基站移动wlan无线上网

第24卷第1期上海电力学院学报Vol.
24,No.
12008年3月JournalofShanghaiUniversityofElectricPowerMar.
2008文章编号:1006-4729(2008)01-0065-04移动IP在无线局域网中的实现收稿日期:2007-12-27作者简介:毕洪山(1977-),男,助理工程师,山东聊城人.
主要研究方向为计算机网络.
毕洪山,魏国强,杨锦程(上海电力学院现代教育技术中心,上海200090)摘要:介绍了移动IP的概念及移动IP系统的设计与实现,分析了移动节点网络切换的实现原理.
介绍了同一接点在同一外地代理与不同外地代理下的切换过程.
分析了客户端注册的过程.
指出了系统的特点及新技术对该系统的影响.
关键词:移动IP;本地代理;外地代理;移动IP切换中图分类号:TN925.
93文献标识码:ARealizationoftheMobileIPinWrielessLocalNetworkBIHong-shan,WEIGuo-Qiang,YANGJin-cheng(ModernEducationalTechnologyCenter,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China)Abstract:TheconceptofMobileIPandrealizationofthemobileIPsystemisintroduced.
Thetheoryofnotenetworkhandoffisanalysed.
Thesamenotehandoffinoneforeignagentisintroduced.
Particularanalysesoftheprocessofclientregisterareconducted.
Thecharacteristicsofthissystemandtheinfluenceofthenewtechnologyonthesystemareanalyzed.
Keywords:mobileIP;homeagent;foreignagent;mobileiphandoff移动IP技术是一种在互联网上提供移动功能的方案,它使节点在切换链路时仍可保持正在进行的通信.
同时,提供了一种IP路由机制,使移动节点可以永久的IP地址连接到任何链路上.
1移动IP技术简介及其实现的功能实体1.
1移动IP技术简介移动IP技术是指用户在进行跨网络的移动和漫游时,可使用基于TCP/IP协议的网络,不用修改计算机原来的IP地址,就能继续享有原网络中一切权限的技术.
通俗地说,移动IP就是实现网络全方位的移动和漫游的技术.
1.
2移动IP实现的功能实体移动IP中定义了以下3种功能实体.
(1)移动节点(mobilenode)或称移动主机(mobilehost,MH)是指一个移动的计算机从一个网络或子网移动到其他网络或子网,位置改变时无须更改其IP设置,仍可通过其固定的IP地址进行通信.
(2)本地代理(homeagent,也称"家乡代理")是指连接到移动节点本地网络的主机或路由器,保存有移动节点的位置信息,当移动节点离开本地网络时能够将发往移动节点的数据包传给移动节点.
当切换链路时,本地代理通知移动节点自己的当前位置,此消息由移动节点保存在转交地址中.
此外,本地代理还解析送往移动节点的本地地址的分组,并将这些分组通过隧道技术传送到移动节点的转交地址上.
(3)外地代理(foreignagent)是指移动节点当前所在的外地网络上的主机或路由器,能够把由本地代理送来的数据包转发给移动节点.
外地代理帮助移动节点将转交地址通知本地代理,同时提供移动节点的转交地址,并为已被本地代理设置了隧道的移动节点发送拆封后的分组数据.
此外,外地代理还作为连接在外地链路上的移动节点的缺省路由器.
2移动IP的工作原理当移动节点连接在本地代理上时,链路的网络前缀和移动节点本地代理的网络前缀相等.
此时,移动节点就可以和固定主机或路由器一样,进行正常工作,不必运用移动IP的其他功能.
当移动节点漫游到外地网络时,可通过广播代理消息,判断自己是否连接在本地链路上.
若不是,则可通过代理发现协议找到外地代理,并得到该外地代理的转交地址(care-of-address,COA).
随后,移动节点向本地代理注册当前的转交地址.
接受到来自转交地址的注册后,本地代理会构建一条通向转交地址的隧道,将截获的要发给移动节点的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,恢复原始的IP数据包,最后送到移动节点,如此,移动节点就可以实现从外地网络接收IP数据包的功能.
在接受数据的过程中,移动节点在外地网络通过外路由或外代理向通信对端发送IP数据包,只需向本地代理更新注册的转交地址,就可以继续通信.
而回到本地网络时,移动节点只需向本地代理注销转交地址,就可使用传统的TCP/IP方式进行通信了.
注册过程如图1所示.
图1移动节点漫游时的注册过程但由移动节点向目的节点发送数据包时,则可直接发送,无需隧道技术.
对所有来访的移动节点发出的数据包来说,外地代理具有路由器的作用.
3移动IP系统的设计3.
1移动IP整体系统结构移动IP是一种基于因特网网络层的解决方案,需要强大的传统网络功能的支持.
Linux操作系统由于具有高度的稳定性和安全性,以及对网络功能的全面支持,成为移动IP服务器端的首选平台.
而移动节点的客户端软件则是基于当前流行的操作系统,包括Windows系列和Linux等.
我们所有的实现全部基于RFC2003-RFC2006,RFC3344等参考标准,在采用RFC2002标准MD5加密技术的基础上,采用了安全的HMAC-SHA1安全认证方法,同时通过实施双向隧道技术,解决了穿越防火墙的问题,并有效地支持了流量控制.
移动IP系统的各个功能模块以及与Linux操作系统的关系如图2所示.
图2移动IP系统模块结构示意图2中,3个移动实体(homeagent/foreignagent/mobilenote)分别调用了7个功能模块.
其中IP封包、隧道和ARP3个网络模块需要调用Linux内核中TCP/IP协议的实现,而移动绑定、安全加密、代理广播和配置文件4个模块与操作系统内核相对独立.
