层次移动ipv6切换技术的研究

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独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庞由E电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：／际叶钆签字日期：阳h年f月珂日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重庞由g电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重麽由＆电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：能呻形导师虢雨场签字日期：弘J1，年f月Ⅺ日签字日期：沩Jz年，月珂日 重庆邮电大学硕士论文摘要Internet技术和无线通信技术已经成为目前世界科学技术发展中最为活跃的领域之一。人们对移动性和信息的需求也在急剧上升。越来越多的人希望移动过程中不用更改计算机配置就能持续方便地访问互联网，并获取高质量的网络信息服务。移动IPv6协议为移动网络用户提供了这种移动访问支持。由于标准的移动IPv6切换协议具有较大的不足而不能满足应用的需求，IETF在标准移动IPv6协议基础上进行了扩展，提出了新的切换协议：快速移动IPv6协议和层次移动IPv6协议。针对层次移动IPv6协议的域间切换高延迟和分组丢失的问题，本文研究了一种基于边缘接入路由器的快速层次移动IPv6切换协议(EA．FHMIPv6)，对层次型切换的网络结构，切换流程都进行了改进并对协议进行了更近一步的补充。主要工作和创新点如下：(1)在本文研究的EA．FHMIPv6中，通过在相邻的MAP之间共享同一AR，即边缘接入路由器，突破传统层次结构的限制，将层次切换的域间切换中链路转交地址(LCoA)和区域转交地址(RCoA)的配置过程进行分离，对LCoA的配置流程进行改进，并加入新的信令；对RCoA配置则结合传统切换设计新的切换流程，从而达到降低平均延迟和分组丢失率的目的。(2)在EA．FHMIPv6基础上进行深入研究，首先对移动节点发生乒乓切换的情况进行分析，分别通过设定移动锚点间的信号差值和时间间隔值，延长切换的间隔周期，从而有效降低乒乓切换的频繁。然后对多区域重合覆盖的情况进行研究，对MAP的不同参数设定优先级，经过一个固定时间之后，根据统计结果选择最佳的MAP进行切换。最后，在EA．FHMIPv6的切换流程中加入资源预留信息，提前完成资源预留，从而保证一定的服务质量。论文对EA．FHMIPv6的性能进行理论分析。最后，利用NS．2网络仿真软件，搭建好网络实验环境，根据具体网络结构，建立对应的网络模型，对本方案进行了网络仿真，仿真结果验证，该方案能够有效的减小层次结构的域问切换延迟和分组丢失率，提高切换效率，具有良好的性能优化效果。关键词：移动IPv6，边缘接入路由器，EA．FHMIPv6，NS．2 AbstractThetechnologyofInternetandwirelesscommunicationshasbecomeoneofthemostactiveareasintheworld．Thepeople’Sdemandforinformationandmobilityhasmovedupsharplytoo．MoreandmorepeoplewanttogettheInternetaccesswithoutanynecessarysettingorchangeontheircomputers，andgethigh—qualifiedinformationservicesallthetime．Fortunately，MobileInternetProtocolversion6(MIPv6)isactuallyabletoprovidemobilenetworkusersthiskindofmobileservices．BecausethestandardMobileIPv6handoffprotocolhasgreatdisadvantage，itcannotmeettheneedsoftheapplication，InternetEngineeringTaskForcemakeanexpansionbasedonthestandardMobileIPv6，theyproposedtwonewhandoverprotocols：FastHandoversforMobileIPv6andHierarchicalMobileIPv6．So．thisthesispresentsFasthandoverforHierarchicalMobileIPv6basedonEdgeAccessrouter(EA-FHMIPv6)，becauseofhighlatencyandpacketlossrateinintra—domainhandoffofHMIPv6．Thisprotocoldesignsthedetailofnetworkstructureandhandoverprocess，andthisthesisgivesmoreresearchonthisprotoc01．Themainworkandinnovationareasfollows：(1)IntheproposedEA—FHMIPv6ofthisthesis，theadjacentMAPssharethesameAR，theARisedgeaccessrouter．Itbreaksthroughthelimitationsofthetraditionalhierarchicalstructureandseparatestheconfigurationofon．LinkCareofAddress(LCoA)andRegionalCareofAddress(RCoA)intheintra．domainhandoffoforiginalHierarchicalMobileIPv6．ThesolutionimprovestheprocessoftheLCoAconfigurationandaddsnewsignaling，italsodesignsnewhandoverprocessforRCoAconfigurationcombinedwiththetraditionalhandover，SOitcanreducetheaveragelatencyandpacketlossrate．(2)ThisthesisdoesmoreresearchontheEA—FHMIPv6．FirstitiSanalyzeddeeplyonthesituationofping—ponghandoverofthemobilenode．Respectively，itissetthevalueofsignaldifferencebetweenPMAPandNMAP，andthevalueoftimeintervaloftwohandoverprocessestoextendthehandoverintervalcycle，SO，effectivelyreducethehandoverfrequencyofping-ponghandover．Second，italsoconsiderstheproblemofMulti—regionalII 重庆邮电大学硕士论文AbstractcoverageandQualityofServiceofhandover．ItsetsthepriorityfordifferentparameterofMAPandchoosesthebestMAPforthehandoveraccordingtothestatisticalresultsafteraspecifictime．Last，itaddssomeresourcereservationinformationinthesignalingoftheprocesstosetresourcereservationinadvance，SOitcanensureacertainQoS．Thisthesisgivesacomprehensivetheoreticalanalysisinperformanceofthesolution．Finally，usingtheNS-2networksimulationsoftwaretobuildanetworkexperimentalenvironmentandestablishanetworkmodelbasedonthenetworkstructuretosimulatethesolution．Simulationresultsshowthatthesolutioncaneffectivelyreducehandofflatencyandpacketlossrateinintra．domainhandoffofthehierarchicalmechanismandimprovethehandoffefficiency．Itisverifiedthatthesolutionhasgoodeffectinperformanceoptimization．Keywords：MobileIPv6，EdgeAccessRouter，EA-FHMIPv6，NetworkSimulator2(NS一2) 重庆邮电大学硕士论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．II第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1研究背景和目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2国内外研究和应用现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．