MOBILE IP 4g

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ THỊ THANH HUYỀN MOBILE IP & 4G LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ THỊ THANH HUYỀN MOBILE IP & 4G Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Mã số: Hệ thống thông tin 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHẠM THẾ QUẾ Hà Nội - 2009 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Mobile IP & 4G” công trình nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung luận án đƣợc trình bày từ kiến thức tổng hợp cá nhân, tổng hợp từ nguồn tài liệu có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn chƣa đƣợc công bố công trình khác Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, sai, xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2009 Học viên thực Ngô Thị Thanh Huyền i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành tốt khóa luận này, nỗ lực nghiên cứu tìm hiểu, có đóng góp không nhỏ thầy giáo, bạn bè gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thế Quế, ngƣời thầy hƣớng dẫn tận tình suốt trình làm luận văn Bên cạnh đó, nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình bạn bè, ngƣời thân đồng nghiệp có nhận xét, đánh giá, trao đổi cung cấp cho nhiều tài liệu tham khảo bổ ích giúp hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Dịch vụ khách hàng - Công ty Dịch vụ viễn thông tạo điều kiện cho đƣợc hoàn thành luận văn Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, nơi động viên, giúp đỡ trình hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 12/2009 Ngô Thị Thanh Huyền iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN i MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ i MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 1.1 Khái niệm 1.2 Giao thức Mobile Ipv4 Error! Bookmark not defined 1.2.1 Phát agent Error! Bookmark not defined 1.2.2 Đăng ký Error! Bookmark not defined 1.2.3 Tạo đƣờng hầm Error! Bookmark not defined 1.3 Mobile Ipv6 Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các tùy chọn Mobile Ipv6 Error! Bookmark not defined 1.3.2 Cấu trúc liệu Error! Bookmark not defined 1.4 Cơ chế định tuyến gói tin Mobile IP Error! Bookmark not defined 1.4.1 Định tuyến gói tin MN Error! Bookmark not defined 1.4.2 Định tuyến gói tin HA Error! Bookmark not defined 1.4.3 Định tuyến gói tin FA Error! Bookmark not defined 1.5 Đánh giá Mobile Ipv4, Mobile Ipv6 Error! Bookmark not defined 1.5.1 Mobile Ipv4 Error! Bookmark not defined 1.5.2 Mobile Ipv6 Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 4G Error! Bookmark not defined 2.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động Error! Bookmark not defined 2.2 Hệ thống thông tin di động 4G Error! Bookmark not defined 2.3 Các đặc điểm công nghệ 4G Error! Bookmark not defined 2.3.1 Hỗ trợ lƣu lƣợng IP Error! Bookmark not defined 2.3.2 Hỗ trợ tính di động tốt Error! Bookmark not defined 2.3.3 Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác Error! Bookmark not defined 2.3.4 Không cần liên kết điều khiển Error! Bookmark not defined 2.3.5 Hỗ trợ bảo mật đầu cuối – đầu cuối Error! Bookmark not defined 2.4 Mô hình tham chiếu hệ thống di dộng 4G Error! Bookmark not defined 2.4.1 Miền dịch vụ ứng dụng Error! Bookmark not defined 2.4.2 Miền tảng dịch vụ Error! Bookmark not defined 2.4.3 Miền mạng lõi chuyển mạch gói Error! Bookmark not defined iv 2.4.4 Miền truy cập vô tuyến Error! Bookmark not defined 2.5 Mô hình tham chiếu hệ thống di động 4G nhìn từ tảng dịch vụ Error! Bookmark not defined 2.5.1 Sự thuận tiện cho ngƣời sử dụng Error! Bookmark not defined 2.5.2 Các dịch vụ tiên tiến Error! Bookmark not defined 2.5.3 Quản lý hệ thống Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: AN TOÀN VÀ BẢO MẬT TRONG MOBILE IP & 4G Error! Bookmark not defined 3.1 Vai trò, vị trí Mobile Ip 4G Error! Bookmark not defined 3.2 Quản lý di động tầng mạng Error! Bookmark not defined 3.2.1 Quản lý di động tầng mạng: Giải pháp cho Macromobility Error! Bookmark not defined 3.2.2 Quản lý di động tầng mạng: Giải pháp cho Micromobility Error! Bookmark not defined 3.3 An toàn bảo mật Mobile IP Error! Bookmark not defined 3.3.1 Sử dụng mở rộng xác thực (authentication extensions) Error! Bookmark not defined 3.3.2 Xác thực thông qua trƣờng Identification Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MN Tên đầy đủ Mobile Node HA FA CoA Home Agent Foreign Agent Care of Address CN Correspondent Node Ký hiệu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc tin Agent Advertisement …………………………… Hình 1.2 : Cấu trúc tin Agent Solicitation Hình 1.3 Cấu trúc tin Registration Request ……………………………… Hình 1.4 : Cấu trúc tin Registration Reply ……………………………… Hình 1.5: Mobile Node đăng ký gián tiếp ………………………………………9 Hình 1.6: Mobile Node đăng ký trực tiếp …………………………………… 10 Hình 1.7: Các cách để đặt HA mạng chủ ……………………………13 Hình 1.8: Định tuyến tam giác ……………………………………………… 14 Hình 1.9: Định tuyến tối ƣu ……………………………………………………15 Hình 2.1: Dịch vụ thông tin y tế ……………………………………………….27 Hình 2.2 Hệ thống cung cấp nội dung tiên tiến ……………………………… 28 Hình 2.3 Hệ thống định vị …………………………………………………….29 Hình 2.4 Hệ thống đặt hàng di động ………………………………………….30 Hình 2.5 Hệ thống quản lý thực phẩm ……………………………………… 31 Hình 2.6 Hệ thống bảo hiểm rủi ro ………………………………………… 32 Hình 2.7 Hệ thống quản lý di động ……………………………………………33 Hình 2.8 Mô hình tham chiếu hệ thống thông tin di động …………………….37 Hình 2.9: Mô hình tham chiếu tảng dịch vụ ………………………………40 Hình 2.10: Mô hình tham chiếu tảng dịch vụ : tiện nghi ngƣời dùng 42 Hình 2.11: Mô hình tham chiếu tảng dịch vụ : Các dịch vụ tiên tiến …….43 Hình 2.12: Mô hình tham chiếu tảng dịch vụ Quản lý hệ thống …………44 Hình 3.1: Vị trí Mobile IP 45 Hình 3.2: Mobile IP mạng GPRS ………………………………………46 Hình 3.3: Mobile IP mạng WCDMA ………………………………… 46 Hình 3.4: Kiến trúc mô hình mạng Mobile IP phân cấp …………………….50 vi Hình 3.5: MN đăng ký với HA 50 Hình3.6 MN đăng ký vùng hoạt động 51 Hình 3.7 Thủ tục chuyển giao FMIPv6 ……………………………… 54 Hình 3.8: Kiến trúc mạng HMIPv6 ………………………………………….58 MỞ ĐẦU Mục tiêu mạng di động hệ khả cung cấp cho ngƣời sử dụng dịch vụ thoại, truyền liệu đặc biệt dịch vụ băng rộng multimedia lúc, nơi Mạng di động 4G hứa hẹn mạng di động đón đầu đƣợc yêu cầu ngƣời sử dụng Mạng thông tin di động hệ sau với công nghệ IP bƣớc phát triển đột phá từ mạng di động hệ 3G lên 4G Điều đặt cho nhà nghiên cứu cần tìm hoàn thiện hạ tầng IP môi trƣờng truyền dẫn không dây để tích hợp cung cấp tất loại hình dịch vụ băng hẹp băng rộng, nhu cầu di chuyển kết nối liên tục tới ngƣời dùng Mobile IP hỗ trợ khả di động cho đầu cuối sử dụng dịch vụ nhƣ mạng IP cố định, tích hợp Mobile IP vào mạng di động để giải vấn đề quản lý thuê bao di động mà đảm bảo đƣợc chất lƣợng dịch vụ vấn đề cần đƣợc nghiên cứu Khi thuê bao di động thực dịch vụ băng rộng multimedia vấn đề an toàn thông tin cần đƣợc quan tâm, thông qua chế xác thực, mã khóa để đảm bảo cho ngƣời dùng vấn đề cấp thiết cần phải thực Luận văn bƣớc đầu tìm hiểu giao thức Mobile IP mạng di động 4G, chế xác thực Mobile IP, tổ chức luận văn gồm chƣơng cấu trúc nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan Mobile IP, cho nhìn tổng thể giao thức, phiên Mobile Ipv4, Mobile Ipv6, thuật toán chọn đƣờng giao thức Mobile IP, qua đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm giao thức