论文部分内容阅读
移动IPv6是网络层切换管理协议，为上层应用提供切换透明性。切换时延是切换最为重要的性能指标之一，直接影响上层应用性能。切换时延测量和分析有助于确定切换时延瓶颈，为设计更好的无缝切换策略提供依据。在真实的网络环境下进行切换性能测量实验能获得更准确的数据。本文建立基于WLAN的移动IPv6与快速移动IPv6实验环境，改进移动检测时延的测量方法，设计实现移动IPv6切换性能测量系统。通过实际网络的测量数据，从网络层、传输层和应用层三个层次测量分析切换性能，确定协议层次性能相互影响关系与切换性能瓶颈。
本文的主要结论如下：
1)根据网络层剀换过程，将切换时延分为移动检测、地址配置、家乡注册及其通信节点注册四个阶段，测量分析移动IPv6各个阶段的切换时延，地址配置阶段是移动切换的瓶颈阶段，占总切换时延的50.68％。
2)提出减少各阶段时延的建议：减少接入路由器发送未经恳求的路由器宣告的时间间隔可以减少移动检测时延；地址配置阶段和家乡注册阶段的时延主要由于重复地址检测过程造成，引入地址提前配置、预测等思想去掉重复地址检测过程可以减少58.6％的地址配置时延和降低至少10倍的家乡注册时延。
3)测量分析移动切换对TCP滑动窗口的影响，测量结果表明在切换过程中滑动窗口值降为最低点，TCP协议将恶化切换带来的上层应用性能退化，使切换完成后移动节点只能以很低的速率初始值发送数据。UDP与TCP相比能使上层应用性能较快地恢复，需要对TCP拥塞控制机制进行改进，使其区分切换和网络拥塞造成的丢包。
4)测量分析移动切换对FTP，HTTP，TELNET等对时延不敏感的应用以及DarwinStreaming等对时延敏感的应用的性能影响，两类应用测量结果都表明现有移动IPv6协议不能满足上层应用对时延的要求，最差情况下切换中参数性能比正常情况下降低1000倍，需改进移动IPv6协议。
5)测量分析在不同实验场景和不同切换场景的切换时延。不同切换场景下切换流程不同，造成切换时延不同。数据显示移动节点从家乡网络切换到外地网络需要最长的切换时延，家乡注册过程中额外的重复地址检测时延造成了该场景下切换时延最长；不用进行返回路由可达过程使从外地网络切回家乡网络需要的切换时延最短。不同实验场景下切换时延平均值分别为1807.9ms，1722.0ms和1740.6ms，对应通信节点连接在家乡网络，通信节点连接在外地网络和网络环境带IPSEC的情况，可以看到IPSEC环境下，每个节点上增加对切换信令包的加密和解密过程并不会带来更多的切换时延。
6)测量分析快速移动IPv6的切换性能。快速移动IPv6是移动IPv6协议地改进，用地址提前配置的方式去掉移动IPv6中地址配置阶段的重复地址检测过程，引入缓存和隧道减少丢包。改进FMIPL中快速移动IPv6协议实现，用ping6验证了快速移动IPv6协议在predictive模式下丢包为0。在该实验环境下对DarwinStreaming应用进行了测量，连续两个包到达时间间隔为756ms，相应移动IPv6环境下为3438ms，快速移动IPv6与移动IPv6相比降低了上层应用性能退化。快速移动IPv6仍然有200ms左右的网络层切换时延，提出了改进快速移动IPv6协议地建议。