移动IP协议
移动ip的基本概念
移动ip的基本概念移动IP的基本概念移动IP是一种能够使移动设备在不同网络之间无缝切换的技术。
它允许用户在任何地方都能够保持网络连接，并且不会中断正在进行的通信。
移动IP是一种基于IPv4或IPv6协议的技术，它利用隧道技术将数据包从源地址转发到目标地址。
1. IP地址IP地址是互联网中唯一标识一个设备的数字标识符。
它由32位（IPv4）或128位（IPv6）二进制数组成，可以用点分十进制表示法来表示。
在移动IP中，每个设备都有一个唯一的IP地址，它可以用来标识设备所在的网络。
2. 移动节点移动节点是指使用移动IP技术的设备。
它可以是笔记本电脑、智能手机、平板电脑等任何可以连接到互联网的设备。
当一个移动节点从一个网络切换到另一个网络时，它需要重新分配一个新的IP地址。
3. 主机代理主机代理是指在本地网络上运行的软件程序，它充当了移动节点和外部网络之间的桥梁。
主机代理接收来自外部网络的数据包，并将其转发给正确的目标地址。
当移动节点从一个网络切换到另一个网络时，主机代理会通知外部网络更新移动节点的IP地址。
4. 路由器代理路由器代理是指在外部网络上运行的软件程序，它充当了本地网络和外部网络之间的桥梁。
路由器代理接收来自本地网络的数据包，并将其转发给正确的目标地址。
当移动节点从一个网络切换到另一个网络时，路由器代理会通知本地网络更新移动节点的IP地址。
5. 组播组播是一种将数据包同时发送给多个设备的技术。
在移动IP中，组播可以用来向多个设备广播同一组数据。
组播可以提高数据传输效率，并减少对带宽的占用。
6. 隧道隧道是一种将数据包从源地址转发到目标地址的技术。
在移动IP中，隧道可以用来将数据包从外部网络转发到本地网络或者反过来。
隧道技术可以让移动节点在不同网络之间无缝切换，并且不会中断正在进行的通信。
7. 路由优化路由优化是一种提高数据传输效率的技术。
在移动IP中，路由优化可以用来选择最佳路径将数据包发送到目标地址。
移动IP微移动协议的改进与研究
域问采用Ｉ Ｔ 移动协议 ＥＦ
图 ２ 微 移 动 Ｉ 协 议 结构 ｌ ＇
２ Ｃｌ ｌ Ｐ协 议 ． ｅ ｕ ｒＩ 议 与 Ｈ ＷＡＩ ） ｅｕａ Ｉ ｌ ｒ Ｃ ｌ ｌ Ｐ协 ｌａ Ａ Ｉ
协议 相似 ， ｅｌｌ Ｐ 网络 由支 持 该 协 议 的一 个 网关 Ｃｌ ａ Ｉ ｕｒ
网关接入 核心 网的局限性 ， 从增设 多个外地 网关代理和 降低 Ｇ Ａ 负荷方 面进 行 了改进 ， Ｆ 解决 了原 微移动协 议 的绝时依
赖性 和瓶 颈 问题 ．
关键 词 ：移动 Ｉ 微移动协议 ； Ｐ； 网关 ； 理 代 中图分类号 ：Ｔ １ Ｎ９５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —１ ０ （０ ６ ０ ６ ３ ６３ ２ ０ ）３—０ ７ ０ ２ ７— ２
假 设接 入 网与 Ｉ 心 网通过 一个 网关 相连 ， Ｐ核 这会 造 成
进 行局 部 网络注 册
ＥＬＳ Ｅ
网关 的负 荷过 大成 为 网络 的一个 瓶颈 ． 如果 网关 崩 溃 ， 将导致 整 个局 部 网络不 能正 常工 作 ．
针对 现有 的微 移动 Ｉ 议 的局 限性 ， Ｐ协 有必 要对 其
移 动 主 机 接 入 外 网
的路 由器 以及 基站 组 成 ， 中将 ＨＡ 其 ＷＡＩ 域 与 Ｉｔｒ Ｉ ｎｅ— ｎｔ 心 网相 连 的路 由 器 称 为 域 根 路 由 器 （ ｏ ｉ ｅ核 Ｄ ｍａ ｎ
