WLAN中移动IP快速切换及注册认证的研究与实现

论文摘要

无线局域网WLAN的成熟和广泛应用,为无线节点移动漫游提供了可能。当移动节点在不同的网络间移动时,不能正常地接入Internet获得网络服务。目前,移动IP是公认最好的网络层解决方案,因此,将移动IP和WLAN结合显得极为重要。移动IP在网络层实现了移动互联,但是,移动节点在切换过程中不能发送和接收数据,切换中断时间的长短直接影响移动节点的通信性能。另外,移动IP也带来了潜在的安全问题,其中注册过程可能遭受拒绝服务攻击和重放攻击。切换及安全是移动IP研究中重点关注的问题。基于这些背景,本文主要对WLAN环境中移动IP切换的快速改进和注册认证进行了研究,并在此研究基础上,实现了一个原型系统。论文具体研究和实现工作主要包括以下几个方面:具体分析了移动IP的三个功能实体的实现过程。并进一步分析了WLAN环境中移动IP的切换过程、时延、链路层可用的触发消息及获取方式。摒弃依赖于周期性广播代理公告的移动检测方式,利用WLAN链路层触发消息进行移动检测,并使用代理公告缓存机制和主动发送代理请求来加快代理公告的获取。在此基础上,设计了一种移动检测改进算法HECS。对区域注册进行重新设计,其中增加了管理域内的外地代理注册、交叉点外地代理的选择和区域注册的快速应答三种机制,进而实现了多层外地代理结构的快速区域注册。为过后注册切换设计了选择性机制,该机制将移动节点移动前后的位置信息作为参考,从而选择是否使用过后注册切换。设计并实现了结合证书和密钥重用的注册认证方案。该方案将公钥操作限制在移动节点第一次注册时网关外地代理和家乡代理的交互过程中;移动节点在区域注册时使用密钥重用方式。对快速改进和注册认证进行测试,并给出了相关数据及分析。测试结果表明,改进后的快速切换得到了较满意的切换性能,注册认证方案在提供注册安全的同时没有对切换性能产生明显的影响。

论文目录

• 学位论文独创性声明
• 学位论文使用授权声明
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文所做工作
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 无线局域网与移动IP
• 2.1 无线局域网WLAN
• 2.1.1 WLAN 概述
• 2.1.2 WLAN 中移动类型
• 2.2 移动IP
• 2.2.1 移动IP 的功能实体
• 2.2.2 移动IP 的工作机制
• 2.2.3 移动IP 的注册认证
• 2.2.4 移动IP 的基本操作
• 2.3 移动IP 扩展
• 2.3.1 区域注册
• 2.3.2 低延迟切换
• 第三章 Linux 上实现移动IP 基本功能的分析
• 3.1 开发背景
• 3.2 关键数据结构
• 3.3 Dynamics 移动IP 系统的实现分析
• 3.3.1 HA 功能实体的实现分析
• 3.3.2 FA 功能实体的实现分析
• 3.3.3 MN 功能实体的实现分析
• 3.4 隧道、ARP 缓存和路由的操作实现分析
• 第四章 WLAN 中移动切换时延及快速切换改进的分析
• 4.1 WLAN 中基于移动IP 的切换过程
• 4.2 移动切换时延分析
• 4.2.1 链路层切换时延分析
• 4.2.2 移动检测时延分析
• 4.2.3 移动注册时延分析
• 4.3 WLAN 中快速切换改进的分析
• 4.3.1 WLAN 链路层触发消息
• 4.3.2 利用WLAN 链路层触发消息改进移动检测
• 4.3.3 注册改进
• 第五章 WLAN 中快速切换的设计与实现
• 5.1 移动检测改进算法HECS 设计与实现
• 5.1.1 移动检测改进算法HECS 设计
• 5.1.2 HECS 中代理公告缓存的实现
• 5.1.3 HECS 中触发消息和移动检测的实现
• 5.2 多层外地代理结构的快速区域注册的设计与实现
• 5.2.1 快速区域注册的设计
• 5.2.2 消息格式和关键数据结构定义
• 5.2.3 快速区域注册中FA 注册处理的实现
• 5.2.4 快速区域注册的注册处理实现
• 5.2.5 多层外地代理结构中MN 路由的建立
• 5.3 选择性过后切换机制的设计与实现
• 5.3.1 FA 上触发消息的实现
• 5.3.2 关键数据结构定义
• 5.3.3 选择性过后注册切换的实现
• 5.4 切换改进的快速性分析
• 第六章 结合证书和密钥重用注册认证的设计与实现
• 6.1 移动 IP 的注册安全分析
• 6.2 移动IP 协议本身的安全机制及相关研究
• 6.3 结合证书和密钥重用的注册认证方案设计
• 6.3.1 注册认证方案设计
• 6.3.2 注册认证方案的具体设计
• 6.4 结合证书和密钥重用的注册认证设计实现
• 6.4.1 密钥请求/应答扩展的报文设计
• 6.4.2 HA、GFA 的证书生成、验证及数字签名
• 6.4.3 共享密钥的安全分发
• 6.5 结合证书和密钥重用的注册认证的安全性分析
• 6.5.1 注册认证方案的安全性分析
• 6.5.2 注册认证方案对切换时延的影响分析
• 第七章 原型系统的测试与结果分析
• 7.1 测试目标
• 7.2 搭建测试环境
• 7.3 多层外地代理结构的快速区域注册测试与结果分析
• 7.4 HECS 移动检测改进算法测试与结果分析
• 7.5 选择性过后注册切换测试与结果分析
• 7.6 结合证书和密钥重用的注册认证的测试与结果分析
• 7.7 测试总结
• 第八章 结束语
• 8.1 本论文所做工作的总结
• 8.2 进一步工作
• 8.3 移动IP 的研究展望
• 附录1 移动IP 常用术语说明
• 附录2 主要消息定义
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 中文详细摘要