c. Địa lớp C:
2.3.2 Định tuyến gián tiếp:
Nếu trạm gửi và nhận nằm trên các mạng khác nhau thì trạm gửi phải đóng gói thông tin và gửi từ một Gateway này tới một Gateway khác đến khi nó có thể được truyền trực tiếp tới máy nhận. Thuật toán định tuyến thường sử dụng bảng định tuyến ( Internet routing table – IP routing table) trên mỗi máy tính để chứa thông tin về các máy tính và cách đi đến chúng. Vì việc định tuyến được thực hiện bởi các Host và Gateway, nên mỗi thiết bị đều chứa một bảng định tuyến. Bảng định tuyến chứa thông tin về các mạng và Gateway để kết nối đến đó.
Một kỹ thuật được sử dụng để che dấu thông tin và giảm thiểu kích thước của mảng định tuyến là sử dụng default – Gateway. Nếu máy tính không tìm thấy địa chỉ đích trong bảng định tuyến của nó, thì gói tin được chuyển đi đến một thiết bị là default Gateway. Kỹ thuật này đặc biệt thích hợp với trường hợp mạng máy tính được nối vào Internet thông qua một máy tính duy nhất.
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 3.1 Giới thiệu về công nghệ Mobile IP:
Từ Internet giờ đây đã thông dụng, quen thuộc với mọi người. Internet kết nối toàn bộ thế giới máy tính. Hàng ngày, có thêm hàng nghin người dùng mới kết nối vào Internet. Các công ty sử dụng Internet để kinh doanh, quảng cáo và thực hiện các dịch vụ thương mại khác. Thời đại ngày nay là thời đại bùng nổ Internet.
Việc hỗ trợ khả năng di động cho các thiết bị Internet trở nên rất quan trọng, do điện toán động (mobile computing) ngày càng phát triển rộng rãi. Số lượng máy tính động dự kiến sẽ tăng lên nhanh chóng. Hơn thế nữa , đã có những sản phẩm về điện thoại Cellular hỗ trợ các dịch vụ IP dựa trên WAP hay GPRS, và số lượng của chúng ngày càng tăng trong thời gian tới. Các thết bị Cellular của thế hệ 3G sẽ là các thiết bị chuyển mạch gói , thay vì chuyển mạch kênh như trước đây. Do đó các dịch vụ IP sẽ trở thành một bộ phận tích hợp trên các thiết bị Cellular 3G.
Hiện nay chúng ta phải đương đầu với nhiều vấn đề khiến cho việc “roaming” của các t01hiết bị Internet gặp nhiều khó khăn. Vấn đề này bắt đầu nảy sinh nếu một người nào đó ngắt thiết bị di động ra khỏi Internet để kết nối đến từ một nơi khác. Bình thường thì người đó sẽ không thể kết nối nếu không cấu hình lại hệ thống với một địa chỉ IP mới, một mặt nạ mạng chính xác và một bộ định tuyến mặc định mới. Nguyên nhân là do các cơ chế địnhoạt động tuyến đang được sử dụng hiện nay. Các địa chỉ IP định nghĩa một kiểu quan hệ về cấu hình mạng giữa các máy tính được liên kết. Các phiên bản gần đây của giao thức Internet ngầm định rằng mỗi trạm chỉ có một điểm liên kết với Internet. Ngoài ra địa chỉ IP của trạm định danh một liên kết đến trạm (chứ không phải là định danh trạm).Nếu một trạm di chuyển mà không thay đổi địa chỉ IP, sẽ không có thông tin nào trong địa chỉ chỉ ra rằng đó là một điểm liên kết Internet mới. Do đó các giao thức Internet đang tồn tại sẽ không có khả năng phân phối các gói tin một cách chính xác. Trên hình 5.1, các gói tin được định tuyến đến trạm với tiền tố mạng con là B sẽ luôn được chuyển đến B. Nếu trạm này chuyển đến một nơi khác nó sẽ không nhận được gói tin này, trong khi đó các gói tin vẫn được chuyển đến mạng B. Các giao thức
định tuyến hiện tại yêu cầu phải thay đổi địa chỉ mạng khi một trạm di chuyển đến một vị trí mới.
Hình 3. 1: Một trạm di chuyển và không thay đổi địa chỉ IP.
Tổ chức IETF đã chuẩn hoá một giao thức hỗ trợ các thiết bị internet di động gọi là Mobile IP (nghĩa là giao thức IP hỗ trợ khả năng di động). Giao thức này cho phép các thiết bị có thể tự cấu hình điểm truy cập Internet của nó. Có 2 phiên bản giao thức Mobile IP là Mobile IPv4 dựa trên IPv4 và Mobile IPv6 dựa trên IPv6, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về hai giao thức này.
