Tiêu đề của IPv6 không chứa trường mã kiểm tra lỗi checksum bởi các đường truyền ngày nay đã có độ tin cậy cao. Việc bỏđi trường checksum đã góp phần tăng tốc độ xử lý cho các hệ thống chuyển gói tin IP vì các hệ thống đó không cần tính toán checksum tại từng nút trên đường đi của gói tin.
Phiên bản (vers)
Trường này đóng vai trò quan trọng: chỉ ra một gói tin là IPv4 hay IPv6.
Nhãn luồng (Flow Label) và mức ưu tiên (Priority / Traffic class)
Hai trường này được dùng trong kiểm soát chất lượng dịch vụ.
Trường nhãn luồng được sử dụng gán nhãn các gói tin IPv6 trong trường hợp cần có các xử lý đặc biệt.
Trường mức ưu tiên được dùng để đảm bảo các nút mạng, các bộ định tuyến có thể phân biệt các lớp ưu tiên khác nhau giữa các gói tin.
Trường này cho biết độ dài gói tin IP tính bằng octet, không bao gồm phần tiêu đề này. Các tiêu đề mở rộng (Extension header) được xem như là bộ phận của dữ liệu nên độ dài của các tiêu đề mở rộng này cũng được tính vào trường này.
Tiêu đề tiếp theo (Next Header)
Trường này là giá trịđịnh danh tiêu đề tiếp theo tiêu đề của IPv6. Các tiêu
đề tiếp theo có thể là tiêu đề của các tầng trên (ví dụ như ICMP, TCP, hay UDP), hay nó cũng có thể là một tiêu đề mở rộng của IPv6.
Giới hạn bước (Hop Limit)
Trường này sẽ có giá trịđược giảm dần bởi các nút mạng mà gói tin đi qua. Gói tin sẽ bị nút mạng bỏ qua nếu nó có giá trị “0”.
Địa chỉ nguồn (source address)/địa chỉđích (destination address)
Đây là địa chỉ 128 bit của nguồn và đích của gói tin.
b) Định tuyến trong IPv6
Định tuyến trong IPv6 sử dụng tiếp cận định tuyến tiền tố (prefix routing) hầu như tương tự định tuyến trong IPv4 sử dụng định tuyến liên miền không phân lớp (CIDR – Classless Inter-Domain Routing) . Mỗi địa chỉ IPv6 gắn với một tiền tố
- đó là một định danh mặt nạ (mask identifier) chỉ ra số bit bên trái nhất được dùng cho định tuyến và số bit được dùng cho định danh trạm. Các giao thức định tuyến hiện tại đều có thểứng dụng với IPv6. Các mạng không cần các nâng cấp riêng biệt
đểđưa các giao thức định tuyến liên mạng (Interdomain Routing Protocol) nhằm sử
dụng IPv6. Các giao thức định tuyến hiện tại hầu như chỉ cần thay đổi để hiểu địa chỉ 128 bit của IPv6.
IPv6 cũng có những mở rộng đơn giản cho định tuyến nhằm hỗ trợ các chức năng định tuyến mới như:
• Lựa chọn nhà cung cấp (dựa trên chính sách, chất lượng, giá cả, v.v.)
• Khả năng tựđộng gán lại địa chỉ (định tuyến tới một địa chỉ mới). Các chức năng định tuyến mới đạt được bằng cách đưa vào các chuỗi địa chỉ IPv6 với tùy chọn định tuyến (IPv6 Routing option). Các tùy chọn định tuyến
được sử một trạm IPv6 sử dụng để liệt kê một hoặc nhiều các nút trung gian mà gói tin sẽ đi qua trên đường tới đích. Chức năng này là tương tự như các tùy chọn “Loose Source and Record Route”.
Ví dụ, tương tự IPv4, OSPFv6 dành cho IPv6 sẽ hoạt động trực tiếp bên trên IPv6. OSPFv6 hoạt động như một giao thức độc lập như các giao thức khác trong một bộ định tuyến đa giao thức. OSPFv6 sẽ có một cơ sở dữ liệu riêng về
trạng thái liên kết (link-state database). Nghĩa là OSPFv4 và OSPFv6 không sử
dụng chung các dữ liệu giao thức và không biết tới sự tồn tại của giao thức kia.
1.4.4. Nhận xét
Địa chỉ IP của nút xác định điểm kết nối vật lý duy nhất của nút với Internet. Do vậy khi các máy tính với địa chỉ chuyển vùng làm việc vật lý như từ
mạng LAN này sang mạng LAN khác thì bắt buộc những máy tính đó phải mang một địa chỉ IP mới và toàn bộ các kết nối dựa trên IP sẽ bị hủy bỏ. Do vậy một yêu cầu vô cùng cần thiết được đặt ra là phải nghiên cứu khả năng sao cho các máy tính phải có thể di chuyển, làm việc từ xa mà toàn bộ các mối liên hệ hiện có vẫn tồn tại hay là IP có khả năng di động đó chính là nguyên nhân ra đời của một số giao thức hỗ trợ khả năng di động trong mạng IP..
