2.1.2 Dự đoán các loại chuyển giao nhanh
Dự đốn chuyển giao nhanh có thể được phân loại dựa trên việc tham gia chuyển giao có thơng tin dự báo về nAR:
a. Thiết lập chuyển giao mạng : oAR nhận được một dấu hiệu cho thấy MN phải di chuyển và các thông tin về nAR mà MN sẽ di chuyển. Ngoài ra, oAR báo hiệu tới MN và nAR để bắt đầu chuyển giao lớp L3.
b. Thiết lập chuyển giao mobile: MN có dự báo thông tin về điểm gắn kết mới mà nó sẽ di chuyển, hoặc lựa chọn để buộc di chuyển sang một điểm gắn kết mới. MN báo hiệu cho oAR để bắt đầu chuyển giao. Dự đốn nhanh chóng chuyển giao cũng có thể được phân loại dựa trên cấu hình CoA trong mạng con mới:
a. Cấu hình tự động địa chỉ phi trạng thái (Stateless Address Autoconfiguration): CoA được cho phép sử dụng cấu hình tự động địa chỉ phi trạng thái IPv6.
b. Cấu hình tự động địa chỉ có trạng thái (Stateful Address Autoconfiguration): CoA được cho phép sử dụng DHCPv6.
Dự đoán các loại chuyển giao nhanh
Dựa vào thơng tin dự đốn trước Dựa vào cấu hình CoA
Thiết lập chuyển
giao mạng Cấu hình phi trạng thái
Thiết lập chuyển
giao mobile Cấu hình có trạng thái
Hình 2.2: Dự đốn các loại chuyển giao nhanh.
2.1.2.1 Dự đoán hoạt động chuyển giao nhanh
Dự đoán hoạt động chuyển giao nhanh được dựa trên kích hoạt L2 trong đó thơng báo rằng MN sẽ sớm thực hiện một chuyển giao. Về cơ bản, cơ chế này dự đoán di chuyển của MN và thực hiện chuyển tiếp gói tin cho phù hợp.
Trong thiết lập chuyển giao mobile, để bắt đầu chuyển giao nhanh, MN sẽ gửi bản tin RtSolPr đến oAR chỉ ra là nó muốn thực hiện chuyển giao nhanh với điểm gắn kết mới. Bản tin RtSolPr này chứa địa chỉ của điểm gắn kết mới.
Trong thiết lập chuyển giao mạng, oAR nhận được thông tin dự báo và không yêu cầu gửi bản tin PrRtAdv tới MN. Trong thiết lập chuyển giao mobile, MN nhận được thông báo PrRtAdv từ oAR để đáp lại RtSolPr. Các thông báo PrRtAdv cho thấy một trong những phản hồi liên quan đến điểm gắn kết mới:
- Điểm gắn kết chưa được biết rõ.
- Điểm gắn kết được biết đến nhưng kết nối được thông qua cùng bộ định tuyến oAR.
- Điểm gắn kết được biết đến. Các bản tin PrRtAdv chứa địa chỉ CoA để MN sử dụng hoặc thông tin network prefix nên được sử dụng để tạo thành một CoA mới.
Ngay sau khi MN nhận được một xác nhận về điểm gắn kết mới thông qua bản tin PrRtAdv và có một địa chỉ CoA mới, MN sẽ gửi một bản tin cập nhật liên kết nhanh (FBU) đến oAR như là thông báo cuối cùng trước khi chuyển giao thực hiện. Sau đó, MN nhận được bản tin báo xác nhận liên kết nhanh FBAck từ oAR chỉ ra rằng các liên kết đã thành công. Bản tin FBAck được gửi đến MN thông qua một đường hầm tạm thời trên liên kết mới. Trong trường hợp, MN vẫn kết nối với liên kết cũ thì bản tin FBAck này được gửi đến MN trên liên kết cũ này. Trong thực tế, oAR chờ đợi bản tin FBU từ MN trước khi chuyển tiếp các gói tin đến nAR. oAR khơng phải chuyển tiếp các gói tin cho đến khi nó nhận được bản tin FBU từ MN. Khi MN di chuyển vào miền của nAR, MN sẽ gửi bản tin FNA để bắt đầu chuyển các gói tin tại nAR. Sau khi MN được gắn kết với nAR, MN gửi bản tin BU tới HA và CN của mình thơng qua AR mới để đăng ký CoA mới của nó. Dự đốn q trình hoạt động chuyển giao nhanh được mơ tả trong hình 2.3.
5. BU Đườ ng hầm nAR oAR HA 1. Di chuyển 3. F-BAck 2. F-BU MN MN 4. F-NA
Hình 2.3: Dịng bản tin trong chuyển giao nhanh.
