第十二章 Mobile IP
The Mobile-IP Testbed of the HP-OVUA
Stephen Heilbronner MNM Team heilbron@informatik.uni-muenchen.de March 25, 1997
Abstract
Within the HP-OUA a special interest group on Mobility was founded in 1995. One of the main goals of this group was to set up a Mobile-IP testbed in order to examine and to do research on this new Internet protocol. This paper gives a short overview of Mobile-IP and the testbed set up locally in Munich as well as between the HP Labs and the Universities of Munich and Rennes. In order to be of practical relevance it also approaches real-world constraints as imposed by switched LANs, security-conscious con gured routers as well as packet- ltering rewalls. After examining some of the di culties involved during testing and the derived solutions it gives areas for future research. It is assumed that the reader has a basic understanding of the Internet Protocol Suite as well as ARP and Mobile-IP.
移动ip的基本原理
移动IP（Mobile IP）是一种用于移动互联网中的网络协议，它允许用户在不改变IP地址的情况下从一个网络漫游到另一个网络。
在传统的互联网中，IP地址是与特定网络相绑定的，当用户从一个网络切换到另一个网络时，需要重新分配新的IP地址。
而移动IP通过将用户的IP地址与其身份信息解耦，实现了用户在不同网络之间无缝漫游的功能。
移动IP基本原理可以分为三个主要部分：家庭代理、外部代理和注册过程。
1.家庭代理（Home Agent）：家庭代理是用户所属网络中的路由器，它负责维护用户在家庭网络中的通信。
当用户离开家庭网络进入其他网络时，家庭代理会暂时接管用户通信，并将所有传入数据包缓存起来。
2.外部代理（Foreign Agent）：外部代理是位于访问网络中的路由器，它负责为漫游到该网络中的移动设备提供服务。
当移动设备进入访问网络时，它会向外部代理注册自己，并请求将数据包转发到自己。
3.注册过程：注册过程是移动设备与外部代理之间进行通信和身份验证的过程。
当移动设备进入访问网络时，它会向外部代理发送一个注册请求，其中包含了自己的身份信息和家庭代理的地址。
外部代理收到请求后，会将该信息转发给家庭代理，并等待家庭代理的回应。
家庭代理收到注册请求后，会验证移动设备的身份，并回复一个注册响应。
外部代理收到注册响应后，将其转发给移动设备，并更新路由表以便将数据包正确地转发到移动设备。
当移动设备在访问网络中接收到数据包时，数据包首先会被发送到外部代理。
外部代理根据路由表判断数据包是否是属于漫游过来的移动设备，并将其转发给家庭代理。
家庭代理接收到数据包后，查找缓存中是否有该移动设备的未接受数据包，并将其发送给移动设备。
需要注意的是，在整个过程中，IP地址是不变的。
当移动设备从一个网络漫游到另一个网络时，它仍然使用原来的IP地址进行通信。
这是通过在IP头部添加额外的扩展头来实现的。
总结起来，移动IP通过在用户与其所属网络之间引入家庭代理和外部代理来实现用户在不同网络之间无缝漫游的功能。
IP MICRO-MOBILITY协议初探
IP MICRO-MOBILITY协议初探发表时间：2008-12-17T16:05:25.250Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：李繁[导读] 摘要：当移动节点在改变存取网络的附着点时，常常必须利用移动式IP(mobile IP)来达到联机不中断。
Micromobility protocol 则是为了更进一步确保当移动节点在同一个网段下的基地台间作快速移动时，达到快速换手(fast handoff)，并在换手的过程中减少封包的丢失，以达到流畅换手(smooth handoff)的目的。
除此之外，Micromobility protocol的设计也兼顾能源损耗与频宽使用的问题题。
关键词：移动式IP 流畅换手 Cellular IP摘要：当移动节点在改变存取网络的附着点时，常常必须利用移动式IP(mobile IP)来达到联机不中断。
Micromobility protocol 则是为了更进一步确保当移动节点在同一个网段下的基地台间作快速移动时，达到快速换手(fast handoff)，并在换手的过程中减少封包的丢失，以达到流畅换手(smooth handoff)的目的。
除此之外，Micromobility protocol的设计也兼顾能源损耗与频宽使用的问题题。
关键词：移动式IP 流畅换手 Cellular IP 一、绪论在今天的无线网络领域内，主要的结构还是以线交换(circuitswitch)技术为主，大多着重在语音的传输上。