ｒ ｔｏｔ ，Ｒ ）移动节点在域内获得一个合作定位 ｏ ｏｅ Ｄ Ｒ ． ｏｒ ｒ 转 交地 址 ， 且节 点在 域 内移动 时该 转交 地址 不会 改 变 ． 因此 ， Ｈ ＷＡ Ｉ 在Ａ Ｉ方案中隧道的终端是移动节点 ．
移动ip的基本概念
移动IP的基本概念什么是移动IP？移动IP（Mobile IP）是一种网络协议，它允许移动设备在改变网络接入点时仍然保持与外部网络的连接。
移动IP通过为移动设备分配一个持久的、与物理位置无关的IP地址来实现这一目标。
这样，无论移动设备连接到哪个网络，它可以一直使用相同的IP地址与其他设备进行通信。
移动IP的工作原理1.注册过程当移动设备与一个新的网络接入点连接时，它会向一个称为主机代理（Home Agent）的特殊设备注册自己的位置。
主机代理记录下移动设备的当前IP地址和新的网络接入点。
2.数据转发当其他设备要与移动设备进行通信时，它们向移动设备所使用的IP地址发送数据。
这些数据被先传递给主机代理，然后主机代理再根据移动设备的当前位置将数据转发给移动设备所连接的网络。
3.数据包的路由为了实现数据的转发，移动IP使用了一种称为IP隧道（IP tunneling）的技术。
当数据包从主机代理转发到移动设备时，它们会被封装在一个新的IP包中，并通过专门的隧道协议进行传输。
移动IP的优点移动IP具有以下几个优点：1.持久的连接：移动设备在移动时不会丢失与外部网络的连接，用户可以持续地进行数据传输和通信。
2.网络无感知：移动设备可以在不同的网络中自由切换，而无需重新配置IP参数。
3.支持即插即用：移动设备在连接到新的网络接入点后，无需进行复杂的网络配置操作，即可立即开始使用网络服务。
4.无缝漫游：移动设备可以在不同的网络之间自由移动，而无需中断正在进行的网络连接。
移动IP的应用移动IP被广泛应用于以下领域：1.移动通信：移动IP可以让移动设备在不同的蜂窝网络之间无缝切换，使通话和数据传输不受干扰。
2.无线接入网络（WLAN）：移动IP可以让无线设备在不同的Wi-Fi网络之间漫游，使用户可以在不同的地点使用无线网络服务。
3.物联网（IoT）：移动IP可以让物联网设备在不同的网络中进行通信，实现智能家居、智能工厂等应用。
移动IP的移动性协议及管理机制
电信 工 程 技 术 与标 准 化
摘
要 本文主要从移 动网络协议结构开始 ，讨论移动 Ｉ Ｐ有关现行的和将 来的 Ｉｅｎ ｔ 动性 协议极其 ｎ ｒ ｅ移 管理机 制。 Ｉ ｖ Ｉ ６ 移动管理 Ｐ
方 炙通 大学现 代通信研 宽所读在职硕士研 究生
见图 １ 所示移动网络协议结构示意。Ｒ 是无线 Ｍ 资源管理部分 ，用语移动 台定位 、信道管理和天线切 换 ／选择等 移动台和子 网基站的 Ｒ 对等交互 ，属 Ｍ 于连路层管理。ＭＭ 是移动性管理 ，用语洪 湖注册 移动 台识别号加密、位 置登记 、可用性定时更新 移 动 台的 ＭＭ 主要和子 网中的拜访 名字服 务器进行交 互 各站点及归属 拜访名字服务器中有关移动台的 信息存放在移 动管理信息库中。ＭＨ是移 动切换部分 ， 处理移动台在子网闻切换及滞留分组 的转发 ＭＭ 和 ＭＨ都属于 网络层 。图中 ，ＭＩ Ｂ：管理信息库 ； Ｓ Ｐ ＭＡ ：系统管理应用程序；Ｓ ＡＭＥ ：系统管理应用 实体；ＮＳ ：名字服务协议；ＮＳ Ｐ Ｇ：名字服务程序。
一
