基于下一代無線IP網(wǎng)絡(luò)的移動性管理研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及IPv6技術(shù)的廣泛部署，互聯(lián)網(wǎng)與各種無線接入技術(shù)的融合，必將使下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為全IP無線移動網(wǎng)絡(luò)。下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將更加深刻影響人們的生活，它能提供無縫的、安全的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。無線終端設(shè)備可以在不同的接入子網(wǎng)之間自由移動，而始終保持連接不中斷，與此同時，網(wǎng)絡(luò)能夠有效抵御各種攻擊，保證通信的安全性。因此，下一代無線IP網(wǎng)絡(luò)的移動性管理具有重大的研究意義。 本文首先研究了基于移動IPv6(MIPv6)

2、的移動管理機制。MIPv6充分利用了IPv6的諸多特性，使得移動主機在移動到新的子網(wǎng)后，仍然能夠使用家鄉(xiāng)地址與其它節(jié)點進行通信。但由于MIPv6的切換延時較大、切換信令開銷過大等原因，不適用于實時業(yè)務(wù)。本文深入研究了兩種改進的MIPv6切換方案：快速移動IPv6(FMIPv6)和分級移動IPv6(HMIPv6)。FMIPv6通過提前注冊，以及采用緩存機制，減少了切換延時和丟包率；HMIPv6利用本地網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，通過引入移動錨點，將切

3、換更新信令局限在子網(wǎng)內(nèi)，從而減少了切換時間與丟包數(shù)。 MIPv6和它的改進方案并不能完全解決下一代網(wǎng)絡(luò)的移動性和安全性問題。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)IP地址同時作為網(wǎng)絡(luò)主機標(biāo)識和地址標(biāo)識，IP地址的雙重角色，是很多問題產(chǎn)生的根源，制約網(wǎng)絡(luò)對主機移動性的支持，同時帶來諸多安全隱患。本文結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)體系的不足，對新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展開研究，重點研究了主機標(biāo)識協(xié)議（HIP）和SHIM6協(xié)議。HIP協(xié)議通過引入一個新的名字空間HI，在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層之間加入H

4、IP子層，實現(xiàn)主機標(biāo)識與地址標(biāo)識的完全分離。SHIM6協(xié)議是一種主機多宿解決方案，它能使主機很方便地同時接入到多個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)，有效地進行流量控制。本文在研究HIP和SHIM6協(xié)議特性的基礎(chǔ)上，深入分析了它們目前存在的問題。 本文基于HIP協(xié)議，提出一種改進的下一代無線IP網(wǎng)絡(luò)移動管理方案SH-HIP。該方案利用聚集點服務(wù)器(RVS)作為錨點，維持主機標(biāo)識與當(dāng)前地址的映射關(guān)系，并且轉(zhuǎn)發(fā)更新數(shù)據(jù)包，有效地解決現(xiàn)有HI

5、P在通信雙方同時移動的情況下連接丟失的問題。文中給出了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和方案的設(shè)計要點，設(shè)計了切換過程的信令交互。通過分析、仿真，與MIPv6和原有的HIP協(xié)議進行比較，結(jié)果表明，SH-HIP可大大減小切換延時和丟包率，同時保持了安全性，能有效抵御拒絕服務(wù)攻擊以及中間人攻擊。 SHIM6協(xié)議本身并不支持移動，為了能在移動環(huán)境下使用SHIM6協(xié)議，本文提出了一種支持主機移動的SHIM6改進方案HM-SHIM6。通過在節(jié)點的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)引入

6、家鄉(xiāng)聚集點服務(wù)器（HRS），并且在節(jié)點的訪問網(wǎng)絡(luò)引入移動錨點，HM-SHIM6對節(jié)點的移動進行分級的管理。HRS保存主機ULID與當(dāng)前地址列表(Locator)的對應(yīng)關(guān)系，這樣使得主機移動后，其它節(jié)點能夠通過HRS向它發(fā)起初始會話。本文還對該方案的性能分析方法進行建模，具體分析切換過程所花費的信令代價、延時代價和丟包率。分析結(jié)果表明，HM-SHIM6方案的性能優(yōu)于MIPv6、FMIPv6以及HMIPv6。在文章的最后，對下一步的研究工