Mobile IP

劉則明

　　隨著無線設備的普及，有越來越多人習慣拿著行動裝置〈Mobile Device〉，例如：筆記型電腦〈Note Book〉、PDA〈Personal Digital Assistant〉；使用無線網路上網查詢資料、收發 e-mail 或是利用 VoIP 〈Voice over IP or Video over IP〉來進行溝通。各位讀者有沒有發現到使用無線網路上網的時候，一定要使用接取設備所配發的 IP 位址〈IP Address〉而不能使用自己設定的固定IP位址或延用家裡無線網路設備所配發的 IP位址。

　　在這樣的 IP 網路架構下，使用者想要移動行動裝置又不改變 IP 位址的設定，將只能在同一個 IP Subnet 的範圍內。移動行動裝置到不同的 IP Subnet 範圍內，就會發生網路無法連通的情況。因為 IP 位址的路由〈Routing〉方式是根據 IP Subnet 來判斷的，每一個路由器〈Router〉在收到封包後，會分析封包內的目的地位址來判斷要把封包送往那一個路由器，直到封包到達其 IP Subnet的Router 為止〈Hop-by-Hop Routing〉。當某行動裝置的 IP 位址和其目前所在 IP Subnet 不相同時，就會無法收到對方回覆的訊息。

　　要解決這個問題，就是行動裝置不使用動態的 IP 位址，例如使用 DHCP。但是 DHCP 的作法是每次新取得一個 IP 位址之後，必須重新建立連線。這意味著一旦漫遊到不同的子網路，就必需停止連線，等待取得新的位址之後，再重新建立連線。對於無線網路間漫遊是相當麻煩的一件事。因此而有了 Mobile IP 通訊協定的制定，可以使得行動裝置使用兩個 IP，一個固定的位址，和一個暫時位址來連接到網際網路。在漫遊時利用暫時位址傳送，原先所作到一半的事情就不會被干擾而中斷。以下，將簡介 Mobile IP 的原理。

Mobile IP 的元件

　　Mobile IP 主要組成包括移動節點〈Mobile Node；MN〉、本地仲介〈Home Agent；HA〉、外地仲介〈Foreign Agent；FA〉三個元件及通信端〈Correspondent Node；CN〉，指在Internet 上與MN 通信的裝置。，如下圖所示。

Mobile IP 運作方式

　　Mobile IP 運作方式相當複雜，在此僅做概略介紹。以運作過程來說，可分三個階段：

　　1. 仲介探索〈Agent Discovery〉：MN 尋找本地及外地仲介階段。

　　2. 註冊〈Registration〉：MN 向HA 及 FA 登記現有位置階段。

　　3. 建立隧道〈Tunneling〉：HA 建立與外地之MN 間通道階段。

　　在仲介探索階段後，MN 得到一個暫時 IP 位址，我們稱之為轉送位址〈Care-of Address；CoA〉，此位址可以從 FA 廣播取得〈稱為FA CoA〉或由 DHCP 或手動設定得到〈稱為Collocated CoA〉。在註冊階段時，MN 直接或透過FA 向HA 註冊其 CoA，此時HA 在記憶體中建立一個稱為移動連結表〈mobility binding table〉，其中記錄 MN 原始的 IP 與現在的 CoA 對應；若在註冊時透過 FA，則FA同時會在記憶體中建立一個來訪者表〈visitor list〉。因此，當在網際網路上有 CN 欲與 MN 通信時，資料傳送至 MN 原先所在之網路時立刻會被 HA 所攔截；若原先 MN 直接向 HA 註冊，則 HA 會建立起一 IP 隧道將之轉送至移動連結表所註冊之 MN CoA 處，FA 從該 IP 隧道解開封裝後再將資料傳給 MN；若原先 MN 透過 FA 向 HA 註冊，則 FA 就無需執行 IP 隧道解封裝的動作，只需如路由器般執行轉送動作即可。但若 MN 欲與 CN 通信，則 MN 可將資料直接送給 FA 再由 FA 將其直接繞至 CN 即可，不過通常此時 MN 是使用其原始 IP 位址作為傳送資料之來源位址，FA 或許會將該封包過濾，因此解決方法是使 FA 仍將該封包以反隧道封裝之方式傳回 HA，再由 HA 解開封裝傳送至 CN，即可避免此問題。

結語

　　行動通訊是未來的潮流，其中 Mobile IP 在不久的將來將會無所不在，一旦 All IP 相關環境成熟，則可實現Anytime，Anywhere，AnyDevice 網路連通能力，配合一些認證安全和管理的機制，不管是以 Wi-Fi、WiMAX 或是 HSDPA 網路上網，都可以在 Mobile IP 的機制下達到漫遊功能。

參考資料

1. 無線網際網路中行動IP技術（Mobile IP）, 資策會網路及通訊實驗室，林祺政。

2. Mobile IP 技術發展, 資訊技術推廣部，洪榮欣。

3. 行動網路解決方案-初探 Mobile IP，台灣思科。