Chƣơng 2: Tổng quan 4G, khái quát mạng di động 4G, hệ thông tin di động từ 1G - 3G Các đặc điểm 4G mô hình khuyến nghị Chƣơng 3: An toàn bảo mật Mobile IP & 4G, cho biết vai trò Mobile IP 4G, chế xác thực, đảm bảo an toàn cho Mobile IP Cuối tổng kết lại kết đạt đƣợc luận văn 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 1.1 Khái niệm Mobile Ip giao thức IETF giúp ngƣời dùng với thiết bị di động di chuyển từ mạng sang mạng khác với địa IP subnet khác mà trì đƣợc kết nối diễn Mobile Ip trở thành giao thức thiếu giới di động, công nghệ tƣơng lai (công nghệ 4G) Mobile Ip có nhiều mở rộng phát triển khác nhƣ Mobile Ipv4, Mobile Ipv6, Fast Mobile Ip, Multiple CoA Mobile Ip,… Mobile Ip cho phép node tiếp tục nhận liệu mà không quan tâm đến vị trí kết nối node vào mạng Internet Mobile Ip cung cấp tin điều khiển cho phép thành phần mạng cập nhật bảng định tuyến cách tin cậy Mobile Ip đƣợc triển khai mà không cần có yêu cầu với tầng vật lý liên kết liệu, Mobile Ip độc lập với công nghệ truy cập không dây [3] Một số khái niệm Mobile Ip: - Mobile Node (viết tắt MN) nút di động: để host rounter thay đổi điểm kết nối từ mạng sang mạng khác - Home Agent (viết tắt HA), MN di chuyển khỏi mạng thƣờng trú (home network) cần đại diện thay mặt, đại diện HA, vai trò HA tạo đƣờng hầm để chuyển tiếp gói tin đến MN rời khỏi mạng nhà lƣu trữ thông tin ví trí MN - Foreign Agent (viết tắt FA), MN di chuyển khỏi mạng thƣờng trú phải có địa tạm trú gọi CoA (Care of Address) địa IP đƣợc sử dụng để truyền gói liệu đến đích tƣơng ứng với địa theo giao thức tìm đƣờng IP MN thông báo địa CoA cho HA để biết địa điểm MN, MN có địa từ FA - Correspondent Node (viết tắt CN) node mạng có nhu cầu truyền thông với MN, CN thành phần Mobile Ip nhƣng đƣợc đƣa vào để mô tả hoạt động giao thức Nguyên tắc hoạt động Mobile Ip - Khi MN khỏi mạng thƣờng trú (home network), làm để MN biết khỏi mạng nhƣ tìm đại diện mạng khách (foreign network)? HA FA thƣờng xuyên gửi gói tin quảng bá để thông báo khả theo chu kỳ, MN phát mạng khác tiến hành trình tìm kiếm đại diện tạm trú - Sau nhận đƣợc thông tin FA, MN bắt đầu liên lạc với FA MN gửi yêu cầu đăng ký thông tin đến HA (ở địa CoA, tùy theo phƣơng thức kết nối mạng mà MN gửi đăng ký trực tiếp đến HA thông qua FA) để đƣợc lƣu thông thời gian, yêu cầu cho phép từ chối - Nếu HA cho phép làm việc nhƣ ngƣời đƣợc ủy nhiệm MN Khi mạng gốc MN nhận đƣợc gói tín hiệu có địa đến MN, HA nhận gói tin đóng gọi lại tiếp tục gửi tới địa FA mà MN đăng ký FA mở gói tin gửi tới MN biết MN cách xác HA dùng phƣơng pháp đóng gói để chuyển thông tin cho MN cách dùng thêm phần mào đầu gói chuyển theo đƣờng hầm đến MN - Quá trình tiếp tục hết hạn đăng ký MN chuyển đến mạng Khi xảy tƣợng hết hạn, MN phải đăng ký lại với HA thông qua FA; MN chuyển đến mạng khác, gửi yêu cầu đăng ký qua FA mới, trƣờng hợp HA thay đổi địa nhờ chuyển CoA MN gửi tiếp gói tin đóng gói tới địa nhờ chuyển CoA - Khi MN trở mạng thƣờng trú, gửi yêu cầu đăng ký lại đến HA thông báo mạng nhà để không thực đƣờng hầm dọn bỏ địa nhờ gửi trƣớc Nhƣ phân chia thành chức tƣơng đối cách biệt nhƣ sau: - Phát agent (agent discovery): qua chức HA FA quảng bá khả liên kết mà cung cấp dịch vụ MN đến mạng gửi yêu cầu nhận thông tin để qua xác định agent có khả phục vụ - Đăng ký (registration): chức cung cấp cho MN hoạt động mạng nhà, MN đăng ký CoA với HA Tùy thuộc vào phƣơng thức kết nối mạng mạng khách mà MN gửi trực tiếp đăng ký đến HA thông qua trung gian chuyển tiếp FA 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Phạm Anh Dũng (2002), Thông tin di động hệ ba, Học viên Công nghệ Bƣu Viễn thông Tiếng Anh Charles E.Perkins (1997), Mobile IP Design Principles and Practices, Prentince Hall PTR C Perkins (2002), Rfc 3344: IP Mobility Support for Ipv4, IETF D.Johnson, C.Perkins and J.Arkko (2004), Rfc3375: Mobility Support in Ipv6, IETF Dave Wisley, Philip Eard Ley and Louise (2002), IP for 3G Networking Technologies for Mobile Communications, John Wiley & Sons Harri Holma and Anti Toskala (2000), W-CDMA for UMTS, John Wiley & Sons Luis Correia (2006), Mobile Broadband Multimedia Networks, Elsevier Michael A.Gallo and William M.Hancock (2001), Computer Comunications and Networking Technologies, Course Technology Ramjee Prasad and Marina Ruggieri (2003), Technology Trends in Wireless Communication, Artech House Publishers 10 Savo G.Glisic (2006), Advance Wireless Networks 4G Technologies, John Wiley & Sons 11 Shinsuke Hara and Ramjee Prasad (2003), Multicarrier Techniques for 4G Mobile Communications, Artech House 12 S.Gundavelli, K.Leung, V.Devarapalli, K.Chowdhury and B.Patil (2008), Rfc5213: Proxy Mobile Ipv6, IETF 13 Vijay K.Gary (2007), Wireless Communications and Networking, Elsevier 14 William C.Y.Lee (1996), Mobile Communication Design Fundamental, John Wiley & Sons 15 4G Mobile Communications Committee (2005), Towards the 4G Mobile Communications Systems 16 4G Mobile Communications Committee (2006), 4G Technical Survey Report – System Infrastructure 5 17 4G Mobile Communications Committee (2006), 4G Technical Survey Report – Service Platform [...]... for 4G Mobile Communications, Artech House 12 S.Gundavelli, K.Leung, V.Devarapalli, K.Chowdhury and B.Patil (2008), Rfc5213: Proxy Mobile Ipv6, IETF 13 Vijay K.Gary (2007), Wireless Communications and Networking, Elsevier 14 William C.Y.Lee (1996), Mobile Communication Design Fundamental, John Wiley & Sons 15 4G Mobile Communications Committee (2005), Towards the 4G Mobile Communications Systems 16 4G. .. chính Viễn thông Tiếng Anh 2 Charles E.Perkins (1997), Mobile IP Design Principles and Practices, Prentince Hall PTR 3 C Perkins (2002), Rfc 3344: IP Mobility Support for Ipv4, IETF 4 D.Johnson, C.Perkins and J.Arkko (2004), Rfc3375: Mobility Support in Ipv6, IETF 5 Dave Wisley, Philip Eard Ley and Louise (2002), IP for 3G Networking Technologies for Mobile Communications, John Wiley & Sons 6 Harri Holma... Design Fundamental, John Wiley & Sons 15 4G Mobile Communications Committee (2005), Towards the 4G Mobile Communications Systems 16 4G Mobile Communications Committee (2006), 4G Technical Survey Report – System Infrastructure 5 17 4G Mobile Communications Committee (2006), 4G Technical Survey Report – Service Platform ... Wiley & Sons 7 Luis Correia (2006), Mobile Broadband Multimedia Networks, Elsevier 8 Michael A.Gallo and William M.Hancock (2001), Computer Comunications and Networking Technologies, Course Technology 9 Ramjee Prasad and Marina Ruggieri (2003), Technology Trends in Wireless Communication, Artech House Publishers 10 Savo G.Glisic (2006), Advance Wireless Networks 4G Technologies, John Wiley & Sons 11 ... mật Mobile IP & 4G, cho biết vai trò Mobile IP 4G, chế xác thực, đảm bảo an toàn cho Mobile IP Cuối tổng kết lại kết đạt đƣợc luận văn 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 1.1 Khái niệm Mobile Ip. .. thức Mobile IP mạng di động 4G, chế xác thực Mobile IP, tổ chức luận văn gồm chƣơng cấu trúc nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan Mobile IP, cho nhìn tổng thể giao thức, phiên Mobile Ipv4, Mobile Ipv6,... Mobile Ipv4, Mobile Ipv6, Fast Mobile Ip, Multiple CoA Mobile Ip, … Mobile Ip cho phép node tiếp tục nhận liệu mà không quan tâm đến vị trí kết nối node vào mạng Internet Mobile Ip cung cấp tin điều