Như đã giới thiệu trong phần trước, việc định tuyến dữ liệu trong mạng IP dựa trên địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của gói dữ liệu. Mỗi thiết bị trên mạng IP nhận dữ liệu thông qua địa chỉ IP của nó được qui định trên chính mạng đó. Tuy nhiên, vấn đề nảy sinh khi một thiết bị di chuyển ra khỏi mạng chủ (home network) của nó và khi đó sẽ không thể sử dụng các định tuyến thông thường dựa trên địa chỉ
IP cũ của nó, khiến cho phiên làm việc trên thiết bị đó bị gián đoạn. Các giao thức hỗ trợ khả năng di động trong mạng IP phải có khả năng cho phép người dùng giữ được kết nối khi di chuyển qua các phân đoạn mạng khác nhau. Khả năng này đặc
biệt quan trọng trong các mạng di động khi người dùng sử dụng các mạng này di chuyển trong một vùng rộng lớn mà vẫn có nhu cầu trao đổi dữ liệu với các thiết bị
khác.
1.5. Giao thức hỗ trợ di động macro Mobile IP
Mobile IP cho phép một nút mạng thay đổi điểm kết nối POA (Point of Attachement) mà vẫn có duy trì được kết nối IP thông qua các tác nhân di động MA (Mobility Agent) là: trạm gốc HA (Home Agent) và trạm ngoài FA (Foreign Agent).
Hình 6: Cơ chế hoạt động cơ bản của Mobile IP
Mobile IP sử dụng một cặp địa chỉ để quản lý việc dịch chuyển của người dùng. Mỗi khi một một nút MN (Mobile Node) trong mạng IP dịch chuyển dẫn tới thay đổi POA, MN sẽ có một địa chỉ tạm cấp gọi là COA (Care of Address) từ một FA đang cùng kết nối với MN tại POA đó. Sự có mặt của một FA tại một subnet
nào đó có thể được MN phát hiện thông qua các thông điệp quảng bá – được mở
rộng từ các thông điệp ICMP trong quảng bá của các thiết bị định tuyến (router). Các thông điệp đó được quảng bá bởi FA theo các chu kỳ thời gian nhất định. MN cũng có thể gửi các thông điệp quảng bá để để “mời” các FA gửi thông điệp quảng bá của FA. Mỗi lần FA gán một địa chỉ COA cho một MN mới, nó sẽ cập nhật một chỉ mục cho MN này trong một bảng riêng gọi là “danh sách trạm khách”.
Sau khi MN đã có một địa chỉ COA mới, nó sẽ thông báo cho HA của nó về địa chỉ COA mới đó thông qua tiến trình đăng ký (registration). Ngay khi HA của MN nhận được thông báo về COA mới của MN, HA sẽ chặn các gói tin tới mạng thường trú của MN đang gửi tới MN. Sau đó, MA sẽ chuyển các gói tin đó tới FA. Tại mạng mà MN đang kết nối, FA nhận được các gói tin đã đóng gói, FA sẽ
chuyển các gói tin ban đầu tới MN.
1.6. Các giao thức hỗ trợ di động micro
Trong Mobile IP, các thủ tục quản lý sự di động bao gồm hai phần: MN phát hiện sự dịch chuyển và đăng ký với HA. Mỗi khi MN thay đổi điểm kết nối POA, hai bước này đều phải được thực hiện để MN có thể tiếp tục nhận các tin. Tuy nhiên, MN phải đảm nhiệm tiến trình gửi các yêu cầu đăng ký (registration request) khi MN phát hiện thấy MN đã dịch chuyển tới một mạng mới và đã có một địa chỉ
COA mới. Điều này chứa đựng hai nguyên nhân của sự trễ thời gian: trễ do thời gian cần có để MN phát hiện sự thay đổi của điểm kết nối POA và trễ do thời gian cần thiết để MN đăng ký vị trí mới với HA.
Trễ cần thiết để phát hiện dịch chuyển là thời gian cần thiết để MN nhận thấy rằng MN đã thay đổi điểm kết nối POA. Thời gian trễ này có thể lớn bởi vì cơ
chế nhận biết di chuyển của Mobile IP dựa trên sự hết hiệu lực của thời gian sống (lifetime) của thông điệp quảng bá của FA, hoặc dựa vào so sánh tiền tố trong địa chỉ của hai FA khác nhau.