但是随着无线网络技术的逐渐成熟，无线设备的使用者对于用无线网络存取资有日益增加的趋势，如General Packet Radio Services(GPRS)网络(GSM网络的延伸)，主要就是为提供移动用户执资的存取。
未来的宽带无线网络，如第三代移动通信系统all-IP网络以及第四代移动通信技术(4G)，将会用封包交换(packetswitch)技术，以IP协议来传送封包[1]。
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。
关于移动IP技术的研究
第26卷第6期V ol 126 N o 16长春师范学院学报(自然科学版)Journal of Changchun N ormal Un iv ersity (N atural Science )2007年12月Dec.2007关于移动IP 技术的研究王 路1,尚 程2(11吉林工商学院计算机系,吉林长春 130062;21吉林大学软件学院,吉林长春 130012)[摘 要]为了在移动通信网络中运用IP 协议,因特网工程任务组(Internet Eng ineerin g T ask F orce ,IETF )制定了Mobile IP 协议。
M ob ile IP 是一种简单、可扩展的全球In ternet 移动解决方案,使节点在切换链路时仍可保持正在进行的通信。
文章讨论了Internet 移动接入的重要技术———移动IP ,对其中的关键技术以及存在的问题进行了探讨。
[关键词]移动IP ;因特网;隧道技术[中图分类号]T P393 [文献标识码]A [文章编号]1008-178X (2007)06-0113203[收稿日期]5[作者简介]王 路(6),女,吉林长春人,吉林工商学院计算机系讲师,硕士,从事计算机网络研究。
1 引言当今世界,在飞速发展的IT 产业中,最引人注目的当属移动通信和互联网业务,移动通信网和互联网编织的天罗地网,使人深感世界之大。
移动通信技术和I P 网相融合的结晶———移动IP 技术,更是容纳了全球通信领域业务。
象其它台式机用户一样,移动计算机用户希望接入同样的网络,共享资源和服务,而不局限于某一固定区域,且当它移动时,也能方便地断开原来的连接,并建立新的连接。
2 移动IP 原理工作原理分以下步骤:①归属代理和外区代理不停地向网上发送代理通告(Agent Advertisement)消息,以声明自己的存在。
②移动节点接到这些消息,确定自己是在归属网还是在外区网上。
③如果移动节点发现自己仍在归属网上,即收到的是归属代理发来的消息,则不启动移动功能。
移动IP上的QoS保证
移动IP上的QoS保证图1 RSVP建立预留的过程22 RSVP Mobile IP图2在隧道中RSVP操作（2）Mobile RSVP在移动环境下，资源预留的难点着重在移动节点和基站之间资源的有效预留和分配，Mobile RSVP 的主要思想是在移动节点可能移动到的区域上预先设定一个被动资源预留（Passive reservation）。
相对应，移动节点当前所在路径上的称为激活资源预留（Active reservation）。
当移动节点切换到有被动资源预留的区域时，能很快获得目前应用业务所需的资源。
当移动节点不在有被动资源预留的区域时，这个被动资源预留可以供其他用户使用。
同时，在移动节点和基站之间使用CBQ（Class Based Queue ing）机制调度无线链路资源共享。
的工作过程如图3所示，移动节点M位于基站BSa，为了简单起见，设路由器R为发送方。
M和Bsa之间已经建立了激活（Active ）资源预留。
因为M有可能移动到BSa周围任一基站，所以在建立了Bsa和M之间的激活（Active ）资源预留后，也要为Bsa和BSb，BSc, BSd等之间建立被动（Passive）资源预留，同时在这些基站预留一个接口，以便M图4 RSVP和Diffserv结合实现端到端的QoS3.2端到端的QoS保证和Diffserv在Mobile IP上提供QoS时，各有优点和局限。
我们可以将RSVP和Diffserv结合起来提供端到端QoS。
骨干路由器采用Diffserv，主机可以进行RSVP请求，在骨干接入点的边界路由器把它映射到DS字节，而在骨干网输出点路由器又把它复原为RSVP 并送至最终目标，如图4所示。
4结束语本文描述了对一些基本QoS协议的改进，介绍了一种在移动IP上提供端到端的QoS机制。
这些改进方案和端到端QoS体系结构中的一些协议还不是非常完善，而且还要考虑诸如今后对组播支持、网络安全和移动IP中快速切换、平滑切换这样的问题，这些问题还要进一步研究。
移动ip 的工作原理
移动ip 的工作原理
移动IP（Mobile IP）是一种网络协议，用于支持移动设备在
IP网络中进行漫游，并保持与互联网的连接。
其工作原理可
以分为以下几个步骤：
1. 注册：移动设备在连接到新的网络时，会向本地注册服务器发送注册请求，告知服务器其当前位置和唯一的标识符（如
IP地址）。
2. 位置更新：移动设备在不同网络中漫游时，会定期向本地注册服务器发送位置更新请求，告知服务器其新的位置信息。
3. 广播通知：本地注册服务器将移动设备的新位置信息广播给所有需要与该设备通信的主机。
4. 代理通信：当源主机向移动设备发送数据时，数据包会在本地网络中被路由到本地注册服务器。
本地注册服务器会将数据包封装成移动IP数据报，并通过已知的通信路径将其传输到
目标网络。
然后，数据报会被解封并传递给移动设备。
5. 逆向路径：当移动设备向源主机发送数据时，数据包会被路由到目标网络，并封装成移动IP数据报。
然后，数据报会通
过已知的通信路径传输到本地网络，再被解封并传递给源主机。
通过上述步骤，移动IP实现了移动设备在网络中漫游时的无
缝连接。
这样，移动设备可以在不同网络中切换而无需重新建立连接，同时保持与互联网的通信。
移动互联网导论(第3版)课件10_WiMax
Estimated attenuation due to rain:
A aRb
