支持AAA的移動(dòng)IPv6網(wǎng)絡(luò)切換性能研究.pdf

1、移動(dòng)lPv6(Mobile IPv6，MIPv6)是因越來(lái)越多的便攜設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)移動(dòng)特性的強(qiáng)烈需求而誕生的，它支持不中斷連接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)問(wèn)移動(dòng)漫游，為實(shí)現(xiàn)真正的按需連網(wǎng)提供了重要的技術(shù)支撐。認(rèn)證、授權(quán)和記賬(Authentication AuthoTization Accouting，AAA)是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，無(wú)論是IPv4網(wǎng)絡(luò)還是IPv6網(wǎng)絡(luò)(包括MIPv6網(wǎng)絡(luò))，AAA都是不可或缺的。MIPv6的切換是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)當(dāng)前：IPv6子網(wǎng)

2、，再連入另一個(gè)IPv6子網(wǎng)的過(guò)程，因此MlPv6的切換性能直接影響網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可獲得的服務(wù)質(zhì)量。然而當(dāng)前情況是，AAA與MIPv6相互獨(dú)立、自成體系，二者以這種方式共存增加了MIPv6的切換時(shí)延。另外，MIPv6還必須獨(dú)立解決其內(nèi)部安全問(wèn)題，這更引入了額外的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)，而且浪費(fèi)了AAA資源的強(qiáng)大計(jì)算能力和安全保障能力。因此，在具備AAA功能的MlPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，研究如何提高M(jìn)IPv6的切換性能具有重要的意義。 本文深入分析了AAA認(rèn)

3、證機(jī)制、MIPv6切換機(jī)制，并且研究了MIPv6安全機(jī)制與MIPv6切換性能的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，將MIPv6的切換過(guò)程總的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是切換機(jī)制本身引入的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)，另一類(lèi)是為安全需要引入的時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。提出了一套在支持AAA的MIPv6互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，提高M(jìn)IPv6切換性能的方法。該套方法使AAA機(jī)制與MIPv6切換過(guò)程深層次融合，充分利用了AAA基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)算資源與安全保障能力。在有效保證安全的前提下，該套方法降低了MIPv6家

4、鄉(xiāng)注冊(cè)的時(shí)延、通信節(jié)點(diǎn)(Correpondent Node，CN)注冊(cè)時(shí)延與遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)地址配置的時(shí)延，優(yōu)化了端到端路由選擇策略，從而提升了MIPv6的切換性能，并獲得更好的通信效果。 論文的創(chuàng)新性工作包括以下幾個(gè)方面： (1)提出了“感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞腁AA覆蓋網(wǎng)絡(luò)(Tbpologically-Aware AAA Overlay Network，TA<'4>ON)”框架結(jié)構(gòu)。該框架結(jié)構(gòu)基于Diameter協(xié)議，在AAA服務(wù)器

5、 等基礎(chǔ)設(shè)施之間建立互信連接，并允許授權(quán)路由，構(gòu)成能夠感知全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?結(jié)構(gòu)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，為MIPv6提供必要的安全服務(wù)并承擔(dān)信令傳遞任務(wù)。提出 TA<'4>ON的意義在于，AAA已不再只是提供身份認(rèn)證的簡(jiǎn)單的安全服務(wù)了，它 是具有全局性質(zhì)的智能系統(tǒng)，能夠更積極、更有效地對(duì)外提供服務(wù)。 (2)提出了“帶有認(rèn)證的MIPv6有狀態(tài)自動(dòng)配置方法(Authenticated Stateful Auto-Configuration

6、，ASAC)”。該方法針對(duì)無(wú)線(xiàn)鏈路層訪(fǎng)問(wèn)控制阻止移動(dòng)節(jié)點(diǎn) (Mobile Node，MN)獲得IPv6連接，以至于不能按傳統(tǒng)方式融合認(rèn)證與家鄉(xiāng)注冊(cè) 的問(wèn)題，在TA<'4>ON的框架下，ASAC將AAA身份認(rèn)證、MIPv6家鄉(xiāng)注冊(cè)以及 MN自動(dòng)地址配置三者融合，并配合后臺(tái)對(duì)自動(dòng)配置地址進(jìn)行認(rèn)證，有效地降低了AAA認(rèn)證過(guò)程與MIPv6切換過(guò)程總時(shí)延。(3)提出了基于TA<'4>ON進(jìn)行MIPv6身份識(shí)別的方法。該方法能夠利用TA<'4

7、>ON生成 共享密鑰完成CN對(duì)MN的識(shí)別。它可以替代返回可路由(Remrn Routale，RR) 過(guò)程，不但使CN注冊(cè)獲得更安全的保護(hù)，而且消除了每次CN注冊(cè)中的RR過(guò) 程時(shí)延；另外，該方法能夠利用TA<'4>ON實(shí)現(xiàn)MIPv6的遠(yuǎn)動(dòng)態(tài)程地址配置，在 因家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻奶厥庑问角袚Q發(fā)生時(shí)，使MN與HA更安全、更快 速地相互識(shí)別并恢復(fù)聯(lián)系。該套方法顯著減少了MIPv6切換中安全機(jī)制引入的 額外時(shí)延開(kāi)銷(xiāo)。 (4)

8、提出了MIPv6“自適應(yīng)的非對(duì)稱(chēng)端到端路由選擇方法(Adaptive Asymmetrical End-to-end Routes Selecting，AAERS)”。在MN切換的家鄉(xiāng)注冊(cè)和CN注冊(cè)完成 后，可以選擇三角路徑(Triangular Path，TP)或直接路徑(Direct Path，DP)進(jìn)行通 信。AAERS通過(guò)分別在MN和CN實(shí)時(shí)地檢測(cè)和判斷，不對(duì)稱(chēng)地動(dòng)態(tài)選擇 MN→CN方向和CN→MN方向之問(wèn)的端到端通信路