宽带无线移动通信的移动IPv4技术

　　IPv4协议认为主机的IP地址唯一地标识了主机的Internet连接点。如果主机改变了与Internet的连接点，为了使 主机有继续通信的能力，在不改变现有IPv4协议的基础上可以有下面的解决办法。

　　①每次改变连接点后改变主机的IP地址；

　　②改变连接点后不改变主机的IP地址，但在整个Internet中加人该主机特定主机路由。

　　如果改变IP地址，主机已有的通信将全部中断，在获得新的IP地址后才能重新建立通信，不能保证主机通信的连续性；当网络中存在很多移动主机的情况下，如果在路由器中为每个移动主机都建立特定主机路由，会使路由表急剧膨胀，加重路由器的存储和处理负担，使网络的扩展性变差。为了支持主机的跨网段移动，IETF工作组提出了移动IPv4协议，作为对IPv4协议支持主机移动的扩展。

　　1．协议概述

　　移动IPv4协议中定义了移动节点、家乡代理和外地代理3个功能实体，同时定义了代理发现、注册和安静丢弃3种支持移动的服务。在移动IPv4中还有3个重要的术语。

　　①使能授权扩展：指使得注册消息能够被最终接受者接受的证明。

　　②认证：指使用密码技术对消息的发送者进行核查的过程。

　　③代理通告：指通过在ICMP路由器通告消息中附加一些特别的扩展形成的通告消息。

　　设计移动IPv4时，允许节点改变到网络的链路层接人点，而不必改变IP地址，同时能保持与其他节点的通信。移动节点应能与不具各移动IPv4功能的计算机通信，且不需要修改这些节点的协议，移动不应比其他节点面临新的或更多的安全威胁。移动IPv4的实现依赖于3个基本机制：代理发现、注册和路由。

　　（1）代理发现

　　移动IPv4为代理发现机制定义了代理通告和代理请求两个新的消息，它们是对ICMP路由发现机制的扩展。代理通告消息在ICMP路由器通告消息中增加“移动代理通告扩展”部分，代理请求消息除其IP报头的TTL字段必须为1外，其余和ICMP路由器请求消息一致。移动代理周期性发送代理通告消息，或响应移动节点的代理请求而发送代理通告消息。移动节点在收到代理通告消息后，判断它是否从一个网络切换到另一个网络，是在家乡网络还是在外地网络，在切换到外地网络时，可以选择使用外地代理提供的转交换地址。

　　如果链路层实现了代理发现，就没有必要实现代理通告和代理请求功能。这里假设移动节点与移动代理在链路层上已经建立连接，但是没有实现代理发现机制。代理通告和代理请求消息不要求认证，但它们可以通过IP认证头进行认证，这种IP认证头和下面描述的消息无关。

　　（2）移动IPv4中的注册

　　移动节点到达新的网络后，通过注册过程把自己的新的可达性信息通知家乡代理。注册过程中涉及移动节点、外地代理和家乡代理，通过交换注册消息，在家乡代理上创建或修改“移动绑定”，使家乡代理在规定的生存期内保持移动节点家乡地址和转交换地址的关联。

　　移动IPv4为移动节点到家乡代理的注册定义了两种不同的过程：一种过程是通过外地代理转发移动结点的注册请求；另一种过程是移动节点直接到家乡代理上进行注册请求。这两种注册过程都包含了注册请求和注册应答消息的交换。

