传送到MN的HA， 然后传送给MN的RCoA， 如果 MN接收到的报文是从HA通过隧道传输的，MN发送 BU给CN，在HMIPv6网络中，BU把MN的RCoA告知给 CN，如果MN改变了它的RCoA，MN发送BU给绑定更 新列表中的CN，CN接收到BU信息后，更新绑定缓存 并发送一个BACK信息给MN。 当MN接收到BACK信 息后，更新BU 列表，当更新完成后，CN 可以直接发 送报文给MAP，在HMIPv6 中，如 果CN 和MN 在 同 一 个MAP域内，它们之间的通信不是最佳路由。尽管存 在更短的路由，但所有的报文都要路由到MAP，导致 传输时间更长。 HMIP

29、v6已经考虑了CN和MN在同一 条链路上的情况，报文可以直接传送而不经过MAP， 然后HMIPv6 没有考虑到同一个域而不是同一条链 路上两个节点的通信情况。对于移动IPv6 的相关研究， 大都在探讨MN 与 CN 之间的路由问题3-5，而对HA 上的性能分析则相 当少见。 然而依据移动IPv6的Draft 246中的说明，目 前HA角色主要由路由器来担任， 当路由器加上了 HA功能后， 对路由器原先所负责的工作必然会 图3-3-2-1HA工作增大而有所影响。 随着无线网络设备使用的 大幅增加， 这也意味着同一Home Network下将会有 相当多的MNs存在， 而这些MNs又必须依赖着同一

30、 HA来协助这些MN达到Mobility，对于HA来说负担相 当重。（1） 移动IPv6的HPROM模型根据IPv6地址层次结构的特点， 同一层次上的 多个网络在上层路由为一个统一的网络前 缀，网络前缀相同的节点必定处于同一层次的同一 网络中， 所以可以通过比较CN和MAP的网络前缀， 来确定两者是否在同一个网络中； 但在MAP信息选 项中不包含MAP的网络前缀长度信息， 仅仅通过逐 位匹配，不能确认CN 与MAP 的关系，需要对MAP 公 告的MAP信息选项进行扩展， 使之公告MAP网络前 缀信息。 MN可以注册多个MAP，选择合适的MAP与 一组CN进行通信，从而实现路由优化。（2） HM

31、IPv6的扩展为了实现HPROM模型， 必须在原来HMIPv6协 议的基础上进行修改， 首先要对移动锚点的MAP全 局地址选项进行修改，HMIPv6中的格式如图3-3-2-2所示。图3-3-2-2类型长度距离优先级RITPV保留有效生存期MAP 的全局地址 图 MAP格式对该MAP格式进行扩展， 在MAP的全局地址上 增加MAP在网络的前缀信息，修改后的格式见图3-3-2-3。 图3-3-2-3类型长度距离优先级RITPV保留有效生存期带前缀信息选项的 MAP 全局地址图 修改后的MAP格式（3）HMIPv6的HPROM模型为了改善HA 在移动IPv6 上的问题， 我们提出 HPROM模型。

32、在这之前有很多人提出以路由优化来 解决Mobile IPv6上的三角路由问题， 但在路由优化 中HA仍然需要与MN使用tunneling机制， 来将CN传 送给MN的Home Address封包传送给MN的RCoA。 如 果 在 MN 个数不多的情况下 ， 对 于 HA 所 造 成 的 tunneling负担并不容易被察觉。 但是随着无线网络 使用规模的扩大， 未来无线网络环境中将会有大量 的移动设备同时存在于同一个Home Network内。 那 么当这些MNs移出其Home Network后，每个MN又有 CN要与其进行连线时， 在HA上所面临的最大问题， 便是需要与各MN之间使用tunn

33、eling的机制， 以便能 与MN保持连接，进而协助CN将封包传送给MN。 在这 种情况下，扮演HA角色的路由器将承受很重的负担。 而 在我们所提出的HPROM 希 望HA 能 够 减 少 使 用 tunneling来传送报文给MN，让HA可以有更多的时间 处理其路由器本身的工作。在图4中可以将HPROM处 理工作分成HA、CN以及MN部分来看。 图3-3-2-4 在HA 处理部分， 当MN 移动到Foreign Network 后，MN会送Binding Update Message给HA告知MN所 在的CoA。 假如有一CN要传送报文给MN，而CN不知 道MN已经移出Home Networ

