IETF（Internet工程任务组）提出的基本移动IP协议不仅存在所谓的“三角路由”问题，而且当移动节点频繁的在小区内移动时，给家乡代理和网络造成了很大的负担，严重影响了服务质量我们在现有的各种路由优化方案的基础上提出了一种动态的分层次的临时家乡代理方案来解决所谓的宏移动和微移动问题，这种方案不仅縮短了路由路径，避免了三角路由问题，减少了額外的信令开销，而且在解决微移动的同时提高了移动IP的可靠性

　　1移动IP路由问题简介

　　IETF的移动IP协议（MIP）很好的解决了保持固定IP地址不变的情况下移动节点的漫游问题，它提供了一种简单的、可扩展的机制来实现移动节点在Internet中的移动·但是它还有很多的不足·首先，它存在一个“三角路由问题'〔2〕，其次它也仅仅解决了节点的宏移动(Macro-mobility)，也就是说它是一种宏移动的解决方案，对于节点的微移动（Micro一m。·bility）问题则没有很好的解决，“三角路由问题”给移动节点的家乡代理（HA）带来了很大的负担，使其成为了整个系统的瓶颈，针对这个问题，移动IP路由优化（MIP一RO）〔2〕提出了一种优化方案．它通过通信节点（CN）缓存HA的绑定消息，当CN和HA之间建立起信任关系后，消息的传递就不必每次都通过HA封装转发，而是由CN自己封装转发给移动节点，这样就缓解了三角路由问题，但是这种方法需要很大的信令消费，同时其中的安全认证问题也很复杂·对于微移动问题，现在已经有很多种被选解决方案来弥补MIP在这个方面的不足·例如cellar IP，Hawaii等等·〔3〕

　　2解决方案简析

　　通过详细分析现有的各种解决方案，以及对现有Internet的仔细研究，我们认为将外地网作为移动节点的临时家乡网（THN），将FA作为临时HA，这样HA的信令消费就会大大的减少；同时新的数据传输可以通过这个临时家乡代理来完成，不必在外地网和家乡网之间来回的路由·为了进一步发挥这种临时家乡网的优势，更好的解决节点的微移动问题，综合现有的各种微移动解决方案，可采用分层次的外地代理结构（当然可以考虑和其他微移动方案的集成，由于篇幅所限，本文暂不在此讨论），这种结构在此方案中不仅可以解决微移动问题，而且提高了临时家乡网的可靠性，从而提高了MIP的可靠性·

　　解决方案基于以下几点：

　　1)由于移动节点应用的特殊性，固定使用一个家乡地址是没有必要的，也是低效率的·可以通过DHCP或者PPP/SLIP等机制分配一个临时的IP地址作为移动节点的临时家乡地址·

　　2）由于移动节点频繁的在小区内外移动，所以外地网采用分层次的FA结构．

　　3）将外地网作为临时家乡网，

　　4）由于在一定的时期内全面采用IPV6的网络不可能出现，所以我们的解决方案基于目前的版本，但是经过一定的改动，它也可以用在将来的IPV6中·下面是方案的系统模拟图：

　　用一个包含两个子网的分层次的外地代理网来模拟真实环境（如图1所示），以达到简化说明的目的．为了让模型中的FA支持临时家乡代理的功能，通过在其所发的代理广播消息中设置一个“T”标志位，这个“T”标志位是在基本移动IP协议中定义的代理广播消息的保留位中的首位·由于移动IP定义了一个扩展机制允许其控制消息携带额外的信息，所以这种方法是合理和可行的·另外FA必须在其代理广播消息中包含一个网络接人标识(Network Access Idendifier)，以便区分不同的子网．

