IPv6讓設備帶著IP走天涯

連網設備都有真實IP的時代即將來臨

在WLAN與GPRS剛開始發展的時候，曾經帶給我們相當大的夢想，認為可以藉由這兩種方式讓我們可以隨時隨地連接網際網路，但是經過這段時間之後，發現有相當程度的困難。除了基礎設備的建置不易、傳輸效能不佳等問題之外，IP數量不足以致於必須透過NAT方式連線，而造成諸多不便也是重要因素。現在這個夢想可以依靠IPv6網路成真了，除了充足的IP位址數量之外，IPv6協定中規範了多種行動網路的連線架構，也是讓夢想成真的關鍵所在。為什麼要利用IPv6建立行動IP位址（Mobile IPv6，以下稱Mobile IP）呢？因為Mobile IP可以讓任何一個IP節點有能力保留同一個IP位址，並且維持網路及應用程式的接續性，在跨越不同網路時不受干擾。藉由這項能力，我們可以確實達到「Always On」的理想。IPv6讓Mobile IP更簡單

眾所周知在IPv4網路中，只要不在同一個子網路之下，終端設備就無法連接到網際網路中，因此我們在設定網路時都必須知道該網路的子網路遮罩與相關IP位址設定，這對管理者與使用者而言都是相當耗時費力的工作，所幸後來有DHCP協定，只要設定好DHCP伺服器，任何新設備都可以自動發出要求，並獲得一個可供利用的IP位址。但是這也正是IPv4網路最大的問題所在，因為IP位址不足的狀況日益嚴重，加上管理要求使然，幾乎DHCP伺服器都是存在在NAT網路架構之下另行配發虛擬IP位址，雖然可以解決IP位址不足的問題，卻也因此降低了機動性與便利性。

不過在IPv6網路中可以讓所有的行動裝置取得一個真實IP位址，不管網路環境多大，都足以應付。並且只要基礎設施建置完成，就不需要特別升級以因應Mobile IP的存在。雖然IPv6位址相當難以記憶，不過IPv6同樣提供了自動配置的方式，讓設備可以自動取得IP，並且還能夠自動搜尋芳鄰，提高網路的可用性。Mobile IP最重要的關鍵元件就在於Home Agent、Mobile Node以及Correspondent Node這三點的互動關係上。舉一個簡單的例子，當我們在家中設定好一臺PDA透過家庭網路獲得Mobile IP之後，就算之後我們在其他網路環境（如公司）下連接網際網路，透過CN的協助，一樣可以使用原先取得的Mobile IP連線，不會受到任何干擾，這在IPv4網路中，是難以想像的連線架構，但是在IPv6卻能夠輕易做到。

要深究其原因，我們必須從Mobile IP的封包標頭看起，IPv6已經將封包標頭的定義加以簡化，並且提供更好的彈性，Mobile IP便利用這項優勢，在延伸標頭中加入新的欄位，我們稱之為「Mobility Header」，除此之外還可以加入新的路由標頭類型以及終端位置選項。藉由這些新的欄位，可以讓行動裝置在連接上新的網路時，同時搜尋出連接HA的新路徑，並且回報給CN，並且在延伸標頭中加入目前的路由路徑，讓所有封包可以傳遞到新的位置。說起來很複雜，但是其實在現有的電信網路中已經有很接近的例子，這項服務叫做「隨身碼」，差別只在於設備可以自動回報所有相關資訊，而隨身碼必須要使用者自行更新。在封包轉送上也還有另一種方式，稱之為三角路由（Triangular routing），在這種方式下，所有要送到MN的封包都必須經由HA轉送，而無法直接與MN建立連線，相對而言較為麻煩且費時。

在Mobile IPv4中，相關的控制訊息必須另外以獨立的UDP封包送出，並且需要利用HA作為多點傳播的來源位址，手續相當麻煩，不過為了IPv4與IPv6過渡時期的考量，這種做法還是必須的。透過自動配置解決IPv6設定問題

IPv6位址是一串採用16進位，且對使用者來說難以記憶的文字，如果採用固定IP位址的方式，肯定會讓網路管理者難以承擔這種工作壓力，因此IPv6在制訂時提供了兩種方式讓設備自動配置並取得IPv6位址，這兩種方式分別為Stafeful與Stateless。

Stateless的字面解釋是無國界的意思，同樣的，在RFC 2462中定義主機在設定IP位址時，是先建立出Link-Local位址，並將這項資訊送至RA處，檢測是否具有獨一性，如果所有檢核通過，則RA會回覆首碼資訊（Prefix Information），並藉此建立出IPv6位址。Stateful方式其實就是將DHCP協定轉移至IPv6網路，不過使用上容易受到限制，目前來說還是以Stateless方式居多。透過ICMPv6讓Mobile IP更方便

在IPv4網路中，我們一定會使用ICMP（Internet Control Message Protocol）協定，因為ICMP能夠提供網路健康狀態的訊息以及診斷功能，而新一版ICMPv6比ICMPv4的功能更加強大，不但加入了IGMP（Internet Group Management Protocol），也把能夠對應IP位址與MAC address的ARP與RARP納入其中，透過單一協定就能夠完成對所在網段的檢測與解析。並且引進了芳鄰搜尋（Neighbor Discovery）功能，可以找出屬於同一條連線上其他設備的連結層位址、搜尋路由器、追蹤芳鄰是否可以連線、並可以偵測連結層位址的改變。

透過ICMPv6與芳鄰搜尋功能，可以讓IPv6真正從資料鍊結層獨立出來，無論在何種網路架構都可以透過相同的IP層連結並傳輸資訊。

雖然Mobile IP讓我們看到了很美的理想，不過到目前為止還有許多標準及規範尚未完全定義，目前RFC還在草案階段，雖然已經有許多實驗室及廠商提出了相關解決方案及實作，不過距離真正實現還有一段時間。文⊙羅健豪