c. Các trường Mobile IP:
5.3 Hoạt động của Mobile IPv6:
5.3.1 Phát hiện sự di chuyển:
Một trạm di động có thể sử dụng kết hợp các cơ chế để phát hiện ra khi nào nó di chuyển đến một tuyến mới. Một khả năng đó là đợi các bản tin quảng cáo bộ định tuyến được phát đi theo định kỳ. Sau khi tìm được một bộ định tuyến mặc định, trạm di động vẫn tiếp tục nhận các bản tin quảng cáo gửi đến từ bộ định tuyến này. Nếu trạm di động không nhận được một bản tin quảng cáo nào trong một khoảng thời gian nhất định, nó sẽ cho rằng bộ định tuyến mặc định này là không thể với tới được và quyết định chuyển sang một bộ định tuyến khác mà hiện tại nó đã nhận được các bản tin quảng cáo. Dựa vào phần tiền tố mạng con trong trường địa chỉ của bản tin quảng cáo, trạm di động có thể nhận biết được nó đã chuyển sang tuyến khác hay chưa.
5.3.2 Đăng ký với đại lý gốc:
Ngay khi phát hiện đã di chuyển sang tuyến mới và tìm được một bộ định tuyến mặc định, trạm di động sẽ thực thi quá trình cấu hình địa chỉ tự động phi trạng thái (stateless) hoặc có trạng thái (stateful), và sử dụng địa chỉ mới này làm địa chỉ care – of. Tiền tố của địa chỉ care – of chính là tiền tố của tuyến mà trạm di động đang kết nối đến. Mọi gói tin gửi đến địa chỉ care – of này sẽ được chuyển đến trạm di động trên tuyến hiện thời.
Hình 5. 1: Đăng ký với đại lý gốc trong Mobile IPv6.
Trạm di động phải đăng ký địa chỉ care – of mới của nó với một đại lý trên tuyến gốc bằng cách gửi đi một gói tin chứa bản tin cập nhật liên kết đến đại lý gốc. Đại lý gốc đăng ký liên kết này và gửi trở lại một gói tin chứa bản tin xác nhận liên kết tới trạm di động, hình 5.15.
5.3.3 Định tuyến tam giác:
Kể từ lúc này , đại lý gốc sẽ đứng ra nhận tất cả các gói tin gửi đến địa chỉ gốc của trạm di động. Do đó nó sẽ sử dụng cơ chế “proxy Neighbor Discovery”. Nghĩa là địa lý gốc sẽ đại diện cho trạm di động phát quảng bá các bản tin quảng cáo của trạm (Neighbor Advertisement), chứa địa chỉ gốc của trạm di động, trên tuyến gốc. Đại lý gốc cũng đại diện cho trạm di động nhận và gửi lời đáp cho các bản tin tìm kiếm trạm (Neighbor Solicitation). Mỗi gói tin bị chặn lại sẽ được đóng gói vào một gói tin IPv6 mới và chuyển đến địa chỉ care – of mà trạm di động đã đăng ký.
Nếu một trạm di động gửi các gói tin đến bất kỳ trạm nào khác, nó sẽ gửi trực tiếp đến trạm đó. Trạm di động sẽ đặt phần địa chỉ nguồn của gói tin này là địa chỉ care – of hiện thời và gửi kèm theo một tuỳ chọn “Home Address”. Bởi địa chỉ gốc là cố định (còn địa chỉ care – of là hiện thời), việc sử dụng địa chỉ care – of là hoàn toàn trong suốt đối với các lớp trên lớp IP ở trạm tương đương. Các lớp trên
bao gồm cả lớp ứng dụng, không nhận ra địa chỉ care – of, chúng chỉ nhận ra địa chỉ gốc của trạm di động.
Hình 5. 2: Định tuyến tam giác.
Khi ở ngoài tuyến gốc, nếu trạm di động trao đổi thông tin với một trạm tương đương, các gói tin sẽ được định tuyến từ trạm tương đương tới đại lý gốc, từ đại lý gốc chuyển đến trạm di động và từ trạm di động gửi trực tiếp tới trạm tương đương. Quá trình này được gọi là định tuyến tam giác, hình 5.16.