　　CN：通信节点HA：家乡代理

　　GPA：外地代理网关

　　GTHA：临时家乡代理网关

　　FA：外地代理

　　THA：临时家乡代理

　　：基站

　　MN：移动节点

　　图1模拟系统图

　　Fig.1 Simulated system architecture几点说明．

　　1)图中的FA既是外地代理，同时也是我们模型中的临时家乡代理，它除了完成基本移动IP协议定义的功能，即分配一个转交地址外，还要完成下面要详细说明的几个功能：处理本域内的节点的临时家乡代理请求；管理本域内的移动节点临时家乡代理（THA）和家乡代理的消息绑定；缓存邻域的FA中的绑定消息·

　　2）每个移动节点家乡代理只有一个，但是临时家乡代理可能有好多个，这要取决于移动节点的移动情况，关于这一点下面有详细的说明．建议原则是当移动节点在外地网时，使用其临时家乡代理，而当它在家乡网时使用其原始家乡代理，当然这也不是绝对的．我们的方案提供了一种机制保证不同临时家乡地址之间、家乡地址和临时家乡地址之间的平滑切换·3）GFA即外地代理网关，除了完成基本功能外，它还需要维持几个队列，分别保存其管辖的几个域的FA的绑定消息．

　　3临时家乡网详细分析

　　3．1临时家乡地址的分配

　　和基本移动IP协议（MIP）中定义的代理发现机制类似，临时家乡地址的分配也有主动和被动两种方法·

　　首先，当一个移动节点到达某个子网时，通过把自己的网络接人标识（NAI）和FA的代理广播消息中的NAI相比较，就可以发现移动节点是在家乡网还是在外地网·在这里（图1）由于NAI不同，所以移动节点发现自己到了外地网，它就向其最近的FA（在图1中是FAI)发出临时家乡代理请求(THAR),当FA收到这个请求以后向AAA认证服务器发出认证请求消息，AAA认证服务器处理这个请求，在确定来者身份后向FA发出认证应答消息，最后FA就通过DHCP或者PPP/SLIP等机制分配一个临时的地址作为移动节点在该子网的临时家乡地址(THA)，请注意，该临时家乡地址只在该子网内有效·详细分配过程见图2，

　　临时家乡代理请求认证请求

　　临时家乡代理确认（分配临时家乡代理）

　　图2临时家乡地址的分配Fig.2 Assignment Of temporary home address

　　其次，对于被动的临时家乡地址分配过程是和移动IP协议中的代理搜索过程紧密结合在一起的，当FA向移动节点发送外地代理广播消息的同时也发送临时家乡代理广播消息，一旦节点愿意，通过类似于外地代理的建立过程来完成临时家乡地址的分配．

　　3，2临时家乡网的建立

　　按照上一小节的说明，临时家乡地址的分配过程已经完成，如图1所示，在子网1中，FAI不仅将这个临时家乡地址同该节点的外地代理地址作个地址绑定，而且还将这个地址和移动节点的家乡代理作个地址绑定，格式如下：

　　<THAI，FAI>；<THAI,HAI>;

　　从而可以得出一个三元组：<THAI，HAI，FAI>；然后FAI将这个三元组绑定更新消息发往外地代理网关〈GFA）·同理，在子网2中也有一个三元组：<THA2，HA2，FA2>，同样FA2也将这个三元组发往GFA，这样外地代理的分层次临时家乡代理网就建立起来了，临时家乡网建立起来后，当移动节点在外地网时的通信过程是这样的：通信节点将数据发往THAI,实际上在我们的模型中是发给了FAI，FAI通过<THAI,FAI>的消息绑定将数据发往移动节点的转交地址．

　　3，3夥动节点在子网内部中移动时的问题

　　当移动节点在子网内部（也就是在子网中的基站之间）移动时，如图1中所示的过程1.由于它在同一个临时家乡代理所管辖的范围之内，所以它的切换不会对网络造成任何改变，就像在原来的家乡网中的通信一样·由于消息是通过FA发往子网中的每一个基站，所以在子网中的切换对于相关的通信节点而言就好像没有切换一样，任何通讯都不会中断，数据也不会丢失·实现了透明的通信而没有增加太多的信令消费·3·4移动节点在不同子网间切换时的处理