Ngoài liên lạc với MN, oAR cũng liên lạc với nAR để tạo điều kiện thuận lợi cho các thủ tục chuyển tiếp các gói tin của MN. Các oAR gửi thông báo khởi đầu chuyển giao HI tới nAR với yêu cầu CoA mới của MN. nAR kiểm tra ban đầu xem CoA mới được yêu cầu là hợp lệ hay khơng bằng cách thực hiện kiểm sốt để đảm bảo rằng địa chỉ này không được sử dụng bởi một MN khác. Bản tin xác nhận chuyển giao HAck được gửi bởi nAR tới oAR, trong trả lời bản tin HI để xác nhận hoặc từ chối CoA mới. Nếu các nAR chấp nhận CoA mới, oAR thiết lập một đường hầm tạm thời tới CoA mới. Hơn nữa, các oAR không chuyển tiếp các gói tin cho đến khi nó nhận được BU từ MN. Dòng bản tin giữa oAR và nAR cũng được minh họa trong hình 2.4.
Mạng mới HA oAR Mạng cũ nAR Mạng nhà HI/HAck PrRtAdv Di c huyển MN
Hình 2.4: Dịng bản tin giữa oAR và nAR.
Chú ý rằng thời gian oAR gửi PrRtAdv tới MN phụ thuộc vào việc cấu hình địa chỉ phi trạng thái hoặc có trạng thái. Trong trường hợp phân phối địa chỉ có trạng thái, oAR lấy được CoA mới từ nAR thông qua trao đổi HI và HAck, theo như mô tả ở trên. Do đó, bản tin HI và HAck phải được hồn thành trước khi truyền bản tin PrRtAdv tới MN. Trong trường hợp cấu hình địa chỉ phi trạng thái, oAR có thể gửi PrRtAdv trước khi hồn thành trao đổi trao đổi HI và HAck. Hình 2.5 cho thấy dòng bản tin trong khi thiết lập chuyển giao mobile và dự đoán trạng thái chuyển giao nhanh.
nAR RtSolPr
FBU
Chuyển tiếp các gói
MN oAR PrRtAdv HI FNA HAck FBack FBack
Chuyển tiếp các gói tin Mất kết nối
Kết nối
2.1.3 Đường hầm chuyển giao nhanh.
Đường hầm chuyển giao nhanh tương tự như dự đốn chuyển giao nhanh. Sự khác biệt chính giữa đường hầm chuyển giao nhanh và dự đoán chuyển giao nhanh là trong đường hầm chuyển giao nhanh MN chậm trễ hình thành CoA mới khi nó chuyển đến một nAR và chỉ thực hiện chuyển giao trên L2 và tiếp tục sử dụng CoA cũ của nó trong mạng con mới. Chuyển giao L3 chỉ được thực hiện khi MN có đủ thời gian.
Trong phần này, để chuyển tiếp các gói tin đến MN và gửi các gói tin từ MN đến CN, đường hầm hai hướng được thiết lập giữa oAR và nAR. Khi các gói tin gửi tới MN chuyển đến oRA, oAR sẽ chuyển các gói tin này tới các nAR thơng qua các đường hầm. Khi MN gửi gói tin đến CN, các gói tin gửi đi của MN đi theo hầm hai hướng từ nAR đến oAR và oRA chuyển tiếp chúng đến CN. Hầm chuyển giao nhanh phụ thuộc vào việc sử dụng đường hầm hai hướng và đôi khi được gọi hầm chuyển giao hai chiều BETH (Bidirectional Edge Tunnel Handover). Hơn nữa, nếu MN di chuyển nhanh, đường hầm hai hướng được mở rộng cho AR thứ ba, nghĩa là chuyển giao thứ ba HTT (handover to third), như thể hiện trong hình 2.6. Trong trường hợp này, nAR báo cho bộ định tuyến neo đậu aAR (anchor Access Router) thiết lập đường hầm tới chính nó. Vì vậy, MN di chuyển với sự trợ giúp của việc thiết lập một loạt đường hầm giữa các AR, với một đầu của đường hầm được cố định vào aAR và đầu kia của đường hầm là các bộ định tuyến truy cập hiện tại
HA aAR oAR nAR Mạng nhà Di chuyển MN Đường hầm 1 Đường hầm 2 MN MN Di chuyển
Hình 2.6: Đường hầm hai hướng mở rộng cho AR thứ ba.
2.1.4 Đánh giá chuyển giao nhanh.
Cơ chế chuyển giao nhanh FMIPv6 nhằm mục đích cải thiện việc chuyển giao của giao thức chuẩn Mobile IPv6 bằng cách giảm thiểu độ trễ khi thiết lập các tuyến đường liên lạc mới giữa MN với nAR mà khơng bị mất gói. Tuy nhiên, một số gói dữ liệu vẫn có thể bị mất nếu có sự di chuyển ngẫu nhiên và nhanh của MN từ một AR đến AR khác mà khơng để cho bất kỳ q trình chuyển giao nào được hoàn thành. Trong phần tiếp theo, cơ chế liên kết cùng lúc trong Mobile IPv6 là một trong những cơ chế được đề xuất để giải quyết vấn đề trên.
