基于移動路由器的移動IP實現

2019-11-03 09:12:56

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

常新杰

移動ip工作原理

　　移動IP的核心思想是在用戶終端設備在不同子網間漫游的過程中仍保持使用一個固定的IP地址。移動IP系統通常是由移動IP協議，本地代理，外地代理構成的，如圖1所示。移動節點在初始時連接到一個本地網絡，稱為本地子網，其所連接的路由器稱為本地代理。移動節點漫游到的新的子網稱為外地子網，這時其連接的路由器稱為外地代理。由于移動節點的IP地址未發生改變，則這一漫游過程并不會引起路由信息的更新。但是，由于移動節點已經不在物理的連接到本地代理上，則其它節點發往移動節點的數據包將只能到達本地代理而無法最終到達已在別處的移動節點。

圖1 移動IP的實現機理

　　為此，當移動節點從本地網絡漫游到一個外地子網時，將需要通過外地代理一起完成向本地代理的漫游注冊。注冊的結果是外地代理向本地代理通知移動節點已經漫游到外地子網，并且可以通過一個中轉地址來訪問。從而本地代理建立一個到中轉地址的數據隧道（tunnel），將目的地址與移動節點IP地址相同的數據包發送到數據隧道上去。中轉地址實際上是外地代理上與移動節點連接的接口地址。因此，當數據包到達數據隧道的終點（即外地代理）時，外地代理可以根據移動節點的MAC地址查詢自身維護的ARP表，從而通過二層轉發將數據包傳遞到移動節點。舉一個日常生活中的例子，當某人出門渡假時，可以由其住在一起的父母將信件轉給渡假屋的收發室，后者再轉交本人。這樣的好處是顯而易見的，因為不需要向所有的發信人通知新的郵寄地址。

　　在移動IP技術方案中，其它向移動節點發送數據包的節點統稱為通信節點。（Correspondent node）。通信節點并不需要知道移動節點的漫游信息，而只需將數據包發往移動節點所屬的本地代理。本地代理再通過隧道轉發數據包到移動節點。從移動節點向通信節點的回復可以通過外地代理按照正常的路由尋址來實現，除非啟用了“反向隧道”（reverse tunneling，這意味著回送數據包將從外地代理經過本地代理到達通信節點）?！　榱藢崿F上述的工作原理，首先需要在移動節點上安裝支持移動IP功能的協議棧，從而移動節點可以發起漫游注冊。簡單說來，這其實是通過移動節點與外地代理間的MAC地址“欺騙”來完成的。對于從移動節點發出的數據包，移動節點動態地將外地代理設置為缺省網關，即使它們并使用同一個子網地址空間。對于數據包接收的情況，外地代理通過ARP代理功能和主機路由來強制接收并轉發目的地址為移動節點地址的數據包。

　　移動IP適用與許多應用場合，比如，在基于IP技術的移動通訊電話網絡中，IP電話的號碼通?？偸桥cIP地址緊密相關的。當用戶帶著移動電話從一個城市到達另一城市時，并不希望因為必須更改IP地址而改用新的電話號碼。又比如，假設一個無線局域網用戶正在其筆記本電腦上利用FTP協議進行文件傳輸，而此時又需要帶著電腦走到大樓另外一層的辦公室（通常這意味著通過另外一個局域網接入）。雖然WLAN技術可以保證物理的連接不被中斷，但如果需要配置一個新的IP地址，則必須中斷進行中的文件傳輸而重新下載。移動IP技術則可以很好的解決這些問題。

移動路由器

　　前面介紹了移動IP的基本工作原理，同時我們提到，移動性的實現不僅需要本地代理與外地代理，同時還需要在移動節點上的協議支持。這一方案在只有一個或幾個移動節點的情況并沒有什么問題。但是，當同屬于一個子網的多個節點需要同時漫游時，則需要為每一個節點安裝移動IP協議棧，這就增加了系統管理的復雜性。為此，移動路由器的引入就顯得相當必要了。通過移動路由器，子網中的節點無須任何改變就可以實現任意漫游。

　　這里，在本地子網的節點與本地代理之間加入了一個移動路由器。當子網中的多個節點漫游時，移動路由器而不是節點自身與外地代理完成向本地代理的漫游注冊過程。這時，移動路由器實現象一個普通的移動節點一樣進行注冊，從而本地代理可以建立一個到外地代理的數據隧道，這一隧道用于數據包從本地代理通過外地代理到達移動路由器。與移動節點不同的是，這里還需要另外建立一個從本地代理到移動路由器的直接數據隧道，從而為移動路由器連接的節點進行數據傳輸。

　　換句話說，這里采用了雙重隧道的嵌套技術。通信節點發往移動節點的數據包首先到達本地代理，接下來本地代理通過直接到達移動路由器的內層隧道轉發數據到移動節點。值得說明的是，隧道只是一個邏輯的概念，內層隧道實質上是有外層隧道（及本地代理到外地代理間的隧道）以及外地代理到移動路由器的連接構成的。具體的工作流程如圖2所示。本地代理為數據包插入兩個隧道報頭。外面的報頭指示數據從本地代理到達外地代理，在外地代理上，外層的報頭被移去，然后外地代理根據內層的報頭將數據發送給移動路由器。在移動路由器上，再移去內層報頭，然后根據還原的IP數據包中的目的地址信息將數據包最終發送給對應的主機。從移動子網向通信節點發送的數據包則可以經過移動路由器和外地代理而直接發送到通信節點，無須再經過本地代理。

