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下一代网络中主机身份标识与网络位置标识分离的研究

作　者: 许东晓
导　师: 蒋铃鸽
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 身份标识位置标识标识分离移动性管理 LISP Shinap
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 68次
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内容摘要

实现终端主机在移动和多宿情况下的无缝切换是下一代网络(NGN)的重要目标之一。而在现有的TCP/IP协议体系架构中,IP地址担任了主机身份标识符和位置标识符的双重角色。IP地址作为身份标识被绑定在上层应用程序的同时,又作为位置标识用来决定数据包转发的路径。这种双重角色的属性对实现终端主机的移动、多宿以及保证通信安全等方面带来一定的局限性。解决这些问题的关键是分离IP地址身份标识和位置标识的功能,保证网络层协议与上层协议之间的独立性和透明性。因而标识分离技术在实现终端的移动性和多宿性切换方面具有显著的优势,成为近年来学术界的研究热点,具有广泛的应用前景。本文针对标识分离协议及其移动性管理主要进行了以下几个方面的研究:首先本文分析三种主流的标识分离协议:HIP,Shim6,以及LISP。详细阐述它们的基本思想,设计目的和主要通信过程。并从协议的安全性,移动性、多宿性支持,后向兼容性以及部署难度等方面对三种协议进行了综合分析和评价。接着本文研究移动性管理机制的原理及其需要达到的目标,并介绍现有的移动性管理机制——移动IP及其快速切换方法。随后分析在标识分离协议基础上移动性管理机制的特点,并介绍HIP和Shim6两种协议实现移动性的原理及其工作流程。引入标识分离协议后,上层协议与主机身份标识绑定,可以保证切换时上层协议不受影响。基于对现有技术的分析,本文提出一种在LISP版本1和1.5上实现移动IP切换的方法——M-LISP,并详细描述其工作流程。该协议将终端主机的转交地址作为EID,而将其接入路由器的地址作为RLOC。使用HA维护HoA和CoA之间的映射关系,而使用接入路由器维护EID和RLOC之间的映射关系,从而解决了现有LISP版本的移动性问题。通过分析LISP协议自身的特点,本文进一步提出一种快速切换方法——FH-LISP,解决了LISP版本2和版本3的移动性切换问题。FH-LISP协议去除了家乡代理的概念,从而节省了返回路由可达性检测的时间。并在切换过程中采用了链路层触发机制,进一步缩短了切换延时。性能分析表明,FH-LISP协议不仅有较少的切换延时,还减小了切换过程中的包开销,并且所需缓存空间也较小。切换性能方面FH-LISP协议要优于FMIPv6协议,因而FH-LISP协议可以更好地支持实时应用。最后,本文提出一种新型的身份标识与位置标识分离协议——Shinap。Shinap实现了身份标识和位置标识的完全分离,并且能很好地兼容现有的IPv6网络,因而可以实现协议的逐步部署。Shinap协议框架提供了主机移动的解决方案,实现了主机移动时通信的连续性及主机移动后的可访问性。Shinap协议支持主机的多宿,能根据双方的IP地址列表自动选取适合通信的IP地址对,并且当IP地址增加或失效时,能及时向正在通信的对端主机更新,提高了通信的可靠性。并且由于标识的分离,Shinap协议对于通信的安全性也有一定程度的提高。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-16
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 国内外研究概况  13-14
  1.3 课题主要研究工作  14-15
  1.4 本文的组织结构  15-16
第二章现有标识分离协议关键技术研究  16-31
  2.1 主机标识协议——HIP  16-20
    2.1.1 HIP 协议原理  16-18
    2.1.2 HIP 通信过程  18-20
  2.2 IPv6 多宿协议——Shim6  20-25
    2.2.1 Shim6 协议原理  20-21
    2.2.2 Shim6 协议的工作流程  21-22
    2.2.3 Shim6 协议的会话建立过程  22-25
  2.3 位置标识与身份标识分离协议——LISP  25-28
    2.3.1 LISP 协议原理  25-26
    2.3.2 LISP 协议通信过程  26-28
  2.4 协议比较分析  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章基于标识分离协议的移动性管理机制  31-39
  3.1 现有移动性管理机制  32-36
    3.1.1 移动IP 协议  32-34
    3.1.2 移动IP 快速切换协议  34-36
  3.2 标识分离协议架构下的移动性管理机制  36-37
    3.2.1 HIP 协议的移动性管理  36-37
    3.2.2 Shim6 协议的移动性管理  37
  3.3 本章小结  37-39
第四章一种新型的基于LISP 协议的快速切换方法  39-67
  4.1 LISP 协议移动性的支持现状  39-40
  4.2 一种基于移动IP 协议的LISP 切换方法——M-LISP  40-43
    4.2.1 协议提出背景  40-41
    4.2.2 协议信令流程  41-43
  4.3 一种基于LISP 协议的快速切换方法——FH-LISP  43-45
    4.3.1 协议提出背景  43-44
    4.3.2 协议信令流程  44-45
  4.4 性能分析与仿真  45-65
    4.4.1 切换延时  47-51
    4.4.2 信令开销  51-63
    4.4.3 数据包丢失  63-65
  4.5 本章小结  65-67
第五章一种新型的主机端标识分离协议——Shinap  67-84
  5.1 Shinap 协议的目标  67-68
  5.2 Shinap 协议方案详述  68-80
    5.2.1 主机身份层(Shinap 层)的引入  68-69
    5.2.2 Shinap 架构下的DNS 系统  69-73
    5.2.3 主机标识域服务器(IDS)和主机标识映射服务器(IMS)的引入  73-75
    5.2.4 通信场景示例  75-77
    5.2.5 主机移动和多宿的切换解决方案  77-78
    5.2.6 兼容性分析  78-80
  5.3 Shinap 协议的实现及性能分析  80-83
    5.3.1 Shinap 协议的实现  80
    5.3.2 Shinap 协议性能分析  80-83
  5.4 本章小结  83-84
第六章总结与展望  84-86
  6.1 全文总结  84-85
  6.2 工作展望  85-86
参考文献  86-91
符号与标记（附录1）  91-93
Shinap 协议包结构（附录2）  93-100
致谢  100-101
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  101-103

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