[移动IP技术在校园网的构建与实现] 校园网IP

　　摘 要： 分析和学习移动IP的基本原理和关键技术，结合校园网的实际情况，提出利用移动IP技术构建和实现数字化校园网的具体方案。同时还对移动IP路由的安全性问题进行探讨。
　　关键词： 移动IP；校园网；路由选择
　　中图分类号：TP393.18 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310017－02
　　
　　现在高校校园网发展十分快速，应用也十分的丰富，随着应用的增多，需求也在不断的变化。其中对校园网中不改变源IP地址，主机移动的要求日渐突出。移动IP技术就是移动节点使用源IP地址，实现移动漫游的技术。
　　1 移动IP技术
　　互联网的高速发展，迫使基础网络加大了扩展的步伐。怎么才能实现网络的伸缩性和让人们能够随时、随地访问Internet，是目前网络技术的重点。如果使用传统IP技术，主机使用两级寻址方式，利用固定的IP地址和TCP端口号进行相互通信，当主机移动到另外的网段时IP地址和TCP端口号发生了变化，主机将无法连接网络。移动IP技术可以使移动主机保持源IP地址，同时实现跨越不同网段的漫游功能，并使移动主机的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。
　　1.1 移动IP的三个实体
　　移动IP涉及到的三个实体：移动节点、归属代理和外部代理。移动结点是指需要并且能够进行漫游的网络设备。归属代理是指源网络链路上的路由器或具有路由功能的设备，主要作用是链接移动结点完成通信和定位。外部代理是指当移动结点移动到另外的网段时，将从归属代理发来分组信息提供移动结点的路由器。
　　1.2 移动IP的工作过程
　　l）归属代理和外部代理设备通过周期地组播或广播的方式发送一个代理广播的消息，来判断它们与链路的连接关系。
　　2）网络上的移动结点点收到代理广播消息后，对比消息内容来确定自己是连在本地链路还是其它链路上。如果是处在连在本地链路上时，就不使用移动IP功能。如果是处于其它链路上，移动结点需要一个转交地址，转交地址包含在外部代理广播的代理广播消息中，转交地址主要是通过如DHCP、IPCP方法等得到。
　　3）归属代理从外部代理获得移动结点转交地址注册后，将会自动建立到转交地址的路径，即特定的隧道，同时会把截获的发往移动结点的数据包封装转送到转交地址。转交地址收到数据包后，把封装的数据包转成源数据包，通过隧道传给移动结点。
　　 4）移动结点处于其它网段时，特定的隧道一直跟着主机，发送数据包是通过其它网段的路由器或外部代理来完成。当移动结点回到原来的网段，通过归属代理广播消息自动注销转交地址。图1为移动IP工作流程图。
　　2 在校园网中应用移动IP
　　2.1 需求分析
　　根据学院的实际情况，从师生的切实需求入手，同时结合原有固定网络。规划出适合学院的移动IP网络。
　　学院目前办公连接互联网由三根光纤完成，其中两根100M带宽的光纤连接公网，一根带宽2M的光纤连接教育科研网。学生宿舍连接外网由2根带宽为1G的光纤连通。所有外网光纤全部通过学院中心机房统一出口，通过防火墙做到负载均衡，通过核心交换机分配网段和IP，通过路由和三层交换机连接各个网段，目前外网带宽完全可以满足全院师生快速浏览互联网。
　　结合学院固定基础网络环境，应用移动IP后应解决以下几个问题。
　　1）当校园用户主机跨网段移动时，不改变原IP地址的情况下继续拥有原有权限。
　　2）当校园网用户主机移动到其他网段时，其他用户可以使用原有IP访问该主机。
　　3）应用移动IP技术后出现问题的应对。
　　2.2 整体设计
　　在结合学院的网络基础的实际情况，以及学院的网络发展情况，设计采用三层网络技术的构架方式。核心层采用两台华为QuidwayS9306核心交换机进行数据包的交换，让数据流高速传输。汇聚层采用QuidwayS3300进行路由路径的聚合，以及收敛数据，接入层采用一般的可控交换机，主要负载用户链接网络。网络拓扑采用结构简单，连接方便，管理和维护容易，而且扩展性强的星型结构。在每个网段配置至少一台移动IP服务器，用于实现归属代理和外部代理功能。
　　1）实现移动主机保持原有IP跨网段移动，需要配置归属代理和外部代理，我们使用常用的移动IP软件（Mobile Ipv4 Distribution Release 2.0）。举例拓扑图如下：
　　 use = 192.168.10.30{
　　 service = mobileip}
　　 set spi#0 = “spi 100 key hil”
　　 }
　　}
　　user = 192.168.10.31 {
　　 Service = mobileip {
　　 Set spi#0 = “spi 100 key hi2”
　　}
　　}
　　user = 192.168.10.32{
　　 Service = mobileip {
　　 Set spi#0 = “spi 100 key hi2”
　　}
　　}
　　下面是设置归属代理服务器
　　user = 1
　　aaa new-model
　　aaa authorization ipmobile tacacs
　　!
