二、移动IP
随着互联网的飞速发展和移动计算机日益广泛的应用，推动了对移动计算机无线接入的研究，即移动Internet的研究。像其他台式机用户一样，移动计算机用户希望接入同样的网络，共享资源和服务，而不局限于某一固定区域。当它移动时，移动计算机用户也能方便地断开原来的连接，并建立新的连接。IETF（Internet工程任务组）为了迎合这种需求，制定了移动IP协议，从而使Internet上的移动接入成为可能。
（一）移动IP概述
移动IP节点拥有两个IP地址。一个是归属地址，是移动节点与归属网连接时使用的地址，不管移动节点移至网络何处，其归属地址保持不变。另一个是转交地址，就是隧道终点地址，转交地址可能是外区代理转交地址，也可能是驻留本地的转交地址。通常用的是外区代理转交地址。在这种地址模式中，外区代理就是隧道的终点，它接收隧道数据包，解除数据包的隧道封装，然后将原始数据包转发到移动节点。
（二）移动IP的关键技术
1.代理发现
移动IP通过扩展现有的“ICMP路由器发现”机制来实现代理发现。代理发现机制检测移动节点是否从一个网络移动到另一个网络，并检测它是否返回归属链路。当移动节点移动到一个新的外埠链路时，代理发现机制也能帮助它发现合适的外埠代理。
2.隧道技术
隧道技术在移动IP中非常重要。移动IP使用IP的IP封装、最小封装和通用路由封装3种隧道技术。
（1）IP的IP封装，由RFC2003定义，用于将IPv4包放在另一个IPv4包的净荷部分。其过程非常简单，只需把一个IP包放在一个新的IP包的净荷中。采用IP的IP封装的隧道对穿过的数据包来说，犹如一条虚拟链路。移动IP要求归属代理和外埠代理实现IP的IP封装，以实现从归属代理到转交地址的隧道。
（2）IP的最小封装，由RFC2004定义，是移动IP中的一种可选隧道方式。目的是减少实现隧道所需的额外字节数，通过去掉IP的IP封装中内层IP报头和外层IP的报头的冗余部分完成。与IP的IP封装相比，它可节省字节（一般8byte）。但当原始数据包已经过分片时，最小封装就无能为力了。在隧道内的每台路由器上，由于原始包的生存时间域值都会减小，以使归属代理在采用最小封装时，移动节点不可到达的概率增大。
（3）通用路由封装，通用路由封装（GRE）定义了在任意一种网络层协议上封装任意一个其他网络层协议的协议。
在大多数常规情况下，系统拥有一个有效载荷（或负载）包，需要将它封装并发送至某个目的地。首先将有效载荷封装在一个GRE包中，然后将此GRE包封装在其他某协议中并进行转发。此外发协议即为发送协议。当IPv4被作为GRE有效载荷传输时，协议类型字段必须被设置为0x800。当一个隧道终点拆封此含有IPv4包作为有效载荷的GRE包时，IPv4包头中的目的地址必须用来转发包，并且需要减少有效载荷包的TTL。值得注意的是，在转发这样一个包时，如果有效载荷包的目的地址就是包的封装器（也就是隧道另一端），就会出现回路现象。在此情形下，必须丢弃该包。当GRE包被封装在IPv4中时，需要使用IPv4协议47。
GRE下的网络安全与常规的IPv4网络安全是较为相似的，GRE下的路由采用IPv4原本使用的路由，但路由过滤保持不变。包过滤要求防火墙检查GRE包，或者在GRE隧道终点完成过滤过程。在那些这被看作是安全问题的环境下，可以在防火墙上终止隧道。
GRE协议是对某些网络层协议（如IP和IPX）的数据报文进行封装，使这些被封装的数据报文能够在另一个网络层协议（如IP）中传输。GRE采用了Tunnel（隧道）技术，是VPN的第三层隧道协议。
Tunnel是一个虚拟的点对点的连接，提供了一条通路使封装的数据报文能够在这个通路上传输，并且在一个Tunnel的两端分别对数据报进行封装及解封装。一个X协议的报文要想穿越IP网络在Tunnel中传输，必须要经过加封装与解封装两个过程。
（三）移动IP的技术优势
