层次化移动IPv6中宏/微移动的快速切换(1)

    关键词  层次化移动IPv6；宏/微移动；移动锚点；家乡代理；移动节点

 

    移动IP是为了解决节点跨越不同网段移动而设计的，它主要工作于网络层，不仅适用于同种介质网络间的移动，也适用于异种介质网络间的移动。因为移动IP可以在不同的链路层上使用，同时对网络层以上也是透明的，所以有广阔的应用前景。相对于无线局域网而言，可以认为移动IP主要解决全球范围内“宏移动”管理的问题，至于有限范围内的“微移动”管理问题，如小区间的切换等，则主要由链路层来解决。然而，移动IPv6没有区分宏移动和微移动，它将全局性的大范围移动与一个区域内的小范围的移动都用一种方式处理，这样没有体现出网络的可扩展性和伸缩性，当移动节点快速移动时，由于移动节点需要在家乡代理和通信节点之间传递大量的绑定更新报文，而它们可能相距较远，因此会产生严重的丢包和延时等问题^[1]。层次化移动IPv6在移动IPv6的基础上，利用现有网络的层次结构，将网络进行了区域化的划分，这样将移动节点的移动区分为域内移动和域间移动^[2] 。

    层次化移动IPv6在每个区域内定义了一个新的实体——移动锚点(MAP) ，改进了最基本的移动IPv6 切换方案. MAP 把切换过程分成微观移动和宏观移动。 在HMIPv6 中，移动节点分配了两个地址，即区域转交地址(RCoA ， regional care of address) 和链路转交地址(LCoA ，on link care of address) ，这两个地址在宏观移动和微观移动中非常有用。用分级的思想区别小区域移动与大区域移动是非常适合互连网的，因为这样有以下两个明显的优点：第一，它提高了切换性能，因为小区域切换被限制在了一个很小的网络范围内，所以，它可以加快切换的速度、减少切换时的丢包率。第二，它明显的减少了网络中的切换管理信令，避免了网络中的信息拥塞，这是因为，在一个域内的移动，它的切换信令不会传送到整个网络中去。

        

    HMIPv6宏移动管理是当MN在不同的MAP域之间移动时，MN和通信节点CN（correspondent node）或HA之间交换信息的过程。首先移动节点MN1在接入路由器AR2 所覆盖的范围内，AR2的上游节点是MAP1。这时MN1具有两个转交地址。一个是LCoA2(是根据所在区域网络的接入路由器AR2来生成的)，另一个是RCoA1(是根据MAP1 来生成的)。从图1 中可以看出，MN1从所在子网AR2漫游到子网AR3，接入路由器AR2的上游节点是MAP1，接入路由器AR3 的上游节点是MAP2，这时发生的切换称之为宏观切换。因为移动节点的两个转交地址都发生了变化，需要向自己的家乡代理和其通信节点发出绑定更新的通知，及时更新自己的位置信息。这时，移动节点转交地址从原先的(RCoA1，LCoA2)改变为(RCoA2 ，LCoA3)。如图2所示信息交换步骤如下：

    ⑴．MN通过AR向MAP发送绑定更新（BU）。

    ⑵．AR把收到的BU发送给MAP。

    ⑶．MAP对接收到的BU进行重复地址检测（DAD）。此时，MN必须等待检测。

    ⑷．MAP通过AR向MN发送绑定确认（B_ack）。B_ack的作用是证明MAP成功的接收到MN的BU，并且地址没有重复。

    ⑸．AR发送B_ack ，MN接收B_ack。

    ⑹．MN通过AR和MAP向CN传送BU。这时BU的作用是通知CN和HA更新缓存中有关MN的RCoA地址的信息。

    ⑺．AR接收BU并发送给MAP。

    ⑻．MAP接收BU并发送给CN。

    ⑼．CN接收BU并更新绑定缓存，用新的RCoA代替旧的RCoA。CN根据新的RCoA通过MAP向MN发送数据包。

    ⑽．MAP得到发送给MN的数据包后，将数据封装并通过隧道技术根据MN的LCoA从MAP发送给MN。

    ⑾．AR向MN转交封装数据包。

    重复地址检测和注册过程中信息传输时间是造成延时的主要原因。我们采用多播技术来减少注册中产生的服务干扰延时。图1中，MN1在MAP1域的AR2管理范围内，目的地址是（RCoA1 ，LCoA2）。此时，CN正向MN1发送信息。当MN1到达MAP1域的边界时，MN1向MAP1发控制信息要求建立一个多播组，MAP1建立一个多播组后通知邻近的AR（AR1和AR3）加入这个组。因此，每当有发送给MN1的信息MAP1就把信息传给AR1和AR3，如果MN1发出请求信息，接入路由器AR1或AR3 就把信息传给MN1^[3]。当MN1检测到信息是从AR3传来时，MN1就要向HA和CN注册新地址。见图3，具体步骤如下。

    ⑴．MN1向AR3发送BU和多播路由请求信息。

    ⑵．AR3向MN1发送多播数据包。同时，AR3向MAP2发送绑定更新进行重复地址检测。MN1接收AR3发来的临时多播数据包直到注册完成。

    ⑶．MAP2进行重复地址检测。

    ⑷．MAP2完成重复地址检测后，把MN1的目的地址 ( RCoA1 ，LCoA2) 改变为( RCoA2 ，LCoA3) ，同时向MN1发送绑定确认。