3.2 Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản dùng trong giao thức:
Địa chỉ gốc (Home Address): là địa chỉ IP được gắn cố định cho MN trên mạng gốc.
Địa chỉ tạm (Care of Address): là địa chỉ IP được phân bổ cho MN khi thiết bị này chuyển đến một mạng ngoài. Tiền tố mạng con của địa chỉ IP này là một tiền tố của mạng ngoài. Trong số các địa chỉ tạm và một MN có thể có tại một thời điểm thì chỉ có một địa chỉ được đăng ký với địa chỉ gốc và được coi là địa chỉ tạm cơ bản.
Liên kết di động (Mobility Binding): là sự kết hợp của một bộ ba giá trị: Địa chỉ gốc của MN, địa chỉ tạm và thời gian tồn tại còn lại của kết hợp này.
Thiết bị tương đương: thiết bị ngang hàng với một MN khi trao đổi thông tin thiết bị tương đương có thể là một MN hay một thiết bị cố định.
Đóng gói(Encapsulation): là quá trình sát nhập một gói IP gốc vào trong một gói IP khác làm cho các trường tiêu đề của gói IP cũ tạm thời mất đi tác dụng của chúng.
Mạng gốc (HN – Home Network): là mạng mà tiền tố mạng con gốc của trạm di động được định nghĩa. Các cơ chế định tuyến IP chuẩn sẽ chuyển các gói tin, có đích là địa chỉ gốc của MN, đến mạng gốc của nó.
Mạng ngoài (FN – Foreign Network): là bất kỳ mạng nào không phải mạng gốc của trạm di động.
Tiền tố mạng con gốc (Home Subnet Prefix): là bất kỳ tiền tố mạng con nào không phải là tiền tố của mạng con gốc của MN.
Đại lý di động (Mobility Agent): là một thiết bị ( thường là bộ định tuyến ) phục vụ cho trạm di động. Đại lý di động có thể là đại lý gốc hoặc đại lý ngoại.
Đại lý gốc (Home Agent): là một thiết bị ( thường là bộ đinh tuyến) trên mạng gốc của MN, nơi mà MN đăng ký địa chỉ tạm hiện thời khi thiết bị di chuyển đến một mạng mới, đại lý gốc sẽ nhận các gói tin gửi tới MN trên mạng gốc, đóng gói và chuyển các gói tin đến địa chỉ tạm mà MN đã đăng ký.
Đại lý ngoại (Foreign Agent): là bất kỳ thiết bị nào (thường là bộ định tuyến) trên mạng ngoài, nơi mà MN có được dịa chỉ tạm. Nó trợ giúp cho MN nhận các gói tin này được chuyển tới địa chỉ tạm. Khái niệm đại lý ngoại chỉ có trong giao thức Mobile Ipv 4.
Đăng ký (Home Regitration): là quá trình qua đó MN thông báo cho đại lý gốc về địa chỉ tạm cơ bản hiểnh thời của nó.
Sự di chuyển (Movement): là sự thay đổi điểm kết nối Internet đến một mạng khác với mạng trước đó. Nếu một trạm di động không được nối vào mạng gốc của nó thì trạm di động được gọi là “rời khỏi mạng gốc” (away from home).
Đường ngầm (Tunnel): là quá trình các gói tin từ nguồn được đóng gói một lần nữa và chuyển đến đích trung gian ( trong một số trường hợp, đích trung gian cũng chính là đích cuối cùng). Tại đây gói được mở ra và chuyển đến đích cuối cùng.
3.3 Các yêu cầu và mục tiêu của Mobile IP:
Trong các mạng sử dụng giao thức IP hiện nay địa chỉ IP của các thiết bị phân biệt duy nhất qua điểm mà thiết bị nối với mạng. Chính vì vậy mà một thiết bị phải nối vào chính mạng được quy định bởi địa chỉ IP của nó thì mới có thể nhận được các gói IP. Khi mà một thiết bị thay đổi điểm kết nối của nó vào mạng mà không muốn mất khả năng gửi và nhận dữ liệu thì trước đây có 2 cách giải quyết vấn đề này:
Thiết bị thay đổi địa chỉ IP khi thay đổi điểm kết nối với mạng.
Các tuyến đặc biệt (bao gồm các thông tin chi tiết về đường đi của gói tin để tới được máy nhận) sẽ được truyền tới các bộ định tuyến trên mạng. Tuy nhiên cả hai hướng giải quyết đều có những nhược diểm nhất định của nó.