34、k， 此时CN还是会把给 MN 的 报 文 传 送 到 MN 的 Home Address 由 HA Tunneling传送。 而在HPROM模型里面，当HA收到从 CN 送过来的要tunneling 给MN 的报文时，HA 会送出 Mobile Node Handoff Message给CN， 主动告知MN的 CoA， 让CN下次就可以直接将资料送给MN 所在的 CoA。 而在CN处理部分，当收到从HA送来的Mobile Node Handoff Message 后 ，CN 会 送 Confirm Mobile Node Handoff Message给MN所在的CoA， 以确认MN 已移到

35、Foreign Network了。 同样在MN处理部分，当 MN 收 到 CN 送 过 来 的 Confirm Mobile Node Handoff Message 后 ，MN 便 会 传 回 Mobile Node Confirm Message 给CN， 当CN 收到该报文后便可以把MN 的 Binding 加 入 到 Binding Cache 内 ， 如 此 便 完 成 了 H PROM 的 处 理 流 程 。 对 于 CN 送 给 MN 的 Confirm Mobile Node Handoff Message， 主要目的是要告知 MN 有一CN 要与其进行信息传输； 当MN 收到

36、此信 息后，便会将此CN 加入到Binding Update List 内，以 便MN 再次进行移动而取得一个新的CoA 时， 可以 使用Binding Update Message 告诉CN 其最新 的 位 置 所在。（4）HPROM的仿真分析我们以HPROM在NS-21 上进行模拟测试，以便 证明HPROM 的确 比Mobile IPv6 -Route Optimization 能够让HA有较高的执行性能。为 了 比 较 HA 在 HPROM 与 Mobile IPv6 -Route Optimization上性能的差别， 设计了如图5所示的网 络 拓 扑 结 构 ， 其中的网络节点均依照

37、 NS -2Hierarchal IP Address格式给予命名。 图3-3-2-5 观察图5，当有众多的MNs与CNs存在时对HA会 有什么影响，对于MNs与CNs的节点数设为30，模拟 处理流程如下： 当t=100时，15个MN（1.1.1）（1.1.15）离开HomeNetwork到Foreign Network下。当t=200时，15个CN（0.0.1）（0.0.15）开始传 送信息给MN （1.1.1）（1.1.15）；同一时刻另15 个MN（1.1.16） （1.1.30） 离 开 Home Network 到 ForeignNetwork下。当t=350 时 ，另15 个CN

38、（0.0.16）（0.0.30）开 始传送信息给MN（1.1.16）（1.1.30）。当t=850时，模拟结束。从图6所示的网络拓扑模拟结果看出，无tunneling的HA比有tunneling的HA性能更优，原因在于HA并不 会将CN传送给MN的资料用tunneling再传送给MN的 CoA。 然而实际上CN要传给MN的资料已经送达HA端， 若不使用tunneling传送必定会造成带宽浪费。 所以为 了节省带宽并避免封包丢失， 在HPROM中仍采用与 Mobile IP6-Route Optimization相同的做法，即HA会将 CN传给MN的资料使用tunneling传送到MN的CoA。

39、 由 于 在 HPROM 中 HA 会 先 送 出 Mobile Node Handoff Message 给 CN， 则 CN 不 必 等 到 MN 发 出 Binding Update 即可知道MN 已经移到其他网络 ，CN 也可以 提早停止借助HA的tunneling传送报文， 因此HA 在 HPROM 上所得到的结果远远优于 Mobile IPv6 - Route Optimization。 图3-3-2-6随着MNs与CNs的个数增加，HPROM对HA的性 能提升越明显。 在Mobile IPv6-Route Optimization部 分， 当MN个数增加后HA所需要进行传送的封包

40、个 数也相对会增加很多，而有HA tunneling的封包个数 需 在 MN 送 出 Binding Update Message 给 CN 后 才 较 少 。 而 在HPROM 中 ， 由 于HA 会 送 出Mobile Node Handoff Message给CN， 故CN可以提前知道MN已经 不在其Home Network 里， 而且也能提前取得MN 的 CoA，直接将资料传送给MN的CoA，所以其所得结果 也比Mobile IPv6-Route Optimization好。（5） 结 语我们提出HPROM 模型以改善原Mobile IPv6 路 由优化中HA所需要传送大量资料而造成的