Độ trễ thời gian do quá trình đăng ký là thời gian cần thiết để MN hoàn thành việc đăng ký vị trí mới với HA. Bởi vì HA có thể định vị ở bất cứ đâu trên
mạng Internet, quá trình này có thể mất nhiều thời gian và đôi khi là không thể hoàn thành.
Các đặc tính đó của Mobile IP đã gây ra sự trễ thời gian để các gói tin có thể được chuyển tới được với MN tại điểm kết nối POA mới. Trong khoảng thời gian này, MN đã kết nối với điểm POA mới nhưng các gói tin vẫn được gửi tới
điểm kết nối POA cũ. Do vậy, các gói tin này sẽ bị mất.
Các tiếp cận di động micro (micromobility approach) [18] cố gắng giảm thời gian trễ do quản lý chuyển tiếp nói trên. Các tiếp cận này không giảm lưu lượng thông tin điều khiển, nhưng chúng cho phép giảm số các trạm trong mạng tham gia xử lý các gói tin điều khiển bằng cách giới hạn sự truyền đi của các gói tin
điều khiển đó tới số lượng các trạm nhỏ hơn: Khi MN được cấp một địa chỉ COA tại vùng tạm trú, địa chỉ COA này giữ nguyên trong khi MN vẫn ở trong vùng tạm trú đó. Sự di chuyển của MN bên trong miền tạm trú được quản lý bởi một giao thức di động micro. Điều này là trong suốt đối với HA và toàn bộ phần còn lại của mạng Internet. Nhờ vậy, độ trễ và lưu lượng thông tin điều khiển giảm rất đáng kể.
1.6.1. Hierachical Mobile IP
Mobile IP phân cấp (Hierachical Mobile IP) là một mở rộng của Mobile IP
để hỗ trợ tiếp cận di động micro.
Sau khi MN thiết lập một kết nối đầu tiên với một mạng tạm trú và có một
địa chỉ COA là địa chỉ của một GFA (Gateway Foreign Agent – là FA đóng vai trò gateway cho các FA khác trong mạng tạm trú), MN sẽ chỉ thực hiện các đăng ký nội vùng. Các đăng ký này được MN gửi tới GFA mỗi khi MN thay đổi FA. Một đăng ký nội vùng sẽ mang thông tin về địa chỉ COA nội vùng của MN – địa chỉ này sẽ được GFA sử dụng để kết nối với MN khi MN vẫn đang kết nối với FA đó. Địa chỉ
COA nội vùng này có thể là một địa chỉ tạm cấp (co-located address) hoặc địa chỉ
của FA mà MN đang kết nối. Việc định tuyến của các gói tin IP trong Mobile IP phân cấp được thực hiện tương tự như Mobile IP.
1.6.2. Fast Handoff
Fast Handoff sử dụng lại kiến trúc và nguyên lý của Mobile IP phân cấp và hướng vào giải quyết hai vấn đề: quản lý quá trình chuyển tiếp nhanh cho các ứng dụng thời gian thực; và định tuyến tam giác bên trong các vùng.
Fast Handoff đưa ra giả thiết về khả năng của một tương tác với tầng sóng vô tuyến (radio layer) để dự đoán sự chuyển tiếp và cho phép MN thực hiện đăng ký với một FA mới thông qua FA trước đó “trước khi việc chuyển tiếp thực sự xảy ra”. Giả thiết ở đây là: tầng IP nhận được những sự kiện chuyển tiếp được “kích hoạt” bởi tầng sóng vô tuyến. Những sự kiện này được coi là cách đơn giản để biểu thị sự tương tác giữa tầng radio và tầng IP trong quá trình chuyển tiếp. Trong hầu hết các trường hợp, tầng radio liên tục đo kiểm năng lượng tín hiệu nhận được. Dựa trên cơ sở các phép đo này, chất lượng tín hiệu của một nút được đánh giá và xác
định khả năng chuyển tiếp sau đó. Khi quá trình chuyển tiếp diễn ra, tầng radio thông báo cho tầng IP vói một trigger.
Trong Fast Handoff, các trigger này được thiết kế để thông báo cho tầng IP về sự chuyển tiếp sắp xảy ra bằng cách cung cấp điểm kết nối POA tiếp theo của MN (địa chỉ IP của FA mới).
Fast Handoff cũng giải quyết vấn đềđịnh tuyến tam giác trong vùng mạng. Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng các thông tin được tìm thấy trong dach sách “khách” tạm trú. Khi một FA nhận được một gói tin không đóng gói từ một MN, nó sẽ tham khảo dach sách “khách” để kiểm tra xem nó đã có một chỉ mục cho
địa chỉ đích hay chưa. Nếu FA thấy có chỉ mục cần đó trong danh mục, FA có thể
gửi gói tin trực tiếp tới địa chỉ này. Mặt khác, FA sẽ chuyển tiếp gói tin như một gói tin Mobile IP.
