Shim6协议的参考实现、优化及在IPv6过渡中的应用

论文摘要

Multihoming(多宿主技术)已经在IPv4网络上广泛部署,在向基于IPv6的下一代互联网发展中,出现了各种multihoming技术,其中国际互联网标准化组织IETF认为最有发展前景的技术为shim6。本文对shim6协议进行了多方面的研究,包括研究综述、协议实现、协议优化及协议应用。为了进一步推动shim6更深入的研究,我们在Linux 2.6.x平台上实现了shim6协议,该实现属于shim6协议在国际上最早的参考实现之一。在shim6实验平台上,我们对shim6协议自身展开了研究,取得了两项研究成果:一是优化了shim6协议的地址切换机制,使得shim6的地址切换时间大为降低。二是提出了shim6安全增强机制——防止multihomed站点内源地址伪造机制,该机制能有效抵御同一站点内发起的反射式DoS/DDoS攻击。为了探索shim6在其它领域的应用,我们将shim6应用于IPv4/IPv6过渡领域,提出了一种使用裁剪的shim6来优化IPv4/IPv6互操作的机制:MI46。该机制综合了Tunnel broker(隧道代理)和6to4隧道两种过渡机制的优点,同时克服了这两种机制的缺点。实验证明,MI46能够使IPv4下双栈主机之间使用IPv6协议通信时不再通过中继网关,有效减轻中继网关的压力并提高用户IPv6接入性能;同时,IPv4下双栈主机访问纯IPv6网络也因使用全局IPv6地址避免了6to4地址难以做路由聚集的问题。因此,MI46机制使得Tunnel Broker和6to4隧道机制之间取长补短,形成了一种更优的IPv4下主机使用IPv6应用的方法。本文首先综述了multihoming的研究现状,指出shim6是最有研究价值的IPv6 multihoming技术;接下来介绍我们在Linux平台上对shim6协议的实现情况;然后提出对shim6机制的优化,包括对shim6地址切换机制的优化以及对shim6安全机制的增强——使用认证的手段防止multihomed站点内的源地址伪造。最后,介绍了我们将shim6应用于IPv4/IPv6过渡领域形成一种更优的IPv4主机使用IPv6应用的方法:MI46。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 Multihoming 及shim6 简介
• 1.2 本文研究的主要内容和主要贡献
• 1.2.1 主要研究内容
• 1.2.2 各章内容简介
• 1.2.3 本文的主要贡献
• 第2章 Multihoming 研究综述
• 2.1 Multihoming 的需求
• 2.2 IPv4 下的Multihoming 使用现状
• 2.2.1 IPv4 下Multihoming 的常用实现方案
• 2.2.2 IPv4 下Multihoming 的使用现状及局限
• 2.3 IPv6 下的Multihoming 的实现方案
• 2.3.1 站点级别的multihoming 解决方案
• 2.3.2 主机级别的multihoming 实现方案
• 2.4 Multihoming 对移动的影响
• 2.5 Multihoming 带来的安全问题
• 2.6 本章小结
• 第3章 Shim6 协议的实现
• 3.1 Shim6 控制层面设计和实现
• 3.1.1 Shim6 控制层面的功能划分
• 3.1.2 Shim6 四次握手机制设计与实现
• 3.1.3 Shim6 地址切换机制设计与实现
• 3.2 Shim6 数据层面设计和实现
• 3.2.1 Shim6 数据层面功能说明
• 3.2.2 Shim6 数据层面功能实现
• 3.3 Shim6 控制层面和数据层面的交互
• 3.4 本章小结
• 第4章 Shim6 协议的优化
• 4.1 Shim6 地址切换机制的优化
• 4.1.1 Shim6 原有地址切换机制存在的问题
• 4.1.2 Shim6 地址切换机制的优化
• 4.1.3 实验验证
• 4.1.4 本节小结
• 4.2 Shim6 安全机制的增强--Multihomed 站点内防止源地址伪造
• 4.2.1 背景介绍
• 4.2.2 问题描述
• 4.2.3 算法描述
• 4.2.4 实验验证
• 4.2.5 本节小结
• 第5章 Shim6 协议的在IPv4/IPv6 过渡上的应用
• 5.1 背景介绍
• 5.2 问题描述
• 5.3 算法描述
• 5.3.1 MI46 算法描述
• 5.3.2 对shim6 的裁剪
• 5.4 MI46 较其它IPv4 主机使用IPv6 应用的方法的优势
• 5.5 MI46 参考实现及实验
• 5.5.1 MI46 原型设计与实现
• 5.5.2 MI46 算法减轻 IPv6 中继负担的有效性实验
• 5.5.3 MI46 算法改善用户IPv6 接入性能的有效性实验
• 5.5.3.1 MI46 算法缩短用户消息响应时间的有效性实验
• 5.5.3.2 MI46 算法提高用户接入带宽的有效性实验
• 5.6 本章小结
• 第6章 展望
• 第7章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果