3论文主要工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41．4论文的组织结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5第二章移动IPv6概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．1移动IPv6概念及体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．1．1移动IPv6的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．1．2移动IPv6的功能实体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．1．3移动IPv6的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．1．4移动IPv6的关键技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92．2快速移动IPv6切换技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．2．1快速移动IPv6切换工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lO2．2．2快速移动IPv6的性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．3层次移动IPv6切换技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．3．1层次移动IPv6切换的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．142．3．2层次移动IPv6切换的性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．172．4快速层次型移动IPv6技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．4．1网络模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．4．2切换流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．4．3快速层次型移动IPv6性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．202．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21第三章边缘接入路由器的FHMIPv6研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．223．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．2边缘接入路由器的FHMIPv6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．2．1模型设计思想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22IV 重庆邮电大学硕士论文目录3。2．2切换信令扩展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2．3切换流程设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．2．4NMAP的绑定注册⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．273．2．5方案的性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．273。3方案扩展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．283．3．1乒乓切换的过程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．3．2多区域重合切换过程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．313．3．3基于EA．FHMIPv6的资源预留研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．333．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34第四章实验仿真及性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354。1NS．2网络仿真软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354．2改进算法的NS一2仿真环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．3算法仿真结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42第五章总结及未来工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．2未来工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45攻硕期间发表的科研论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．46参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47V 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论1．1研究背景和目的第一章绪论随着网络发展的不断升级，Internet已经成为许多人们日常生活中不可或缺的部分，因此同样也带来了移动服务需求的爆炸式增长，在各种各样的环境中都开始接入无线网络，与此同时需要保证用户在快速移动且跨越区域时，网络持续连接状态。同时便携式计算机，移动终端，智能机等在近几年也有着极为显著的发展，各种基于这些便携设备的网络应用应运而生，并有成为未来发展趋势的势头，所以用户对网络的需求和其质量保证都会有同步的提高。当他们来到一个外地的Internet站点时，或者是在旅途中的时候，他们都希望能够与Internet一直保持连接的状态，因此移动计算已经成为Internet发展迫切需要的关键技术之一，由此产生了移动工P的技术。当移动用户从当前的位置移动到另外一个位置，可以很方便的断开了原来的连接，然后接入新的连接。为了满足未来的最新的应用的发展需求，移动IP于1996年6月由因特网工程指导组IESG(InternetEngineeringSteeringGroup)通过，并于2002年成为RFC(RequestForComments)标准。它具有极大的实用价值，可以提供对用户的移动终端的无缝切换连接，使移动节点在IP网络上的移动接入成为可能。为了让人们能随时随地接入Internet站点，是当前Internet技术研究的一个热点与重点，同样也是下一代网络(NGN，NextGenerationNetwork)实现个人自由便捷的访问网络的目的。在网络上，每一台主机都会分配有唯一的IP地址，或者是动态分配的IP地址，由于Internet的路由是基于网络前缀的，所以IP数据分组首先路由到IP地址的网络前缀所对应的网段，然后转发到目的主机上，因此IP地址可以不仅标识一台主机，也可以表示这台主机在网络中的真实的物理位置。当移动终端在不同的网络间不停移动时，它的固定IP地址已经不能表示其真实物理网络位置了，发送给移动终端的IP分组就不能被正确的转发并且被目标节点正常的接收，移动终端因而不能正常的接入到Internet，而获得相应的网络服务。为了能够让移动主机接入Internet，Internet工程任务组IETF(InternetEngineeringTaskForce)中的移动IP工作组(IPRoutingforWireless／MobileHost)在1992年制定，并且在1996年6月通过了移动工P的最初标准草案。在同一年的11月公布了建议标准，这为移动IP成为Internet正式标准打下了基础。 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论无线或移动网络的产生，使得对移动的支持、服务质量保证(QoS)和网络安全性成为了因特网三个非常重要的问题。移动IP作为移动通信技术与Internet相互融合的产物，在移动网络中还存在许多的移动设备用户，这些用户会希望在移动过程中保证网络的接入的持续连接状态和畅通的通信，并且获得与固定网络一样的服务质量。移动IP技术可以对这种需求达到一定程度的支持与满足，它属于网络层的移动管理协议，因此在异构网络之间的切换也可以使用，尤其是WLAN和3G网络之间，它能够使移动终端在移动出当前所在的区域时不用改变当前的IP地址而保持正常的网络通信。移动IP将用户从台式机、固定电话的限制中解放出来，不管是在哪个地方，飞机或者火车，办公室或者家里，移动设备不用重新启动，不用人工的重复配置网络连接，特别是不用中断当前正在浏览的网络，就能随时随地的享受到移动网络的乐趣与便利。