5.3.4 Tối ưu hoá đường đi:
Để tránh việc định tuyến tam giác, trạm di động cần phải gửi các bản tin cập nhật liên kết đến trạm tương đương. Trạm tương đương sẽ lưu địa chỉ care – of hiện thời của trạm di động vào kho chứa liên kết. Từ lúc này nó sẽ gửi các gói tin trực tiếp đến trạm di động.
Bất kỳ trạm IPv6 nào, trước khi truyền một gói tin, đều tìm trong kho chứa liên kết địa chỉ đích của gói tin này. Nếu tìm thấy một phần tử, nó sẽ gửi gói tin tới trạm di động bằng cách dùng tiêu đề định tuyến (chứ không dùng phương pháp đóng gói IP – trong – IP). Nếu không tìm thấy phần tử nào trong kho chứa liên kết, gói tin sẽ được định tuyến tới tuyến gốc của trạm đi động. Tại đây gói tin sẽ được nhận bởi đại lý gốc, được đóng gói vào một gói tin IP khác và được chuyển đến trạm di động.
5.3.5 Quản lý liên kết:
Sau khi cấu hình một địa chỉ care –of mới, trạm di động phải đăng ký địa chỉ mới này với đại lý gốc và với các trạm tương đương (các trạm mà đã được thông báo về liên kết của trạm di động). Để thực hiện điều này trạm di động gửi một bản tin cập nhật liên kết có chứa liên kết mới của nó. Nó có thể yêu cầu nơi nhận gửi một bản tin xác nhận cập nhật liên kết. Sau khi nhận được bản tin trả lời, nó thiết lập bit ACK trong bản tin cập nhật liên kếtvà tiếp tục phát đi bản tin này theo định kỳ.
Trường hợp trạm di động nhận được gói tin từ một trạm tương đương. Nó có khả năng phát hiện ra trạm gửi đó đã có một phần tử trong kho chứa liên kết hay chưa. Cụ thể, nếu trạm tương đương đã có một phần tử chứa liên kết của trạm di động, trạm tương đương sẽ gửi trực tiếp gói tin đến địa chỉ care – of của trạm di động. Nếu không gói tin này sẽ được gửi đến đại lý gốc của trạm di động và được chuyển đến đích. Trong trường hợp này, trạm di động sẽ nhận được một gói chuyển tiếp.Nó có thể quyết định gửi một bản tin cập nhật liên kết đến trạm tương đương để cho phep trạm này gửi trực tiếp các gói tin bằng cách sử dụng tiêu đề định tuyến, không cần thông qua đại lý gốc.
Trạm di động cần phải được thiết lập bit ACK trong các bản tin cập nhật liên kết gửi đến đại lý gốc. Nó cũng có thể thiết lập bit này khi gửi các bản tin cập nhật liên kết đến các trạm tương đương. Trạm tương đương có thể không nhận được bản tin cập nhật liên kết nào, và trạm di động sẽ phát hiện ra điều này khi nó vẫn tiếp tục nhận được các gói tin chuyển tiếp từ đại lý gốc.
Trước khi một phần tử trong kho chứa liên kết hết hạn, trạm tương đương phỉa khởi tạo quá trình “làm tươi” liên kết bằng cách gửi đi một bản tin yêu cầu liên kết đến trạm di động. Nhận được yêu cầu này trạm di động phải trả lời bằng một bản tin cập nhật liên kết.
Tại một thời điểm, trạm di động có thể có nhiều hơn một địa chỉ care – of. Mặc dù vậy chỉ có một địa chỉ care – of được đăng ký với đại lý gốc, gọi là địa chỉ care –of cơ sở. Đại lý gốc sẽ chuyển tiếp tất cả các gói tin gửi cho trạm di động trên tuyến gốc, đến địa chỉ care – of được đăng ký. Tuy nhiên trạm di động sẽ chấp nhận các gói tin mà nó nhận được tại bất kỳ địa chỉ care – of nào mà nó đang có. Điều
đặc biệt có lợi cho quá trình chuyển giao (handoff) khi trạm di động di chuyển từ một tuyến không dây sang một tuyến không dây khác. Nếu mỗi tuyến trong các tuyến này được kết nối với Internet qua một trạm gốc riêng biệt thì trạm di động có thể duy trì kết nối tới đồng thời hai tuyến. Vùng truyền dẫn vô tuyến giữa hai tuyến này được gọi là “vùng chống lấn”. Trong trường hợp này khi chuyển sang tuyến mới, trạm di động sẽ nhận được một địa chỉ care – of mới trước khi ra khỏi “vùng chống lấn” và huỷ kết nối với tuyến cũ. Do đó, trạm di động vẫn có thể nhận được các gói tin tại địa chỉ care – of cũ trong khi thực hiện cập nhật liên kết mới với đại lý gốc và các trạm tương đương.