　　ip mobile home-agent
　　ip mobile network 192.168.10.2 255.255.255.0
　　ip mobile host 192.168.10.30 192.168.20.30 virtual-network 192.168.10.2 255.255.255.0 aaa
　　2）比如外地代理上转交地址是192.168.10.50，通过GigabitEthernet
　　1/9链接。
　　interface GigabitEthernet 1/2
　　ip address 192.168.10.50 255.255.255.0
　　interface GigabitEthernet 1/9
　　ip address 192.168.10.51 255.255.255.0
　　ip irdp
　　ip irdp maxadcertinterval 10
　　ip irdp minadvertinterval 7
　　Ip mobile foreign-service
　　!
　　Rourer mobile
　　!
　　Ip mobile foreign-agent care-or GigabitEthernet
　　配置完置归属代理和外部代理后，当移动主机移动到其它网段时，使用UDP的方法向外部代理注册，外部代理得到移动主机原地址后，把信息传递到归属代理，同时加上转交地址。归属代理确认移动主机身份后，会即时返回一条确认信息给外部代理来完成注册。注册完成后，当发向移动主机的数据包首先到达归属代理，归属代理通过隧道把数据转给转交地址，在由代理服务器传递给移动主机，归属代理还不断通过广播的方式向网络中其他路由器告知移动主机的信息，从而来收集、转发发向移动主机的数据包。通过这样的方式，移动主机就可以实现在校园网中跨网段移动的目的。
　　3 移动IP技术问题的探讨
　　3.1 三角路由的问题
　　通信主机发向移动主机的数据先经过归属代理，但是移动主机发往通信主机的数据则是直接发送，这样就造成了通信的路径不同，即会产生三角路由的问题，三角路由在移动主机远离归属代理，通信主机与移动主机相邻的状况下会促使工作效率十分低下。
　　解决三角路由的问题可以从路由优化入手，在网络中发往移动主机的数据先传递到归属代理，归属代理马上会通知通信主机关于移动主机的外部代理，并将数据包进行封装通过隧道传递给移动主机。当移动主机再次移动的时候，新的外部代理会把新的封装信息传递给以前的外部代理，归属代理同时也更新了封装信息，发往移动主机的数据包会由通信主机直接发往新的外部代理。路由优化要求对通信主机协议栈进行修改，需要具有获取封装信息、包封、建立隧道的功能。
　　3.2 频繁移动的问题
　　当移动主机频繁移动时，归属代理在更新新的转交地址的这段时间内，归属代理不知道移动主机新的转交地址，归属代理会将发往移动主机的数据包通过隧道转发给原先的网络，从而导致数据包丢失，影响通信结果。同时移动主机频繁移动时还会产生大量的注册报文，影响网络的反应速度。
　　解决频繁移动的问题可以在归属代理配置一个多组的移动主机所在多个外部代理的动态注册表，作为频繁移动主机的转交地址组，同时按照相对特点对外部代理分组。采用外部代理组的方式，只有移动主机夸组移动时，才会向归属代理传递信息，大大降低了归属代理的通信负担。通信主机发往移动主机的数据包，也可以采用组播方式，即向一组内多个外部代理发送数据包，外部代理在传递给移动主机。
　　3.3 移动IP安全性的问题
　　计算机网络随时都面临这安全性的问题，移动IP技术也是一样。比如说在移动主机在向归属代理注册的时候，骇客可以通过拦截注册信息，来接入网络，发起对校园网的攻击。因此这就需要校园网中移动主机的身份认证采取安全措施，可以使用安全隧道和端口加密的方法等，也可以包过滤路由器、应用层中继、代理服务器等防火墙技术来扩展IP协议的安全性。还可以使用IPV6协议，因为IPV6协议使用IP认证报头，默认认证算法是MD5，还提供重复攻击保护、完整性检测等功能。可以有效的提高移动IP的安全性。
　　4 结束语
　　随着校园网中移动主机的不断增多，移动IP技术可以给移动用户带来十分的方便。但切切实实的应用便捷、安全的移动网络，还需要考虑兼容性问题、安全问题等，随着计算机网络的不断发展，移动IP技术日趋成熟、应用也将得到广泛应用。
　　
　　参考文献：
　　[1]李晓辉、顾华玺、党岚君，移动IP技术与网络移动性，北京：国防工业出版社，2006.
　　[2]张宏科、苏伟，移动互联网技术，北京：人民邮电出版社，2007.
　　[3]鲁士皮，下一代因特网的移动支持技术，北京：北方交通大学出版社，2005.

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