论文研究-移动IP路由优化研究 .pdf

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移动IP路由优化研究,孔令挥,,在过去的十年里,移动通信和互联网技术已经改变了通信和信息接入的式,从而改变了人们的生活和工作形态。无线移动互联网(Wireless Mo
山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 3.路由优化方案 在基本移动IP协议中,存在着由MN、CN和HA定义的三角路由。一旦MN离开归属 网络时,发往MN的数据必须经过HA,如上图1-1中的路径1~3所示,形成了三角路由。 这时,从CN到MN的最短路由一定不包括IA,所以三角路由是低效的,导致了包传递延 时的加长和网络资源的严重浪费。尤其是当CN距离MN较近、但距离HA较远的情况下, 移动IP协议的性能更远非理想。因此,IETF提出路由优化方案,来消除基本移动IP协议 中的三角路由效应 的基本思想是,CN在它的路由表中缓存一个最新的关于MN的绑定(MN的归属地址、 COA和登记生存时间)。当HA截取CN发往MN的数据时,它可以推知CN没有关于该 MN的绑定缓存。因此,HA应该给CN发送一个绑定更新消息,通知CN有关MN的当前 绑定。CN产生或更新其缓存中的有关MN的绑定。CN有了最新的绑定,就能够直接封装 发往MN的数据、把它们隧道至MN的COA,而不用依靠可能较远的HA这么做。最后, 数据在隧道终点被解隧道、传递到MN。然而,在CN更新绑定缓存之前,还是要使用三角 路由(图1-1中的路径1~4)来获得最新的绑定。若HA再次收到CN发来的数据,它将重传 有关MN的绑定更新消息。 相似地,当FA接收到一个被CN隧道来的数据,若它没有关于该MN的访问列表条目, 则FA可能推知隧道源点CN缓存的关于MN的绑定是过期的。这和情况下,FA应该发送 一个绑定警告消息给该MN的HA,通知它给那个CN发送一个绑定更新消息。 但是,在现实 Internet中,不可能在所有的CN中实现绑定缓存。另一方面,按着实际 需要,在某一网终內的一部分CN上实现绑定缓存,效益也比较低。因为需要升级这些必要 的CN中的每一个、实现绑定缓存;同时,若这些CN在较短的时间内有不只一个需要发送 数据到同一个MN,那么需要为每个CN都更新该MN的绑定缓存!因此,在分析当今 Internet 情况的基础上,我对国和中方案提出进一步的路由优化方案。 31优化方案 1前, Internet的结构已经出10年前的只含单个骨干网( NSFNET)的简单树形结构演变 为由多个骨干网为核心的、由若干自治系统(AS)互联而成的一种复杂结构。其中,骨干网是 由一些大的运营商提供,例如中国电信、中国网通等公司。他们相互连接,且与全球其它国 家的运营商的骨干网相连接,构成今天全球整个 Internet的骨干网;汇聚点把多个ISP的业 务汇聚到骨干网,且自成一个小的自治系统(AS)。其中每个AS有其独立的内部路出协议(如 RIP、OSPF等),它们通过边界网关协议(BGP)交换其对木AS内部网络的可达性。 基于当今 Internet的结构,我分情况讨论CN与MN的相对位置及其与“三角路由”的关 系。这里假设每个AS内只有一个代理(HA和FA),且该代理的服务区能够覆盖整个AS(该 山国科技论文在线 http://www.papcr.cdu.cn 假设不影响分析的结果)。下面根据应用移动IP协议情况下,CN、MN与A之间的关系, 分别讨论存在“三角路由”的情况。 MN AS As 骨下网AS FA HA R) R CN 图1-2情况 情况一:MN不在IA所在的AS中,同时CN与MN位于相同的AS中,如上图1-2 所示。其中虚线表示CN发往MN的数据包的路由。可以看出,由于CN到MN的数据将穿 越骨干网两次,而最优的路由根本不用穿越骨干网,因此存在严重的“三角路由”效应。 MN As AS 骨干网AS HA FA R R) CN 图1-3情况二 情况二:MN不在HA所在的AS之中,而CN与HA位于相同的AS中,如上图1-3 所示。可以看出,这种情况下在MN和CN之间可能存在“三角路由”,但该“三角路由” 局限在HA所在的AS中,影响是较小的 A 骨十网AS LAS HA FA MN As R CN 图1-4情况 情况三:MN和CN都不在HA所在的AS之中,而且他们二者不在同一AS之中,如 上图1-4所示。可以看出,这种情况下在MN和CN之间也存在“三角路由”。 在分析了当今 Internet的结构,以及CN和MN在 Internet中的相对位置的基础上,我 们提出了一种简单有效的方案。该方案的思想和实现都是相对简单的:升级一些必要的网络 (CN所在的网络)的边缘路由器(BR),让BR维扩一个公共的绑定缓存,以代替其网络内的 CN必须各自维护一个自己的绑定缓存,具体方案如下图1-5所示。 山国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn MN 图1-5升级CN所在网路的BR来优化路由 在MN和CN通信对话期间的路由优化操作如下: (1MN在向CN发送数据前,可能需要查询一个DNS服务器,以找到CN的IP地址 (2)MN发送数据到默认的路由器,即FA (3)应用标准的P路由机制,FA把数据发送到目的地,即CN。 (4)同时,FA监听从MN发来的数据以获得CN的P地址,然后直接发送MN的绑定 更新消息到CN所在网终的BR,以通知BR当前MN的COA。 (5)假如BR已经收到绑定更新消息,它将广生或者更新有关MN的绑定缓存,然后直 接利用隧道技术把数据发送到MN的COA。 (6)在异常情况下,由CN发起一个会话,或若BR未被升级,或没有MN的绑定缓存 BR将利用标准酽路由把数据传递到HA。HA截获发往MN的数据,然后利用隧道技术把 它们转发至MN的COA,目FA。 (7)同时,HA监听来自CN的数据以获得CN的地址,然后发送相关MN的绑定更新 消息到BR,以通知BR新的MN的COA (8)FA把来自BR或HA的数据解隧道,然后转发到MN。 (9)当FA接收到一个被BR或者HA隧道来的数据,若该FA没有关于该MN的访问 列表条目,则FA可能推知隧道派点BR或HA缓存的关于MN的绑定是过期的。这种情况 下,FA应该发送一个绑定警告消息给该MN的BR或HA,通知它们给那个CN发送一个绑 定更新消息 通过这种方法,三角路由仅在BR的缓存里没有MN的绑定信息适存在,当运营商部署 移动IP协议时,他们可以根据实际的市场需求,逐步地升级必要的BR,和中提出的解决 方案对比,这种解决方案将是非常高效的 32优化方案二 简单地说,就是让FA在对MN的COA进行登记的同时,在其所在的AS内广播对该 国科技记文在线 http:/www.paper.edu.cn MN的归属地址的可达性。该AS中的其它路由器将根据该路由信息在自己的路由表中加入 指向该MN的归属地址的特定主机路由。这样,当这些路由器收到发往该MN的归属地址 的IP包时,它将按最优的路由将这些IP包传递到下一垗,最终这些IP包到达MN的FA, FA再将其传递到MN。当MN离开FA时,FA再广播·条路由更新消息,该AS中的其它 路由器根据该消息删除指向该MN的归属地址的特定主机路由。 采用上述路巾优化方案,山于MN在FA进行COA登记时,FA就广播了该MN归属 地址,对于“三角路由”效应最大的情况一,可以完全解决其“三角路由”。 上述路由优化方案的特点如下: 实现简单:只需对FA进行简单的修改,而不必对 Internet的其它节点,尤其对CN进 行修改。 可以有效地防止拒绝服务攻击:当 Internet上非法路由器伪装成MN的FA在 Internet 上广’播其对MN的可达性时,所有发往MN的数据将被这一非法路由器截获,从而使MN 接收不到任何数据,这样,MN相当于从 Internet上断开。由于几乎所有路由协议(如RIP OSPF、BGP)都提供对路由信息的认证机制,从而攻击者的路由信息将会因得不到有效的认 让而被其它路由器拒绝,因此MN将免受拒绝服务的攻击 该方案是有效的:其代价是需要FA在新的MN接入或离去时都要广播对MN的归属地 址的可达性的路由更新消息,因而增加了FA所在AS中路由更新消息量 4.结束语 在本文中,我简述移动IP的基本工作原理,提出了2种不同的移动IP协议的进一步路 由优化方案,分析了他们各自的特点和代价。但是现实网终是复杂多变的,因此,在现实网 终坏境中,要根据实际的需要和条件,有选择地实施移动IP协议路由优化方案,在个别时 候,也可以混合实施,以取得更好的效果! 参考文献 1. Charles E. Perkins, "Mobile IP", IEEE Communications Magazine 50th Anniversary Commemorative Issue May 2002 2. A Gi.Valko, Cellular IP: A New Approach to Internet I lost Mobility", Comp. Commun. Rev., Vol 29, no. 1 Jan.1999,p.10-25 3. Charles Perkins and David B. Johnson,"Routc Optimization in Mobilc Ip, Mobilc Ip working Group INTERNET DRAFT, draft-ietf-mobileip-optim-09. txt, 15 February 2000, pp. 1-6 4. David Y. Lee and William C. Y. Lee. Mobile [p2" Personal Indoor and mobile radio communications 2001 12th IEEE International Symposium, Sept 2001 6 国科技记文在线 http:/www.paper.edu.cn The route optimize scheme of Mobile Ip Kong linghui 3-403 Beijing University of Posts and Telecommunications Abstract During the past ten years, Mobile telephony and Internet have been changing the mode of communication and the way of information exchange. wireless mobile Internet has been one of the most important R&D issues all over the world. In this paper, we focus on the further extension ofroute optimization scheme to base Mobile ip protocol which is the footstone of wireless Mobile Internet We propose the further Route Optimization schemes of Mobile IP protocol that may be used in the integration of different wireless networks Keywords: Wireless Mobile internet, Mobile /P, Home Agent, Foreign Agent, route

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