按聚类的方式分 类。将单播地址分为可聚集的 垒局单播地址 ．保 留基于地理 区域单播 地址、链路本 地地址和站点本地地址等 。而链路本地 地址为 Ｉｖ 地 Ｐ６ 址无太 自动培植所需要的 ；同时将 Ｉｖ 中 Ａ、Ｂ和 ｃ Ｐ４ 类的 网址并作 为站点本地地址 ，使用该类地址不需要 任 何 注 册 Ｉｖ 的地址类型 目前分 ３ ：单播地址、多播地 Ｐ６ 类 址和任播地址 新增的任播地址是一组接 口地址 ，一 般只能分 配给 Ｉ ｖ 路 由器 。单播地址采用分层编码 ， Ｐ６ 使其具有路 由聚 类性 ，虽然可能降低地址的使用效率 ， 但有助于骨干线上的路由器能有效的进行路 由选择 。 Ｉｖ Ｐ ６的网络地址是面 向网络接 口的 ，而不象 Ｉｖ 那 Ｐ４ 样面向节点：这样可有利于移 动用户在漫游是能 实现 平 滑切 换 。 由于 Ｉｖ 地址资源扩大 ，自然面 临一个 问题 ： Ｐ６ 扩 大路 由选择困难 Ｉｖ 的分组报头 中有源地址和 目 Ｐ６ 的地址 ，利用聚类性地 址 ，利 用邻居发现协议 ，以消 息保温格式定期或按需发送和接受路 由器请求消息和 路 由器宣告消息 ，从而进行路 由表的建立 ．维护和更 新 ，对邻居路 由器进行定位 ，简化路 由算法 。 因此 ，从 Ｉｖ 的管理 机制看 ，Ｉｖ 有如下支持 Ｐ６ Ｐ６
蜂窝系统中的移动IP协议
THANKS
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数据加密
移动IP协议采用数据加密技术，对传 输的数据进行加密保护，防止数据被 窃取或篡改。
移动IP的节能优化
休眠机制
移动IP协议通过引入休眠机制，使移动设备在空闲时进入休眠状态，减少能耗，延长电池寿命。
流量自适应
移动IP协议采用流量自适应技术，根据数据传输需求动态调整设备的工作模式和能耗，实现节能优化 。
03
移动IP协议的优化和改进
快速切换和路由优化
快速切换
移动IP协议通过快速切换技术，使移动设备在蜂窝网络中移动时能够快速、无 缝地保持连接，减少切换时延和数据丢失。
路由优化
移动IP协议通过路由优化技术，减少数据传输路径，提高数据传输效率，降低 网络拥塞和延迟。
移动IP的安全性
身份验证
移动IP协议采用身份验证机制，确保 移动设备的身份合法性，防止未经授 权的设备接入网络。
转交地址
由外部网络分配给移动节点的动态IP 地址，用于标识移动节点当前所在的 位置。
代理发现和注册过程
代理发现
移动节点通过发送代理请求报文来寻找家乡 代理和外部代理。
注册过程
当移动节点在家乡网络之外的外部网络中时，它会 向家乡代理发送注册请求报文，更新自己的位置信 息。
数据传输
当移动节点在家乡网络之外的外部网络中时 ，家乡代理会通过外部代理将数据包转发给 移动节点，实现数据传输。
5G和6G蜂窝网络中的移动IP协议将 需要与网络切片、边缘计算等新技 术相结合，以提供更加灵活和智能 的移动IP服务。
物联网和车联网中的移动IP协议
移动-IP
移动IP
• 在移动IP协议中，每个移动主机在“家乡链路”上有一个惟一 的“家乡地址”。与移动主机通信的主机被称为“通信主机”， 通信主机可以是移动的，也可以是静止的。通信主机与移动主 机通信时，通信主机总是把数据包发送到移动主机的“家乡地 址”，而不考虑移动主机的当前位置情况。
移动IP
• 在“家乡链路”上每个移动主机必须有一个“家乡代理”来为 自己维护当前位置信息。这个位置由“转交地址”来确定，移 动主机的“家乡地址”与它当前“转交地址”的联合称为“移 动绑定”，或简称为“绑定”。每当一个移动主机得到一个新 的转交地址时，它必须生成一个新的绑定来向“家乡代理”注 册，以使“家乡代理”即时了解移动主机的当前位置信息。一 个“家乡代理”可以同时为多个移动主机提供服务。
移动IP
• 对于每个截获的数据包，“家乡代理”使用隧道技术把它们发 送到移动主机的当前“转交地址”。如果“转交地址”是“外 地代理”的IP地址，那么这个“外地代理”是隧道的终端，此 时“外地代理”从数据包中移走隧道报头，并把剩余部分发送 到移动主机。如果移动主机使用一个临时地址作为“转交地 址”，那么数据包将直接通过隧道传送到移动主机。
