TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Mobile IPv4 Hà Nội, 2006 IP Mobility Support for IPv4 IP Mobility Support for IPv4 Giới thiệu: Tài liệu đề cập đến giao thức Internet chuẩn, thảo luận vấn đề phương hướng phát triển Bản quyền Copyright (C) The Internet Society (2002) All Rights Reserved Lý thuyết Tài liệu đề cập đến vấn đề nâng cao giao thức cho phép truyền dẫn định tuyến gói liệu IP đến Mobile Node (người dùng) Internet Mỗi Mobile Node nhận dạng địa Home, khơng quan tâm đến điểm thời mang Internet Khi di chuyển khỏi mạng Home, Mobile Node liên kết với địa care-of, địa cung cấp thông tin điểm thời mang Internet Giao thức cung cấp ghi nhận địa care-of với Home Agent Home Agent gửi gói liệu định trước cho Mobile Node qua tunnel đến địa care-of Sau đến đầu cuối tunnel, gói liệu phân phối đến Mobile Node IP Mobility Support for IPv4 Giới thiệu Theo lý thuyết IP phiên (IPv4), địa IP nút mạng nhận biết cách điểm nút (người dùng mobile) nối kết với Internet Vì vậy, nút phải xác định vị trí mạng địa IP nhằm mục đích nhận khối liệu đến nó; hay nói theo cách khác, khối liệu đến nút không chồng chéo Với nút để thay đổi điểm ràng buộc mà khơng làm khả giao tiếp nó, cách phổ biến hai phương pháp sử dụng tiêu biểu: a Một nút phải thay đổi địa IP thay đổi điểm ràng buộc nó, b Host-specific routes phải truyền thông qua nhiều tuyến Internet Cả hai thay đổi thường không chấp nhận Trước hết làm khơng thể cho nút trì vận chuyển kết nối lớp cao nút thay đổi vị trí vùng Thứ hai, rõ ràng có vấn đề lớn scaling, đặc biệt tính đến bùng nổ notebook Tài liệu xác định chế mà nút thay đổi điểm ràng buộc đến Internet mà khơng thay đổi địa IP chúng 1 Yêu cầu giao thức: Một Mobile Node phải giao tiếp với nút khác sau thay đổi lớp kiên kết điểm ràng buộc Internet, mà khơng có thay đổi địa IP Tất thông tin dùng để cập nhật nút khác vùng Mobile Node phải có xác thực tránh khỏi điều khiển công gián tiếp Mục tiêu: Liên kết mà Mobile Node trực tiếp tác động đến Internet thường liên kết khơng dây Liên kết có băng thơng thấp tỉ lệ lỗi cao mạng có dây truyền thống Hơn nữa, Mobile Node tiêu thụ lượng phát tín hiệu, tiêu hao cơng suất nhỏ đóng vai trị quan trọng Vì vậy, số lượng thông tin nhỏ gửi lên liên kết nút Mobile Node trực tiếp tác động đến mạng Internet nên nhỏ có thể, kích thước thông tin nên giữ nhỏ mức hợp lý Khái niệm Giao thức định nghĩa tài liệu không gán ép thêm vào địa IP Nghĩa là, mobiet node qui định địa IP cấu trúc tự tạo nên cấu trúc Lý thuyết cho Mobile Node nói chung không thay đổi điểm ràng buộc chúng Internet nhiều lần giây Giao thức giả định IP lộ trình dựa sở địa đến phần header (và không, chẳng hạn nguồn địa chỉ) IP Mobility Support for IPv4 Khả áp dụng Địa IP động dùng để kích hoạt nút dời mạng cấp IP đến nơi khác Nó phù hợp cho khả di động ngang qua phương tiện truyền thông đồng Nghĩa là, địa IP động làm dịch chuyển dễ dàng từ Ethernet segment đến nơi khác tốt cung cấp nút dịch chuyển từ Ethernet segment đến mạng nội không dây (WLAN), dài địa IP Mobile Node trì giống sau dịch chuyển Có suy nghĩ IP động làm sáng tỏ vấn đề lưu động lớn Nó phù hợp số ứng dụng lưu động vi mô, chẳng hạn handoff thu nhận không dây, trải vùng nhỏ Sự dịch chuyển nút không tìm lâu nút buộc Subnets IP khác nhau, lớp liên kết động (lớp liên kết handoff) hội tụ nhanh xa overhead IP động Thực thể kiến trúc IP động giới thiệu thực thể hoạt động Mobile Node (người dùng