远方的岛第七章 无线与移动网络
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7.1 无线与移动网络概述
无线：通过无线链路进行通信
移动：处理改变网络接入点的移动用户
无线网络的模式：
- 基础结构模式：基站将移动终端连接到有线网络
切换：移动终端更换基站，提供有线网络连接
- 特定网(ad hoc)模式：无基站，结点只能传输到无线链路覆盖范围内的其他结点
结点将自己组织成一个网络（自组网）：在结点之间路由
7.2 无线链路与网络特性
SNR（Signal-to-Noise Ratio，信噪比），BER（Bit Error Rate，误码率）
7.3 无线局域网：IEEE802.11
IEEE802.11
所有都使用 CSMA/CA 进行多址访问，并具有基站和点对点网络版本
- 频谱划分为不同频率的信道
- 每个AP选择一个频率（信道）
- 存在干扰可能：相邻的AP可能选择相同的信道
- 主机：必须与某个AP关联
- 扫描信道，监听包含AP名称（服务集标识符SSID）和MAC地址的信标帧
- 选择一个AP进行关联
- 可能需要进行身份认证
- 典型情形：运行DHCP获取IP地址等信息
多路访问控制：CSMA/CA
- DIFS 是普通数据帧（即通过 DCF 分布式协调功能）竞争信道时使用的帧间隔。
- SIFS 是最短的帧间间隔，用于高优先级的帧之间的传输。
基本思想：允许发送端“预约”信道，而不是随机发送数据帧，从而避免长数据帧的冲突
- 发送端首先利用CSMA向BS发送一个很短的RTS（request-tosend）帧，RTS帧仍然可能彼此冲突，但RTS帧很短
- BS广播一个CTS（clear-to-send）帧作为对RTS的响应，CTS帧可以被所有结点接收：消除隐藏站影、发送端可以发送数据帧、其他结点推迟发送
利用很小的预约帧彻底避免了数据帧冲突
课堂练习
个人区域网：Bluetooth
7.4 移动通信网络体系结构（未讲，了解即可）
7.5 网络移动管理基本原理
7.6 移动IP
RFC 3344：数据报的间接路由、代理发现、向归属代理注册
代理通告：外部/归属代理通过广播 ICMP 消息（类型字段 = 9）来通告服务
- 移动节点 (Mobile Agent, MA)
IP：128.119.40.186（归属地址，固定不变）
当前位于访问网络：79.129.13.0/24
- 外部代理 (Foreign Agent, FA)
COA（Care-of Address）：79.129.13.2
负责为移动节点提供连接入口
- 归属代理 (Home Agent, HA)
地址：128.119.40.7
位于归属网络，负责代表移动节点接收数据并转发
- ICMP Agent Advertisement（代理通告）
外部代理（FA）定期在访问网络中广播 ICMP Agent Advertisement 消息（类型字段 = 9），告诉网络中的设备：
“我是一个外部代理，我的 COA 是 79.129.13.2。”
- Registration Request（注册请求）
移动节点（MA）向外部代理（FA）发送一个注册请求，内容包括：
字段 | 含义 |
COA: 79.129.13.2 | 表示移动节点现在的转交地址 |
HA: 128.119.40.7 | 归属代理地址 |
MA: 128.119.40.186 | 移动节点的永久地址 |
Lifetime: 9999 | 注册的有效期（单位秒） |
Identification: 714 | 防止重放攻击的标识 |
Encapsulation format | 指定隧道封装方式（例如 IP-in-IP） |
FA 收到后，将此注册请求转发给 HA（归属代理）。
- Registration Request → Home Agent
- 验证移动节点的身份；
- 更新自己的绑定表（Binding Table）：
128.119.40.186 → 79.129.13.2，表示移动节点现在通过外部代理可达。
外部代理将移动节点的请求转发给 归属代理 (HA)。
归属代理根据请求：
- Registration Reply（注册应答）
归属代理（HA）处理完成后，发送一个 Registration Reply（注册应答） 消息回给外部代理（FA），内容包括：
字段 | 含义 |
HA: 128.119.40.7 | 归属代理 |
MA: 128.119.40.186 | 移动节点 |
Lifetime: 4999 | 实际分配的注册有效期 |
Identification: 714 | 与请求对应的标识 |
Encapsulation format | 确认使用的隧道封装方式 |
- 外部代理 → 移动节点
外部代理收到应答后，将其转发给移动节点（MA）。
至此，注册流程完成
注册成功后：
- 归属代理（HA）知道移动节点的新位置；
- 所有发往移动节点（128.119.40.186）的数据包都会：
- 先到达 HA；
- HA 使用隧道封装，将包转发给 COA（79.129.13.2，即外部代理）；
- 外部代理再转发给移动节点。
7.7 移动通信网络的移动管理（了解即可）
7.8 无线与移动对高层协议的影响
从逻辑上讲，影响应该是最小的
- 尽力而为（best effort）服务模型保持不变
- TCP 和 UDP 可以（并且确实）在无线、移动环境中运行
但在性能方面：
- 由于比特错误（被丢弃的数据包、链路层重传的延迟）以及切换损失导致的数据包丢失/延迟
- TCP 将丢失解释为拥塞，会不必要地减小拥塞窗口
- 对实时流量的延迟损害
- 无线链路的带宽是稀缺资源
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