阚志刚 赵凯
移动IPv6与移动IPv4相比优势明显，主要是其设计吸收了移动IPv4的发展经验，并且抓住了设计新版本IP协议（IPv6）的大好时机，结合了IPv6的很多新特性。人们相信，未来移动网络应首选移动IPv6协议。
现在的互联网协议是IPv4，它原本不提供任何移动性支持。针对这一情况，IETF于1996年制定了支持移动互联网设备的协议，称为移动IP，其协议有两种版本：基于IPv4的移动IPv4和基于IPv6的移动IPv6。
IPv6的出现是移动计算的一个重要里程碑。IPv6的主要特性对于未来的移动无线网络的发展至关重要，这些特性包括：足够多的IP地址，要求安全数据包头的实现，目的选项提高了路由效率，地址自动配置，避免入口过滤，错误恢复没有软状态“瓶颈”。
移动IPv6基本协议
移动IP的主要目标是:不管是连接在本地链路还是移动到外地网络，使移动节点总是通过本地地址寻址。移动IP在网络层加入了新的特性，在改变网络连接点时，运行在节点上的应用程序不需修改或配置仍然可用。这些特性使得移动节点总是通过本地地址通信。
这种机制对于IP层以上的协议层是完全透明的，如TCP、UDP及所有的应用程序。DNS中移动节点的条目是关于本地地址的，因此当移动节点改变网络接入点时，DNS不需要改变。事实上，移动IPv6影响了数据包的路由，但是却又独立于路由协议（如RIP、OSPF等）本身。
移动IPv6操作包括本地代理注册、三角路由、路由优化、绑定管理、移动检测和本地代理发现。
移动IPv6的工作机制如图1所示。图中有3条链路和3个系统。链路A上有一个路由器提供本地代理服务，这个链路是移动节点的本地链路。移动节点从链路A移动到链路B。链路C上有一个通信节点，可以是移动的或者静止的。
当移动节点连接到外地链路时，除了本地地址外，它还可以通过一个或多个转交地址进行通信。转交地址是移动节点在外地链路时的IP地址。移动节点本地地址和转交地址之间的关联称为“绑定”。移动节点的转交地址可以通过无状态或者有状态地址自动配置（如DHCPv6）。
移动IPv6的实现离不开本地链路上的本地代理。当移动节点离开本地时，要向本地链路上的一个路由器注册自己的一个转交地址，要求这个路由器作为自己的本地代理。本地代理需要用代理邻居发现来截获本地链路上发往移动节点本地地址的数据包，然后通过隧道将截获的数据包发往移动节点的主转交地址。为了通过隧道发送截获的数据包，本地代理要把数据包进行IPv6封装，外部的IPv6报头地址置为移动节点的主转交地址。
当移动节点离开本地时，本地链路的一些节点可能重新配置，以至于执行本地代理功能的路由器被其他路由器所代替。在这种情况下，移动节点可能不知道自己本地代理的IP地址。移动IPv6提供了一种动态本地代理地址发现机制，移动节点可以动态发现本地链路上本地代理的IP地址，离开本地时，它在这个本地代理上注册转交地址。
移动IPv6还定义了一个附加的IPv6目的选项。由于每个数据包都包含本地地址选项，发送方的移动节点可以把本地地址告诉接收方的通信节点，而转交地址对于移动IPv6以上层（如传输层）是透明的。
在IPv6中，移动节点能把自己的转交地址告诉每个通信节点，使通信节点和移动节点之间进行直接路由，避免了三角路由问题。由于未来互联网上会有大量的无线移动节点，因此，在路由效率上的大规模改善可能对互联网的扩展性产生本质的影响。
移动IPv6中的切换
快速切换减小或者消除了移动节点建立新的通信路径的延迟；平滑切换则减少了数据包的丢失率；而无“缝”切换是两者的结合，即低延迟和低丢失率。
移动IPv6已经提供了切换过程，但是在某些情况下不适合支持实时应用程序。研究切换的目的是要减少切换的延迟和丢包率，移动IPv6能很好地处理运行实时应用的移动节点的移动问题。除了移动IPv6给出的基本切换过程外，也可以采用其他信令过程和优化方法。
完美的切换是无“缝”切换，包括快速切换和平滑切换。
1．快速切换
通常根据控制分类，切换可以分为两种：网络控制和移动节点控制。在网络控制的切换中，服务域中的网络元素决定移动节点的连接点，某个实体指导建立与移动节点的连接。在移动节点控制的切换中，移动节点决定新的连接点，并且在新连接点建立连接。
现在，一些互联网草案文件介绍了不同的切换方法。有的方法是关于快速切换的，包括预测移动节点的移动，并且发送数据包的多个副本到移动节点可能移动的地方。这个草案中对普通和分层的移动IPv6模式都考虑到了；有的方法中分层移动IPv6的移动性管理模型已经对移动IP的切换进行了改善，其中提供了移动锚点（MAP）的功能。为了得到快速切换，对现有分层模型操作还有其他的补充。
当移动节点从一条链路切换到另一条链路时，需要尽快得到新的转交地址，这样才能发送和接收数据包。这种方法可以减少获得新转交地址的延迟，这样移动节点能很快重新传输数据包，并且还减小了发送数据包到移动节点的延迟，如果切换是网络控制的，这中间要通知移动代理和通信节点。这个草案要求有一个网络实体指导移动节点从一个访问路由器切换到另一个，并且假设这个实体知道这些路由器的IP地址和网络前缀。
其他的草案也提出了新的切换方法，采用小组组播（SGM）的明确组播（Xcast）技术。在有线段，控制/用户数据包由Xcast向基站组播，基站能访问移动节点，然后数据包发送到基站和移动节点之间的无线链路上。
2．平滑切换
对于平滑切换，通过对移动IPv6的扩展，在切换时附加控制结构传输必要的状态信息，这样在切换时，运行在移动节点上的应用程序能保持较低的延迟、最小的中断和减少数据包丢失率。
