计算机网络移动IP技术实现原理分析

移动IP（Mobile IP）技术是移动节点（计算机/服务器/移动终端等）以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。移动IP可应用于所有基于TCP/IP网络环境中，是移动互联网的核心技术之一，为人们提供了无限广阔的网络漫游服务。

例如：在用户离开北京总公司，出差到美国分公司时，只要简单地将移动节点（例如：笔记本电脑、PDA设备）连接至美国分公司网络上，那么用户就可以享受到跟在北京总公司里一样的所有操作（例如：用户依旧能使用北京总公司的共享打印机，或者可以依旧访问北京总公司同事电脑里的share文件及相关数据库资源等），诸如此类的种种操作，让用户感觉不到自己身在外地，同事也感觉不到其已经出差到外地了。换句话说，移动IP的应用可以让用户无须再忍受因出差所带来的上网不便之苦。

如图7.5所示，为了实现移动节点能以固定的网络IP地址进行跨网漫游的功能，移动IP技术借鉴了移动通信网络中的移动性（漫游）管理技术，定义了以下三种功能实体：移动节点（Mobile Node）、归属代理（Home Agent）和外部代理（Foreign Agent），其中：

图7.5　移动IP技术的实现原理

◆ 首先，需要部署本地代理服务器，每一台本地的终端设备都需要在一个本地代理路由器上注册（如同每个MS都需要在一个本地位置寄存器HLR上注册一样），终端设备将会获得一个唯一的归属于该本地网络IP地址，所有数据包均可通过以该IP地址作为目的地址到达该终端设备，其中，该本地代理路由器就称为归属代理（HA）。

◆ 其次，需要部署外地代理服务器，当终端设备漫游到外地网络时，终端设备需通知归属代理以及其所在外地网络的外地代理路由器，该外地代理路由器就称为外地代理（FA）。

◆ 最后，还需要使用隧道技术。在通信过程中，数据包仍然将终端设备的原地址作为目的地址，首先到达其归属代理，归属代理再根据终端设备的漫游记录，通过隧道将该数据包转发给外地代理，外地代理再转发给处于外地网络中的终端设备（如同移动通信网络中，呼叫首先达到被呼叫号码的归属地网络中，归属地网络再根据被呼叫号码的漫游记录把该呼叫转到漫游地，再由漫游地网络互通手机一样）。

基于以上定义的三种功能实体，移动IP技术的基本通信流程可描述如下：

步骤1：远程通信实体通过标准IP路由机制，向移动结点发送出一个IP数据包。

步骤 2：移动结点的归属代理截获该数据包，将该包的目标地址与自己移动绑定表中移动结点的归属地址比较，若与其中任一地址相同，继续下一步，否则丢弃。

步骤3：归属代理用封装机制将该数据包封装，采用隧道操作发送给移动结点的漫游地址。

步骤4：移动结点的拜访地代理收到该数据包后，再转发给移动结点。

步骤5：移动结点收到数据包后，用标准IP路由机制与远程通信实体建立连接。

虽然移动IP得到了快速发展，但移动IP还存在很多问题，主要问题有：

◆ 三角路由问题：由于通信主机CH（Communication Host）发往移动主机MH（Mobile Host）的分组必须经过本地代理HA（Home Agent），而从MH发往CH的分组是直接发送的，从而造成两个方向的通信不是同一路径，由此将产生CH-HA-MH-CH之间的三角路由问题，这在MH远离HA，CH与MH相邻的情况下效率尤其低下。

◆ 切换问题：是指从MH离开原先的外地网络开始，到HA接收到MH的新注册请求为止的这段时间内，由于HA不知道MH的最新转交地址，所以它仍然会将属于MH的IP包通过隧道发送到原先的外地网络，从而将导致这些IP包会被原先的外地网络丢弃，由此使得MH与CH间的通信受到影响，特别是在切换频繁或者MH到HA的距离很远的时候。

◆ 域内移动问题：在小范围内MH的域内频繁移动会导致频繁切换，从而导致网络中产生大量的注册报文，严重影响网络的性能。

◆ QoS问题：在移动环境下，由于无线网络拓扑和资源是动态变化和不可预测的，并且由于资源有限、有效带宽不可预测、差错率高，从而在移动IP上提供QoS保证是一个非常棘手的问题。