基于移动IP的WLAN和GPRS互通
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!""#$%"计算机工程与应用%概述
随着无线移动通信的迅速发展，用户对宽带业务和低费用
的需求越来越强烈，&’()和*+,-互通的实现可以满足用户
的这一需求。通用分组无线业务（&’()）是一种基于分组交换
传输数据的方式，支持.’和/$!0协议，提供%1%$!2345的理
论数据传输速率以及与.6789687网的无缝连接。无线局域网
（*+,-）的标准主要由.:::;"!$%%标准和;"!$%
标准主要制定了*+,-的介质访问控制（=,>）层和物理层
（’?@）的工作机制。;"!$%%A标准工作于0&?B频段，可提供最
高达0#=345的数据传输速率；;"!$%%3标准工作于!$#&?B频
段，可提供最高达%%=3C745数据传输速率；而;"!$%%D使用与
;"!$%%3标准相同的频段，同时具有与;"!$%%A标准相同的数
据传输速率。
*+,-可以为用户提供比无线移动广域网高得多的接入
数据速率，但它的覆盖范围非常有限，而&)=和&’()可以覆
盖非常广的范围。*+,-高的接入数据速率和&’()覆盖范围
宽的特点具有互补性，两者的互通可以最大限度地利用这两方
面的技术，使用户在*+,-和无线移动广域网之间进行无缝
移动，也向着实现用户在任何地方、任何时间和以任何方式接
入网络的目标更靠近了一步。
该文第%、!和E节概述了&’()会话管理和数据传输F;G、&’()的身份认证FHG、;"!$%%标准的身份认证F%"G、移动.’F%，!，EG及其
安全实现F#G、基于专用地址的移动.’的工作机制F0G；第#和0节
通过借鉴移动.’与&’()的融合F%!G的方法扩展了用户描述信
息表以及)&)-和&&)-处理消息的算法，通过借鉴&’()和
*+,-互通F%EG的方法给出了&’()和*+,-互通的网络体系
结构、数据传输协议栈结构F;，H，%"G；第I节在基于,,,认证服
务器的移动.’节点的认证过程和消息框架F%%G的基础上实现了
&’()和*+,-互通切换时的认证和注册FI，1G；第1节实现了通
信节点和移动节点间的数据传送。
%$%&’()会话管理和数据传输
&’()会话管理控制、管理&’()移动节点和外部数据网
之间的连接。如果需要和外部网络进行通信，移动节点先进行
&’()连接；若连接成功，执行分组数据协议（’J’）上下文激活
过程，得到一个.’地址并与外部网络建立连接。
’J’上下文激活之后，移动节点（=-）、)&)-和&&)-中
存储的信息如表%所示。
在移动节点和外部数据网络之间传输数据时，在=-和
)&)-之间，利用)J->’协议传输分组数据单元（’JK），’J’
上下文通过临时逻辑链路标识（LL+.）和网络层接入点标识
（-),’.）来唯一标识。在)&)-和&&)-之间，’JK经过封装
后，利用隧道协议（&L’）传输，&L’分组数据单元头中有便于基于移动!"的#$%&和’"()互通
华东明%侯紫峰%孙国滨!阳振坤!
%（中国科学院计算技术研究所，北京%""";"）
!（联想研究院，北京%""";I）
:MNACO：PQARNSO8D86R$TUN
摘要在&’()中扩展了用户描述信息表以及)&)-和&&)-处理消息的算法，在移动.’中扩展了注册请求消息；在
移动.’的基础上实现了&’()和*+,-的互通，给出了&’()的&C接口和*+,-互通的网络体系结构和相应的数据
传输协议栈，实现了&’()和*+,-互通切换时基于,,,认证服务器的移动.’节点认证及注册、通信节点和移动节点
间的数据传送。
关键词&’()*+,-移动.’认证注册
文章编号%""!M;EE%M（!""#）%"M"%I;M"#文献标识码,中图分类号L’EHE
*+,-./!"0,12/34+55/67-+5,/78//5#$%&153’"()
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%（LP8.657C7Q78UV>UNWQ7C6DL8TP6UOUDX，LP8>PC6858,TAR8NXUV)TC86T85，Y8CZC6D%""";"）
!（LP8.657C7Q78UV+CA6/CA6D，Y8CZC6D%""";I）
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7UW9UT855N855AD85C6&’()，PA58<786R8R98DC579XN855AD85UV98\Q857C6NU3CO8.’，PA598AOCB8R7P8TU668T7CU6
387]886*+,-A6R&’()3A58RU6NU3CO8.’；PA5COOQ579A78R7P8687]U92A9TPC78T7Q98A6R7P879A65V89W9U7UTUO57AT2；
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79A65V89387]886TU9985WU6R8675A6RNU3CO86UR85$