2.2 Cơ chế chuyển giao Mobile IPv6 phân cấp (HMIPv6).
Trong giao thức tiêu chuẩn MIPv6 quản lý nội miền và liên miền là tương tự nhau. Thực tế này có thể dẫn đến một số người dùng có thể gặp các vấn đề như mất gói dữ liệu và sử dụng băng thơng mạng khơng hiệu quả. MIPv6 phân cấp HMIPv6 (Hierarchical Mobile IPv6) cải thiện hiệu suất của MIPv6 bằng cách tách quản lý di động vào người dùng nội miền và liên miền. Trong HMIPv6, quyết định liên quan đến quản lý di động nội miền được thực hiện trong mạng hiện tại của người dùng,
do đó ngăn chặn các phản hồi và giảm thiểu số lượng bản tin truyền đi trên mạng lõi.
Trong giao thức tiêu chuẩn MIPv6, khi nút di động (MN) ở xa HA của mình thì độ trễ trong thời gian đăng ký lớn. Do đó, nhiều gói dữ liệu có thể bị mất trong q trình đăng ký. Trong HMIPv6, khi MN di chuyển trong một mạng con hoặc nội miền, yêu cầu đăng ký được xử lý nội bộ và không truyền đến HA. Điều này làm giảm độ trễ chuyển giao và chi phí quản lý vị trí [21].
HMIPv6 là mở 1 rộng của Moblie IPv6 nhằm giảm số bản tin ở các chuyển giao nội miền và rút ngắn trễ tín hiệu tương ứng. Nhân tố trung tâm trong hoạt động của HMIPv6 là một phần tử đặc biệt gọi là điểm neo đậu di động MAP (Mobility Anchor Point). MAP là một bộ định tuyến thực hiện duy trì liên kết giữa chính nó và MN hiện đang có mặt trong phạm vi quản lý của MAP. MAP có thể được đặt ở bất kỳ cấp độ nào trong hệ thống bộ định tuyến phân cấp, bao gồm cả các bộ định tuyến truy cập AR (Access Router) là các bộ định tuyến cuối cùng giữa mạng và MN, và tập hợp lưu lượng gửi đi của MN. Tuy nhiên, MAP thường được đặt ở biên của một mạng, ở lớp trên của AR, để nhận được các gói tin thay cho các MN đang gắn kết vào mạng đó.
HMIPv6 có những lợi thế như:
- Giảm số lượng đăng ký với HA và CN trên toàn hệ thống.
- Giảm số lượng bản tin truyền qua giao diện khơng dây vì chỉ có MAP được cập nhật liên kết di động mới mà không phải cập nhật cho HA, CN mỗi khi MN di chuyển trong miền quản lý của MAP.
- Giảm trễ chuyển giao vì thủ tục định tuyến trở lại của MIPv6 chỉ cần khi cập nhật liên kết đăng ký với CN.
- Chỉ cần một cập nhật liên kết tại MAP trước khi tất cả lưu lượng truy cập từ các CN và HA được chuyển hướng tới vị trí mới của MN.
HA AR1 MN MN LCoA1 AR2 CN LCoA2 RCoA MAP
Hình 2.7. Mơ hình miền phân cấp Mobile IPv6
Khi MN đến một miền HMIPv6 lần đầu tiên, nó phải cấu hình 2 địa chỉ tạm: CoA liên kết (LCoA) và CoA vùng (RCoA). MN nhận được RCoA từ miền MAP (bao gồm các AR quảng bá cho sự hiện diện của MAP). Khi MN di chuyển đến mạng mới, nó nhận được thơng tin quảng bá của bộ định tuyến RA (Router Advertisement), thông tin này chứa về một hay nhiều MAP nội vùng, RA sẽ thông báo cho MN về các MAP khả dụng và khoảng cách từ các MAP này đến MN, sau khi chọn một MAP, MN sẽ nhận RCoA từ miền MAP và LCoA từ AR. Sau khi cấu hình địa chỉ LCoA và RCoA, MN gửi thông điệp cập nhật liên kết BU tới MAP để tạo liên kết giữa LCoA và RCoA. Địa chỉ LCoA được sử dụng làm địa chỉ nguồn của thơng điệp BU. Khi đó MAP sẽ thực hiện thủ tục kiểm tra trùng địa chỉ đối với RCoA của MN trên liên kết và gửi thông điệp trả lời chấp nhận liên kết tới MN. MAP sẽ lưu lại liên kết này trong bộ nhớ đệm. Cập nhập liên kết đến HA và CN chỉ cần thiết khi MN đi ra khỏi miền MAP, trong trường hợp này MN sẽ gửi cập nhập liên kết đến HA và CN để liên kết địa chỉ nhà với địa chỉ RCoA mới của MN. Khi cần, MN có thể đăng ký RCoA với các CN của nó.
