通信与网络中的基于私网穿越的移动IP无缝切换改进办法

1 引言 　　移动计算和移动网络已经逐渐成为了应用系统研究的主流方向之一，其应用面覆盖了小到飞机、轮船和汽车的移动计算设备，大到卫星全球定位系统等多个不同层次。目前单个接入点所能覆盖的范围十分有限，移动节点发生跨区域切换和频繁切换的可能性较高。在文章的第二部分总结了现有的解决方案，它们都可以显著减少移动节点的切换时间。 　　NAT实现网络地址转换功能。通过NAT可以实现私网与外网的隔离。NAT作为一种安全的技术能够有效保护私网主机的安全。NAT对外出的和外来的网络通信都可以使用。从外出数据包的角度看，NAT允许内部主机共享一个或者多个IP地址；从外来数据包的角度看，NAT把公共地址映射到不 越下的移动IP无缝切换 移动IP无缝切换是通信与网络领域的一个重要研究课题，尤其是在当前移动计算和移动网络广泛应用的背景下。移动计算设备如飞机、轮船、汽车以及卫星定位系统等，都需要在不同的网络覆盖区域间进行切换，这就对网络连接的连续性和效率提出了高要求。然而，单个接入点的覆盖范围有限，导致移动节点频繁跨越区域，必须快速有效地进行IP地址切换以保持通信连通。 网络地址转换（NAT）在此过程中起到了关键作用。NAT技术能够隔离私有网络和外部网络，提供了一种安全机制，保护私有网络内的主机免受外部攻击。通过NAT，内部主机可以共享公共IP地址，而外部数据包则通过NAT将公共地址映射到私有地址，确保数据准确无误地送达目标。 在移动IP无缝切换中，私网穿越是一个挑战。由于NAT的存在，移动节点在私有网络内部和外部之间切换时，可能会遇到通信障碍。为了解决这个问题，本文提出了一种改进方案，结合预注册和后注册的方法，并利用NAT穿透技术。 预注册方法是降低延迟的一种策略，它在移动节点实际切换之前就开始进行新网络的注册过程。移动节点首先通过原外部代理获取新外部代理的信息，然后在物理连接建立之前就开始向新外部代理注册。这种预注册流程可以减少切换时的延迟，但可能无法保证数据包的无损传输。 后注册方法则侧重于减少数据丢失，通过在多个网络层面上进行注册，确保在链路层切换完成后，移动节点能够迅速恢复通信。 改进的预注册方法与后注册方法的结合，是在预注册阶段并行进行后注册操作，即在预注册过程中，一旦预注册超时未完成，立即启动后注册过程，创建原有和新外部代理之间的双向隧道。这种方式减少了等待和失败后重建隧道的时间，从而降低了整体切换时延。 此外，文章还提到了使用Petri网建模来验证所提出的改进方法的有效性，这是一种强大的工具，能够模拟和分析系统的动态行为，从而证明方案的可行性。 本文针对通信与网络中的移动IP无缝切换问题，特别是私网穿越的难题，提出了一种结合预注册与后注册的改进策略，结合NAT穿透技术，旨在实现低延迟和低数据丢失的切换效果，以满足日益增长的移动网络需求。这一改进方案对于提升移动网络性能，保障服务连续性具有重要意义。