Nhờ có kho chứa liên kết tại các trạm tương đương, các gói tin xuất phát từ các trạm này sẽ được định tuyến trực tiếp đến địa chỉ care – of của trạm di động. Do vậy sẽ giảm bớt được các công việc xử lý tại đại lý gốc. Đây chính là cơ sở đảm bảo cho sử ổn định, độ tin cậy, và giảm thiểu lượng tải trên toàn bộ mạng.
5.3.6 Cơ chế phát hiện đại lý gốc:
Trường hợp trạm di động không biết địa chỉ của đại lý gốc, Mobile IPv6 cung cấp một cơ chế cho phép trạm di động có thể tự phát hiện địa chỉ của một đại lý gốc trên tuyến gốc và có thể đăng ký địa chỉ care –of của nó với đại lý này khi ra ngoài tuyến gốc.
Trước tiên, trạm di động gửi một bản tin cập nhật liên kết đến địa chỉ anycast gồm các đại lý trên tuyến gốc, do đó sẽ tìm được một trong số các bộ định tuyến hiện đang hoạt động như một đại lý gốc. Đại lý gốc này từ chối cập nhật liên kết của trạm di động và gửi trở lại một danh sách gồm tất cả các đại lý trên tuyến gốc, hình 5.17. Danh sách này được duy trì bởi mọi đại lý trên tuyến gốc và nhận được bằng cách học từ các bản tin quảng cáo bộ định tuyến, được quảng bá theo định kỳ.
Địa chỉ IP của đại lý gốc trong danh sách này được sắp xếp theo thứ tự giảm dần của giá trị ưu tiên. Trạm di động sẽ gửi tiếp một bản tin cập nhật liên kết đến một trong các địa chỉ trong danh sách và đợi để nhận được bản tin xác nhận liên kết tương ứng. Nếu không nhận được bản tin xác nhận liên kết hoặc bị từ chối cập nhật liên kết, trạm di động có thể thử đăng ký với một đại lý khác trong danh sách. Nó sẽ thử với từng địa chỉ IP theo đúng thứ tự liệt kê trong danh sách, bởi địa chỉ đầu tiên bao giờ cũng là đại lý thích hợp nhất và địa chỉ cuối cùng là đại lý kém thích hợp nhất.
Hình 5. 4: Hoạt động của Mobile IPv6. 5.4 So sánh Mobile IPv4 và Mobile IPv6:
Khả năng hỗ trợ tính di động trong Mobile IPv6 được xây dựng trên các kinh nghiệm có từ giao thức mobile IPv4 cùng với những cải tiến của IPv6. Bởi vậy Mobile IPv6 sẽ có nhiều đặc trưng giống với Mobile IPv4. Tuy nhiên giao thức này
Tạo địa chỉ COA1
Quảng cáo bộ định tuyến
Bộ định tuyến (R2) Địa chỉ mạng con của tuyến B < Cập nhật liên kết> Tuỳ chọn đích “Home Address” (COA1, địa chỉ của HA, (địa chỉ gốc))
<Xác nhận liên kết>
(Địa chỉ của HA, COA1, (Địa chỉ gốc))
Tiêu đề định tuyến <TCP SYN + <Cập nhật liên kết>> MN truy cập tới CN
Kho chứa liên kết:
-Địa chỉ gốc,COA1,..
(COA1, Địa chỉ của CN, (địa chỉ gốc)) TCP SYN +ACK+<Xác nhận liên kết>
(Địa chỉ của CN, COA1, (địa chỉ gốc)) <TCP ACK>
TCP SYN (Địa chỉ của CN, địa chỉ gốc).