A = attenuation (dB/km) R = rain rate (mm/hr) a and b depend on drop sizes and frequency
Increasing interest shown in competing wireless technologies for subscriber access Wireless local loop (WLL)
– Narrowband – offers a replacement for existing telephony services
– Peak of water vapor absorption at 22 GHz – Peak of oxygen absorption near 60 GHz
Favorable windows for communication:
– From 28 GHz to 42 GHz – From 75 GHz to 95 GHz
– With a wired system, cable is laid out in anticipation of serving every subscriber in a given area
Electronic Engineering
Dr. Xinbing Wang
5
Propagation Considerations for WLL
– Encoding/decoding of signals – Preamble generation/removal – Bit transmission/reception
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Mobile IP寻址
• 外地代理转交地址(Foreign Agent CoA) ▫ 通过外部（如DHCP）获得的外地网络中的一个暂 时地址。 ▫ 此时移动主机自身是通道终点，自行解除封装，取 出数据包。 ▫ 在这种模式下，一个CoA仅能被一个移动主机使用， 使用率较低。
Mobile IP: Discovery
Mobile IP Terminology (RFC 3220)
• Care-of address
▫ The termination point of a tunnel toward a mobile node, for datagrams forwarded to the mobile node while it is away from home. ▫ Two different types of care-of address:
Mobile IP: Discovery
• 代理请求（agent solicitation）
▫ 外地代理周期性地发送代理布告消息 ▫ 若移动节点需要马上获得代理信息，它可发送一个 ICMP“代理请求”消息。 ▫ 任何代理收到代理请求消息后，应立即发送代理公 告消息。
Mobile IP: Registration
Mobile IP Terminology (RFC 3220)
• Home address
▫ An IP address that is assigned for an extended period of time to a mobile node. ▫ It remains unchanged regardless of where the node is attached to the Internet.
Mobile IP: Tunneling
• 隧道技术在移动IP中非常重要。移动IP使用IP的IP 封装、最小封装和通用路由封装（GRE）三种隧 道技术。
▫ IP的IP封装：将IPv4包放在另一个IPv4包的净荷部 分。其过程非常简单。 ▫ IP的最小封装：移动IP中的一种可选隧道方式。目 的是减少实现隧道所需的额外字节数。
使用带不同目的IP地址的外部数据包技术称为隧道 隧道 （Tunneling） ）
Mobile IP的工作原理
3. 外部代理去除外部IP首部，将原始IP数据包传送 至A 4. 当A发送IP数据包至X时，直接使用X的IP地址。 因为X是固定的。
每个到X的数据包由A发送至外地网络的路由器，一 般来讲，即外地代理。
Hale Waihona Puke • Home agent▫ A router on a mobile node's home network which tunnels datagrams for delivery to the mobile node when it is away from home, and maintains current location information for the mobile node.
Mobile IP: Tunneling Minimal encapsulation
• 通过去掉IP的IP封装中内层IP报 头和外层IP的报头的冗余部分 完成。与IP的IP封装相比，它 可节省字节（一般8byte）。 • 原始数据包已经过分片时，最 小封装就无能为力了。
Mobile IP Terminology (RFC 3220)
• Foreign agent
▫ A router on a mobile node's visited network which provides routing services to the mobile node while registered. ▫ The foreign agent detunnels and delivers datagrams to the mobile node that were tunneled by the mobile node's home agent. ▫ For datagrams sent by a mobile node, the foreign agent may serve as a default router for registered mobile nodes.