移动IP之所以能够使移动主机在异构网络中不停的移动并保持通信，是由于当前网络是基于网络前缀路由的条件下的。这种方法可以解决两方面的问题：首先，如何在移动主机只使用一个固定IP地址而能够连接到任何的链路上；其次，当移动主机在从当前网络切换到另外一个网络时如何保证当前连接的网络不被中断而持续连接。由于不同网络中的IP地址也会有不同，当移动主机移动到新的网络时，移动主机不能够使用原来的IP地址，必须将移动主机的IP地址修改为当前网络的IP地址，但由于各种网络的设置，用户就不能够保持持续的连接状态，不能访问原来的目标资源，其他网络对端也不能够通过移动主机原有的IP地址与之进行通信。移动IP可以使移动主机在使用基于TCP／IP协议的网络时不用修改计算机原来的地址，并且继续拥有原网络一样的权限，这与通过改变IP地址和特定主机链路层和路由的方案不同。移动IP具有更好的可靠性、安全性与扩展性。移动IP作为网络层的一种协议，它与物理传输介质无关，并与下层的数据链路层的协议也无关，不用改变移动主机的固定标识，与目前所成立标准的网络协议是兼容的，同时能与无法使用移动IP功能的主机进行连接通信。所以说移动IP是支持主机移动的IP分组转发的网络层标准。1．2国内外研究和应用现状移动IP技术自上世纪九十年代以来，发展了近二十年的时间，在网络的迅猛发展的前提下，尤其是近期的无线终端，如触屏手机，平板电脑的飞速流行，各大电子厂商都争相抢占这个无线终端市场的火热背景下，无 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论线终端的应用也伴随着发展起来，同时伴随而来的是无线网络应用成为了发展的主要立足点。无线终端设备的发展，使得这些设备可以不用连接到基站节点，而直接通过无线路由器进行网络连接，能够享受和台式电脑同样的网络影音娱乐和工作的需求。目前移动IP主要分为两个版本：其一，为IPv4版本，即移动IPv4，此版本为当前使用最为广泛的IPv4与移动技术的结合版本，因为IPv4发展已经相当成熟了，所以对移动的支持会更方便；另外一种为IPv6版本，即移动IPv6，此版本是下～代网络与移动技术的结合，由于IPv6不仅在地址区间上相比IPv4版本有了成倍的增加，在其协议的扩展性，安全性和对网络的支持性上面也有了更大的改进，所以移动IPv6必将成为未来移动技术的主流技术，这也是本文所研究的重点内容。IPv6标准主要分类有：资源、网络、应用、安全和过渡等部分。移动IPv6属于网络类标准，涉及了IPv6网络层的技术，除了包括移动IP标准，它还包含了路由技术标准。其中的路由标准，是与IPv4标准对应的，IETF已经完成了在IPv6中的路由协议的研究和标准制定工作，发布了包括关于BGP，RIP，OSPF，IS．IS等路由协议、多宿主技术以及IPv6MPLSVPN在内的24个RFC标准。所以对应的路由协议类标准已经完善，目前的IPv6与IPv4相互之间都有了对应协议。IETF目前正在研究制定下一代的路由机制标准，该类标准在制定过程中已经考虑到了IP版本兼容性，能直接应用于IPv6网络中。在移动IPv6标准方面，IETF现在已经完成了移动IPv6体系架构，协议，快速切换等主要标准，发布了31个相关的RFC文档。移动IP的标准基本已经完善了，目前IETF把研究的重点主要放在了对移动IPv6的性能优化上面，这也正式本文的研究重点¨11。在IPv6的网络层标准方面，其核心的标准已经比较成熟了，但在过渡标准方面还不太成熟，还有待研究，并且国内标准一直都是跟随着国际标准的脚步，所以其标准的发展基本上与国际标准是一致的，同时国内有自己的创新性，这有效的促进了国内移动IPv6网络的自主发展。虽然现在国际上对移动IP切换的研究有很多，但其重点是放在移动IPv6上面，尤其是移动IPv6在切换方面的研究，这些都是为下一代网络应用服务的。中国作为一个用网大国，IPv4地址不足直接促使中国在IPv6方面必须取得先机，积极部署。可以通过CNGI工程在部分高校所建立起来的实验性的IPv6网络来进行验证并完善其应用。目前，虽然全世界都在宣称IPv4地址即将用尽，并有部分网站甚至启用了一个地址耗尽的倒计时，时间一天天的接近，但IPv4的使用并未由此消减，由于其成熟的技术， 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论应用的根深蒂固，注定在IPv6的应用方面会有一个漫长的过渡过程。所以在实际应用中可以先考虑使用移动IPv4，之后在向移动IPv6方向过渡，满足用户的应用需求的同时，也为完全过渡到移动IPv6打下的基础。目前，在移动IPv6研究的领域，除了存在有标准的移动IPv6切换，但由于这种最初的移动切换标准存在着三角路由的问题，致使移动切换过程中出现家乡代理负载过重的瓶颈。于是IETF接着又提出了另外两种适用方案：快速移动IPv6切换(FastHandoversforMobileIPv6，FMIPv6)¨1和层次型移动IPv6切换(HierarchicalMobileIPv6，HMIPv6)瞄】方案。最新提出的方案不仅在效率上有比较显著的改进，其结构调整上也有进一步的创新，但此两种标准都分别存在其各自的问题，从而使其在实际的使用上还存在一定的局限性。在这两个协议的基础上，又先后有人对其改进方案进行了研究。1．3论文主要工作结合层次型移动IPv6切换和快速移动IPv6切换的过程，是目前研究移动IPv6切换的一个比较普遍的方向，本文主要研究工作也是在层次型移动和快速移动相结合的基础上，再加入了一个边缘接入路由器。因此，在层次结构基础上做了改进，通过分离域间切换之中域间转交地址和链路转交地址的配置过程，有效降低其平均延迟和分组丢失率。通过NS2仿真实验来验证本文研究的内容所达到的成效，并与典型的快速层次型移动方案进行对比分析，得出本方案的优势所在，最后同时对两种方案的仿真结果再进行论证分析。本文的工作主要有以下几个方面：(1)研究了移动IPv6的基本切换流程，基本的网络架构介绍。(2)对现有典型的层次型移动和快速型移动进行介绍，主要对其结构特点，流程以及其代价，延迟和分组丢失率等都进行比较详尽的分析。并对一些典型的快速层次方案进行研究，以及对其性能分析。(3)在层次型移动与快速型移动相结合的基础上，又引进了边缘接入路由器的实体结构，重点研究了快速层次移动IPv6的域间移动管理，并通过NS2仿真验证其可行性和效率。利用NS．2(NetworkSimulator2)仿真平台对层次型与快速型相结合的方案以及在添加边缘接入路由器后的改进方案进行了仿真测试，结果证明改进方案达到了降低切换的延迟与分组丢失率的目标。4 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论1．4论文的组织结构本文共分为六章，各章内容安排如下：第一章介绍了论文课题的研究背景及目的，国内外的研究现状。阐述了本文工作的目的和意义，以及论文的主要内容。第二章介绍了移动IPv6的概况，包括其概念、功能实体，工作原理和关键技术，并分别介绍了快速型移动IPv6切换，层次型移动IPv6切换和快速层次移动IPv6的工作原理，并分别对其性能进行了比较详尽的分析对比。第三章在层次型与快速型切换基础上，根据其特点和不足，将两者结合的方案再次改进，研究了一种基于边缘路由器的层次性快速切换方案，从而达到降低切换分组丢失和延迟的目的，并对方案的乒乓切换，多重覆盖以及切换中的资源预留分别进行了研究。第四章用NS．2仿真平台对典型的结合方案以及改进的结合方案进行了仿真实验，做出分析与对比，最终验证改进的结合方案可以有效减少分组丢失和延迟的效果。第五章对本文的进行最后总结，并提出接下来研究的大致方向。 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术第二章移动IPv6概述2．1移动IPv6概念及体系结构2．1．1移动IPv6的概念移动IP技术通俗的讲是实现计算机或者移动终端在无线网络中能够不受限制的进行漫游连接的技术。它能够以一个固定的IP地址，跨越不同网络区域，实现漫游的功能，但在新的网络中并不会对其网络操作权限有所改变，而实现持续网络连接的功能【l21。所以移动IP是对物理传输介质和上层协议都是透明，这样才能有效保证数据分组能够正确的被转发，尤其是能保证其通信不被中断。2．1．2移动IPv6的功能实体移动IP的定义的功能实体主要包含有：移动节点、家乡代理、外地代理。(1)移动节点(MobileNode，MN)：当节点从当前路由器所属网络移动到另外一个网络中时，仍然保持与通信对端的连接状态。它会拥有两个地址，其中一个地址为家乡地址(HomeAddress)，它作为一个起到标识TCP作用的固定永久连接。另外一个地址为转交地址(CareofAddress，CoA)，当移动节点移动到一个新的网络中时会有一个临时的地址，用来与当前接入路由器进行分组的接收与发送，而转交地址有两种产生方式，一种是通过外地代理直接提供，并发送给移动节点；另外一种则是通过外地网络的动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol，DHCP)服务器来配置【13J，相比而言，由外地代理提供的地址只是一个接口地址，而又DHCP提供的则是一个更真实的转交地址。(2)家乡代理(HomeAgent，HA)：它为处于移动节点所属区域的接入路由器，它能够保持移动节点位置信息。当移动节点离开其所属的家乡网络时，家乡代理能够截获发往移动节点的数据分组，然后转发到移动节点当前所属的网络，最后到达移动节点。在此过程中它们之间主要通过隧道技术进行数据分组的发送。 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术(3)外地代t里(ForeignAgent，FA)：它为移动节点离开家乡代理所属网络后，所连接的新网络的接入路由器。