当移动节点在同一个访问域内移动时，移动IPv6区域注册减小了绑定更新信令延迟和信令负载。区域注册可以采用区域感知路由器的联播地址，在相关路由器上为移动节点生成宿主路由器，支持任意的层次拓扑结构，不需要知道从其他域移动过来的移动节点的其他信息，并且指定了转发数据包的最佳方法，与平滑/快速切换相兼容。
要在移动网络中支持实时应用程序如VoIP，需要考虑的一个重要问题就是平滑切换的能力。当移动节点在网络链路中移动时，平滑切换能最小化数据包丢失率。当网络带宽有限时，如无线蜂窝网络，可以压缩IP报头和传输报头，以更好地利用可用的带宽。当在切换时采用报头压缩时，报头压缩上下文需要从一个IP访问点（如路由器）重新定位到另一个IP访问点，这样才能完成平滑操作。有的采用IPv6和移动IPv6来获得这种压缩上下文的重新定位。
移动IPv6的AAA
移动IP工作组最近已经改变了工作重点，着重研究管理域间的移动性，解决应用移动性协议的蜂窝发送者的需求。
IETF的AAA工作组致力于网络访问中鉴定、认证和计费的需求开发，需求来自NASREQ、移动IP、ROAMOPS工作组和TIA45.6。这个AAA工作组主要是在Diameter提议的基础上开发IETF的标准协议。
Diameter协议是在RADIUS（RFC2138）协议之后发展起来的，主要弥补RADIUS的不足，并且可以与NASREQ、ROAMOPS和移动IP一起应用。
Diameter框架结构包括一个基本协议和一些扩展协议（如安全性、NASREQ、移动IP和计费）。服务的通用功能在基本协议中实现，而与应用有关的功能在扩展机制中实现。
移动IP工作组最近已经改变了工作重点，重点研究管理域间的移动性，解决应用移动性协议的蜂窝发送者的需求。它扩展了Diameter基本协议，Diameter服务器可以对移动节点上的移动IPv4服务进行鉴定、认证和收集计费信息。结合基本协议的域间功能，这个扩展允许移动节点从其他服务提供者获得服务。Diameter计费扩展用在外地代理和本地代理上，向Diameter服务器传输有用信息。
在这种方法中，IPv6节点（客户端）向本地AAA提交认证材料，以便对本地网络进行访问。然而在IPv4中，路由器和DHCP不一定能处理这种功能，笔者相信，如果由IPv6路由器进行这些访问控制，效率将会更加合理，也可能作为执行DHCPv6延迟功能的一部分。DHCPv6服务器和路由器可以与AAA服务器联合使用，决定客户端的认证材料是否有效。
通过邻居缓存中的控制条目的设备，路由器能执行这样的网络访问控制。如果没有有效的认证材料，路由器就不会把数据包转发到这个设备上；而且这样的设备也不能访问（或者只是有限访问）路由器相邻的其他网络链路。只有通过这种方法，新设备在认证完成之前，才不会滥用网络连接。
其他IP移动性解决方案
面对各种不同的解决方案，最好的思路是整合优势、兼收并蓄。
除了移动IPv6以外，还有其他几种IP移动性解决方案：IETF的移动IPv4、IETF移动IP的扩展（分层外地代理、路由优化、动态移动支持、反向地址翻译、基于组播的切换、HAWAII、蜂窝IP、移动人结构、ICEBERG、扩展SIP移动性等)。
如何解决通常的移动性问题，重点是上述这些方法如何满足新用户、网络需求和新技术三方面的要求。笔者认为，在未来的基于IP的无线网络中，需要设计切换方案，并对这些方案进行比较。
未来的无线网络将是纯IP网络，访问网络中的基站和路由器是可以通过IP地址识别的。移动性问题应该在网络层解决，其中涉及到与链路层和应用层的协作。IETF的移动IP框架是未来纯IP无线网络的主要候选方案。我们认为，移动IP会解决通用移动性支持问题，但如果认为它是一个适用于所有移动情况的统一机制，则是一种误解。在主机位置不暴露的前提下，我们仍然希望在主机间直接通信。
未来一些应用(音频和视频)将需要切换支持，这样，在分层无线技术的域内可以采用移动性方案来支持本地移动，但需要解决一些关于垂直切换中切换策略的问题。
另外，基于组播的切换具有切换支持的一些优点：不需要切换指定的信令，重新路由的节点离基站很近，并且优化切换易于实现。同时现在的组播也有一些缺点，如不通用等。未来网络中要集成优化的组播，如小组内广播，不过仍然需要对基本组播进行扩展。
目前，移动IPv6的安全问题还没有得到完全解决，IETF专家们正在努力工作，估计在不久的将来移动IPv6将逐步走向成熟。
IPv6优势之三支持移动性
基于移动IPv6协议的IP层移动功能具有重要优点，尤其在移动终端数量持续上涨的今天，这些优点更加突出。尽管IPv4中也存在移动协议，但二者之间存在着本质的区别：移动IPv4协议不适用于数量庞大的移动终端。移动IP需要为每个设备提供一个全球惟一的IP地址，IPv4没有足够的地址空间可以为在公共互联网上运行的每个移动终端分配一个这样的地址。从另一个角度讲，移动IPv6能够通过简单的扩展，满足大规模移动用户的需求。这样，它就能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题。另外，IPv4协议中对移动性的支持不是强制的，而移动IPv6是IPv6协议中不可或缺的部分，所有IPv6的实现都必须支持移动性。
摘自 计算机世界网
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