5. 从A到X的数据包使用X的IP地址直接穿过Internet 到达X
Mobile IP的工作原理
• 服务系 发送一个目的地 每个到X的数据包由 服务系X发送一个目的地 的数据包由A发 每个到 的数据包由 发 在本地网络中，本地代 在本地网络中， 为移动节点A的数据包 理监听进来的IP数据包 数据包， 理监听进来的 数据包 为移动节点 的数据包 ， 送至外地网络的路由器， 送至外地网络的路由器 • 外部代理去除外部 首 ， 外部代理去除外部IP首 发送IP数据包至 当A发送 数据包至 时 发送 数据包至X时 • 并将 的本地地址放在 。 并将A的本地地址放在 一般来讲，即外地代理。 的本地地址放在IP 一般来讲，即外地代理 将整个数据包封装入一 直接使用X的 地址 将原始IP数据包传 地址。 直接使用 的 数据包传 部，将原始 IP地址。因 • 首部 X的数据包使用 个首部带有A的转交地址 从A到 的数据包使用 到 的数据包使用X 个首部带有 的转交地址 送至A 是固定的。 为X是固定的。 送至 是固定的 • 该数据包将被路由到 的 该数据包将被路由到A的 的新IP数据包中， 数据包中， 的IP地址直接穿过 的新地址直接穿过并重 数据包中 Internet到达 发该数据包。 到达X 发该数据包 本地网络 。 到达
Mobile IP寻址
• 在实践中，有两种类型的转交地址。
▫ 合作定位转交地址(Co-Located CoA) ▫ 外地代理转交地址(Foreign Agent CoA) • 合作定位转交地址(Co-Located CoA) ▫ 直接以外地代理的IP地址作为CoA，移动主机利用 它来登记 ▫ FA就是通道的终点，负责接收数据包、解除封装、 再发给移动主机。 ▫ 这种地址模式可以使多个移动主机共享一个CoA， 使用率较高。
Mobile IP
Mobile IP简介
• 传统的IP协议
▫ 当前版本的 Internet 协议 (Internet Protocol, IP) 假定 计算机在固定位置连接到 Internet 或网络。
根据IP地址的网络号来找到目的网络（即找到目的网 络路由器） 连接至目的网络的路由器通过主机号找到目的主机
• 移动节点发现自己从一个网络切换到另一个网络 时，就要进行注册。
▫ 由于注册信息有一定的生存时间，所以移动节点在 没有发生移动时也要注册。
• 移动IP的注册功能是：
▫ 移动节点可得到外地网络上外地代理的路由服务； ▫ 可将其转交地址通知归属代理； ▫ 可使要过期的注册重新生效。
• 移动节点在回到本地网络时，需要进行反注册。
• 移动IP通过扩展现有的“ICMP路由器发现”机制 来实现代理发现。 • 代理发现机制检测移动节点是否从一个网络移动 到另一个网络，并检测它是否返回本地网络。 • 当移动节点移动到一个新的外地网络时，代理发 现机制也能帮助它发现合适的外地代理。
Mobile IP: Discovery
• 代理公告（agent advertisement）
• 在移动通信的情况下，传统的IP协议会出现问题。 • Mobile IP是为了满足移动节点在移动中保持其连 接性而设计的。
Mobile IP Terminology (RFC 3220)
• Mobile node
▫ A host or router that changes its point of attachment from one network or subnetwork to another. ▫ A mobile node may change its location without changing its IP address; ▫ it may continue to communicate with other Internet nodes at any location using its (constant) IP address, assuming link-layer connectivity to a point of attachment is available
Mobile IP的工作原理
• 当IP数据包在移动节点和另一主机件交换时，将 发生下列操作：
1. 服务系X发送一个目的地为移动节点A的数据包， 并将A的本地地址放在IP首部。
该数据包将被路由到A的本地网络。
2. 在本地网络中，本地代理监听进来的IP数据包， 将整个数据包封装入一个首部带有A的转交地址 的新IP数据包中，并重发该数据包。
Mobile IP: Registration
• 注册过程包含4个步骤：
1. 移动节点将注册请求发送到它要使用的外部代理， 请求转发服务； 2. 外部代理将请求中转到移动节点的本地代理； 3. 本地代理接受或拒绝请求，并向外部代理发送注 册回应 4. 外部代理将该回应转到移动节点。
• 注册程序的安全问题
Mobile IP: Tunneling IP-within-IP encapsulation