di động) Một Host router thay đổi điểm tác động từ mạng mạng cấp đến nơi khác Một Mobile Node thay đổi vùng mà khơng thay đổi địa IP; tiếp tục giao tiếp với nút Internet khác vùng sử dụng địa IP nó, cho lớp liên kết kết nối đến nút ràng buộc có giá trị khác Home Agent (Trạm nhà) Một router mạng Mobile Node mà gói liệu phân phát đến Mobile Node cách xa trục chính, trì thơng tin vùng cho Mobile Node Foreign Agent (Trạm khách) Một router Mobile Node mạng mà cung cấp dịch vụ đến Mobile Node đăng ký Foreign Agent theo dõi phân phối gói liệu đến Mobile Node mà theo dõi Home Agent Để gói liệu gửi Mobile Node, Foreign Agent nên cung cấp định tuyến mặc định cho Mobile Node đăng ký Một nút lưu động cho địa IP long-term mạng Home Địa quản lí cách địa IP cố định (permanent IP) cung cấp đến host tĩnh (stationary host) Khi xa mạng Home nó, địa hỗ trợ kết hợp với nút lưu động phản xạ điểm hành tham gia nút lưu động Nút lưu động sử dụng địa địa nguồn tất gói IP mà gửi đi, ngoại trừ nơi khác mơ tả tài liệu cho gói gửi cho chức quản lí lưu động xác (xem thêm mục 3.6.1.1) Thuật ngữ: Tài liệu thường sử dụng ngôn ngữ sau: IP Mobility Support for IPv4 Authorization-enabling extension: Một thông tin xác thực chấp nhận lúc nhận cuối thông tin đăng ký Một khả cho phép mở rộng PHẢI chứa SPI Trong tài liệu này, tất sử dụng khả cho phép mở rộng liên quan tới mở rộng cho phép tác động đến thông tin yêu cầu đăng ký chấp nhận với Home Agent Việc sử dụng cấu trúc giao thức bổ sung đặc biệt bên để cung cấp hợp lệ việc đăng ký Home Agent, cách thực thể cho phép khác bên mạng mà chấp nhận đến Home Agent (chẳng hạn tham khảo RFC 2794 [6]) Agent Advertisement: Một thông tin thông báo cấu trúc tác động mở rộng đặc biệt đến thông tin router thơng báo Authentication Q trình kiểm tra (sử dụng kỹ thuật mật mã, cho tất ứng dụng chi tiết này) đồng khởi tạo thông tin Care-of Address Điểm kết thúc đường truyền tới trước nút lưu động, gói thơng tin truyền đến nút lưu động cách xa vùng Giao thức sử dụng hai kiểu khác care-of address địa Foreign Agent với nút lưu động đăng ký, colocated care-of address bên sử dụng địa cục mà Mobile Node liên kết với nút mạng chung với Correspondent Node Một nút ngang hàng với nút lưu động giao tiếp Một nút trao đổi động tĩnh Foreign Network Bất mạng khác với mạng Mobile Node Gratuitous ARP Một ARP gửi nút để tự động làm cho nút khác cập nhật thực thể nơi lưu trữ ARP (Xem 4.6) Home Address: Một địa IP định cho thời kỳ mở rộng thời gian đến Mobile Node Nó cịn giữ ngun khơng liên quan đến vùng mà nút gán Internet Home Network Một mạng chính, ảo, có tiền tố mạng phù hợp địa Mobile Node Chú ý IP chuẩn kỹ thuật router phân IP Mobility Support for IPv4 phát gói thơng tin đến địa Mobile Node đến mạng Mobile Node Link Môi trường tạo điều kiện để nút giao tiếp lớp liên kết Một liên kết làm tảng lớp network Link-Layer Address Địa sử dụng để nhận biết điểm kết thúc vài giao tiếp liên kết vật lý Tiêu biểu, địa lớp liên kết MAC (Media Access Control) bề mặt chung Mobility Agent Gồm Home Agent Foreign Agent Mobility Binding Sự kết hợp địa với địa care-of, với khoảng thời gian tồn trì liên kết Mobility Security Association (Kết hợp bảo mật động) Một ngữ cảnh bảo mật cặp nút, áp dụng với giao thức IP động thông tin thay đổi chúng Mỗi ngữ cảnh biểu thị thuật toán cách thức (5.1), khóa chí sẻ chưa cơng khai, cặp khóa chung/riêng thích hợp, kiểu tái bảo vệ sử dụng (5.7) Node (Nút) Một trạm chủ hay định tuyến Nonce Một giá trị lựa chọn ngẫu nhiên, khác với lựa chọn trước, chèn thông tin vào tái bảo mật Security Parameter Index (SPI) Một nhận dạng mục bảo mật ngữ xảnh cặp node số ngữ cảnh có Mobility Security Association Giá trị SPI từ đến 255 dành KHÔNG ĐƯỢC SỬ DỤNG Mobility Security Association Tunnel Đường dẫn theo gói liệu gói gọn Cách thức mà gói gọn, gói lộ trình đến tác nhân gói biết, sau phân phối đến đích xác cuối Virtual Network Một mạng dạng vật lý thiết đặt định tuyến (với giao tiếp vật lý với mạng khác) Router (ví dụ Home Agent) nói chung cơng khai đến mạng ảo sử dụng giao thức quy ước định IP Mobility Support for IPv4 Visited Network Một mạng khác với mạng Mobile Node, mà Mobile Node kết nối đến Visitor List Danh sách Mobile Node dùng Foreign Agent Giao thức chung: Các dịch vụ hỗ trợ định nghĩa cho IP động: Agent Discovery Home Agent Foreign Agent công bố giá trị hợp lệ chúng tới liên kết cho dịch vụ mà chúng cung cấp Một Mobile Node đến gửi yêu cầu liên kết để hiểu tác nhân tới xuất Registration Khi Mobile Node xa vùng chính, đăng ký địa care-of với Home Agent Tùy thuộc vào cách thức mà tác động, Mobile Node đăng ký cách trực tiếp với Home Agent thông qua Foreign Agent tiến tới đăng ký Home Agent Silently discard Sự thực bỏ qua gói liệu mà khơng xử lý thêm, khơng định lỗi cho bên gửi Thi hành NÊN cung cấp khả tìm lỗi, gồm nội dung gói thơng tin bị từ chối, NÊN ghi nhận kiện thống kê Những bước cung cấp phác họa phức tạp hoạt động giao thức IP động: IP Mobility Support for IPv4 Các Mobility Agent (các Foreign Agent Home Agent) công khai qua yếu tố thơng tin cơng khai Một Mobile Node chứa yếu tố thông tin công khai tùy ý từ địa phương cục gắn với tác nhân động thông qua yếu tố thông tin chiếm giữ Một Mobile Node nhận yếu tố công khai định mạng mạng bên ngồi Khi Mobile Node nhận thấy chiếm vùng khơng gian mạng chính, hoạt động mà khơng có dịch vụ động Nếu Mobile Node trở lại mạng từ đăng ký nơi nào, Mobile Node xóa bỏ tên Home Agent, thông qua thay đổi yêu cầu đăng ký thông tin phản hồi đăng ký với Khi Mobile Node nhận thấy di chuyển bên ngồi, nhận địa care-of mạng bên care-of vừa qui định từ thông báo (một địa care-of Foreign Agent) vài chẳng hạn DHCP Mobile Node hoạt động theo cách từ vùng sau đăng ký địa care-of với Home Agent thông qua thay đổi yêu cầu đăng ký thơng tin phản hồi đăng ký với nó, thơng qua Foreign Agent cách hợp lý Gói thơng tin gửi đến địa Mobile Node chặn dừng Home Agent nó, dẫn đường Home Agent đến địa care-of Mobile Node, nhận điểm dừng cuối đường dẫn (cả Foreign Agent Mobile Node), cuối phân phối đến Mobile Node (Mục 4.2.3) Trong hướng đảo lại q trình, gói thơng tin gửi Mobile Node phân phát chung đến điểm đến cấu lộ trình IP chuẩn hóa, khơng cần thiết phải thơng qua Home Agent tới mạng ngồi Địa Foreign Agent cấu bên Khi cách xa vùng chính, IP động dùng giao thức đường dẫn để ẩn địa Mobile Node khỏi phát can thiệp mạng hoạt động thời Đường dẫn định giới hạn địa care-of Mobile Node Địa care-of phải địa đến gói thơng tin phân phối thơng qua quy ước lộ trình IP Tại địa care-of, gói thơng tin ngun di chuyển từ đường dẫn phân phát đến Mobile Node IP động cung cấp khả lựa chọn cách thức cho địa care-of: IP Mobility Support for IPv4 a Một Foreign Agent địa care-of địa care-of cung cấp Foreign Agent thông qua yếu tố thông tin công bố Trong trường hợp này, địa care-of địa IP Foreign Agent