移动IP
• 当一个移动节点连接在外地链路时，它可以通过一个或多个转 交地址或它的家乡地址来被寻址。转交地址是当移动节点访问 外地链路时获得的一个IP地址，此地址的子网前缀是移动节点 所访问的外地链路的子网前缀。如果移动节点使用此转交地址 连接在这个外地链路，那么发往这个转交地址的数据包将被直 接路由到在这个外地链路上的移动节点。
移动IP
• 移动节点的家乡代理在家乡链路上，利用“代理邻居发现”来 为移动节点截获发往移动节点的数据包，并且把每个数据包通 过隧道传送到移动节点的主转交地址。为了通过隧道传送截获 的数据包，家乡代理利用“IPv6封装”协议来封装数据包， IPv6封装的外部报头的目的地址是移动节点的“主转交地址”。
中国移动IP承载网
Metric类型 CR1之间 CR2之间 CR1-CR2 AR-CR1 AR-CR2
130 100 250 1000 800
参考值
一期平面倒换：弱策略路由＋APDP&接口备份
弱策略路由区别与普通策略路由在于策略路由指定的下一跳不可达时，能够按照正常 的路由表转发
本次工程中的弱策略主要用在将各地接入的软交换流量导入到A平面，同时在A平面 链路中断时按照正常的路由转发走B平面；同时为了提高流量切换时的速度，采用接 口备份的方式将流量迅速导入B平面
1 遵循流量疏导原则 2 传输距离较短的路径 3 跳数最少的路径 4 尽可能不出现等值路径 5 流量优先从底层穿越
Metric规划（二期）
中国移动IP承载网Metric设计原则遵照路由器角色(CR.BR.AR)和实际两点间的传输距离来规划， 两城市间的传输距离选择最短的传输路线，比如，上海到广州存在两条路线的情况下，根据较短 的路线计算，两城市间实际的传输距离(单位：公里)除以20的数值（取整数）作为Metric值
中国移动IP承载网一期
NE40-8
UMG8900
NE80
NE80
SoftX3000
UMG8900
SoftX3000
UMG8900
NE40-8 NE40-8 NE40-8 NE80
网管中心N2000/NSC/NDA VPN Manage/QoS Managerr
NE40-8 UMG8900
NE40-8
一期、二期、 三期均为汇接网 承载中国移动省际长途话音(信令，媒体)业务，一期 、 二期均为华为设备 三期新增无锡两台思科设备作为BR/AR
IP承载网省内延伸： 目前正在建设中, 建设目标：将省内分散的小网（如G9）全部整合到骨干 汇接网上，形成一张全国统一的 具有唯一自治域的IP 承载网；省内延伸为 多厂家联合组网
蜂窝系统中移动IP协议简述
移动节点漫游到一个外地网络时，通过代 理发现协议在外地网络上发现一个外地代 理。移动节点向归属代理通知当前使用的 转交地址。
小结
归属代理接受来自转交地址的注册后，会 构建一条通向转交地址的隧道，将截获的 发给移动节点的IP数据包通过隧道送到外地 网络转交地址处。
蜂窝系统模型
主要技术
越区切换 移动台定位技术
蜂窝系统中的移动IP协议的描述
模型描述
三个蜂窝小区：小区1，小区2，小区3。分别属 于两个移动业务控制中心MSC1，MSC2。
两个移动代理服务器，分别为移动代理A（路 由器），移动代理B（路由器）。
移动节点M 。 通信节点T 。
IP地址的绑定
切换过程
移动节点从小区2移动到小区3：
移动节点发出登陆请求，不同的是，代理B发 现该节点已经在本地登陆过了，于是只将本节 点的RNT信息更新，而不用通知归属代理A。
