浅谈移动IP技术

【摘 要】为了满足移动节点在移动中保持其连接性，移动IP技术随之产生。主要介绍移动IP的概况极其关键技术，根据现行状况分析移动IP技术中存在的问题及其基本解决方案。

【关键词】移动IP；隧道技术；三角路由；路由切换

一、引言

随着Internet的飞速发展和移动计算机日益广泛的应用，推动了对移动计算机无线接入的研究，即移动Internet的研究。像其它台式机用户一样，移动计算机用户希望接入同样的网络，共享资源和服务，而不局限于某一固定区域。且当它移动时，也能方便地断开原来的连接，并建立新的连接。IETF（Internet工程任务组）为了迎合这种需求，制定了移动IP协议，从而使Internet上的移动接入成为可能。

二、移动IP概述

移动IP节点拥有两个IP地址。一个是归属地址，是移动节点与归属网连接时使用的地址，不管移动节点移至网络何处，其归属地址保持不变。二是转交地址，就是隧道终点地址，转交地址可能是外区转交地址，也可能是驻留本地的转交地址。通常用的是外区转交地址。在这种地址模式中，外区就是隧道的终点，它接收隧道数据包，解除数据包的隧道封装，然后将原始数据包转发到移动节点。

三、移动IP的关键技术

1.发现

移动IP通过扩展现有的“ICMP路由器发现”机制来实现发现。发现机制检测移动节点是否从一个网络移动到另一个网络，并检测它是否返回归属链路。当移动节点移动到一个新的外埠链路时，发现机制也能帮助它发现合适的外埠。

2.隧道技术

隧道技术在移动IP中非常重要。移动IP使用IP的IP封装、最小封装和通用路由封装（GRE）三种隧道技术。

（1）IP的IP封装

由RFC2003定义，用于将IPv4包放在另一个IPv4包的净荷部分。其过程非常简单，只需把一个IP包放在一个新的IP包的净荷中。采用IP的IP封装的隧道对穿过的数据包来说，犹如一条虚拟链路。移动IP要求归属和外埠实现IP的IP封装，以实现从归属到转交地址的隧道。

（2）IP的最小封装

由RFC2004定义，是移动IP中的一种可选隧道方式。目的是减少实现隧道所需的额外字节数，通过去掉IP的IP封装中内层IP报头和外层IP的报头的冗余部分完成。与IP的IP封装相比，它可节省字节（一般8byte）。但当原始数据包已经过分片时，最小封装就无能为力了。在隧道内的每台路由器上，由于原始包的生存时间域值都会减小，以使归属在采用最小封装时，移动节点不可到达的概率增大。

四、移动IP存在的问题

1.三角路由问题及解决方案

通信主机（CH）发往移动主机（MH）的分组必须经过本地（HA），而从MH发往CH的分组是直接发送的，两个方向的通信不是同一路径，产生“三角路由”问题，这在MH远离HA，CH与MH相邻的情况下效率尤其低下。

在移动IP中，所有发往MH的分组都需经过HA，但由于不一定是最佳路由，所以需要对移动IP进行路由优化。当HA收到CH发往MH的分组后，HA通知CH关于MH的捆绑信息（即MH目前的FA地址），CH对分组封装并建立与外地（FA）之间的隧道，分组在隧道中透明传输。捆绑信息的传送通过一个明确的端口号完成。假如MH又移动了，新的FA将把更新的捆绑信息传送给老的FA，保证分组传送到新FA，而且HA随后也得到更新的捆绑信息，以后的分组传送将直接由CH发往新的FA。路由优化的移动IP对CH的要求较高，CH必须具备获取捆绑信息、包封以及建立隧道的能力，因此要对CH协议栈进行较大的修改。

2.路由切换问题及解决方案

路由切换问题指从MH离开原先的外地网络开始，到HA接收到MH的新的注册请求为止的这段时间内，由于HA不知道MH的最新的转交地址（COA），所以它仍然将属于MH的IP包通过隧道发送到原先的外地网络，导致这些IP包被丢弃，使得MH与CH间的通信受到影响（特别是在切换频繁或者MH到HA的距离很远时）。路由切换过程分两个阶段：移动检测阶段和重新注册阶段。完成上述两个阶段后，MH可以与CH继续通信，但是在这段时间内的丢包可能会与高层协议相互作用，进一步恶化通信性能。就是说移动检测、重新注册以及与上层协议的相互作用这3个因素共同决定了MH进行切换时的通信性能。

针对这些问题，可以通过分层的移动IP实现本地注册，即只有当MH移出该区域时，MH才需要重新向HA注册。这种方案降低了MH重新注册的时延，因此改进了移动IP的切换性能。

五、移动IP技术的优势及发展前景探析

（一）传输速率的改进

新的数据通信时代的到来，使得移动数据传输能力大为增强，同时受环境的限制越来越少，无论室内室外、手持还是摆放、行走还是开车，数据传输的业务数据均能达到较高的水平，移动数据的高速传输，对移动终端网络化、智能化的发展起到了极大地推动作用，很多功能不需要重启主机、不需配置硬件环境等，均能轻易实现，具有良好的市场空间。

（二）移动IP将作为4G时代的主流技术

随着3G技术的日益成熟，人们开始将目光转向4G技术的研发。目前，4G技术已经问世，其发展方向和目标着眼于提高移动设备无线访问Internet的主干宽带和Internet的速率，其无线连接速率将会达到目前移动上网速率的300倍，下载速率可达5-10Mbits/s。这一目标的实现，将有利于从宽带的CDMA向全IP网络演进，并使移动IP技术成为4G时代的主流技术。

【参考文献】

[1]杨鑫，陈俊亮.网络对移动性的支持及其研究[J].中国数据通信，2004（5）.

[2]叶敏华，刘雨，张惠民.Mobile IP中的切换技术[J].电讯技术，2003，（12）.

[3]IETF Internet Draft.Mobile IPv4 Regional Registration[S].

[4]邱玲，朱近康等.第三代移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2001.