F/G8+E32：&8689AO’AT287(ARCU)89^85（&’()），*C98O855+UTAO,98A-87]U92（*+,-），=U3CO8.6789687’9U7UTUO，
AQ7P867CTA7CU6，98DC579A7CU6
作者简介：华东明，博士研究生，主要研究方向为计算机体系结构、网络、密码学与信息安全，同时在联想研究院无线通信实验室从事开发工作。
侯紫峰，博士生导师，研究员。孙国滨，博士。阳振坤，
博士。
%I;
计算机工程与应用!""#$%"寻址的&’(地址及用于唯一标识)*)上下文的隧道标识
（+,*）。
表%
%$!&)-’的身份认证
当用户接入网络时，网络必须根据他所提供的身份标识，
检查他是否具有接入网络的资格，也就是鉴别’,.卡的合法
性和用户身份的真实性。在进行认证前，认证中心（/01）生成
随机数（-/(*），利用认证密钥23和/
4算法生成符号响应
（’-5’），利用/
6算法计算出密钥27；并将生成的三参数组
（-/(*，’-5’，27）存储在89-中。在进行认证时：
（%）当’&’(请求时，89-将该三参数传递给它；
（!）’&’(向移动节点转发-/(*；
（4）移动节点使用该-/(*及与/01相同的23和算法
/
4，计算出符号响应’-5’:，并将’-5’:回送给’&’(；
（#）’&’(判断’-5’与’-5’:是否相等，来验证用户的合
法性。
%$46"!$%%标准的身份认证
6"!$%%标准提供两种认证服务：开放系统认证和共享密钥
认证。在开放系统认证模式下，请求者向响应者发送认证请求，
响应者应答认证结果表明移动节点身份是否合法。在共享密钥
认证模式下：
（%）请求者向响应者发送请求认证帧；
（!）响应者向请求者发送一个包含;5)算法生成的%!6
个字节的挑战文本认证帧；
（4）请求者将挑战文本复制到第4认证帧中，用共享密钥
加密，然后把该帧发送给响应者；
（#）响应者利用相同的密钥解密第4认证帧，将其和第4
认证帧中的挑战文本进行比较，如果相互匹配，返回一个表示
认证成功的认证帧，否则返回失败认证帧。
!移动,)及其安全实现
!$%移动,)工作的关键技术
移动,)工作的关键技术包括代理搜索、注册及隧道技术。
通过代理搜索可以判断移动节点当前的位置，检测它是否切换
了网络，当切换网络时，得到一个转交地址；移动节点可以利用
生存时间域或网络前缀做移动检测来判定自己当前所在的位
置。移动节点注册的目的是修改或删除家乡代理（8/）中移动
节点的转交地址和家乡地址的绑定信息，以保证其他节点能与
该移动节点通信。在移动,)中使用三种隧道技术：,)的,)封
装、最小封装和通用路由封装&-5。
!$!移动,)的安全实现
移动,)安全协议包括三个主要部分：
（%）,)认证头（/8）：/8通常位于,)报头和上层报头之
间，缺省使用.*
完整性检查。（!）,)封装安全载荷（5’)）：5’)位于,)报头和上层报头
之间或者在隧道方式下两个,)报头之间，使用密钥为<=位的
*5’加密算法，可以提供,)包净荷的机密性、认证和完整性。
（4）,>?@A>@?密钥管理：因特网安全关联和密钥管理协议（,’/B
2.)）可以提供通信双方协商安全参数和建立安全关联的框架，
CDEF@G密钥确定协议可以在通信双方之间建立会话密钥，这
两个协议结合起来可以完成密钥的建立和安全参数的协商。
4基于专用地址的移动,)的工作机制
在-H1!""!中使用的移动,)地址是可全球路由的，而
非唯一移动节点专用地址的使用需要有一种方法来解决与之
相关的注册和穿越防火墙问题。为了解决这些问题可以使用图
%所示的网络结构模型。
图%基于专用地址的移动,)的网络结构模型
图%中&H/、’8/分别为网关外地代理和代替家乡代理，
它们拥有可全球路由的,)地址，H/、8/、.(分别为外地代
理、家乡代理和移动节点，它们拥有专用地址，不唯一且不可全
球路由。移动节点的转交地址为网关外地代理的,)地址。移动
节点的代理请求发送给代替家乡代理，代替家乡代理将请求转
发给家乡代理。
对于数据传输，通过基于隧道建立协议（+5)）的复杂隧道
来传输。每个地址空间有一段隧道，分别为：8/BI’8/，’8/BI
&H/，&H/BIH/。由于移动节点的,)地址不能唯一标识移动节
点，网关外地代理使用基于（.(，’8/）的访问用户信息表来唯
一确定移动节点。外地代理收到数据包后，基于（.(，’8/）表
查找到.(，将包传给数据链路层。
对于隧道的建立，由移动,)注册请求消息来实现。如果移
动节点是向家乡代理注册的，那么&H/将被作为转交地址。家
乡代理在注册应答中添加专用地址，’8/在它的信息表中拥
有移动节点的一个表项以及相关家乡代理的一个记录。移动节
点能够搜索到它的’8/的地址。
#&)-’和;9/(互通的网络体系结构
图!&)-’和;9/(互通的网络体系结构移动节点’&’(&&’()*)类型)*)类型)*)类型
)*)地址)*)地址)*)地址
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(’/),(’/),(’/),
,.’,,.’,
&&’(地址’&’(地址
计费标识计费标识
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