校園無線網路及行動IP的設計與實作

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蔡馥如(Fou-Ju Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

資訊工程學系

論文名稱

校園無線網路及行動IP的設計與實作
(Design and Implementation of Campus WLAN with Mobile IP)

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摘要(中)

隨著無線網路與手提式電腦的普及，校園無線網路已蔚為潮流。這篇論文以校園網路為基礎，設計有線和無線網路的整合方法，再以實作系統來實際感受無線網路和有線網路整合的可行性，最後把實驗結果做測試和分析，可做為理論者的參考資訊。在協定設計上，除了行動節點外，另外佈設幾個固定不動的點來增加無線網路的穩定性。此外，針對校園網路環境，設計幾種可能發生的例子，像是有或沒有Home Address的行動節點、資料傳輸的換手情形、發生錯誤時的應變方法和行動節點從現在的AP移動到另一個AP範圍時的處理方式。目前AP的外部網路的節點還無法直接對AP內部兩步以上的節點通訊，因此，如果可以加上行動IP的功能，或許就可以解決此項問題。此外，在尋找路徑上，希望能維護兩條路徑，增加網路的穩定性，並且動態指定閘道器位址，以及行動IP針對兩步以上的隨建即連網路的協定整合仍是未來努力的目標。

摘要(英)

With the wireless networks and portable computer are available to all, campus wireless networks have become popular. The paper is based on campus networks and designs an integrated method to combine wired and wireless networks. And then implement a system practically to experience the possibility for integrating the wired and wireless networks. At last, I tested and analyzed the results of the experiment that can provide references for the theorist. In the protocol designing, I put several fixed nodes besides mobile nodes to enhance the stability of the wireless networks. Furthermore, I designed several possible example of wireless networks in a campus environment such as the mobile nodes with or without Home Address、the handoff state when there are some data transmitting、the solution of errors which happen、the handle method when a mobile node moves from one AP to another. At present, the nodes outside the AP can’t comminute directly with the nodes which is two-hop away from them. Therefore, if we can add the function of Mobile IP, we may solve the problem. In the route searching, we hope to maintain two routes to increase the stability and assign gateway dynamically. The integration of protocol above two-hop in ad hoc networks and general network protocol is still the target for future efforts.

關鍵字(中)

★ Multihop
★ 隨建即連網路
★ 換手
★ 行動IP
★ 繞徑協定

關鍵字(英)

