互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)移動(dòng)IPv4的工作原理

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2.2 移動(dòng)IPv4的工作原理
2.2.1 移動(dòng)IPv4的基本概念
在闡述移動(dòng)IPv4的工作原理之前，首先介紹有關(guān)移動(dòng)IPv4的概念。
　　（1）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)
移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指接入互聯(lián)網(wǎng)后，當(dāng)從一條鏈路切換到另一條鏈路時(shí)，仍然保持所有正在進(jìn)行的通信，并且只使用它的家鄉(xiāng)地址的那些節(jié)點(diǎn)。
　?。?）家鄉(xiāng)地址
移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址是指“一直”地分配給該節(jié)點(diǎn)的地址，就像分配給固定的路由器或主機(jī)的地址一樣。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)切換鏈路時(shí)，家鄉(xiāng)地址并不改變。改變移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的原因和場合與改變固定主機(jī)或路由器地址的原因與場合一致，即當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)滯笊新編址時(shí)。家鄉(xiāng)地址與它的家鄉(xiāng)代理、家鄉(xiāng)鏈路密切相關(guān)，特別處移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址的網(wǎng)絡(luò)前綴決定了它的家鄉(xiāng)鏈路。
（3）家鄉(xiāng)鏈路
移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路就是與它的家鄉(xiāng)地址具有相同網(wǎng)絡(luò)前綴的鏈路。一般來說，對移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的上層而言，只用家鄉(xiāng)地址和別的節(jié)點(diǎn)通信，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的所有包的源IP地址都是它的家鄉(xiāng)地址，它接收的所有包的目的IP地址也都是它的家鄉(xiāng)地址。這就要求移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將家鄉(xiāng)地址寫入DNS中它的“IP地址”域，其他節(jié)點(diǎn)在查找移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)名時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的家鄉(xiāng)地址。
潘要指出的是，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)鏈路并不一定是由物理媒介構(gòu)成的物理鏈路，它可以是在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理中由軟件實(shí)現(xiàn)的一條虛擬鏈路，可以認(rèn)為家鄉(xiāng)代理與這條虛擬的家鄉(xiāng)鏈路有一個(gè)虛擬端口，這樣移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就永遠(yuǎn)不會(huì)連到它的家鄉(xiāng)鏈路上，也就是說，這個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)“不在家”，但它可以與外地鏈路有一條物理連接，即它總是“出門在外'
　?。?）家鄉(xiāng)代理（HomeAgent,HA)
家鄉(xiāng)代理是有一個(gè)端口與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)鏈路相連的路由器。一般來說有如下特點(diǎn)。
①在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)切換鏈路時(shí)，家鄉(xiāng)代理始終通知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)它的當(dāng)前位置，這個(gè)信息由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)保存在它的轉(zhuǎn)交地址中。
②分析送往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址的包，并將這些包通過隧道技術(shù)傳送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址上。
（5）轉(zhuǎn)交地址
轉(zhuǎn)交地址圮指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接到外地鏈路上時(shí)的相關(guān)IP地址，這里我們可通過/解轉(zhuǎn)交地址的特性來理解它的定義。
①轉(zhuǎn)交地址與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前所在的外地鏈路相關(guān)
②當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)改換外地鏈路時(shí)，轉(zhuǎn)交地址也隨者改變。
③到達(dá)轉(zhuǎn)交地址的數(shù)據(jù)包可以通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)路由機(jī)制傳送?即不需要用移動(dòng)IP相關(guān)的特殊規(guī)程來將IP包傳送到轉(zhuǎn)交地址上。
④轉(zhuǎn)交地址是連接家鄉(xiāng)代理和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隧道出口。
當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，轉(zhuǎn)交地址幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)被作為上層通信的源IP地址或目的IP地址。特別是當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)查找移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)名時(shí)，DNS服務(wù)器不會(huì)返回移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。通常有兩種轉(zhuǎn)交地址：配置轉(zhuǎn)交地址和外地代理轉(zhuǎn)交地址。
①配置轉(zhuǎn)交地址（Collocated Care-of-Address)楚指暫時(shí)分配給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的某個(gè)端口的IP地址，它的網(wǎng)絡(luò)前綴必須與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前所連的外地鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴相同。在外地鏈路上沒有外地代理時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以采用這種轉(zhuǎn)交地址，一個(gè)配置轉(zhuǎn)交地址同時(shí)只能被一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用。
②外地代理轉(zhuǎn)交地址（ForeignAgent Care-of-Address)是外地代理的地址，由一個(gè)端口連接移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所在的外地鏈路。外地代理轉(zhuǎn)交地址可以是外地代理的任意一個(gè)IP地址，只要外地代理至少有一個(gè)端口與外地鏈路相連就可以了。因此，外地代理轉(zhuǎn)交地址的網(wǎng)絡(luò)前綴并不一定與外地鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴相同，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)共用一個(gè)外地代理轉(zhuǎn)交地址。
轉(zhuǎn)交地址與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所連接的外地鏈路雖多只有一跳之隔。它要么是有一個(gè)端口在外地鏈路上的外地代理的IP地址，要么是暫時(shí)分配給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)端口地址。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與外地鏈路相連時(shí)，家鄉(xiāng)代理利用此地址向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)包。特殊情況下，轉(zhuǎn)交地址是從家鄉(xiāng)代理到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隧道出口。
（6）外地代理（ForeignAgent，F(xiàn)A)
外地代理是在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的外地鏈路上的路由器，通常有以下特點(diǎn)。
①幫助移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通知自己家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)交地址。
②作為連接在外地鏈路上的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的默認(rèn)路由器。
③有時(shí)提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址，并為已被家鄉(xiāng)代理設(shè)置了隧道的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送拆封后的包。
　　（7）隧道
隧道是一種傳送數(shù)據(jù)包的路徑，通常一個(gè)數(shù)據(jù)包被封裝在另一個(gè)數(shù)據(jù)包的凈荷中進(jìn)行傳送時(shí)，所經(jīng)過的路徑稱為隧道，如圖2-1所示。該圖給出了一個(gè)家鄉(xiāng)代理為把數(shù)據(jù)包傳送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包先通過隧道送給外地代理的例子。

圖2-2表明了這些實(shí)體以及它們之間的關(guān)系。
從理論上講，路由器是實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議的W絡(luò)設(shè)備，它負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)（不是送給自己的）IP包。主機(jī)與路由器相反，主機(jī)是發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包，但從不轉(zhuǎn)發(fā)IP包（包括那些不以自己為源節(jié)點(diǎn)’也不以自己為目的節(jié)點(diǎn)的包)。從家鄉(xiāng)代理和外地代理的定義來看，它們也應(yīng)該垃路山器^可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理和外地代理，這時(shí)肴h去更像一臺(tái)傳統(tǒng)意義的主機(jī)而不是路由器。例如，我們可以在一臺(tái)PC上實(shí)現(xiàn)家鄉(xiāng)代理，但當(dāng)它啟動(dòng)隧道向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，只趄由于轉(zhuǎn)發(fā)了不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包這個(gè)事實(shí)，它就成了一臺(tái)“路由器”。
通常移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的擁有者和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理的擁有者之間在運(yùn)行管理上存在非常密切的關(guān)系。如向員工提供便攜式計(jì)算機(jī)作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的單位，也會(huì)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員負(fù)責(zé)這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理的運(yùn)行維護(hù)。因此，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、它的家鄉(xiāng)代理以及它的家鄉(xiāng)鏈路都由同一管理實(shí)體來運(yùn)行。而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及它的家鄉(xiāng)代理的所有者則沒有必要與外地代理的所有者有任何關(guān)系（事實(shí)上這種關(guān)系一般也不存在)。在企業(yè)網(wǎng)（如某公司或?qū)W校的網(wǎng)絡(luò)）中，可能你會(huì)認(rèn)為同一個(gè)實(shí)體既擁有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和家鄉(xiāng)代理，也擁有外地代理，但亊實(shí)上外地代理可能位于全球互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的任意一個(gè)教育或公眾網(wǎng)中，這樣外地代理的擁有者就和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)及它的家鄉(xiāng)代理的擁有者不同了。
上面我們簡單地討論了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、家鄉(xiāng)代理和外地代理等概念，并指出只端要這3個(gè)實(shí)體就可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP協(xié)議?此外，還介紹了一些專業(yè)名詞，在理解移動(dòng)IP工作機(jī)制時(shí)需要這些專業(yè)名詞。我們還闡明了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)如何擁有兩個(gè)地址一個(gè)是家鄉(xiāng)地址，即它一直擁有的、與別的節(jié)點(diǎn)通信時(shí)的地址；另一個(gè)是轉(zhuǎn)交地址，在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連接到外地鏈路上時(shí)，家鄉(xiāng)代理通過隧道利用這個(gè)暫時(shí)地址向它傳送數(shù)據(jù)包。

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