1.6.3. Proactive Handoff
Chuyển tiếp chủ động (Proactive handoff) có nhiều đặc tính chung với Fast Handdoff. Nó cũng giả thiết một kiến trúc giống như Mobile IP phân cấp, ngoại trừ
hành bởi MN thông qua yêu cầu đăng ký mà bằng cả FA trước đó và FA mới. Sau một thương lượng nhỏ, FA mới sẽ gửi một yêu cầu đăng ký nội vùng tới GFA thay cho MN. Tới lúc này, các gói tin có thể được chuyển tới cả FA mới và FA cũ. FA mới lúc đó sẽ gửi một quảng bá tới MN để MN có thể tiến hành đăng ký bình thường.
1.6.4. TeleMIP
TeleMIP được miêu tả như một kiến trúc dựa trên các nguyên tắc tương tự
như Mobile IP phân cấp. Hạn chế của TeleMIP là ở chỗ, nó hỗ trợ chỉ hai mức phân cấp. Đặc tính cải tiến là có thể có nhiều GFA trong mạng và các FA có thể kết nói tới nhiều hơn một GFA. Điều này cho phép chọn GFA với cùng thụật toán cân bằng tải. Do đó, gánh nặng về quản lý sự di động này không bị gắn với một máy tính đơn lẻ nào.
1.6.5. Cellular IP
Một vùng Cellular IP (Cellular IP domain) bao gồm các MA và một trong sốđó đóng vai trò như một gateway ra Internet và đồng thời như một Mobile IP FA cho các di động micro. Mỗi MA sẽ duy trì một bản lưu các định tuyến (routing cache). Các bản lưu định tuyến này sẽ chứa các thông tin tới nút tiếp theo để kết nối tới một MN (một chỉ mục cho mỗi MN) và nút tiếp theo để tới Gateway. Bản lưu này được sử dụng bởi MA để chuyển tiếp các gói tin từ gateway tới MN hoặc từ
MN tới gateway. Các tuyến (route) được thiết lập và được cập nhật thông qua các trao đổi giữa các nút cạnh nhau (hop-by-hop) các gói tin điều khiển.
1.6.6. HAWAII
Không giống như Cellular IP, HAWAII không thay thế IP mà làm việc ở
trên IP. Mỗi trạm trong mạng không chỉ giữ vai trò như một bộ định tuyến IP thông thường mà còn hỗ trợ các chức năng di động cụ thể. Các cơ chế hoạt động khác của HAWAII tương tự như Cellular IP: mỗi trạm duy trì một bảng tìm đường (routing cache) để quản lý tính di động; việc trao đổi các gói tin đặc biệt giữa các nút cho phép các trạm cập nhật bảng chọn đường của các nút.
1.6.7. EMA
EMA (Edge Mobility Architecture) định nghĩa một khuôn khổ khái quát cho quản lý tính di động trong một vùng kết nối không dây (wireless domain). Trong khuôn khổ này, theo lý thuyết thì có thể dùng mọi giao thức định tuyến để
chuyển tiếp các gói tin trên mạng. EMA định nghĩa một cơ chế chuyển giao kết nối hoàn toàn trong suốt với các tầng bên trên và trong suốt đối với cả các giao thức
định tuyến.
1.7. Kết luận chương
Công nghệ mạng không dây đã phát triển từ và được ứng dụng quy mô cá nhân (WPAN), mạng cục bộ (WLAN), cho tới mạng diện rộng (WWAN), mạng toàn cầu (WGAN). Các công nghệ mạng không dây đó đã là cơ sở hạ tầng cần có cho người dùng có thể kết nối mạng trong khi di động. Tuy nhiên, việc kết nối trong khi di động còn nhiều các trở ngại do đặc tính “di động” đó. Mặt khác, trong khi các công nghệ mạng đang hướng đến dựa trên nền giao thức IP, thì bản thân giao thức IP truyền thống (IPv4) lại chưa có khả năng hỗ trợ cho tính di động. Do vậy, một số
giải pháp đã được đề xuất để hỗ trợ khả năng kết nối của giao thức IP trong khi di
động. Trong chương 2, giải pháp Mobile IP hỗ trợ khả năng di động cho giao thức IP sẽđược trình bày.
Chương 2 GIAO THỨC MOBILE IP
2.1. Tổng quan về Mobile IP
2.1.1. Giới thiệu
IPv4 giả thiết địa chỉ của một nút định danh duy nhất điểm kết nối với Internet. Do đó, một nút phải nằm trên mạng và được định danh bằng địa chỉ IP để