★ Multihop
★ Routing Protocol
★ Ad Hoc Network
★ Handoff
★ Mobile IP

論文目次

Contents
第一章簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
第二章 Related Works ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
第三章系統架構的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10
3.1 系統整體架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10
3.2 系統的運作機制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
3.2.1尋找到達AP路徑的基本方法．．．．．．．．．．．．．．． 13
3.2.2 MH Registers to an AP．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15
3.2.3 Data Transmission．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15
第四章系統實作與資料結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
第五章實驗與效能測試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
5.1 Multihop．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37
5.2 Mobile IP．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
5.3 測試結果討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56
第六章未來工作與結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 61
附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65
Figure Lists
圖一 Mobile IP 基本的三角繞徑示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 5
圖二無線存取網路和Mobile IP ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
圖三在校園建築物內的系統設計架構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
圖四說明建築物對外連線到網際網路的網路拓樸．．．．．．．．．．．． 12
圖五從來源端使用AODV的繞徑協定尋找AP．．．．．．．．．．．．．． 13
圖六 FH或是MH尋找到達AP的RREQ和RREP的紀錄資訊和中間節點的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14
圖七 MH在具有Home Address的情形下登錄到一台AP．．．．．．．．． 15
圖八資料傳輸之前的初始狀態．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16
圖九一台CN與某一台AP內部的MN通訊．．．．．．．．．．．．．． 17
圖十在AP管轄範圍內的資料傳輸．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18
圖十一在同一個AP的管轄範圍內有資料傳輸給正在移動的MH的情形．． 19
圖十二在不同的AP之間作無縫隙資料傳輸，也就是換手．．．．．．．． 19
圖十三在沒有Home Address的情形下，無縫隙資料傳輸的狀況．．．．．． 20
圖十四在有Home Address的情形下，無縫隙資料傳輸的狀況．．．．．．．． 21
圖十五整體系統實作在OSI和TCP/IP協定上的層級分布圖．．．．．．．． 23
圖十六整體系統的存取點的工作方塊圖．．．．．．．．．．．．．．．． 23
圖十七 Linux系統核心的無線網路部分以及AODV模組插入點的示意圖．． 24
圖十八連結一個模組到系統核心．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25
圖十九(a) AODV的繞徑表元素欄位．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
圖十九(b) AODV的網路硬體介面元素欄位．．．．．．．．．．．．．．． 27
圖十九(c) AODV的前導元素欄位．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
圖十九(d) AODV的鄰居列表元素欄位．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
圖十九(e) AODV的RREQ ID佇列元素欄位．．．．．．．．．．．．．．． 28
圖十九(f) AODV的事件佇列元素欄位．．．．．．．．．．．．．．．．． 28
圖十九(g) AODV的時間佇列元素欄位．．．．．．．．．．．．．．．．．． 28
圖二十(a) AODV的rrep_ack封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(b) AODV的rrep封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(c) AODV的rreq封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(d) AODV的rerr_unr_dst封包格式．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(e) AODV的rrep_hdr封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(f) AODV的rerr封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
圖二十(g) AODV的rerrdst封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．．． 30
圖二十一安裝與卸除AODV系統的入口與出口處的流程圖．．．．．．．． 31
圖二十二啟動AODV程序的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．． 32
圖二十三行動代理人階層架構圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33
圖二十四(a) Mobile IP封包的標頭部分．．．．．．．．．．．．．．．．． 34
圖二十四(b) 行動節點(MN)所發出的Agent Advertisement封包格式．．．．．35
圖二十四(c) 由MN產生，FA可以辨識此封包是否為最新的要求封包．．． 35
圖二十四(d) 由MN傳送的訊息，並且由FA往HA的方向轉送．．．．．． 35
圖二十四(e) 此訊息由HA或是CN網FA的方向傳送，FA再轉送到MN．． 35
圖二十四(f) FA或是MN向HA要求MD5的加密金鑰．．．．．．．．．． 35
圖二十四(g) HA回應MD5金鑰給圖二十四(f)中的要求．．．．．．．．．． 36
圖二十四(h) FA之間的認證封包格式．．．．．．．．．．．．．．．．．． 36
圖二十五 Multihop測試架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37
圖二十六偵測到鄰近的無線節點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 38
圖二十七 AODV測試架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 38
圖二十八(a) 10.0.0.4的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 39
圖二十八(b) 由圖二十八(a)讀取資訊所顯示的拓樸狀況．．．．．．．．．． 40
圖二十八(c) 10.0.0.4經過一段時間之後的繞徑表狀況，之前的誤差情形已經校正．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40
圖二十八(d) 由圖二十八(c)讀取資訊所顯示的正常拓樸狀況．．．．．．．． 41
圖二十九(a) 10.0.0.5的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 42
圖二十九(b) 經過一段時間之後，10.0.0.5的繞徑表已經校正．．．．．．． 42
圖二十九(c) 左側表示圖二十九(b)的網路拓樸，右側表示10.0.0.5目前找不到10.0.0.6的路徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 42
圖二十九(d) 10.0.0.6從AODV網路中移除，此時的繞徑表內容．．．．．． 43
圖二十九(e) 啟動所有節點的AODV程式時的繞徑表狀況．．．．．．．．． 43
圖二十九(f) 顯示圖二十九(e)的網路拓樸．．．．．．．．．．．．．．．． 43
圖二十九(g) 經過一段時間的拓樸校正．．．．．．．．．．．．．．．．． 44
圖二十九(h) 10.0.0.7發生錯誤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 44
圖二十九(i) 查詢10.0.0.5到140.115.1.254中間有經過哪些節點．．．．．． 44
圖二十九(j) 證明10.0.0.5是藉由Multihop連線到網際網路．．．．．．．． 44
圖三十(a) 10.0.0.6的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 45
圖三十(b) 圖三十(a)中的10.0.0.6所看到的網路拓樸狀況．．．．．．．．． 45
圖三十(c) 10.0.0.6可以Ping到距離兩步10.0.0.5．．．．．．．．．．．．． 46
圖三十(d) 用traceroute來驗證10.0.0.6是否與10.0.0.5距離兩步．．．．．． 46
圖三十(e) 10.0.0.6可以藉由Multihop的方式，連結到網際網路上的節點．．． 47
圖三十(f) 有多個節點加入AODV網路的情形．．．．．．．．．．．．．． 47
圖三十一(a) 10.0.0.7的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 48
圖三十一(b) 圖三十一(a)中的10.0.0.7所看到的網路拓樸狀況．．．．．．． 48
圖三十二(a) 10.0.0.8的繞徑表內容．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 49
圖三十二(b) 圖三十二(a)中的10.0.0.8所看到的網路拓樸狀況．．．．．．．． 49
圖三十二(c) 10.0.0.8可以在一步內經由10.0.0.4連上網際網路．．．．．．． 49
圖三十二(d) 多個節點加入AODV網路的情形．．．．．．．．．．．．．． 50
圖三十三 Mobile IP測試架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50
圖三十四(a) Mobile IP初始狀態，MN找尋HA或是FA．．．．．．．．．． 51
圖三十四(b) Mobile IP初始狀態，MN找尋HA或是FA (cont.) ．．．．．．． 51
圖三十四(c) 啟動FA．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 52
圖三十四(d) MN希望經由FA登錄位置資訊到HA．．．．．．．．．．．． 52
圖三十四(e) MN持續執行的工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53
圖三十四(f) FA持續執行的工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53
圖三十四(g) FA持續執行的工作 (cont.) ．．．．．．．．．．．．．．．．． 54
圖三十四(h) 啟動HA．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 54
圖三十四(i) HA每間隔一段時間就會發出Agent Advertisement的請求．．．． 55
圖三十四(j) MN偵測到HA．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 55
圖三十四(k) MN偵測到HA (cont.) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 56
圖三十四(l) MN持續執行的工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 56
圖三十五接收到RREQ行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 65
圖三十六產生RREP行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 66
圖三十七產生RREQ行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．． 67
圖三十八接收RREP行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．． 68
圖三十九接收RERR行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．． 69
圖四十接收到Hello Message行程的流程圖．．．．．．．．．．．．．．． 70
Table lists
Table 1. AODV初始設定值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 30

參考文獻

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[35] Kernel AODV website：http://w3.antd.nist.gov/wctg/aodv_kernel/.
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指導教授

許健平(Jang-Ping Sheu)

審核日期

2003-7-3

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