计算机网络（十九）其他IP相关技术

1.IP多播相关技术

在多播通信中，确认接收端是否存在非常重要。
确认是否有接收端，要通过MLD实现。它是IPv4中IGMP和IPv6中IGMPv6的重要功能之一。
IGMP (MLD)主要有两大作用:
1.向路由器表明想要接收多播消息（并通知想接收多播的地址）。
2.向交换集线器通知想要接收多播的地址。
首先，路由器会根据第1个作用，了解到想要接收多播的主机，并将这个信息告知给其他的路由器，准备接收多播消息。
第2个作用也被称作IGMP (MLD)探听。通常交换集线器只会习得单播地址。而多播帧则跟广播帧一样不经过滤就会全部被拷贝到端口上。
采用作为第二个作用的IGMP (MLD)探听。支持IGMP (MLD)探听的交换集线器可以过滤多播帧，从而也能降低网络的负荷。
在IGMP (MLD)探听中，交换集线器对所通过的IGMP (MLD)包进行监控。由于从IGMP (MLD)包中可获知多播发送的地址和端口，从而不会再向毫无关系的端口发送多播帧。

2.IP任播

IP任播主要用于报警电话110与消防电话119系统。
IP任播是指为那些提供同一种服务的服务器配置同一个IP地址，并与最近的服务器进行通信的一种方法。它可适用于IPv4和IPv6。
在IP任播的应用当中最为有名的当属DNS根域名服务器，使用IP任播可以让更多的DNS根域名服务器散布到世界的各个角落。因此，当发送一个请求包给DNS根域名服务器时，一个适当区域的IP地址也将被发送出去，从而可以从这个服务器获得应答。

IP任播机制虽然听起来非常方便， 实际上也有不少限制。例如，它无法保证将第一个包和第二个包发送给同一个主机。

3.通信质量控制

通信线路上的拥塞也叫做收敛。当网络发生收敛时，路由器和集线器 （交换集线器）的队列" (Buffer) 溢出，会出现大量的丢包现象，从而极端影响通信性能。

a.控制通信质量的机制

控制通信质量的工作机制类似于高速公路上的VIP通道。对于需要保证通信质量的包，路由器会进行特殊处理，并且在力所能及的范围之内对其进行优先处理。
通信质量包括带宽、延迟、时延波动等内容。
路由器在内部的队列（缓存）中可以优先处理这些要求保证通信质量的包，有时甚至不得不丢弃那些没有优先级的包以保证通信质量。
为了控制通信质量，人们提出了RSVP技术，它包括两个内容：
1.提供点对点的详细优先控制(lntServ)
2.提供相对较粗粒度的优先控制(DiffServ)

b.IntServ

IntServ是针对特定应用之间的通信进行质最控制的一种机制。
特定应用是指源IP地址、目标IP地址、源端口、目标端口以及协议号五项完全内容一致。
lntServ所涉及的通信并非一直进行，只是在必要的时候进行。
只有在必要的时候才要求在路由器上进行设置，这也叫 “流量设置”。实现这种流量控制的协议正是 RSVP。
RSVP中在接收端针对发送端传送控制包，并在它们之间所有的路由器上进行有质量控制的设定。
路由器随后就根据这些设置对包进行有针对性的处理。
RSVP的机制相对复杂，在大规模的网络中实施和应用比较困难。

c.DiffServ

IntServ针对应用的连接进行详细的通信质量控制。DiffServ则针对特定的网络进行较粗粒度的通信质量控制。
进行DiffServ质量控制的网络叫做DiffServ域。在DiffServ域中的路由器会对所有进人该域IP包首部中的DSCP字段进行替换。
对于期望被优先处理的包设置一个优先值，对于没有这种期望的包设置无需优先的值。
DiffServ域内部的路由器则根据IP首部的DSCP字段的值有选择性地进行优先处理。在发生网络拥塞时还可以丢弃优先级较低的包。
IntServ中每进行一次通信都要设置一次流量设置。而DiffServ则根据供应商的合约要求以比较粗粒度进行质量控制，机制相对简单，实用性较好。

4.显式拥塞通知

当发生网络拥塞时，发送主机应该减少数据包的发送量。
在IP层新增了一种使用显式拥塞通知的机制，即ECN。
ECN为实现拥塞通知的功能，将IP首部的TOS字段置换为ENC字段，并在TCP首部的保留位中追加CWR标志和ECE标志。
通知拥塞的时候，要将当前的拥塞情况传达给那个发送数据包的源地址主机。
ECN的机制概括起来就是：
在发送包的IP首部中记录路由器是否遇到拥塞，并在返回包的TCP首部中通知是否发生过拥塞。
拥塞检查在网络层进行，而拥塞通知则在传输层进行，这两层的互相协助实现了拥塞通知的功能。

5.Mobile IP

a.Mobile IP的定义

IP地址由 “网络地址” 和 “主机地址” 两部分组成。
Mobile IP：这种技术在主机所连接的子网IP发生变化时，主机IP地址仍保持不变。应用不需要做任何改动，即使是在IP地址发生变化的环境下，通信也能够继续。

b.IP隧道与Mobile IP

1.移动主机(MH:Mobile Host)
是指那些移动了位置，IP地址却不变的设备。
在没移动的时候，所连接的网络叫做归属网络，IP地址叫做归属地址。归属地址如同一个人的户籍，移动也不会改变地址。
即使移动了也会被设置成所处子网中的IP地址。这种地址被称为移动地址(CoA : Care-of Address)。
2.归属代理(HA:Home Agent)
处于归属网络下，可监控移动设备的位置，并转发数据包给移动主机。
3.外部代理(FA:Foreighn Agent)
使用于支持移动主机的移动设备。所有需要接入网络的移动主机都需要它。
从应用层看移动主机，会发现它永远使用归属地址进行通信。然而，实际上Mobile IP是使用转交地址转发数据包的。

c.Mobile IPv6

Mobile IP中存在一些问题：
1.没有外部代理的网络不能通信。
2.IP包呈三角形路径被转发因此效率不高。
3.为提高安全，一个域可以做这样的设置，即如果从自己的域向外部发送包的源地址不是本域在用的IP地址，则丢弃该包。目的地路由器可能会丢弃这个包。
以上问题在 Mobile IPv6中已经得到了相应的解决：
1.外部代理的功能由市县 Mobile IPv6的移动主机自己承担。
2.考虑路径最优化，可以不用经过归属代理进行直接通信。
3.IPv6首部的源地址中赋与移动地址，不让防火墙丢弃。
移动主机和通信对端的主机都需要支持 Mobile IPv6才能使用以上所有功能。