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MPLS架构下的移动IP技术

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徐凯纪红乐光新
北京邮电大学电信工程学院
摘 要 本文介绍了多协议标记交换（MPLS）和移动IP技术的基本原理，并在此基础上给出了工作在MPLS机制下的移动IP网络组成模型， 同时描述该模型的基本工作原理 。最后分析了MPLS 架构下移动IP的技术优势并对其应用前景进行了阐述 。
1 引言
多协议标记交换（MPLS）通过虚拟电路来传送数据报，只需在第2层（数据链路层）执行硬件式交换（取代第3层即网络层软件式选路），是IP和ATM的完美结合，使数据包传送的延迟时间减短，增加网络传输的速度，更适合多媒体信息的传送，并支持VPN和流量工程 。因此MPLS越来越受到人们的重视 。同时，人们已经不满足于在固定的地方接入Internet，而移动IP技术可以实现人们在移动状态下上网的梦想 。因此，也成为下一代网络的要害技术 。那么如何结合MPLS和移动IP两种技术的优点，并为下一代网络提供支持，逐渐成为人们关注的焦点和研究热点 。
2 MPLS基本原理
MPLS是属于第2.5层交换技术，引入了基于标记的机制，它把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径 。标签作为IP报头在网络中的替代品而存在，在网络内部MPLS在数据包所经过的路径沿途通过交换标签（而不是看IP 包头）来实现转发；当数据包要退出MPLS网络时，数据包被解开封装，继续按照IP包的路由方式到达目的地 。MPLS网络包含一些基本的元素，在网络边缘的节点被称作标签边缘路由器（LER），而网络的核心节点就称为标签交换路由器 （LSR） 。LER节点在MPLS网络中完成的是IP包的进入和退出过程，LSR节点在网络中提供高速交换功能 。在MPLS节点之间的路径就是标签交换路径(LSP) 。一条LSP可以看作是一条贯穿网络的单向隧道 。
3 移动IP的基本原理
移动代理（包括本地代理HA和外地代理FA）通过代理广播消息广播它们的存在 。移动节点（MN）接收到这些代理广播消息后，就知道它是在本地网络还是在外地网络 。当MN检测到它是在本地网络，假如以前未发生移动，那么和正常节点一样工作；假如它是从外地网络回到本地网络，MN就首先跟HA通过交换注册请求和注册应答信息进行注册 。当MN检测到它已经移动到外地网络后，它就在外地网络中得到一个关照地址COA（Care-of-Address），这个关照地址可以从外地代理（FA）的广播消息中得到，也可以由某个外部分配机制如DHCP（动态主机配置协议）得到 。在外地网络的MN就用它得到的关照地址通过注册请求和注册应答消息的交换向其HA注册，在消息交换的过程中，可能要经过FA 。
送给MN的数据包首先被其HA捕捉，然后通过隧道技术传送到MN的关照地址（COA），在隧道的终点得到数据包（终点可能在FA，也可能在MN自身），但最终送给MN 。对于MN发出的数据包，就根据标准IP路由机制送往目的地，不必经过HA 。
4 MPLS架构下移动IP的基本原理
4.1 MPLS机制下MN的注册过程
假设Ingress LSR至HA的LSP已经建立， 移动节点（MN）由HA移动到外地网络FA1，FA1广播消息，MN接收到代理广播消息后，得知自己在外地网络，向FA1发送注册请求消息，FA1收到注册请求消息后，对其进行分析认证，通过后，FA1和MN交互注册信息 。FA1更新其路由信息，并在路由信息中增加MN的HA路由信息 。而后，FA1根据更新后的路由信息把MN的注册和请求信息送给HA 。
HA得到MN的注册信息和请求信息以及MN的关照地址（COA），查找其标记栈，并把MN的家乡地址作为转发等价类（FEC）；HA根据标记分发协议（LDP）为HA到FA1的路径分发标记，并向FA1发送标记请求信息，把MN的关照地址（COA）作为转发等价类（FEC） 。FA1收到标记请求信息后，向HA返回标记匹配消息，HA收到标记匹配消息后更新其MN在标记中的注册信息 。HA通过LSP向FA1发送注册回应信息，FA1收到注册回应后，更新其标记栈，并增加FA1到HA的LSP信息，注册成功，这样就在HA到FA1之间建立起一条LSP 。

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