它能够给移动节点提供如家乡代理一样的功能【14】，转发和接收发送到移动节点的数据分组。作为外地代理，还必须为移动节点提供相应的转交地址，以便移动节点能够在外地代理所属的网络中进行连接通信。移动IP的功能实体的主要结构如下图2．1所示：图2．1移动IP的功能实体结构2．1．3移动IPv6的工作原理一般的IP地址主要有两个功能，其一是用来标识节点，其二是定位节点的位置信息。当移动节点从一个网络移动到另外一个新的网络时，为了能够与当前接入路由器进行通信连接，必须改变其IP地址，并重新根据当前网络接入路由器的信息申请或分配一个新的IP地址，以此与当前接入路由器进行通信，并可以表明当前节点的位置，但在此过程中新的节点标识符却使上层的通信连接无法持续进行了。为了使得移动节点在移动到新网络时获得移动性支持，在移动IPv6中，通过为移动节点设置两个地址来分别实现不同的功能。其中固定IP地址同时为移动节点的家乡地址，可以标识出移动节点默认的接入路由器，及其地理位置，当移动节点移动到其他网络区域时，移动节点还必须通过家乡地址来识别其位置，并接收来自于家乡代理的数据分组[151。然后利用当前网络的接入路由器配置的新的转交地址，来动态标识当前位置，通过该转交地址，发往移动节点的数据分组就可以通过该转交地址的路由正确的转发到新网络中的移动节点了。标准的移动IPv6协议的操作过程如图2．2所 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术不：代理图2．2移动IPv6的工作原理(1)当移动节点移动到新的网络区域，移动节点会接收到来自当前网络的路由通告消息，以此判断移动节点是否已经跨越到其他区域了，如果移动节点仍然在家乡代理区域，则不用改变其分组传输的过程，否则，如果是在外地网络中，根据接收到的路由通告消息，获得当前接入路由器的网络前缀，然后利用该网络前缀来配置属于该网络的转交地址。(2)当移动节点完成转交地址配置后，之后向家乡代理发送包含有新转交地址的分组，以实现绑定更新，以此通告它的新位置。(3)家乡代理在收到绑定更新消息后，建立或更新移动节点的转交地址的绑定缓存项，并同时返回绑定确认消息给移动节点，以此完成家乡注册。(4)通信对端在没有更新移动节点的最新地址时，仍然将数据分组发送到家乡代理，然后家乡代理会通过隧道的方式将数据分组转发到移动节点的最新位置，此时就需要在通信对端更新移动节点的最新地址信息【l6I。(5)通过隧道的方式收到来自于通信对端的数据分组以后，移动节点判断出通信对端没有更新移动节点当前的最新地址，于是向通信对端发送绑定更新消息。(6)通信对端在收到来自于移动节点的绑定更新消息后，建立或更新移动节点的转交地址的绑定缓存项，然后向移动节点返回绑定确认消息，这样就可以完成通信对端的注册过程。(7)在完成对通信对端上移动节点的地址更新绑定之后，分组传输路径得到了优化，通信对端可以直接通过优化的路由将分组发送到移动节点而不需要通过家乡代理转发了。 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术2．1．4移动IPv6的关键技术在以上2．1．3和2．1．4中介绍了标准移动IPv6协议及其具体切换流程，可知标准移动IPv6中存在着高延迟中断的问题，在实际应用中会对其应用推广造成影响，尤其是在移动节点每移动到新的网络区域时都需要向家乡代理进行注册，这样会导致不少网络延时。因此，考虑到标准移动IPv6的切换这些问题，由IETF所提出了新的切换协议，从其结构上改变其切换方式，主要包括有快速移动IPv6，层次移动IPv6以及代理移动IPv6。(1)快速移动IPv6(FastHandoversforMobileIPv6，FMIPv6)：快速型移动IPv6采用了二层链路触发机制，在标准移动IPv6基础上的改进。当移动节点检测到发生了链路层切换，预测到切换发生，于是把三层网络切换的一部分的操作提前到二层切换之前来完成，这样可以有效的对降低切换时间，从而减少延时和分组丢失率。(2)层次移动IPv6(HierarchicalMobileIPv6，HMIPv6)：层次型移动IPv6切换为另外一种主要改进的切换协议。其主要思想是通过网络结构上改进来达到优化的目的。在层次型的结构上，将整个网络划分为不同的域，每个区域都由一个“移动锚点”(MobilityAnchorPoint，MAP)来统一管理，并且每个域中都有许多不同的接入路由器(AccessRouter，AR)，只要是在移动锚点的域内进行切换，就不用向家乡代理进行注册，移动锚点就相当于移动节点的“外地家乡代理”。只要域的范围足够大，移动节点总体切换效率就越大【l引。(3)代理移动IPv6(ProxyMobileIPv6，PMIPv6)：代理移动IPv6协议是基于网络的移动管理协议，它同样是在标准移动IPv6协议基础上扩展而得。在切换过程中，它不需要移动节点参与移动切换的信令的流程。并且在代理移动IPv6的结构上引入了两个新的重要功能实体：本地移动锚(LocalMobilityAnchor，LMA)和移动接入网关(MobileAccessGateway，MAG)。移动接入网关执行了接入路由器的功能，并且代替移动节点执行移动管理。正是由于代理移动IPv6的这些特点，使移动节点不需要卷入移动切换的流程当中，因此其切换延时会比标准的移动IPv6小许多。2．2快速移动IPv6切换技术由IETF提出的在标准移动IPv6基础上改进的方案快速移动IPv6切换(FMIPv6)，通过二层链路层触发机制，先预测切换的发生，所以可以在完 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术成二层切换之前对三层切换的部分操作提前完成【201，并且FMIPv6还利用了缓存机制，同时在前接入路由器和新接入路由器之问建立了一条双向隧道，从而达到提高切换效率，降低切换延时和分组丢失的目的。快速移动IPv6切换的网络拓扑结构如图2．3所示：图2．3FMIPv6网络拓扑结构图2．2．1快速移动IPv6切换工作原理整个快速切换的过程，主要在两个新旧接入路由器之间进行，切换过程中会在两个接入路由器之间建立一条隧道，这样可以帮助移动节点接收和发送分组。切换的触发有两种方式，一种是有移动节点直接请求，另外一种可以由网络端的前接入路由器触发，如果是由移动节点请求触发，移动节点会向目前所在网络的前接入路由器发送一条路由器请求代理报文，请求PAR进行辅助切换[21】；如果触发是由当前接入路由器产生，当前接入路由器则会直接向移动节点发送路由通告报文，这样可以为移动节点提供新接入路由器的IP地址，链路层地址以及网络地址前缀等信息，移动节点就可以进行新的转交地址的配置了。其具体切换流程如图2．4所示：快速移动IPv6切换的具体过程如上图所示：(1)移动节点首先由二层链路层切换触发机制检测到即将进行切换，为获知新接入路由器的相关信息，于是移动节点向当前接入路由器(Previousaccessrouter，PAR)发送路由器请求代理报文(RouterSolicitationforProxy,RtSolPr)，在该报文中包含有新接入路由器(NewAccessRouter，NAR)的标lO 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术MNPARNARRtSolPr．PrRtAdvFBUHIHAck．FBackdisconnect■一通过隧道转发connect至JJNCOA的数据FNA一转发缓存的数据图2．4快速移动IPv6切换流程图(2)当前接入路由器(PAR)再收到由移动节点发送的路由器请求代理报文后，根据要求，返回代理路由通告报文(ProxyRouterAdvertisement，PrRtAdv)，通过报文告知移动节点新接入路由器(NAR)的相关信息，其中包括有新接入路由器的IP地址，链路层地址以及其地址前缀等。(3)移动节点通过PrRtAdv报文所获得的NAR的相关地址信息，根据其地址前缀生成新的转交地址(NewCareofaddress，NCoA)，然后该新的转交地址被包含在快速绑定更新(FastBindingUpdate，FBU)报文中一起发送回PAR[221。(4)当前接入路由器在收到快速绑定更新报文后会在前转交地址(PreviousCareofAddress，PCoA)币NNCoA之间建立隧道，PAR接着向新接入路由器(NAR)发送一条切换发起报文(HandoverInitiate，HI)，告知新接入路由器移动节点将要切换到该子网中去，其中HI报文还包含了移动节点的新转交地址(NCoA)。(5)NAR需对PAR发送过来的新的转交地址进行重复地址检验(DuplicatedAddressDetection，DAD)，检测新转交地址(NCoA)是否有效。如果检测到该地址有重复而无效，NAR会生成一个新的转交地址，然后分配给移动节点。然后在切换确认报文(HandoverAcknowledgement，HAck)中将检测结果发送给PAR。(6)PAR收到来自NAR的切换确认报文后，于是向移动节点和NAR同时返回快速绑定更新确认报文(FastBindingAcknowledgement，FBack)，于是将发往前转交地址的数据分组通过隧道的方式发送给新的接入路由器 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术(NAR)，在切换完成之前，NAR都会将数据分组暂时缓存起来‘2”。(7)当移动节点到达新的子网时，会向新接入路由器(NAR)发送一条快速邻居通告报文(FastNeighborAdvertisement，FNA)，于是移动节点可以从NAR接收其缓存的数据分组或者新的数据分组。通过以上的步骤，就可以完成整个快速移动IPv6的切换流程。2．2．2快速移动IPv6的性能分析从上面的切换流程可以发现，通过建立隧道并在切换完成前将数据分组缓存于NAR之中，它不但能够降低切换延时，快速切换还可以相对较好的减少分组的丢失率。