　　通过外地代理注册时，注册过程需要下面4个消息：

　　①移动节点发送注册请求到预期的外地代理，开始注册过程。

　　②夕卜地代理处理注册请求，然后把它转发到家乡代理。

　　③家乡代理发送注册应答到外地代理，同意或者拒绝这个请求。

　　④夕卜地代理处理注册应答，把处理的结果告知移动节点。

　　如果移动节点直接到自己的家乡代理进行注册，那么注册过程只需要下面两个消息：

　　①移动节点发送注册请求给家乡代理。

　　②家乡代理给移动节点发送一个注册应答，同意或者拒绝这个请求。

　　具体在某种情况下采用何种注册，由下面的规则决定：

　　①如果移动节点使用外地代理转交地址，那么它必须通过外地代理进行注册。

　　②如果移动节点使用配置的转交地址，并且从它当前正在使用转交地址的链路上收到外地代理的代理通告，那么，如果该代理通告消息中设置了R位，这个移动节点就应该通过那个外地代理进行注册（或者通过本链路上另一个外地代理）。

　　③否则，当移动节点转交使用配置的转交地址时，它必须直接注册到它的家乡代理。

　　④如果移动节点已经回到了家乡网络，并且正在家乡链路上进行注册，则移动节点必须直接注册到家乡代理。

　　（3）移动IPv4的路由

　　在家乡网络时，移动主机的操作与一般的固定主机相同；移动主机移动到外地网络，且完成移动IPv4的注册过程后，可以在外地网络上继续通信。在通信过程中，可以采用单播、广播和组播数据分组的路由。

　　①单播数据分组的路由。在移动IPv4中，通信对端节点发出的数据分组被路由到移动节点的家乡网络，家乡代理将这些分组截获并进行封装，然后使用隧道发送到外地网络上的移动节点。如果移动节点使用的是外地代理转交地址，则分组的解封装由外地代理进行；如果移动节点使用配置转交地址，则移动节点对封装的数据进行解封装。移动节点发出的分组可以直接通过外地代理路由到通信对端节点；另外一种情况是移动节点发出的分组被外地代理封装，通过反向隧道发送到移动节点的家乡代理，由家乡代理解封装后路由到通信对端节点。

　　②广播数据分组的路由。家乡代理并不把收到的广播数据分组转发给移动绑定列表中的每个移动节点，而只是发送给显式请求了广播数据分组的节点。广播数据分组的转发由家乡代理使用IP封装的方式实现。

　　③组播数据分组的路由。对于移动节点接收组播数据分组的情况，一种方法是移动节点直接通过外地网络上的组播路由器加人组播组；另外一种方法是通过和家乡代理之间的双向隧道加入组播组。移动节点将IGMP消息分组经反向隧道发送到家乡代理，家乡代理将组播数据分组经隧道发送到移动节点。如果移动节点是组播源，移动节点发出的组播数据分组也有两种路由的途径，可以直接通过外地网络的组播路由器发送，或者通过隧道发送到家乡代理，然后由家乡代理转发。

　　2．移动IPv4的基本操作过程

　　以移动节点在外地网络上和对端节点通信的大致过程为例，说明移动IPv4的基本操作过程。    ｜

　　①移动代理通过代理通告消息告诉移动节点移动代理的存在，移动节点也可以通过向当前访问网络发送代理请求获得代理通告消息。移动节点收到代理通告消息后，可以确定它是在家乡网络还是在外地网络上。如果移动节点发现自己在家乡网络，则其操作与固定主机一样。如果它是从其他注册的网络回到家乡网络，将通过和家乡代理交换“注册应答”和“注册应答”消息在家乡代理上进行注销。

　　②如果移动节点发现它已经移动到了一个外地网络上，它将获得该外地网络上的一个转交地址。这个转交地址或者来自外地代理的通告，或者由DHCP（动态主机配置协议）等外部分配机制确定，前者称为外地代理转交地址，后者称为配置转交地址。

　　③移动到外地网络上的移动节点随后与家乡代理交换注册请求和注册应答消息，注册它的转交地址。

　　④家乡代理截获发往移动节点家乡地址的数据分组。

　　⑤家乡代理通过隧道把截获的数据分组发送到移动节点的转交地址。

　　⑥隧道的输出端点收到的报文进行拆封后，交给移动节点.

　　⑦移动节点发出的报文通过标准的IP路由机制被路由到目的节点，不需要经过家乡代理。