同时3个功能模块(HA/FA/MN)都对外提供了一套API,控制/显示界面调用这些API来控制各个进程的运行.
该系统运行于用户空间,在注册阶段,使用Socket与各相关移动实体进行通信,包括发送代理广播,注册请求及66上海电力学院学报2008年注册应答.
所有的注册过程完成并通过认证后,则调用内核以上的功能模块完成相关的内核调用接口,实现隧道建立,并更新路由表,从而完成最终的数据转发.
3.
2实现客户端注册的详细过程基于Windows平台的移动节点客户端程序,为移动用户提供异地漫游功能.
客户端提供给移动节点相关参数的配置界面,完成移动节点的注册,建立与本地代理和外地代理的数据链路.
其客户端的主程序流程如图3所示.
图3移动IP客户端的主程序流程示意当移动节点发生链路切换或当前的注册超过生存时间时就需要重新注册.
注册的根本目的是为了将其转交地址告知本地代理,并修改或删除移动节点的本地代理地址和转交地址的对应表(绑定表项).
移动节点可以通过注册得到外地链路上的外地代理服务,注册成功后,节点将以外地代理为默认网关,所有网络通信发往外地代理,并由其转发.
移动节点将其转交地址通知本地代理,以便本地代理能正确地将数据包"路由"到移动节点.
而在回到本地链路上时,移动节点需要注销移动IP的隧道,以正常的网络通信方式接收服务.
此外,移动IP的注册消息都要有移动本地的认证扩展(homeauthenticationextension,mobile),以证明消息发送者的真实身分,确保移动IP的安全.
4移动IP系统切换的具体实现主机移动产生的链路切换分为两种:一是同一个外地代理下不同基站间的切换;二是不同外地代理间的切换.
4.
1同一外地代理下不同基站之间的切换同一个外地代理情况下,移动主机的转交地址COA是不变的.
只是从一个基站BS移动到了另一个基站BS处.
此时,需要建立新的映射.
具体过程如图4所示.
图4同一外地代理不同基站间切换示意(1)移动主机移动到外地网络且注册已经完成,通信一切正常,并通过基站B连接到外地代理,见图4a中的链路1.
(2)移动主机移动到基站C时,由于未及时向外地代理更新映射,这时外地代理通过基站B发往移动主机的数据无法找到移动主机.
此时,可使基站B继续保持与移动主机的连接链路,并将发往移动主机的数据发送至周围的基站A和基站C.
见图4b中的链路2.
基站A和基站C收到后,将数据暂时存放,如果一定时间后还没有传送出去,就将其自动清除.
(3)移动主机向外地代理发送注册更新消息,当经过基站C时,基站C立刻将已存数据发送至移动主机;通知基站B将所有移动主机的数据传送至基站C,使其不再向周围其他的基站发送移动主机的数据并通知其他基站可清空缓冲区;向外地代理发送注册更新消息.
如图4c中的链路3.
(4)注册更新消息成功,使外地代理将移动主机的消息通过基站C直接传送给移动主机,以完成不同基站之间的切换.
如图4d中的链路4.
4.
2不同外地代理下的切换不同外地代理切换的情况下,移动主机的转交地址COA是需要改变的.
此时,不仅基站需要改变,外地代理也需要转换.
具体过程如图5所示.
67毕洪山,等:移动IP在无线局域网中的实现(1)移动主机移动到外地网络且注册已经完成,通信一切正常.
通过基站B连接到外地代理a,并与归属代理建立了隧道连接,如图5a中的链路1.
图5不同外地代理不同基站间切换示意(2)移动主机移动到基站C,由于未及时向外地代理b更新映射,外地代理a通过基站B发往移动主机的数据就无法送至移动主机.
此时,可以通过基站B,使移动主机与外地代理a继续保持连接,并将发往移动主机的数据直接发到基站B的相邻基站A,也通过外地代理a和外地代理b将数据送到基站C.
基站A和基站C接收到后,将其暂时存放在缓冲区中,如果一定时间后还没有传送出去,就将其自动清除.
(3)外地代理b发送代理注册信息,移动主机接收后,通过外地代理b向本地代理发送注册更新消息.
当经过基站C时,基站C立刻将已存数据发送至移动主机;通过外地代理b和外地代(下转第76页)68上海电力学院学报2008年响因素的光电化学研究[J].
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(上接第68页)理a通知基站B,将移动主机的所有数据都传到基站C,使其不再向周围其他的基站发送移动主机数据,并通知其他基站可清空缓冲区;然后,命令外地代理a将接收到的移动主机数据直接传送给外地代理b,并向外地代理发送注册更新消息.
如图5c中的链路3.
(4)外地代理a收到移动主机发送的消息后,就直接将移动主机的数据传到基站B.
基站B收到移动主机的消息后就停止向周围的基站发送到达移动主机的数据,并通过外地代理a和外地代理b直接把还没有传完的数据传送到移动主机.
如图5d中的链路4.
如果外地代理b与归属代理建立隧道不成功,就继续发送注册信息,直到注册成功为止.
(5)隧道建立成功后,就不再向外地代理a发送注册更新消息,直至停止.
移动主机就通过图5e中的链路4进行通信.
5结束语相对于现有无线网络的移动方案,本文中移动IP的设计系统,实现了真正意义上的不同网络介质间的异地漫游.
但该系统实现过程较为复杂,并涉及较多的硬件设备.
随着IPv6研究的完善,移动IP应用日趋广泛.
校园网中移动IP具有更全面的网络应用,但在Internet上真正实现对移动节点的支持还需作更深入的研究.
此外,移动IP的稳定性、兼容性及安全性等还有待完善.
对移动IP本身的安全性而言,网络防火墙和包过滤是其核心部分.
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