Cách 1: Làm thiết bị mất kết nối ở lớp giao vận và các lớp cao hơn.
Cách 2: Sẽ gây ra các vấn đề nghiêm trọng khi tiến hành mở rộng mạng và đặc biệt là khi số lượng các thiết bị mạng tăng cao.
Mobile IP chính là giải pháp được đưa ra để khắc phục nhược điểm cho cả hai phương pháp trên.
3.2.1 Các yêu cầu mà Mobile IP phải đáp ứng:
• Các thiết bị di động phải có khả năng liên lạc với tất cả các thiết bị khác khi thay đổi điểm kết nối mà không làm thay đổi địa chỉ IP.
• Các thiết bị di động đó cũng phải có khả năng liên lạc với các thiết bị thông thường khác (các thiết bị không hiểu Mobile IP).
• Tất cả các bản tin sử dụng để cập nhật thông tin về vị trí của thiết bị di động cần phải được xác thực nhằm đảm bảo tính an toàn của thông tin.
Mobile IP cho phép các trạm di chuyển từ một subnet này sang một subnet khác. Do chỉ hoạt động trên lớp mạng và mà không bị bất cứ yêu cầu nào lên lớp liên kết dữ liệu (lớp 2 mô hình OSI). Mobile IP hỗ trợ khả năng di chuyển qua môi trường đồng nhất cũng như môi trường không đồng nhất. Nghĩa là Mobile IP tạo điều kiện thuận lợi cho trạm di chuyển từ một vùng Ethernet này sang vùng Ethernet khác cũng như hỗ trợ trạm di chuyển từ một vùng Ethernet tới một mạng
LAN không dây, và địa chỉ IP của trạm di động vẫn không thay đổi sau khi di chuyển.
3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP:
• Mobile IP có thể được sử dụng trên các link có băng thông nhỏ tỉ lệ lỗi truyền cao hơn các kết nối hữu tuyến truyền thông.
• Vấn đề tiêu thụ năng lượng của các thiết bị di động là hết sức quan trọng vì vậy trong quá trình xây dựng các thủ tục trong Mobile IP cần giảm thiểu các bản tin trao đổi cũng như kích thước của chúng tới mức tối thiểu.
3.4 Tổng quan về Mobile IP:
Giao thức Mobile IP cho phép một thiết bị rời khỏi mạng gốc mà vẫn duy trì mọi kết nối hiện tại cũng như khả năng kết nối đến phần còn lại của Internet. Điều này được thực hiện bằng cách xác định địa chỉ gốc (hay địa chỉ tĩnh) của mỗi thiết bị mà không quan tâm đến điểm truy cập Internet hiện thời của nó. Khi một thiết bị di động ở ngoài mạng gốc, nó sẽ gửi các thông tin về vị trí hiện thời đến đại lý trên mạng gốc, gọi là đại lý gốc (HA – Home Agent). Đại lý gốc sẽ đứng ra nhận các gói tin gửi cho các thiết bị di động, thay đổi một số thông tin và chuyển tiếp những gói tin này đến vị trí hiện thời của thiết bị di động.
Cơ chế này hoàn toàn trong suốt đối với các lớp trên lớp IP như: TCP, UDP, các lớp ứng dụng ….. do đó các phần tử DNS chỉ cần ánh xạ đến địa chỉ gốc của thiết bị di động và không thay đổi cho dù thiết bị di động có thay đổi điểm truy nhập. Thực tế Mobile IP có tác động đến quá trình định tuyến, xong giao thức này hoàn toàn độc lập với các giao thức được định tuyến (RIP)….
Giải pháp Mobile IP đưa ra là tạo ra một loại địa chỉ gọi là địa chỉ tạm (COA – Care of Address). Thiết bị di động luôn được nhận dạng bởi địa chỉ gốc của nó và không quan tâm đến điểm kết nối với Internet. Khi chuyển đến mạng mới, thiết bị di động sẽ có thêm một một địa chỉ tạm, xác định vị trí hiện tại của thiết bị. Thiết bị di động phải gửi địa chỉ tạm này tới một đại lý trên mạng gốc. Đại lý này đồng ý nhận các gói tin gửi đến địa chỉ gốc của thiết bị di động và sử dụng cách đóng gói IP – In – IP để lập kênh cho các gói tin đi đến địa chỉ tạm.
Nếu thiết bị di động chuyển rời nữa, nó sẽ tìm được địa chỉ tạm thứ 2 và thông báo cho đại lý gốc về vị trí mới này. Khi trở về mạng gốc, thiết bị di động phải liên hệ với đại lý gốc để huỷ bỏ việc đăng ký. Ở hình dưới minh hoạ một thiết bị di động chuyển từ mạng A đến mạng B. Trên mạng mới, thiết bị di động được cấp một địa chỉ tạm nới phần tiền tố là mạng B.
Hình 3. 2: Thiết bị di động sang mạng khác và được cấp địa chỉ tạm. 3.4.1 Các thành phần chính của mạng Mobile IP:
Mobile IP bao gồm ba thành phần chính sau đây: Thiết bị di động: Mobile Node (MN).
Đại lý gốc: Home Agent ( HA ). Đại lý ngoại: Foreign Agent (FA).
Hình 3. 3: Các thành phần của Mobile IP và mối quan hệ của chúng.
Trong đó :
Thiết bị di động (MN) là một thiết bị như cell phone, PDAs, (personal digital asisstant) hoặc là máy tính xác tay.
Đại lý gốc (HA) là một thiết bị định tuyến trên mạng chủ, phục vụ như là một điểm neo trong quá trình truyền thông tin của MN.HA tiếp nhận thông tin gửi cho MN và gửi tiếp tới MN thông qua một đường ngầm được thiết lập giữa HA và FA.
Đại lý ngoại (FA) là một thiết bị định tuyến có chức năng như một điểm gắn kết của MN khi nó di chuyển vào mạng ngoài (Foreign Network).
3.4.2 Các đặc tính của Mobile IP:
Mobile IP cung cấp khả năng di động cho các thiết bị IP với các đặc tính sau:
Khả năng mở rộng: Mobile IP có khả năng mở rộng linh hoạt bởi vì chỉ có các thiết bị đầu cuối mới cần hiểu Mobile IP, tất cả các thiết bị trung gian như các bộ định tuyến đều không cần có sự thay đổi.
Hình 3. 4: Tính trong suốt của Mobile IP.
Tính trong suốt: Mobile IP trong suốt với các ứng dụng chạy trên nó vì nó được thực hiện ở lớp mạng, độc lập với lớp vật lý và liên kết dữ liệu.
Tính bảo mật: mobile IP mang tính bảo mật cao bởi vì tất cả các gói tin gửi đi theo hai chiều đều được xác thực.
Tính chuyển động vĩ mô (Macro – mobility): Thay vì cố gắng xử lý việc định vị nhanh chóng như trường hợp của hệ thống Cellular không dây thì Mobile IP tập trung vào vấn đề dịch chuyển trong quá trình dài, chẳng hạn như trong vài giờ.
Cùng hoạt động trong IP: Các máy tính sử dụng Mobile IP có thể tương tác các máy tính để bàn sử dụng phần mềm IP thông thường cũng như với các tính động khác. Hơn nữa, Mobile IP không đòi hỏi phải có việc cấu hình địa chỉ đặc biệt, các địa chỉ gán cho máy tính động không khác gì với các địa chỉ gán cho máy tính cố định.
Có thể Mobile IP được thiết kế cho những di chuyển trong phạm vi lớn chứ không phải những dịch chuyển tốc độ cao, vì công việc quản lý đòi hỏi nhiều thời gian và công đoạn. Sau khi di chuyển, trạm di động phải nhận biết nó đang di chuyển, no phải thông tin với mạng mới để lấy địa chỉ phụ, rồi sau đó liên hệ với một đại lý ở mạng gốc qua Internet để bố trí việc chuyển dữ liệu.
CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPv4 4.1 Tổng quan về giao thức Mobile IP:
Phần này sẽ giới thiệu một số khái niệm và hoạt động của giao thức Mobile IPv4. Mobile IPv4 được xây dựng dựa trên giao thức IPv4 để cho phép các nút mạng tiếp tục nhận được các gói tin dù kết nối với Internet ở bất kỳ vị trí nào. Những bổ xung bao gồm các bản tin điều khiển và các thủ tục dành riêng cho giao thức. Các thủ tục cơ bản của giao thức Mobile IPv4 gồm có: quảng cáo trạm, đăng ký, và chuyển tiếp.
4.1.1 Khái niệm địa chỉ care – of:
Khi một trạm di động ra khỏi mạng gốc, Mobile IP sử dụng cơ chế đường hầm (tuneling) để giữ địa chỉ gốc của trạm di động không bị nhầm nhầm giữa mạng gốc và vị trí hiện tại của trạm. Địa chỉ care – of là điểm cuối của đường hầm. Nó có thể là địa chỉ của một đại lý trên mạng ngoài hay cũng có thể là địa chỉ phụ của trạm di động. Tại đây, gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động như khi đang ở mạng gốc.
Giao thức Mobile IPv4 cung cấp hai phương thức để nhận địa chỉ care – of.