　　718小型微型计算机系统2003年

　　当移动节点在不同的子网间切换时，如图1中所示的过程2，即移动节点从BSI到BS3的移动过程．当移动节点离开子网1时，就会向FAI发出切换请求消息，紧接着FAI向GFA和临近的所有其他FA发送关于这个节点的临时乡代理切换消息，该消息包含这个三元组：<THAI，HA，FAI>，这样GPA和所有FA就知道了关于这个移动节点的切换消息，GFA知道该消息后备份以后将要发往该节点的所有数据；此时子网2就定期的向其所管辖的节点发送包含该三元组的代理广播消息，以期望迅速找到该节点的新的位置．这样当该节点到达任何一个新的子网（子网2）时，FA2就主动为其分配一个新的临时家乡地址THA2，同时将THA2和FA2作个地址绑定，同样的，THA2和HA也作个地址绑定，从而产生了一个新的三元组：<THA2，HA，FA2>，之后就向GFA发送接管请求消息，GFAT通过一定的认证确定无欺骗后向FA2发送一个同意接管消息来确认．最后，FA2将包含三元组<THA2，HA，FA2>的地址绑定消息广播到GFA和临近的所有FA，这些FA将维持一个队列保存这些三元组地址绑定消息·这些过程完成之后，备份的数据也随之传送过来，新的数据就将通过GFA一>THA2一>FA2一>BS一>

　　MN的路径传送·一次切换就这样完成了，详细过程见图3·

　　切换后数据流向

　　图3移动节点在不同子网间的一次切换Fig.3 One smoothly handoff Of MN between two cells

　　考虑到移动节点可能在很短的时间内频繁的在两个子网间来回切换，通过上面的方法显然效率不高，下面谈到的机制可以解决这个问题．如上文所叙，GFA、FAI、FA2同时保存了某个节点在一定时期的多个三元组地址绑定消息，那么倘若移动节点从子网1切换到子网2后，又马上从子网2切换会子网1时，我们就不需要上面的那个复杂的切换过程了，仅仅需要比较三元组中的HA和FAI两个字段，就可以继续使用<HA，THAI，FAI>三元组·当然FAI需要在一定时间内保证THAI不分配给其他的移动节点，关于这一点FAI可以设定一个时间戳，超过该时间后，使其队列中的三元组绑定消息失效，从而充分利用资源．该时间戳的设定既不能太短，要保证能完成频繁子网间的切换；又不能太长，以免占用更多的内存资源．

　　3·5多个临时家乡代理所带来的移动IP的可靠性的提高在方案中，临时家乡代理网关（GTHA）是不会直接处理

　　移动节点的临时家乡代理请求的，移动节点临时家乡代理请求主要由外地代理负责，GTHA的作用在前面已经说的比较清楚了·但是在特殊情况下，也就是当THAI出现了问题，不能发挥临时家乡代理的作用时，GTHA就会暂时接管该THA的工作，从而保证通信的过程不会中断，直到基本移动IP代理搜索机制找到新的FA从而找到了THA·在前面的临时家乡网的建立过程分析中说过GTHA会维持多个队列，分别对应其所管辖的THA的绑定消息，由此可以看到，GTHA暂时接管THA的工作是可行的·另外，为了更进一步提高可靠性，可以在我们的模拟系统图中加人一个备份的GTHA（BGTHA）备份GTHA的数据，当然这种方法是可选的，因为这里面涉及到数据一致性的问题，从而增加了系统的复杂性，由于篇幅所限我们就不详细讨论使用BGTHA的解决方案．

　　4结论和展望

　　通过临时家乡代理的提出，减少了移动节点在外地网时向家乡代理注册转交地址时所经过的距离，从而优化了路由，避免的三角路由问题．在分层的外地代理结构中引人临时家乡代理结构，将注册消息的信令消费和所经过的路由路径减少到了最少的程度，而且多个临时家乡代理提高了移动IP的可靠性，在不久的将来，基于商用移动网的实时业务的研究将进一步加强，在这种背景下我们提出的方案要在实际应用中进一步完善·