通信节点T发出的数据按照原来的路由，仍然发 往代理A。代理A仍将数据发往移动节点的转交 地址。唯一不同的是，移动代理B会将此数据 解隧道后，发往基站3，而不是基站2 。所以对 于归属代理A来说，并不用改变任何信息。保 证了尽可能少的节点发生频繁变化。
漫游过程
隧道数据
归属代理接受来自转交地址的注册后，会构建 一条通向转交地址的隧道，将截获的发给移动 节点的IP数据包通过隧道送到外地网络转交地 址处。
在转交地址处解除隧道封装，恢复出原始的IP 数据包，最后送到移动节点，这样移动节点在 外地网络就能够收到这些发送给它的IP数据包。
移动节点在外地网络通过外地网络的路由器或 者外代理向通信节点直接发送IP数据包。此时 不用封装成隧道数据。
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移动IP协议
●移动IP的基本概念
●移动IPv4基本工作原理
●移动IP的概念性数据结构
11110842184 陶正飞
问题提出的背景
●随着IP网络的迅速发展，人们不再满足于单一的、固定的因特网
接入方式，而是希望能够提供灵活的上网方式。
●无线互联网的发展，要求IP网络能够提供对移动性的良好支持。
●个人通信时代的到来，要求用户在任何地方都可以利用自己的一
个专有地址上网。
●在未来的IPv6网络中，网络节点的概念不只局限在传统的主机，
还包括各种智能设备，如汽车等，加上IPv6对移动IP的良好支持，还包括各种智能设备如汽车等加上IP6的良好支持移动IP将大有用武之地。
解决移动路由的基本方法与问
题
●为每一次改变接入点改变一次IP地址
—传统的路由算法不能保持通信的连续性
●接入点改变IP地址不变
—传统的路由算法处理特定的地址的负荷将
传统的路由算法处特定的地址的负荷将
大大增加路由器的负载，路由表将急剧膨胀
移动IPv4的研究
●1992年：IETF成立移动IP工作组（IP Routing for
）并在开制定移Wireless/Mobile Hosts），并在开始制定移动IPv4的标准草案
●文档主要包括：
—RFC 2002（定义了移动IPv4协议）
RFC2002
—RFC 1701、2003与2004（定义了移动IPv4中的3种隧道技术）
—RFC 2005（定义了移动IPv4的应用）
—RFC 2006（定义了移动IPv4的管理信息库MIB）●1996年6月：IESG通过了移动IP标准草案
●1996年11月：公布了建议标准
移动IP的设计目标
移动结点在改变接入点时，无论是在不同
的网络之间，或者是在不同的链路之间的网络之间或者是在不同的链路之间
移动时，都不必改变其IP地址，可以在
移动过程中保持已有通信的连续性
—移动结点在不同网络间移动的过程中仍然能够保持通信
移动IP协议应能满足的基本要求
●移动结点在改变网络接入点之后仍然能够与Internet上
的其他结点的通信；
●移动结点无论连接到任何接入点，能够使用原来的IP
地址进行通信；
●移动结点应该能够与Internet上的其他不具备移动IP功
能的结点通信，而不需要修改协议；
考虑到移动结点通常是使用无线方式接涉及无线●考虑到移动结点通常是使用无线方式接入，涉及无线
信道带宽、误码率与电池供电等因素，应尽量简化协
，减少协开销，提高协效率；
议，减少协议开销，提高协议效率；
●移动结点不应该比Internet上的其他结点受到更大的安
全威胁。
移动IP协议的基本特征
●移动IP要与现有的Internet协议兼容；
●移动IP协议与底层所采用的物理层协议类型无关；
●移动IP协议对传输层及以上的高层协议是透明的；
是透
移动协议应该具有良好的可扩展性、●IP
可靠性和安全性。
移动IP 结构示意图。