在移动节点还没有完成与通信对端的注册绑定更新之前，移动节点虽然还暂时不能使用配置好的新转交地址，但它仍然可以使用前转交地址PAR，即使不能通过PAR将分组转发到移动节点，它还是可以将分组缓存到NCoA，然后用隧道的方式将分组转发到新接入路由器缓存起来。从而降低分组丢失，当移动节点完成绑定更新后，在将分组转发到移动节点。前接入路由器在收到NAR返回的切换确认报文之前，PAR继续缓存发往移动节点的数据分组。新接入路由器在收到PAR发送的切换发起报文之前，同样可以缓存移动节点所发送的数据分组。在快速移动IPv6中，移动节点通过路由请求代理报文获得新接入路由器的网络前缀，之后根据提供的网络前缀配置出一个新的转交地址，然后通过绑定更新来发起切换。快速移动IPv6还利用了链路层触发机制，当检测到链路层或者物理层的状态发生变化后，预测到即将发生切换，将部分操作提前来完成，从而进行相应的快速绑定操作等。从上述分析可以知道，移动节点在连接到新的子网之前就已经获得了新接入路由器的子网相关信息，并配置好了经过重复地址检测的新的转交地址，因此在延迟上就不用考虑移动性检测，转交地址的配置以及重复地址检测产生。所以快速移动IPv6的切换延迟为：TFMIPv6=TL2+TBU(MN．HA)(2．1)在分组丢失上面，和延迟分析一样，其移动性检测，CoA配置以及DAD都是在移动节点切换之前完成，此时的移动节点通信还没有中断，所以这样就可以避免部分分组丢失。在快速移动IPv6中，在前转交地址和新转交地址之间还建立了隧道，使得之前发往前转交地址的数据分组都可以发往新转交地址，由新接入路由器缓存起来，这样又可以减少绑定更新所造成的一部分的数据分组的丢失，因此快速移动IPv6的数据分组丢失率 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术为：．LFMIPv6=LL2(2．2)从上面对快速移动IPv6的延迟和分组丢失率的分析可以看出，快速移动相对于标准的移动IPv6有着明显的减少，优化效果明显。但快速移动IPv6也有着其自身的缺点，相对于标准移动IPv6其切换流程会有更多的信令，所以如果在AR区域内拥有较多的移动节点发生切换，则会增加AR的负载。并且一般在切换过程中地址配置和家乡代理注册的时间都会占用较大的延迟，这两部分在整个延迟时间中占的比例也是最大的，在快速切换过程中仍然会有家乡代理注册绑定更新这较大延迟的过程。2．3层次移动IPv6切换技术层次型移动IPv6(HierarchicalMobileIPv6，HMIPv6)是由IETF提出另外一种切换协议。在层次型移动IPv6中，将网络划分为不同的域，每个区域都由一个新的功能实体“移动锚点”(MAP)来管理，并且移动锚点还同时兼顾该网络结构中的各个层次的接入路由器【241。移动锚点在其所管理的域内可以根据具体环境参数，来设定数量不等的接入路由器(AR)，当移动节点在同一个MAP域内的不同AR所在的子网间进行移动切换时，属于微观移动(Micro．Mobility)，这种切换方式叫做微移动切换或者域内移动切换。当移动节点发生切换是从一个MAP的AR域内移动到另外一个MAP的AR域内，这种移动为宏观移动(Macro．Mobility)，其切换方式为宏观移动切换或者域间切换。所以在层次型移动IPv6切换中，存在两种切换，其网络结构如下图2．5所示：图2．5HMIPv6网络结构图 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术2．3．1层次移动IPv6切换的工作原理由上述层次型移动IPv6的结构可以看出，层次结构可以分为域内切换和域间切换两种切换。因此，在层次型结构当中，除了增加了移动锚点这个新的功能实体外，还另外产生了两种新的转交地址，区域转交地址(RegionalCareofAddress，RCoA)和链路转交地址(on．LinkCareofAddress，LCoA)，也可以称作域间地址和域内地址。链路转交地址LCoA是根据当前所接入的路由器的子网前缀所形成的地址，区域转交地址RCoA则是根据当前所在区域的MAP的地址前缀生成的地址【251。移动锚点在域内还执行本地“家乡代理”的功能，只要不发生域问切换，就不需要向家乡代理进行重新绑定更新，所以移动节点在同一个MAP内发生域内切换时，对切换的具有较大的便利。如果发生域间切换，其延时和分组丢失率将会大大的增加，从而使整体切换效率下降。1．层次移动IPv6域内切换域内切换时是过程相对比较简单的一种切换，因为域内切换不需要配置区域转交地址以及进行家乡代理注册，由图2．6的域内切换的流程图可以看出：域内切换的具体流程为：(1)在移动节点向新接入路由器发送请求代理报文(RtSolPr)后，NAR会向移动节点发送代理路由通告报文，移动节点通过该报文获知新接入路由器的子网信息，包括链路层地址，网络地址和子网前缀等信息，并知道移动节点正在移动到新的子网，移动节点将NAR的子网前缀与自己的接口标志号相结合【26】生成一个新的链路转交地址LCoA。MNNARMAPHA／CNDAD图2．6HMIPv6域内切换流程(2)移动节点在配置完成链路转交地址后，于是向新接入路由器NAR14 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术发送本地绑定更新报文(LocalBindingUpdate，LBU)，并附带新的链路转交地址。(3)新接入路由器在收到本地绑定更新报文(LBU)后，将这包含有移动节点新转交地址的LBU发送到MAP。(4)当MAP收到来自于NAR发送过来的绑定更新报文，移动锚点对LBU中包含的移动节点新的链路转交地址进行重复地址检验(DAD)，确定该链路转交地址是否已经被占用或是否有效，当检测出该地址重复或不能使用，MAP则会生成一个新的链路转交地址。在确认完新的地址之后，MAP将该链路转交地址与MN的区域转交地址进行绑定。(5)MAP将DAD的结果包含在本地绑定确认报文(LocalBindingAcknowledgement，LBAck)中，并将其发送给移动节点所在的新接入路由器NAR。(6)NAR在收到本地绑定确认报文LBAck后，将该报文又发送给移动节点。当移动节点收到该报文后，域内切换就完成了【27|。于是MAP就可以把目的地址为移动节点区域转交地址的数据分组转发到移动节点新的链路转交地址。在整个过程中，移动节点的域内切换主要进行新LCoA的配置，DAD检测，以及在MAP上的绑定过程，并且还不用向家乡代理进行绑定更新，所以层次结构的域内切换很好的解决了家乡代理绑定更新过程中高延迟的问题【291。2．层次移动IPv6域间切换层次移动IPv6的域间切换相对于域内切换更加复杂，因为不仅需要重新配置新的链路转交地址和区域转交地址，还需要向家乡代理进行绑定更新注册，所以其信令流程也相对复杂一些。域间切换的流程图如图2．7所不：域问切换的具体流程为：(1)在层次移动IPv6的移动切换的域间切换过程中，与一般切换流程一样，移动节点首先向新接入路由器发送代理路由通告报文，移动节点通过该报文获知新接入路由器的子网信息，包括链路层地址，网络地址和子网前缀等信息，移动节点根据这些信息判断自己已经开始切换到新的MAP域中，将要发生域间切换。移动节点将NAR的子网前缀，新进入的MAP网络的前缀与自己的接口标志号相结合生成新的链路转交地址LCoA以及新的区域转交地址RCoA。(2)移动节点在配置完两个新的转交地址之后，将LCoA与RCoA分别包含于本地绑定更新报文LBU上并发送到新接入路由器。新接入路由器 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术NAR在收到此绑定更新报文LBU后，再将此报文转发于新的移动锚点。MNNARNMAPHA／CN—PrRtAdvLBU一packetsLBU～LBackLBULBack图2．7HMIPv6域间切换流程(2)NMAP收到绑定更新报文后，首先对移动节点生成的新的LCoA与RCoA分别进行重复地址检测DAD。如果检测出转交地址有重复或者无效，将检验结果随着LBack一起返回到移动节点，以便让移动节点重新配置地址[301。如果检测结果地址有效，则将新的转交地址在NMAP中进行绑定。将重复地址检测的结果捎带到LBack当中，一起发送到NAR。(3)MN在收到LBack后，于是通过NAR和MAP向HA与CN发送LBU，请求家乡代理与通信对端的缓存来更新NRCoA。(4)NAR接收到LBU后将报文发往NMAP。NMAP收到LBU后将该报文分别发往家乡代理和通信对端。家乡代理和通信对端在收到由移动节点发送过来的本地绑定更新报文后，都更新各自的绑定缓存，绑定移动节点新的区域转交地址，并发送各自的LBack。(5)NMAP收到家乡代理和通信对端的本地绑定确认报文后，根据绑定缓存对应的路由表，将该本地绑定确认报文发往对应的接入路由器。新接入路由器在收到发往移动节点的本地绑定更新报文后，在把该报文转发到移动节点。至此，层次移动IPv6的域间切换过程就完成了。移动节点向新的MAP注册成功后，在移动节点和新的移动锚点之间会建立一条双向隧道13]1。家乡代理通过代理邻居发现机制截获发往移动节点家乡代理的数据分组，然后通过隧道转发到移动节点新的区域转交地址，同样地，移动锚点将所有发往新的区域转交地址的数据分组也拦截后，发往与RCoA的绑定对应的链路转交地址。移动节点发送的数据分组也必 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术定会经过其移动锚点，然后由移动锚点转发出去。2．3．2层次移动IPv6切换的性能分析上述对层次型移动IPv6切换的工作原理进行介绍，并对层次切换的特殊结构所产生的域内切换和域问切换的流程分别进行了比较详尽的介绍。从其切换的划分上，同样可以把其性能分开来考虑，毕竟要考虑层次型移动IPv6的总体性能，还是要根据域内切换与域问切换的比例来运算，而域内切换与域间切换的比例要看实际地理位置情况，比如在繁忙的城市，接入路由器的覆盖面积就会相对较小，重合点多，根据性价比来获得每个MAP域内应该占的相对较多的AR，而在人烟相对较少的地方，每个AR所覆盖的区域就会相对大些，则每个MAP域内的AR就会相对较少，这样前者域内切换所占的比例就较大，后者域内切换会相对较少，所以总体而言前者的切换延迟和分组丢失会比较小【321。层次结构的域内切换过程中，移动节点要进行链路层切换，移动性检测，新的链路转交地址配置，MAP对转交地址重复地址检测，然后在MAP中进行绑定注册。所以域内切换的延迟为：THMIPv6IN=TL2+TDetect+TcoA+TDAD+TBu(MN．MAP)(2．3)同样地，在考虑域内切换的分组丢失率方面，仍然要考虑到链路层的切换，移动性检测，新的链路转交地址配置，MAP中对转交地址重复地址检测，然后在MAP中进行绑定注册。域内切换的分组丢失率为：LHMIPv6IN=LL2+LDetect+LcoA+LDAD+LBu(MN．MAP)(2．4)其中所占比重的较大的部分主要是在地址配置过程中的重复地址检测DAD过程，由于在域内切换中缺少家乡代理的绑定注册更新的过程，所以其总体的切换性能都比较高，单独比较明显优于标准的移动切换。这也是层次结构中的优势部分【3引。对于层次结构的域间切换，通过对比两者的切换流程可知，域间切换相对于域内过程要复杂，除了需要配置新的链路转交地址外，还必须另外配置新的区域转交地址，所以需要同时对两个地址进行重复地址检验。另外，移动节点还要向家乡代理以及通信对端进行绑定更新注册。因此，层次结构的域间切换延迟为：THMIPv6OuT=TL2+TDetect+TcoA+TDAD+TBu(MN．MAP)-I-TBu(MN．HA／CN)(2．5)域间切换的分组丢失率同样与其延迟过程一样，并且还需考虑移动节点在家乡代理和通信对端上进行绑定注册更新的过程。所以层次移动IPv6 重庆邮电大学硕士论文第三章移动IPv6的切换技术的域间切换的分组丢失率为：LHMIPv6OuT=LL2+LDetect+LcoA+LDAD+LBu(MN．MAP)+LBU(MN．HA／CN)(2．6)在域间切换中虽然只增加了向家乡代理和通信对端的绑定注册更新过程，但实际上，在重复地址检测方面也会大于域内切换，由于需要检测两个地址，而在整个切换过程中占整个切换比重最大的就是地址配置中的重复地址检测过程和对家乡代理的绑定注册更新过程。所以在域间切换的双地址检测过程会比域内的过程要更长，并且地址检测结果为无效的几率也会更大，检测无效后处理过程也会耗费一定的切换时间【341。由此可以看出，在域问切换方面，同时在重复地址检测和绑定注册更新过程都会相对域内切换有更大的延迟和分组丢失率。可以假定比例系数n=(域内切换次数／整体切换次数)，(0SPMAP时，立即发生RCoA的配置和绑定过程，完成绑定过程之后才开始下次切换的倒计时，此时开始计算MN的移动距离，直达MN移动到NMAP的范围，并且在EAR允许的范围边界时，才开始计时结束，所以最大的移动距离为：d=3(R．dAR-dRCoA)+dRc。A，由TMAx=d／VMN，带入dRc。A的完整式子，可以得到最大间隔时问为：TMAX=垫掣一2(TRc。A+TDA。+TBu(MN—MAP)+TBu(MN—HA，cN))(3．5) 重庆邮电大学硕士论文第四章边缘接入路由器的FHMIPv6研究根据公式(3．5)可以得到，该时间间隔T的范围为：(0，TMAX)。按照实际情况取得该范围内合理的值，就可以有效降低乒乓切换的频率。可以采用上述两种方式的组合使用，在达到信号差值S之后且满足切换时间间隔T才可以进行RCoA的配置和绑定。由S=ma，有到达该信号差值时的MN的移动距离为：m=S／a，所以可以得到MN移动的最短距离至少为2m，所以最短时间为：TMIN--导：拿(3．6)-一——-Lj·oJVMNOt×VMNMN在切换后的最长距离在原最大距离基础上减少了m的长度，即有d=3(R．dAR．dRCoA)+dRC。A．m，所以得到新的最长时间间隔为：TMAx2专岩一2(TRCo“加+TBU(MN_MAP)+TBU(⋯N，)一熹MN(3．7)’MN““’结合公式(3．6)和(3．7)，得到结合信号差值之后的切换间隔时间T的范围为：(TMIN，TMAx)，综合实际环境，选择合理的参数，得到更加接近实际情况的值，从而达到对乒乓切换优化的效果。3．3．2多区域重合切换过程分析在切换过程中还存在另外一种特定的情况：当边缘接入路由器所属的区域被三个或三个以上的移动锚点所覆盖时，如图3．7所示。仍然需结合本方案的特殊结构特点和切换流程进行特别考虑。图3．7多重合区域切换在本网络结构和网络切换流程中，将整个切换的流程分为两部分，而 重庆邮电大学硕士论文第四章边缘接入路由器的FHMIPv6研究在考虑多区域重合切换的过程时，仍然需集中于区域转交地址的配置过程，因为移动节点在移动到该重合区域时，按照本方案的切换流程，对链路转交地址的配置过程已经完成，即在每个移动锚点中都对该转交地址进行了验证。之后的第二步切换都可以在移动节点处于边缘接入路由器正常网络连接的情况下进行区域转交地址的切换操作。对于如何选择该切换到哪个区域中，必须结合乒乓切换的解决方案。根据时间和信号两个重要参数来选择即将切换的区域。在这里需要在移动节点中缓存存储一个最大信号值Sm。。和一个列表，分别记录参数：即时信号强度，采样最强信号次数以及移动锚点实时负载，如下表3。1所示：表3．1移动节点区域选择缓存列表＼＼＼即时信号强度最强信号次数实时负载MAPl203120MAP225480分别给如上表3．1所示的各个参数设定优先级：即时信号强度>采样最强信号次数>移动锚点实时负载。通过给定一个时间T，在此时间T内每隔一定的时间进行一次信号检测，检测出每个时间点哪个MAP的信号强度最大，给最强信号的MAP在移动节点的缓存列表中的最强信号次数的对应项加1。并且对比最大信号值Sm。。，如果最大的即时信号强度要大于该值，则更新Sm。x值。在时间T到达时，首先将此时信号最强的MAP的信号值与Sm。。进行对比，如果该MAP的信号值满足大于或等于Sm。。，则选择该MAP进行RCoA的配置和绑定，完成域间切换的操作：如果小于Sm。。或者存在多个相同最大信号的MAP，则选择最强信号次数最多的MAP作为切换的MAP；如果前两项都存在相同的MAP，则最后根据实时负载最小的MAP进行选择；如果在此三项都存在相同的MAP，则完全可以随机选择任何一个MAP进行切换。在选择时间T时，可以参照3．3．1乒乓切换中对间隔时间T与信号差值S综合考虑后的到时间范围(TMIN，TMAx)，根据实际环境、参数，选择此范围内最合理的时间。所以通过以上三项参数的判断来选择哪个MAP进行区域转交地址的配置及绑定过程，也就可以完成在多重区域覆盖时进行切换。 重庆邮电大学硕士论文第四章边缘接入路由器的FHMIPv6研究3．3．3基于EA．FHMIPv6的资源预留研究为了满足节点上的实时业务能够获得有保证的无缝切换，仅仅依靠模型是不够的。对于移动节点上的实时业务往往都有服务质量QoS(QualityofService)上的需求，如果切换到新域内没有为MN的实时业务提供QoS保证，加之链路负载较重，实时业务仍然会受到延迟、抖动和分组丢失的影响，因此在MN将要切换到的新接入路由器NAR域内提前做好服务质量的协商或者资源预留，对于MN上的实时业务是很有必要。在本方案的讨论中，假设在已经建立的链路连接上设置好了相应的资源预留。当MN将要向新的子网切换时，MN感知到新的链路层连接，产生一个上下文传递触发，基本过程如下图3．8：MNPARNAR图3．8上F。文转移信令流程在本方案的切换流程中，由于LCoA和RCoA的配置过程分离，所以在整个资源预留的方式也必须分开来进行。如果在切换过程中切换发起的一系列信令和资源预留的信令分开发送，显然会影响整个切换流程的负载，所以在该方案的LCoA切换过程中，让对应的FBU／HI／HAck信令分别携带相应的上下文转移选项，在触发切换的同时也触发邻近AR间的上下文转移，使得上下文转移可以和MN切换并发执行。在快速绑定更新FBU信令中携带上下文转移激活请求CTAR(ContextTransferActiveRequest)消息选项，CTAR消息选项用来请求上下文转移，其中包括MN当前的LCoA以及新的LCoA，授权令牌以及请求要传送的上下文：在HI信令中携带上下文转移数据CTD(ContextTransferData)消息选项，CTD中携带了QoS的相关信息；HAck信令中携带了CTDR(ContextTransferDataReply)消息选项，报告上下文转移的状态，从而在EAR中。同样在RCoA的切换过程中，分别在LBU和BU中携带CTD选项，在BAck中携带CTDR选项，从而保证，在新建立的链路中提前做好资源预留的准备。在如图3．9所示的切换流程中，在对应的信令中携带一定的上下文转移的选项，既可在完成切换的同时为移动节点做好特定需求的资源预留， 重庆邮电大学硕士论文第四章边缘接入路由器的FHMIPv6研究以此保证在实时业务中的服务质量问题。由于资源预留信息的重建和移动切换的并发进行，所以只有当前者的时间超过后者，切换的延迟才会增加，从而为总的切换切换提供可靠的保证。特别在该切换方案中，延迟主要集中于LCoA配置中，且此时的资源预留只需要在EAR上进行，由于距离近，所以基本不会造成额外的延迟。LCoA配置RCoA配置MNPARPMAPEARNⅣ队-PHA／CNRrRtAdvF-BU(CTAR)AChDAD．CAckDADHIfCTDl一HAck(CTDR!F．BAck转发分俎F．NA转发分组RtSolPrRrRl【AdvL-BU(CTAR)L·BU(CTD)。L．BAackDADBU(CTD)～Back(CTDR)传递分组3．4本章小结图3．9QoS上下文转移切换的信令过程本章中主要介绍了基于边缘路由器的快速层次移动IPv6方案。快速层次移动IPv6汞J用快速切换在层次结构的域内切换上进行了优化，并在此基础上又添加了新的功能实体：边缘接入路由器，利用这一特殊的结构，改变切换的流程，因此分离传统的域间切换新链路转交地址和区域转交地址配置过程，从而达到优化层次结构中的域间切换的目的。本章对EA．FHMIPv6的网络结构，切换流程都进行了详细的介绍，对该方案的性能给出了较为全面的分析。最后，深入研究了本方案在发生乒乓切换时的解决方式，多重合区域切换以及切换中的资源预留问题。 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析第四章实验仿真及性能分析4．1NS．2网络仿真软件简介NS．2(NetworkSimulatorVersion2)【55】是进行网络仿真最流行的软件，它是面向对象的，离散事件驱动的网络环境模拟器，主要用于解决网络研究方面的问题。NS．2提供在无线或有线网络上，TCP、路由、多播等多种协议的模拟。NS．2是一个离散事件模拟器。离散事件模拟，是几种常用的系统模拟模型之一。简单的说，事件规定了系统状态的改变，状态的修改仅在事件发生时进行。NS．2中有一个“调度器”(Scheduler)类，负责记录当前时间，调度网络事件队列中的事件，并提供函数产生新事件，指定事件发生的时问。在一个网络模拟器中，典型的事件包括分组到达、时钟超时等。模拟时钟的推进由事件发生的时间量确定。相对于一般的离散事件模拟器来说，NS．2的优势就在于它有非常丰富的构件库，而且这些对象易于组合、易于扩展。用户可以充分利用这些已有的对象，进行少量的扩展，组合出所要研究的网络系统的模型，然后进行模拟。NS．2下具体仿真过程如图4．1所示：假设用户已经完成了对NS．2的扩展，或者NS．2所包含的构件已经满足了要求，那么进行一次模拟的步骤大致如下[53】：(1)开始编写OTcl脚本。首先配置模拟网络拓扑结构，此时可以确定链路的基本特性，如延迟、带宽和丢失策略等。(2)建立协议代理，包括端设备的协议绑定和通信业务量模型的建立。(3)配置业务量模型的参数，从而确定网络上的业务量分布。(4)设置Trace对象。Trace对象能够把模拟过程中发生的特定类型的事件记录在Trace文件中。NS2通过Trace文件来保存整个模拟过程。仿真完成后，用户可以对Trace文件进行分析研究。(5)编写其他的辅助过程，设定模拟结束时间，至此OTcl脚本编写完成。(6)用NS2解释执行刚才编写的OTcl脚本。 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析(7)对Trace文件进行分析，得出有用的数据。也可以用Nam等工具观看网络模拟运行过程。图4。1NS．2仿真过程(8)调整配置拓扑结构和业务量模型，重新进行上述模拟过程。4．2改进算法的NS．2仿真环境通过仿真实验对EA．FHMIPv6移动管理进行性能仿真。仿真实验是基于ns．allinone．2．31设计实现的，需要移植FHMIP1．3．1(withNOAH)牢}、丁到ns．2．31上，从而对FHMIPv6和EA．FHMIPv6协议进行模拟。仿真场景如图4．2所示，整个仿真拓扑在300m×300m的矩形范围内实现，该网络共有11个网络节点，包括10个有线节点和1个移 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析动节点，所有节点被划分为7个网络如表4．1所示。采用802．11作为接入技术，以及NOAH无线路由协议。以FTP／TCP作为数据源，CN与MN采用的TCP连接，进行FTP数据传输【11】，TCP分组的大小为512字节，拥塞控制窗口为32。AR的侦听分组覆盖半径为45m，接兮⋯⋯⋯艳图4．2仿真网络拓扑结构收分组的半径为40m，2个AR之间重合范围为10m。MN以1m／s的速度移动并通过EAR和AR2。移动时间从l0．0s从ARl附近开始，总的仿真时间为150s，移动到AR2附近结束。表4．1仿真节点网络节点分布网络号0123456子网节点21l2数量子网节点CNNl(HA，MN)MAPlMAP2N2ARlN3EARN4AR2而对比的FHMIPv6网络中的结构中要多一个AR5节点和对应的N5节点，并且不存在边缘路由器，但其他设置基本一样。4．3算法仿真结果及分析根据仿真环境设置，CN与MN之间建立的一条TCP连接传输FTP分组。因此本实验是获取对端节点的CN与MN之间的数据分组的延 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析时状况。随着TCP链路建立，FTP协议从的5．0s开始启动。当移动节点移动到ARl与EAR之间时，大约在45．0s左右会发生第一次域内切换，此时EA．FHMIPv6H和FHMIPv6均采用FHMIPv6优化好的域内切换方式进行切换，所以数据对比基本一致。当移动节点移动到EAR与AR2之间时，FHMIPv6方式采用的传统的域问切换方式，EA．FHMIPv6早在MN移动到EAR与AR2重复覆盖区域之前已完成了RCoA地址的配置，因此在115s左右发生的第二次切换时EA．FHMIPv6会采用类似域内切换方式进行切换，在114．5s到117s之间由于切换，分组传送会有一段平滑的时段。利用模拟实验结果，逞斟回悄110112114116118120122124时间／s图4．3分组到达序列对比图110112114116118120122124时间／s图4．4分组丢失率对比图 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析通过图4．3可以看见TCP数据分组成功接收的数量与MN移动时间的比例。在相同时间点上，发生切换后，在EA．FHMIPv6方案中的成功接收分组数量要多于在FHMIPv6方式下成功接收的数量。对模拟实验TR文件进行分析，统计出5S以后的分组成功接收数量与分组丢失数量，并实时统计出(分组丢失数量／成功接收分组数量)的百分比，以此得出在每个时间点的分组传输分组丢失率，如图4．4中可以看到MN的发生切换的时间段内的分组丢失率变化对比。通过图4．4的分组丢失率对比图可以看出在115s发送切换后有持续约2s的分组丢失，FHMIPv6要进行新LCoA和RCoA的配置，DAD检测，绑定更新等操作，其分组丢失率近3％，而EA．FHMIPv6在之前以完成了RCoA与NMAP的配置和绑定，在此次切换时只需进行LCoA的配置以完成切换，因此其分组丢失率约为1．1％～1．4％小于FHMIPv6切换，并且之后的分组丢失率，EA．FHMIPv6一直保持在FHMIPv6之下。在图4．3中，EA．FHMIPv6方案的分组成功接收数量要高于FHMIPv6中的数量，由于分组丢失率的统计也是依赖分组成功接收的数量，分组丢失率=(分组丢失数量／成功接收分组数量)，因此，在图4．4中的分组丢失率对比中可以体现出EA．FHMIPv6的分组丢失率要略低于FHMIPv6的方案。并且由于在发生切换的时间段内，FHMIPv6的中断时问要更长，所以其分组丢失数量要高于EA．FHMIPv6，分组成功接收数量要小于EA．FHMIPv6方案，发生切换时会形成一个相对较大并且迅速增加的分组丢失率。列烈f{：7：ji‘；+I}‘一：pf．．：：tt．；：-!．+一’：一·+，：。+r一匿+j，≠l。≯’jj+t叠，。3：=，_j，≯蔓车二一罐麓蓦黧蟊越登要坚溅毪受”i翌逻疆蠼蛩≮琢曙蕊}耀乎2翟图4．5FHMIPv6的延迟图 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析01L_0．095裂0．081·’矧j’一．．0．075j，一：?，～“_；j弦毋÷戆禹￡荨．f≯?东；o‘07融蠼礁卿瓣峰堂嘴辫。。6，盛毯鲎篁翟整o·06。商—_酊—1矿—丽厂—两—]万—1矿—面广—丽飞时间(S)图4．6EA．FHMIPv6的延迟图通过对实验结果的中TCP分组开始和结束的时间差，计算出每个TCP分组的在整个传输过程中的时间差，而得到分组的传输延迟。从上面的图4．5FHMIPv6延迟图和图4．6EA．FHMIPv6的延迟图对比可以看出，在40s到50s直接按发生了一次切换，在EA．FHMIPv6中，分组的中断传输延迟的时间要明显小于在FHMIPv6中。而每个分组的延迟大小集中都不会有太大影响【53】。主要由于在切换过程中FHMIPv6的层次切换过程需要配置两个地址以及需向家乡代理注册，因此对整个过程的延迟照成了较大的影响。通过对延迟的对应TR文件分析，在FHMIPv6对应的TR文件中整个分组中断时间约为：4．95s，而在EA．FHMIPv6对应的TR文件分析可以得到分组中断延迟的时间约为：2．59s，所以整个中断的延迟时间减少了约2．36秒，降低了约47％的中断。在文献[56]中通过大量实验数据中得到，约80％的切换延迟大于3s，其中地址配置和家乡注册时间普遍大于或等于1S，这主要是由于IPv6地址配置过程中重复地址检测和家乡注册中的绑定更新过程所引起的。这两部分延迟时间在整个切换延迟中占的比重最大。在图4．6比图4．5中所少的正式重复地址检测和家乡注册的过程，减小2．36秒，符合文献【56]的统计数据。在图4．7中反应了FHMIPv6和EA．FHMIPv6的吞吐率的对比，即每个时刻通过的平均分组大小。在图中可以知道，在45s左右发生切换之前，原本FHMIPv6吞吐率大于EA．FHMIPv6吞吐率，切换之 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析后，EA．FHMIPv6的吞吐率反而超过了FHMIPv6的吞吐率。同样根据图4．5和图4．6所反映的情况一样，在发生切换之后，由于EA．FHMIPv6的中断时间要明显小于FHMIPv6的中断时间，这样导致FHMIPv6完成传输的分组在切换完成之后要明显小于FHMIPv6中的分组数，最后结果就反应出FHMIPv6的吞吐率就明显小于EA-FHMIPv6。