（1）强大的漫游功能。移动用户在企业网各子网之间，Internet与企业网之间自由漫游，方便地使用原有企业网中的资源。
（2）双向通信。移动用户在位置变化时，仍然可以方便地通过转交地址进行通信，其他用户也仍然可以通过该用户原来的IP地址与该用户通信，不受地理位置对网络通信的限制，实现真正的双向通信。
（3）网络透明性。移动用户漫游时，无需对计算机原有网络设置做任何改动，也无需改动所接入的外地网络和家乡网络设置。
（4）应用透明性。移动用户在进行漫游时，无需对个人计算机和网络主机上的基于IP的应用进行任何改动，无需增加额外的用户管理和权限管理，实现了应用系统的透明性。
（5）良好的安全性。采用隧道技术进行加密传输和身份认证，不增加移动用户带来的新的安全隐患。
（6）实现虚拟企业网功能。安装了移动IP服务器的子网之间可以通过隧道方式进行通信，移动用户也可以通过隧道方式与企业网进行通信，它实际上已经部分实现了VPN的功能。
（7）链路无关性。移动IP技术与低层链路无关，可以同时支持无线、有线网络环境。(https://www.daowen.com)
（四）移动IP技术的优势及发展前景
1.传输速率的改进
新的数据通信时代的到来，使得移动数据传输能力大为增强，同时受环境的限制越来越少，无论室内还是室外、手持还是摆放、行走还是开车，数据传输的业务数据均能达到较高的水平，移动数据的高速传输，对移动终端网络化、智能化的发展起到了极大的推动作用，很多功能不需要重启主机、不需配置硬件环境等，均能轻易实现，具有良好的市场空间。
2.移动IP将作为5G时代的主流技术
随着4G技术的日益成熟，人们开始将目光转向5G技术的研发。目前，5G技术已经问世，其发展方向和目标着眼于提高移动设备无线访问Internet的主干宽带和Internet的速率，传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数百倍，整部超高画质电影可在1s之内下载完成。这一目标的实现，将有利于从宽带的CDMA向全IP网络演进，并使移动IP技术成为5G时代的主流技术。
（五）移动IP在高校的移动办公的案例
1.各个院系之间移动办公
传统校园的网络拓扑结构如图3-2所示。某校园网由网控中心、主干网和各院系的局域网组成。各个院系及学校后勤、学校领导等各自为相互独立的局域网。按照传统的以太网络技术，不能实现各个院系的移动终端不能实现跨网漫游的功能。而在校园内，移动办公的需求日益增加。
图3-2 传统校园的网络拓扑结构
传统的校园网限制了移动办公的需求。但是，采用移动IP技术后就可以轻松实现跨网段漫游。例如，管理学院的一名教授到计算机学院或人文学院进行学术交流，在学术研讨的同时需要实时访问自己管理学院的相关资料。这样，他就可以轻松实现移动办公，甚至连他自己都感觉不到已经出了管理学院的网络环境，如图3-3所示。
2.全校学生档案、财务数据、技术资料等数据库的统一
以前，各个校园中的学生档案、校园文献、技术资料等数据库大部分都是按照院系分别管理，同时学校又分别保存一份相应的数据库。这样就带来了数据冗余、数据更新不同步等缺点。
在各个院系及网络中心采用了移动IP技术后，可以彻底地解决以上问题。首先由网络中心将全校的学生档案、校园文献、技术资料分别划分为专用的子网加以统一管理。这样，各个院系的学生档案组成一个独立的网络环境；同理，校园文献、技术资料也组成不同的网络环境。这样就实现了各个院系及网络中心间数据库存在一定的冗余，同时保持数据的更新一致性，如图3-4所示。
图3-3 实现了移动IP功能的校园网
图3-4 采用了移动IP统一校园数据库
3.主校和分校之间移动办公的实现
随着各高校招生规模的逐年扩大，许多高校设立了自己的教学分支机构。使用移动IP技术就可以完美地解决主校和分校之间的移动办公，如图3-5所示。
图3-5 移动IP技术使校园本部分部之间实现移动办公
