c. Địa lớp C:
3.4.2Các 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.
o Địa chỉ care – of của đại lý ngoại: Là địa chỉ care – of được cấp bởi đại lý ngoại thông qua bản tin quảng cáo đại lý. Trong trường hợp này, địa chỉ care – of là địa chỉ IP của đại lý ngoại. Khi đó, đại lý ngoại sẽ là điểm cuối của đường hầm. Ngay khi nhận được gói tin gửi tới từ đại lý gốc, đại lý ngoại sẽ tiến hành mở gói để tạo lại gói tin ban đầu rồi chuyển đến trạm di động. Cách nhận địa chỉ care – of như trên có nhiều ưu điểm bởi nó cho phép nhiều trạm di động có thể sử dụng chung một địa chỉ care – of, nhờ đó sẽ tiết kiệm được tài nguyên không gian địa chỉ IPv4 đang ngày càng cạn kiệt.
o Địa chỉ colocated care – of: Là địa chỉ care – of mà trạm di động nhận được thông qua một số phương tiện trên mạng ngoài. Trạm di động có thể nhận được địa chỉ này thông qua giao thức DHCP. Khi sử dụng địa chỉ colocated care – of, trạm di động sẽ hoạt động với tư cách là điểm cuối của đường hầm và phỉa thực hiện việc mở/thiết lập lại gói tin “tunneled” tới trạm. Việc sử
dụng lại địa chỉ colocated care – of có ưu điểm là cho phép trạm di động có thể hoạt động mà không cần tới đại lý ngoại. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hởi phải cấp một địa chỉ IP (từ danh sách các địa chỉ IP mà mạng ngoài được cấp) cho mỗi trạm di động.
4.1.2 Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4:
1. Các đại lý di động ( bao gồm đại lý gốc và đại lý ngoại) thông báo sự hiện diện của chúng qua bản tin quảng cáo đại lý. Trạm di động khi mới đến, có thể gửi một bản tin tìm kiếm đại lý để yêu cầu các đại lý di động, trong mạng mà nó đang kết nối tới, gửi bnả tin quảng cáo đại lý.
2. Trạm di động nhận bản tin quảng cáo đại lý và xác định xem liệu nó đang ở mạng gốc hay trong một mạng ngoài.
3. Khi trạm di động phát hiện ra rằng nó đang ở mạng gốc, trạm di động sẽ hoạt động mà không sử dụng các chức năng di động Nếu trạm di động trở về mạng gốc từ bất kỳ một mạng đang được đăng ký nào đó, trạm di động sẽ huỷ bỏ việc đăng ký với đại lý gốc thông qua thủ tục đăng ký thông thường. 4. Khi trạm di động phát hiện ra rằng nó đã chuyển tới một mạng ngoài, trạm di
động sẽ nhận một địa chỉ care – of trên mạng ngoài. Địa chỉ care – of này có thể là địa chỉ care – of của đại lý ngoại (nhận được từ bản tin quảng cáo đại lý) hay địa chỉ colocated care – of (nhận được thông qua giao thức DHCP). 5. Khi hoạt động ở ngoài mạng gốc, trạm di động sẽ đăng ký địa chỉ care – of
hiện thời với đại lý gốc thông qua việc trao đổi các bản tin yêu cầu và trả lời đăng ký. Tuỳ thuộc vào phương thức liên kết, trạm di động có thể đăng ký trực tiếp với đại lý gốc của nó hoặc thông qua một đại lý ngoại.
6. Các gói tin được gửi tới địa chỉ gốc của trạm di động sẽ được đại lý gốc chặn lại, đóng gói và chuyển đến địa chỉ care – of hiện thời của trạm di động theo cơ chế đường hầm. Tại đây, gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động.
7. Theo hướng ngược lại, các gói tin được gửi đi từ trạm di động sẽ được chuyển tới đích theo các cơ chế định tuyến IP chuẩn, không cần đi qua đại lý gốc.Trong đó trường địa chỉ nguồn của tất cả các gói tin IP gửi đi từ trạm di động sẽ là địa chỉ gốc của trạm.
Hình 4. 1: Mô hình định tuyến gói tin trong IPv4.
Nếu trạm di động đang sử dụng địa chỉ colocated care – of thì trạm di động phỉa được định vị trên tuyến được định danh bởi phần tiền tố mạng của địa chỉ care – of. Nếu không các gói tin hướng tơi địa chỉ care – of này sẽ không thể chuyển được.
Hình 5.3 miêu tả lộ trình các gói tin đi và đến trạm di động khi trạm di động nằm ngoài mạng gốc và đã thực hiện đăng kí với đại lý gốc của nó. Trong ví dụ này, trạm di động sử dụng địa chỉ care – of của đại lý ngoại. Mô hình này còn được gọi là mô hình định tuyến tam giác.
• Gói tin gửi cho trạm di động được chuyển đến mạng gốc theo giao thức IP chuẩn.
• Đại lý gốc nhận gói tin, đóng gói và chuyển tới địa chỉ care – of của trạm di động.
• Gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động. Từ trạm di động các gói tin sẽ được chuyển trực tiếp tới đích theo cơ chế định tuyến IP thông thường. Trên hình vẽ, đại lý ngoại chính là bộ định tuyến mặc định của trạm di động.
4.1.3 Cấu trúc chung của các bản tin sử dụng trong giao thức. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để thực hiện thủ tục đăng ký, Mobile IP định nghĩa một tập hợp các bản tin điều khiển mới được gửi đi bằng giao thức truyền tải UDP trên cổng 434. Hiện tại, có hai loại bản tin sau đây được định nghĩa là yêu cầu đăng ký và trả lời đăng ký.
Để phát hiện các đại lý, Mobile IP sửa đổi bản tin quảng cáo bộ định tuyến (Router Advertisement) và tìm kiếm bộ định tuyến (Router Solicitation), Được định nghĩa để sử dụng trong cơ chế phát hiện bộ định tuyến ICMP.
Mobile IP cụng định nghĩa một cơ chế mở rộng để cho pháp các thông tin tuỳ chọn có thể được truyền tải trên các bản tin điều khiển hay trên các bản tin phát hiện bộ định tuyến ICMP. Mỗi phần mở rộng này được mã hoá theo cấu trúc Kiểu – Độ dài – Giá trị (TLV: Type – Length – Value) như đã chỉ ra trên hình.
0 7 8 15 16
Type Length Data…
Hình 4. 2: Cấu trúc của mở rộng TLV.
Trong đó, trường kiểu chỉ thị kiểu của mở rộng. Trường độ dài xác định kích thước (tính theo bytes) của phần dữ liệu. Trường này có thể có giá trị lớn hơn hay băng không. Cấu trúc và độ dài trường số liệu được quy định bởi trường kiểu và trường độ dài.
Có hai tập riêng rẽ các số xác định trường kiểu của phần mở rộng sử dụng trong IPv4. Tập thứ nhất bao gồm các mở rộng có thể xuất hiện trong các bản tin điều khiển. Hiện tại, những kiểu sau đây xác định sự xuất hiện phần mở rộng trong các bản tin đăng ký:
32. Nhận thực Mobile – home. 33. Nhận thực Mobile – foreign. 34. Nhận thực foreign – home.
Tập thứ hai bao gồm những phần mở rộng có thể xuất hiện trong các bản tin phát hiện bộ định tuyến ICMP:
0. Đệm 1 byte (không có trường kiểu và trường giá trị). 16. Quảng cáo đại lý di động.
19. Độ dài tiền tố.
Có thể tóm tắt như sau: Mobile IP sử dụng một cơ chế để cung cấp các thông tin định tuyến cần thiết cho đại lý gốc của một trạm di động. Nhờ đó đại lý gốc có thể định hường lưu lượng từ mạng gốc tới địa chỉ care – of hiện thời của trạm di động. Cơ chế được thực hiện bằng việc đại lý ngoại quảng cáo sự có hiện diện của mình, và chuyển tiếp các bản tin đăng ký trao đổi giữa trạm di động và đại lý gốc.
Các bản tin quảng cáo đại lý chính là các bản tin quảng cáo bộ định tuyến ICMP có bổ xung thêm phần mở rộng, còn các bản tin đăng ký được truyền trên các gói tin UDP để tránh những phức tạp của giao thức TCP.
4.2 Phương pháp phát hiện đại lý.
Phát hiện đại lý (Agent Discovery) là phương pháp mà qua đó trạm di động xác định được nó đang kết nối với mạng gốc hay với mạng ngoài, nhờ vậy trạm di động có thể biết được khi nào nó chuyển từ một mạng này đến một mạng khác. Phần này giới thiệu về các phương pháp qua đó trạm di động có thể nhận địa chỉ care – of của đại lý ngoại trên mạng ngoài mà nó đang kết nối đến.
Phần này cũng miêu tả chi tiết các bản tin được sử dụng bởi các trạm và các đại lý di động để phát hiện sự hiện diện của nhau. Việc trao đổi các bản tin này được thực hiện dựa trên giao thức ICMP và cơ chế phát hiện bộ định tuyến thông thường, trong đó có bổ xung thêm một số phần mở rộng. Điều đó có nghĩa là Mobile IPv4 sử dụng phần mở rộng quảng cáo đại lý di động (Mobile Agent Advert. Extension) trong các bản tin phát hiện bộ định tuyến ICMP để làm cơ chế phát hiện đại lý.
4.2.1 Quảng cáo đại lý.
Các đại lý di động sẽ định kỳ gửi các bản tin quảng cáo đại lý để thông báo về các điểm dịch vụ trên mạng. Trạm di động sẽ sử dụng bản tin quảng cáo này để xác định điểm kết nối hiện tại của nó với internet. Bản tin quảng cáo đại lý được hình thành từ:
o Bản tin quảng cáo bộ định tuyến ICMP.
o Phần mở rộng quảng cáo đại lý di động.
o Có thể thêm phần mở rộng “prefix – length” hoặc phần đệm một byte hay cũng có thể là các mở rộng khác được định nghĩa sau này.