Trong cách này, Foreign Agent điểm kết thúc đường dẫn sở nhận gói thơng tin theo đường dẫn, phân phối chúng đến Mobile Node Cách hay dùng cho phép nhiều Mobile Node chia sẻ địa care-of không cần thiết đưa yêu cầu giới hạn không gian địa IPv4 b Một địa care-of co-located địa care-of có từ Mobile Node địa IP địa phương cục thông qua vài phương tiện bên ngồi, mà Mobile Node sau liên kết với số mặt phân giới mạng Địa có cách linh hoạt địa tạm thời Mobile Node chẳng hạn thơng qua DHCP, tự tạo Mobile Node địa dài hạn cho việc dùng lúc qua vài mạng bên Những cách thức cụ thể bên địa IP cục địa phương để sử dụng địa care-of co-located không thuộc phạm vi tài liệu Khi sử dụng địa care-of co-located, Mobile Node đáp ứng điểm cuối đường dẫn tự thực thi chuyển gói liệu theo đường dẫn đến Cách thức việc sử dụng địa care-of co-located có ưu điểm cho phép Mobile Node hoạt động mà không cần Foreign Agent, chẳng hạn, mạng mà không triển khai Foreign Agent Tuy nhiên, cộng thêm gánh nặng khơng gian địa IPv4 u cầu nguồn địa phạm vi mạng bên ngồi có giá trị đến nút Khó để trì hiệu nguồn địa cho mạng cấp cho phép Mobile Node đến Điều quan trọng hiểu khác biệt địa care-of hoạt động Foreign Agent Địa care-of đơn giản điểm cuối đường dẫn Nó thực địa Foreign Agent (một địa care-of Foreign Agent), thay địa cách tạm thời Mobile Node (một địa care-of co-located) Mặt khác Foreign Agent mobility Agent cung cấp dịch vụ đến Mobile Node (Mục 3.7 4.2.2 để biết thêm chi tiết) Chẳng hạn, hình minh họa lộ trình gói liệu đến từ Mobile Node cách xa vùng chính, Mobile Node đăng ký với Home Agent Trong hình 1, Mobile Node sử dụng địa care-of Foreign Agent, địa care-of co-located IP Mobility Support for IPv4 Một Home Agent phải thu hút chặn dừng gói liệu mà định trước đến địa Mobile Node đăng ký Sử dụng proxy cấu ARP mô tả mục 4.6, thủ tục thỏa mãn Home Agent có mạng chung liên kết định địa Mobile Node Các hoạt động khác Home Agent liên hệ đến địa địa phương Mobile Node sử dụng cấu khác để chặn gói thơng tin đến địa Mobile Node Một cách tương tự, Mobile Node Foreign Agent sau hành phải thay đổi gói thơng tin mà khơng dựa vào cấu IP routing chuẩn; Thủ tục thỏa mãn Foreign Agent Mobile Node có ranh giới liên kết Trong trường hợp này, Mobile Node Foreign Agent bỏ qua cấu IP routing bình thường gửi gói thơng tin đến lẫn nhau, lớp liên kết addressing underlying chuyển đến địa lớp liên kết tương ứng chúng Các hoạt động khác Foreign Agent liên quan đến Mobile Node nút Nếu Mobile Node dùng địa care-of co-located, Mobile Node phải chiếm vị trí lớp định mạng tiền tố địa careof Mặt khác, gói thông tin đến địa care-of phải không bị phân phối Định dạng thông điệp giao thức mở rộng IP động định nghĩa thiết lập thông điệp điều khiển mới, gửi với UDP phổ biến cổng số 434 Hai kiểu thông điệp định nghĩa tài liệu này: ... mạng Mobile Node mà gói liệu phân phát đến Mobile Node cách xa trục chính, trì thơng tin vùng cho Mobile Node Foreign Agent (Trạm khách) Một router Mobile Node mạng mà cung cấp dịch vụ đến Mobile. .. định trước cho Mobile Node qua tunnel đến địa care-of Sau đến đầu cuối tunnel, gói liệu phân phối đến Mobile Node IP Mobility Support for IPv4 Giới thiệu Theo lý thuyết IP phiên (IPv4) , địa IP... thức quy ước định IP Mobility Support for IPv4 Visited Network Một mạng khác với mạng Mobile Node, mà Mobile Node kết nối đến Visitor List Danh sách Mobile Node dùng Foreign Agent Giao thức chung: