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2.2 移動IPv4的工作原理
2.2.1 移動IPv4的基本概念
在闡述移動IPv4的工作原理之前，首先介紹有關(guān)移動IPv4的概念。
　?。?）移動節(jié)點
移動節(jié)點是指接入互聯(lián)網(wǎng)后，當(dāng)從一條鏈路切換到另一條鏈路時，仍然保持所有正在進行的通信，并且只使用它的家鄉(xiāng)地址的那些節(jié)點。
　　（2）家鄉(xiāng)地址
移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址是指“一直”地分配給該節(jié)點的地址，就像分配給固定的路由器或主機的地址一樣。當(dāng)移動節(jié)點切換鏈路時，家鄉(xiāng)地址并不改變。改變移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的原因和場合與改變固定主機或路由器地址的原因與場合一致，即當(dāng)整個網(wǎng)絡(luò)滯笊新編址時。家鄉(xiāng)地址與它的家鄉(xiāng)代理、家鄉(xiāng)鏈路密切相關(guān)，特別處移動節(jié)點家鄉(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
移動節(jié)點的家鄉(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，對移動節(jié)點的上層而言，只用家鄉(xiāng)地址和別的節(jié)點通信，即移動節(jié)點發(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。這就要求移動節(jié)點將家鄉(xiāng)地址寫入DNS中它的“IP地址”域，其他節(jié)點在查找移動節(jié)點的主機名時就會發(fā)現(xiàn)它的家鄉(xiāng)地址。
潘要指出的是，移動節(jié)點的家鄉(xiāng)鏈路并不一定是由物理媒介構(gòu)成的物理鏈路，它可以是在移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理中由軟件實現(xiàn)的一條虛擬鏈路，可以認為家鄉(xiāng)代理與這條虛擬的家鄉(xiāng)鏈路有一個虛擬端口，這樣移動節(jié)點就永遠不會連到它的家鄉(xiāng)鏈路上，也就是說，這個移動節(jié)點永遠“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)代理是有一個端口與移動節(jié)點家鄉(xiāng)鏈路相連的路由器。一般來說有如下特點。
①在移動節(jié)點切換鏈路時，家鄉(xiāng)代理始終通知移動節(jié)點它的當(dāng)前位置，這個信息由移動節(jié)點保存在它的轉(zhuǎn)交地址中。
②分析送往移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址的包，并將這些包通過隧道技術(shù)傳送到移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址上。
（5）轉(zhuǎn)交地址
轉(zhuǎn)交地址圮指移動節(jié)點連接到外地鏈路上時的相關(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)交地址與移動節(jié)點當(dāng)前所在的外地鏈路相關(guān)
②當(dāng)移動節(jié)點改換外地鏈路時，轉(zhuǎn)交地址也隨者改變。
③到達轉(zhuǎn)交地址的數(shù)據(jù)包可以通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)路由機制傳送?即不需要用移動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)代理和移動節(jié)點的隧道出口。
當(dāng)移動節(jié)點與其他節(jié)點通信時，轉(zhuǎn)交地址幾乎永遠不會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)點查找移動節(jié)點的主機名時，DNS服務(wù)器不會返回移動節(jié)點的轉(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)楚指暫時分配給移動節(jié)點的某個端口的IP地址，它的網(wǎng)絡(luò)前綴必須與移動節(jié)點當(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，移動節(jié)點可以采用這種轉(zhuǎn)交地址，一個配置轉(zhuǎn)交地址同時只能被一個移動節(jié)點使用。
②外地代理轉(zhuǎn)交地址（ForeignAgent Care-of-Address)是外地代理的地址，由一個端口連接移動節(jié)點所在的外地鏈路。外地代理轉(zhuǎn)交地址可以是外地代理的任意一個IP地址，只要外地代理至少有一個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，多個移動節(jié)點可以同時共用一個外地代理轉(zhuǎn)交地址。
轉(zhuǎn)交地址與移動節(jié)點所連接的外地鏈路雖多只有一跳之隔。它要么是有一個端口在外地鏈路上的外地代理的IP地址，要么是暫時分配給移動節(jié)點的一個端口地址。當(dāng)移動節(jié)點與外地鏈路相連時，家鄉(xiāng)代理利用此地址向移動節(jié)點傳送數(shù)據(jù)包。特殊情況下，轉(zhuǎn)交地址是從家鄉(xiāng)代理到移動節(jié)點的隧道出口。
（6）外地代理（ForeignAgent，F(xiàn)A)
外地代理是在移動節(jié)點的外地鏈路上的路由器，通常有以下特點。
①幫助移動節(jié)點通知自己家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)交地址。
②作為連接在外地鏈路上的移動節(jié)點的默認路由器。
③有時提供移動節(jié)點的轉(zhuǎn)交地址，并為已被家鄉(xiāng)代理設(shè)置了隧道的移動節(jié)點發(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，通常一個數(shù)據(jù)包被封裝在另一個數(shù)據(jù)包的凈荷中進行傳送時，所經(jīng)過的路徑稱為隧道，如圖2-1所示。該圖給出了一個家鄉(xiāng)代理為把數(shù)據(jù)包傳送給移動節(jié)點，將數(shù)據(jù)包先通過隧道送給外地代理的例子。

圖2-2表明了這些實體以及它們之間的關(guān)系。
從理論上講，路由器是實現(xiàn)IP協(xié)議的W絡(luò)設(shè)備，它負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)（不是送給自己的）IP包。主機與路由器相反，主機是發(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’也不以自己為目的節(jié)點的包)。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^可以在一臺計算機上實現(xiàn)家鄉(xiāng)代理和外地代理，這時肴h去更像一臺傳統(tǒng)意義的主機而不是路由器。例如，我們可以在一臺PC上實現(xiàn)家鄉(xiāng)代理，但當(dāng)它啟動隧道向移動節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，只趄由于轉(zhuǎn)發(fā)了不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包這個事實，它就成了一臺“路由器”。
通常移動節(jié)點的擁有者和移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理的擁有者之間在運行管理上存在非常密切的關(guān)系。如向員工提供便攜式計算機作為移動節(jié)點的單位，也會有一個網(wǎng)絡(luò)管理員負責(zé)這些移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理的運行維護。因此，移動節(jié)點、它的家鄉(xiāng)代理以及它的家鄉(xiāng)鏈路都由同一管理實體來運行。而移動節(jié)點以及它的家鄉(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，可能你會認為同一個實體既擁有移動節(jié)點和家鄉(xiāng)代理，也擁有外地代理，但亊實上外地代理可能位于全球互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的任意一個教育或公眾網(wǎng)中，這樣外地代理的擁有者就和移動節(jié)點及它的家鄉(xiāng)代理的擁有者不同了。
上面我們簡單地討論了移動節(jié)點、家鄉(xiāng)代理和外地代理等概念，并指出只端要這3個實體就可以實現(xiàn)移動IP協(xié)議?此外，還介紹了一些專業(yè)名詞，在理解移動IP工作機制時需要這些專業(yè)名詞。我們還闡明了移動節(jié)點如何擁有兩個地址一個是家鄉(xiāng)地址，即它一直擁有的、與別的節(jié)點通信時的地址；另一個是轉(zhuǎn)交地址，在移動節(jié)點連接到外地鏈路上時，家鄉(xiāng)代理通過隧道利用這個暫時地址向它傳送數(shù)據(jù)包。

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