，-、oD7斗<黑求图4．7吞吐率当切换结束后，分组传输趋于稳定，EA．FHMIPv6维持一个相对较小的稳定的分组丢失率。通过仿真结果分析可以知道，在引入了边缘接入路由器之后可以降低整个切换过程中的平均延时和分组丢失率。但加入边缘路由器之后，在对LCoA地址进行配置时为了保证地址在PMAP和NMAP域中同时具有唯一性，需要同时向PMAP和NMAP进行DAD，这样会造成额外的开销，如果发生地址冲突时，由EAR生成一个LCoA同时向PMAP和NMAP进行注册，因此也会产生额外的切换延迟。由于分离了地址配置的过程，所以在切换流程的最后阶段，需要产生更多的分组消息来完成切换，这样就可能会加重网络负载，域间切换在所有切换中所占的比例是由MAP的区域大小决定的【541，当MAP区域划分比较大时，这种负载的影响就相对较小了。41 重庆邮电大学硕士论文第五章实验仿真及性能分析4．4本章小结本章对快速层次移动和基于边缘接入路由器的快速层次移动的方案流程利用NS2网络仿真软件进行了仿真，通过仿真结果可以验证，本文研究的基于边缘接入路由器的快速层次移动IPv6方案能够有效地降低切换过程中的中断延迟和分组丢失。 重庆邮电大学硕士论文第六章总结及未来工作5．1总结第五章总结及未来工作本文首先主要介绍了移动IPv6的概念，体系结构、功能实体等方面。根据标准移动IPv6所存在的一系列问题，文中接着介绍了由IETF提出了新的移动切换方案：快速移动IPv6、层次型移动IPv6以及代理移动IPv6．其中对标准较为成熟的快速移动和层次移动的功能实体，工作流程以及性能进行了详尽的分析，最后根据快速移动和层次移动的功能特点研究了新的移动IPv6解决方案，并对新研究方案的工作原理，信令流程，网络结构以及性能给出了详细的介绍和分析，最后对方案的仿真也进行了对比分析以此验证方案的有效性。本文的具体工作总结如下：(1)通过对快速型移动IPv6以及层次型移动IPv6方案进行详细的分析，针对层次移动IPv6的域间切换时会产生较高的延迟和分组丢失的问题，研究了基于边缘接入路由器的快速层次移动IPv6移动方案。该方案使层次结构的不同MAP之间共享同一个AR，即边缘接入路由器，从而可以改变整个域问切换的流程，分离LCoA和RCoA的配置过程。在发生域间切换时，利用快速切换的二层触发机制，预测将要切换到EAR中去，在LCoA的配置和切换过程中，需同时对该地址在PMAP和NMAP上进行DAD检查，于是必须改变切换流程以及扩展新的切换信令，这是保证正常通信状态下完成RCoA的配置的前提；在检测到新MAP信号强度大于当前MAP信号之后，由于传统切换过程中没有对RCoA的单独配置流程，所以需设计新的切换流程来完成RCoA的配置及绑定过程，最后向家乡代理和通信对端的缓存项中完成绑定更新，这些过程都是在保证正常连接的同时进行的，于是完成整个域间切换过程。(2)在EA—FHMIPv6方案的基础上，接着对该方案进行深入研究，分别对在该方案中可能存在的乒乓移动切换过程、多区域重合切换过程以及在该方案中加入资源预留。在乒乓移动切换中，以移动节点的移动距离计算为基础，分别推算出信号差值S和时间间隔T的取值范围，并通过结合两者的取值，给出更精确的时间间隔T，以达到降低乒乓切换的频率。在多区域重合切换中，通过统计即时信号强度，采样最强信号次数以及移动锚43 重庆邮电大学硕士论文第六章总结及未来工作点实时负载，并设置优先级，判断在经过时间T之后，选择最佳的MAP。最后通过在切换流程的对应的信令中携带上下文转移选项，在移动节点完成切换的同时在新的链路中加入资源预留，从而保证一定的服务质量。(3)通过NS2网络仿真软件对本文研究的基于边缘接入路由器的快速层次型移动IPv6切换方案进行了仿真，通过仿真结果验证，本文研究的基于边缘接入路由器的快速层次移动IPv6方案具有改进效果，能够有效降低切换过程中的中断延迟和分组丢失。虽然在开销上有所增加，但在实际应用中可以随着MAP的范围的增大，使域问切换的比例缩小，其开销也会对整体上影响变得更小。5．2未来工作本文在快速层次移动IPv6基础上加入了边缘接入路由器，添加了新的功能实体并用NS．2仿真平台进行了仿真实验，该方案能够减少切换中带来的中断延迟和分组丢失率。这种方案同时也伴随着新的不足和需要改进的地方，还需进一步深入研究和分析。在接下来的工作中，研究的重点将放在以下几个方面：(1)基于边缘接入路由器的快速层次移动在切换的第一阶段，由于此时接入路由器为边缘接入路由器，需要地址在前移动锚点和新移动锚点上同时进行重复地址检测，如果在任何一方检测出地址无效，该地址都需要重新配置。本文虽然给出了具体的配置过程，但总体来讲，这两方同时检测过程会加大地址无效的概率，且从新配置后需同时向两方发送数据分组等等过程都会加大整个切换过程中的信令复杂度和负载。对于降低信令复杂度和重复地址检验的过程，将为接下来需要做的工作。(2)对于移动IPv6的安全问题，那将是非常值得研究的方向。移动IPv6与其他技术相融合，如在多协议标签交换(Multi．ProtocolLabelSwitching，MPLS)应用于移动IPv6网络。这些都是未来可以研究的方向。 重庆邮电大学硕士论文致谢衷心感谢我的导师邓亚平教授。在三年的研究生学习期间，得到了邓老师在学习上的精心指导和生活上的热情关怀，他渊博的知识、严谨的治学态度、平易近人的生活作风以及高度的责任感都令我受益终生。本论文得以顺利完成，从开始的选题、写作到最后的完成，邓老师都给我进行了详细的指导和建议。在此向邓老师表示深深的感谢。同时，还要感谢吴慧莲老师三年来对我学习和生活上的关心和帮助。研究工作是实验室集体智慧的结晶。这里我要感谢已经毕业的杨佳、胡亚明，邓利君，杨晓玲等师兄师姐，他们给了我很多宝贵的意见和无私的帮助。还要感谢一起从事科研工作的杜欢，吴川I平，陈峥，蔺焕焕等各位同门，以及实验室的各位师弟、师妹们，他们都在学习与生活中所给予的巨大帮助，使我受益良多。我们一起探讨问题，一起享受成功的喜悦，怀念我们在实验室度过的那些日日夜夜。特别感谢我的父母和我的姐姐，正是他们一直以来默默地在物质和精神上的支持，才让我顺利完成学业。我的每一个进步，都与他们密不可分。衷心感谢各位参加评审和答辩的专家教授，感谢对我论文的审阅和提出的宝贵意见。最后再次感谢我的家人，每一个关心和帮助过我的朋友，谢谢你们!签名：侮冲礼弘7t年r月Ⅺ日45 重庆邮电大学硕士论文攻硕期间发表的科研论文[1]邓亚平，陈中元．快速层次移IPv6I拘域间移动管理[J]．计算机应用， 重庆邮电大学硕士论文参考文献[11]【12】参考文献RajeevK．MobileIPv6FastHandovers[S]。IETF，RFC5568，2009，7。HeshamS，ClaudeC，KarimE，eta．HierarchicalMobileIPv6(HMIPv6)MobilityManagement[S]．IETF，RFC5380，2008，10．Myung—KyuYi，Jin-WooChoi，Young-KyuYang．AComparativeAnalysisonTheSignalingLoadsofProxyMobileIPv6andHierarchicalMobileIPv6[C]．ISWPC：InternationalSymposiumonWirelessPervasiveComputing．Melbourne：IEEEPress．2009：1-5．尚风军，任宇森，苏畅．一种快速触发的移动IPv6管理方案[J]．重庆邮电大学学报(自然科学版)，2010，22(6)：828．833．LushengWang，BrahimG'DavidB，eta1．NovelMAPSelectionSchemeUsingLocationHistoryinHierarchicalMIPv6networks[C]．WirelessCommunicationsandNetworkingConference．LasVegas：IEEEPress，2008：2420—2425．邓亚平，喻林峰．HMIPv6中MAP提前选取的宏移动管理机制[J]．计算机工程与应用，2009，45(22)：86．89．李向丽，孙晓林，高艳虹，等．层次移动IPv6宏切换的优化管理[J]．计算机应用，2011，31(6)：1469．1471．LijunZhang，SamuelP．PerformanceAnalysisofFastHandoverforHierarchicalMIPv6inCellularNetworks[C]．Proceedingsofthe67thVehicularTechnologyConference．Singapore：IEEEPress，2008：2374．2378．彭军，张伟，李春明，等．一种基于预测的移动IPv6动态调整快速切换算法[J]．小型微型计算机系统，2008，29(12)：2213—2217．HanwenZhang，ChaoMa，VujunZhang，eta1．AMultipleHomeAgentDeploymentSchemetoEnhanceServiceAvailabilityforMIPv6[C]．IEEEInternationalConferenceonCommunicationSystems．Piscataway：IEEEPress，2008：1422-1426．韩宝鱼，赵峰．IPv6标准进展．电信网技术，2010，3(3)：41．45．ZhengDawei，GaoJinchun，LiuYuanan．AnImprovedHierarchicalMIPv6MobilitySolutionUsedinInter-domainMobilityManagement[C]。471l一1I一1●Jn心p 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