　　圖2中顯示了這一工作流程。本地代理對外廣播通過自身到達子網148.33.0.0 /16的路由信息。同時，在本地代理的路由表內建立以下幾個路由表項。第一個表項標示到達148.33.0.0 /16子網需要經由移動虛擬網絡172.16.2.0 /24中的移動路由器（地址為172.16.2.1）。第二個表項則指明到達172.16.2.1的下一跳為外地代理提供的中轉地址。圖中的蘭色線顯示了移動子網中的一個節點與通信節點間的數據包流動過程。

圖2 基于移動路由器的工作機理

　　移動路由器配置舉例

　　下面給出了移動路由器的配置舉例。具體的命令說明請參考CISCO IOS12。2的有關文獻及http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/PRoduct/software/ios122/122newft/122t/122t4/ftmbrout.htm#xtocid29中的有關內容。

本地代理配置

hostname HomeAgent
!
interface Loopback0
ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
!
interface Ethernet0
ip address 172.16.100.1 255.255.255.0
!
interface Serial0
ip address 192.30.1.1 255.255.255.0
clockrate 4000000
!
router mobile
!
router eigrp 1
redistribute mobile metric 10 2000 255 1 1500
network 1.0.0.0
network 172.16.0.0
network 192.30.1.0
auto-summary
!
ip classless
ip mobile home-agent
ip mobile virtual-network 172.16.2.0 255.255.255.0
ip mobile host 172.16.2.1 virtual-network 172.16.2.0 255.255.255.0
ip mobile mobile-networks 172.16.2.1
network 148.33.0.0 255.255.0.0
ip mobile secure host 172.16.2.1 spi 100 key ascii cisco
外地代理配置
hostname ForeignAgent
!
interface Ethernet0
ip address 192.30.2.1 255.255.255.0
ip irdp
ip irdp maxadvertinterval 10
ip irdp minadvertinterval 7
ip irdp holdtime 30
ip mobile foreign-service
!
interface Ethernet1
ip address 192.30.3.1 255.255.255.0
ip irdp
ip irdp maxadvertinterval 10
ip irdp minadvertinterval 7
ip irdp holdtime 30
ip mobile foreign-service
!
interface Serial0
ip address 192.30.1.2 255.255.255.0
!
router mobile
!
router eigrp 1
network 192.30.1.0
network 192.30.2.0
network 192.30.3.0
auto-summary
!
ip classless
ip mobile foreign-agent care-of Serial0
移動路由器配置
hostname MobileRtr
!
interface Ethernet0
ip address 148.33.2.129 255.255.255.192
!
interface Ethernet1
ip address 172.16.2.1 255.255.255.252
ip mobile router-service roam
ip mobile router-service solicit
no ip route-cache
!
router mobile
!
ip classless
ip mobile secure home-agent 1.1.1.1 spi 100 key ascii cisco
ip mobile router
address 172.16.2.1 255.255.255.0
home-agent 1.1.1.1
路由器冗余

　　冗余是為了提高網絡的可靠性，以免單個路由器的故障引起網絡服務的中斷。在移動IP技術中，冗余可以從多方面來實現。

　　移動路由器上可以同時支持多于一個的漫游接口（與移動子網連接的接口），并且可以通過設置不同的優先級別從而保證當多個接口上同時收到IRDP廣播時選擇合適的接口來處理相關信息。

　　可以設置兩個外地代理來支持外地代理冗余，這樣當一個外地代理失效時，移動路由器可以尋找另外一個來接替它的工作以實現移動IP。

　　本地代理和移動路由器都可以通過HSRP協議來實現冗余。兩個并存的支持本地代理功能的路由器通過其間運行的HSRP來模擬成為一個虛擬的本地代理。其中的一個處于工作狀態而另一個處于熱備份狀態。當工作路由器失效時，HSRP可以保證透明的自動切換到熱備份路由器，從而對移動路由器和外地代理而言，本地代理保持工作的連續性。同理，移動路由器也可以利用HSRP來提高可靠性。

　　本文編譯自 Peter J. Welcher，”Mobile Router” http://www.netcraftsmen.net/welcher .

作者介紹

　　常新杰，1998年畢業于西北工業大學航天工程學院，獲工學碩士學位。1998至1999年在新加坡南洋理工大學網絡技術研究中心從事有關無線ATM網絡的擁塞控制研究。1999年后曾先后在美國堪薩斯大學信息與通訊技術中心，西南貝爾公司（SBC）從事有關ATM，IP MPLS技術的研究與開發工作。現工作于美國CHIARO網絡公司，負責MPLS協議的開發，測試工作

未經授權不得轉載

上一篇：CDMA2000 1x EV-DO技術解析

下一篇：虛擬歸屬環境和3G業務新模式