41、问题透 过。HA传送Mobile Node Handoff Message给CN，可使 CN提早知道到MN的CoA位置， 直接对MN的CoA传 送资料。 此外，使用该模型可以减少资料在tunneling 上的处理，特别是在大量MNs和CNs时，为HA简化运 算的性能比较明显，也能让HA专心扮演路由器的角 色，不需花较多额外运算在CN到MN的tunneling上进 行处理。3.3.3 NEMO 和嵌套 NEMO 3.3.3.1 NEMO 基本支持协议 NEMO基本支持协议是在移动 IPv6 的基础上制定的，它的许多功能和移动 IPv6 是一样的，只是增加了一些新 的扩展功能。NEMO 基本支持协

42、议见图 1 。在 NEM O 基本 支持协议中，NEMO 网络在家乡链路上有一个路由器作为 家乡代理(HA)，每个 H A 都对应一个 M R 所在的移动网路 的移动网路前缀(MNP)，所有的数据包都是通过 M R 和 HA 之间建立的双向隧道进行传输的。M R 在家乡网络分配有 家乡地址。当 M R 改变它在互联网上的附着点时，它会 给 H A 发送一个绑定更新消息。绑定它的转交地址和 MNP 并重新建立双向隧道。在移动 IPv6 协议中每个主机都必 须支持移动功能，而在 NEMO 协议中只需要 MR 和 HA 支持 新的功能。这样 MNN s 能够在 NEM O 基本支持协议下保证 与互联

43、网的不间断连接，并且不需要支持移动功能。图3-3-3-1 图NEM O 基本支持协议 嵌套移动网络(Nested NEMO)由于 NEM O 网络的移动特性, 多个移动网络依次附 着, 可以形成树型的嵌套 NEMO 网络。一些 NEMO 移动网络 的 M R 也可以附着在上层的移动网络上，并且本身也可 以为其它移动网络提供附着点。这样，移动网络层层嵌 套, 如果将每个移动网络作为一个节点, 用其 M R 作为代 表, 而且避免出现环状嵌套, 整个嵌套的移动网络就构成 一种树型拓扑结构。当这样一个嵌套NEMO 形成以后，将在每个 M R 和 H A 之间建立一个双向隧道，数据包将通过多个 H A

44、 和多重封装进行传送。图3-3-3-2图 Nested NEMO图 3-3-3-2为最简单的嵌套移动网络(nested NEMO)模型。在 MNN和目标节点CN(Correspondent Node)之间传送的数据 包将会通过 MR 2 和 HA 2 之间建立的隧道，此隧道中又包 含 MR1 和 HA1 之间建立的隧道。尽管通常情况下，嵌套移动网络的深度只能达到 2 到 3 级。然而 3 级以上的嵌套网络也是存在的。考虑嵌 套 NEMO 网络内部不同移动子网之间的通信问题, 可以发 现虽然通信节点之间的物理网络位置可能比较近, 但是 路由过程与前面的路由过程一样复杂, 需要经过多次隧 道封装

45、/ 解封, 而且存在重复路径问题, 绕道经过外面的各 级家乡代理 H A 后再返回进入移动网络。因此嵌套NEM O 的 路由优化是很有意义的。3.3.3.2 NEMO 路由优化的问题及路由优化的 概念 （1） NEM O 路由优化问题现状NEMO 工作组就 NEM O 基本支持协议中存在的问题在 文3 中详细阐述了。其中较为详细阐述的有以下两点：1) 路由欠佳而引起的网络延迟。2) 多重封装导致系统开销过大。 路由欠佳问题 在网络中数据包的传送往往不是通过源端地址和目的端地址之间的直接路径进行传送，而是通过一些其它 的路径绕道传送。在 NEM O 基本支持协议下，发往 MNNs 的数据包至少要经过一个 HA 。当 M R 移动到外地链路时， 就会造成数据包的传送路径的不理想化。根据 MR s 的附着点的不同，不理想的路由导致了大量数据包延迟和严重的实时应用问题。不理想的路径选 择导致严重的带宽浪费，引起网络拥塞，导致数据包的 丢失。由于 H A 负荷过载，导致家乡链路成为整个网络 的瓶颈。 多重封装导致系统开销过大 如果设嵌套的级数为 N，则包含封装以前的 IPv6 包头在内，总的 IPv6 的包头数为 N+1 。可以看出对于一个 嵌套 NEM O 而言，嵌套的级数越深，封装的数目