Về cơ bản, chức năng của MAP là giống như của HA và thực tế là MAP hoạt động như một HA nội miền của MN. Sau khi MN đăng ký thành công với MAP, một đường hầm hai chiều giữa MN và MAP được thiết lập. Tất cả các gói tin từ MN được gửi qua đường hầm tới MAP. Tiêu đề trong chứa LCoA trong trường địa chỉ nguồn và địa chỉ của MAP trong trường hợp địa chỉ đích. Tiêu đề ngoài chứa RCoA trong trường hợp địa chỉ nguồn và địa chỉ của nút trao đổi CN trong trường hợp địa chỉ đích. Tương tự, tất cả các gói tin gửi đến RCoA của MN được chặn lại bởi MAP và tạo đường hầm tới LCoA của MN.
MN AR MAP
RtSolPr
PrRtAdv
Cập nhật liên kết( LCoA, RCoA)
Xác nhận liên kết C ấu h ìn h L C oA v à R C oA Phát hiện trùng địa chỉ RCoA
Hình 2.8: Thủ tục chuyển giao HMIPv6 cho các chuyển giao nội miền.
Khi di chuyển tới một mạng mới, MN cấu hình LCoA mới (nLCoA) và RCoA mới (nRCoA). Nếu MN di chuyển giữa các AR trong cùng 1 miền MAP thì chỉ có LCoA thay đổi và cập nhật tới MAP, đây được gọi là chuyển giao nội miền. Còn khi MN di chuyển giữa các AR thuộc các miền MAP khác nhau, khi đó LCoA và RCoA đều thay đổi, MN cập nhật với MAP và cả HA, để định tuyến tối ưu MN còn phải cập nhật nRCoA với các CN của nó, thủ tục này gọi là chuyển giao liên miền.
MN HA
RtSolPr
PrRtAdv
Xác nhận liên kết
Cập nhật liên kết(RCoA, Home Address)
AR MAP
Phát hiện trùng địa chỉ RCoA Cập nhật liên kết ( LCoA, RCoA)
Xác nhận liên kết C ấu h ìn h L C oA v à R C oA
Hình 2.9: Thủ tục chuyển giao HMIPv6 cho các chuyển giao liên miền. HMIPv6 chỉ đơn giản là một phần mở rộng MIPv6. MN có thể chọn để sử HMIPv6 chỉ đơn giản là một phần mở rộng MIPv6. MN có thể chọn để sử dụng cơ chế HMIPv6 hay không. Hơn nữa, để tạo ra sự linh hoạt, MN có thể ngừng sử dụng MAP bất cứ lúc nào.
2.2.1 Phần mở rộng trong MIPv6 phân cấp.
Trong HMIPv6, một số phần mở rộng trong các bản tin cập nhật liên kết và thông báo của bộ định tuyến được đề xuất để xử lý các chức năng của MAP đúng cách. Phần mở rộng được mô tả như sau:
- Cập nhật liên kết mở rộng (Binding Update Extension): Một cờ mới được thêm vào, cờ M chỉ ra trạng thái đăng ký MAP. Khi MN đăng ký với MAP, cờ M phải thiết lập để phân biệt việc đăng ký thường trú hay một bản tin cập nhập liên kết được gửi đến CN.
- Thông báo mở rộng của bộ định tuyến (Router Advertisement Extension): định nghĩa một tùy chọn MAP mới. Các trường mới và cờ mới được thêm vào các gói tin phát hiện bộ định tuyến lân cận.
+ Khoảng cách (Distance): Là một số nguyên 4 bit hiển thị khoảng cách đến nơi nhận. Khoảng cách phải được đặt là 1 nếu MAP là trên cùng một liên kết. Trường hợp này không được hiểu là số bước nhảy, nhưng yêu cầu giá trị này luôn được hiểu một cách nhất quán trong một miền.
+ Độ ưu tiên(Preference): Là một số nguyên 4 bit hiển thị các mức độ ưu tiên của MAP. Độ ưu tiên có giá trị là 15 cho thấy mức độ ưu tiên thấp nhất, nó có thể được sử dụng để thông báo rằng MAP đang quá tải và không thể xử lý lưu lượng truy cập nhiều hơn nữa.
+ Thời gian sống hợp lệ (Valid lifetime): Giá trị này cho thấy tính hợp lệ của địa chỉ MAP và cũng là thời gian mà RCoA được coi là hợp lệ.
2.2.2 MIPv6 phân cấp.
Hai chế độ khác nhau được đề xuất trong HMIPv6 dựa trên việc sử dụng