0 7 8 15 16 23 24 31
Ver IHL Type of Service Total Length
Identification Flag Fragment Offset
TTL Protocol Header Checksum
Source Address Destination Address
Num Addrs Addr Entry Size Lifetime Router Address(1)
Prefered Value(1) ….
Extensions… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4. 3: Cấu trúc bản tin quảng cáo đại lý.
Cần lưu ý rằng, bản tin ICMP được đặt trong trường dữ liệu của gói tin IP. Do vậy, các trường như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, … của bản tin quảng cáo đại lý sẽ được xác định trong phần tiêu đề của gói tin IP.Trường địa chỉ đích có thể là địa chỉ multicast đến toàn bộ hệ thống (224.0.0.1) hoặc địa chỉ broadcast trực tiếp (255.255.255.255) trên toàn bộ hệ thống. Trường hợp bản tin quảng cáo là trả lời cho bản tin tìm kiếm đại lý thì trường địa chỉ đích sẽ là địa chỉ unicast của trạm đã yêu cầu. Trường TTL (Time To Live) cần phải được thiết lập 1 cho tất cả các bản tin quảng cáo đại lý.
Các trường ICMP:
• Kiểu (Type): 9.
• Mã (Code): Trường mã của bản tin quảng cáo địa lý có các giá trị.
0 Đại lý di động chỉ đóng vai trò như các bộ định tuyến cho các gói tin IP, không có liên quan gì tới các trạm di động.
16 Đại lý di động có thể không thực hiện việc định tuyến các lưu lượng IP thông thường. Tuy vậy, các đại lý ngoại
17 phải chuyển tiếp ( có thể là tới một bộ định tuyến mặc định) bất kỳ gói tin nào mà nó nhận được từ một trạm di động đã đăng ký.
• ICMP Checksum: là số bù 1 của toàn bộ bản tin ICMP, bắt đầu từ trường kiểu. Để tính checksum, giá trị của trường này cần phải được thiết lập 0.
• Thời gian tồn tại (Lifetime) là khoảng thời gian tối đa mà một bản tin quảng cáo được xem là hợp lệ, khi chưa xuất hiện các bản tin quảng cáo tiếp theo.
• Số lượng địa chỉ (Num Addrs) chi ra số lượng địa chỉ của các bộ định tuyến được quảng bá trên bản tin này. Trường này có thể có giá trị là 0.
• Kích thước của mỗi địa chỉ (Addr Entry Size): Có giá trị là 32 để chỉ trường địa chỉ bộ định tuyến là 32 bit.
• Địa chỉ của mỗi bộ định tuyến quảng bá trong bản tin này thường kèm theo một giá trị ưu tiên để biểu thị khả năng cung cấp dịch vụ cho các trạm mới. Thông thường bộ định tuyến nào có mức ưu tiên cao sẽ được chọn.
Các bản tin quảng cáo đại lý có thể được gửi đi theo định kỳ. Khi đó khoảng cách giữ các lần gửi nên được thiết lập bằng 1/3 thời gian tồn tại của bản tin. Điều này cho phép trạm di động bỏ qua 3 bản tin quảng cáo đại lý liên tiếp trước khi xoá một đại lý khỏi danh sách các đại lý hợp lệ của nó. Ngoài ra thời gian truyền thực tế của mỗi quảng cáo nên được thực hiện một cách ngẫu nhiên để tránh sự trùng lặp và đụng độ với quảng cáo của các đại lý hay các bộ định tuyến khác. Cần lưu ý rằng, trường “Lifetime” khong liên quan gì tới thời gian tồn tại của đăng ký (Reg.Lifetime) trong phần mở rộng quảng cáo đại lý di động, được định nghĩa dưới đây.
a.Mở rộng quảng cáo đại lý di động.
Phần mở rộng quảng cáo đại lý di động (Mobile Agent Advert. Extension) được đặt tiếp theo sau bản tin quảng cáo bộ định tuyến ICMP và được đại lý di động sử dụng để thông báo sự có mặt của nó. Không có một kiêu bản tin ICMP riêng nào dành dành cho mở rộng này. Thay vào đó, trạm di động sẽ biết rằng có sự mở rộng nếu chiều dài của gói tin, xác định trong phần đầu IP, lớn hơn độ dài của bản tin quảng cáo bộ định tuyến ICMP. Hình 5 – 6 miêu tả khuôn dạng của mở rộng này.
0 7 8 15 16 23 24 31
Type Length Sequence Number
Registration Lifetime R B H F M G V
Hình 4. 4: Mở rộng quảng cáo đại lý di động.
Ý nghĩa của mỗi trường trong mở rộng này được định nghĩa như sau:
• Kiểu (Type): 16.
• Độ dài (Length): Có giá trị là (6+4*N) bytes, trong đó N là số lượng địa chỉ