Giả thiết CN chưa có phần tử trong kho chứa liên kết cho MN
<<TCP SYN>>: Gói tin IP – trong – IP.
Địa chỉ của HA, COA1,IP(địa chỉ của CN,địa chỉ gốc) TCP SYN + ACK + <Cập nhật liên kết> (COA1, địa chỉ của CN, (địa chỉ gốc))
Tuỳ chọn đích “Home Address” TCP ACK + <Xác nhận liên kết>
(Địa chỉ của CN, COA1,(địa chỉ gốc)) TCP DATA
...
<Quảng cáo bộ định tuyến>
MN di chuyển sang C
Tạo địa chỉ COA2 <Cập nhật liên kết>
Tiêu đề định tuyến Địa chỉ mạng con của tuyến C
COA2, địa chỉ của HA, (địa chỉ gốc) <Xác nhận liên kết>
(Địa chỉ HA, COA2. (địa chỉ gốc))
<Cập nhật liên kết>
Kho chứa liên kết:
- Địa chỉ gốc, COA2,..
(COA2, Địa chỉ của CN, (địa chỉ gốc))
(Địa chỉ của CN, COA2, (địa chỉ gốc))
<Xác nhận liên kết> Trạm di động (MN) Bộ định tuyến (R3) Đại lý gốc (HA) Trạm tương đương (CN) MN di chuyên sang tuyến B <TCP DATA>
được tích hợp hoàn toàn vào trong IPv6 và được tăng cường thêm nhiều tính năng mới.Sau đây là một số điểm khác nhau cơ bản giữa Mobile IPv4 và Mobile IPv6:
- Trong IPv4 chức năng định tuyến tối ưu được bổ xung dưới dạng các tuỳ chọn mở rộng mà có thể không được hỗ trợ bởi tất cả các trạm IPv4. Còn trong Mobile IPv6 chức năng này được tích hợp trong giao thức.Nó cho phép quá trình định tuyến có thể thực hiện một cách trực tiếp từ một thiết bị tương đương đến bất kỳ một MN nào mà không cần phải đi qua mạng gốc của MN.Do đó tránh được vấn đề định tuyến tam giác như đã đề cập đến trong Mobile IPv4 được thực hiện trên hai giao thức riêng biệt thì nay được tích hợp vào một giao thức duy nhất.
- Trong Mobile IPv6, MN sử dụng địa chỉ COA là địa chỉ nguồn trong phần tiêu đề của các gói tin mà thiết bị gửi đi. Còn địa chỉ gốc được mang trong tuỳ chọn đích “Home Address”. Nó cho phép sử dụng COA trong gói tin một cách trong suốt với các lớp trên lớp IP. Ngoài ra giao thức Mobile IPv6 cũng yêu cầu tất cả các thiết bị dù là di động hay cố định, máy tính hay bộ định tuyến, đều phải có khả năng xử lý tuỳ chọn địa chỉ gốc trong gói tin nhận được.
- Việc sử dụng các tiêu đề của IPv6 cho phép toàn bộ lưu lượng điều khiển của Mobile IPv6 đặt trên các gói tin IPv6 có sẵn. Trong khi đó, với Mobile IPv4 mỗi bản tin điều khiển phải sử dụng các gói tin UDP riêng biệt.
- Không cần triển khai các thiết bị thực hiện chức năng của đại lý ngoại như trong Mobile IPv4. Trong Mobile IPv6 các MN sử dụng các đặc trưng củaIPv6 như: Phát hiện thiết bị cùng tuyến và cấu hình địa chỉ tự động, để hoạt động trên bất kỳ vị trí nào khi rời xa tuyến gốc mà không đòi hỏi sự hỗ trợ đặc biệt nào từ bộ định tuyến cục bộ.
- Cơ chế phát hiện sự di chuyển trong Mobile IPv6cung cấp sự xác nhận cả hai chiều. cho tất cả các gói tin trao đổi giữa MN và bộ định tuyến mặc định hiện thời của nó. Cơ chế này cung cấp khả năng phát hiện tình huống “back hole”, là tình huống mà chất lượng truyền dẫn không đồng đều trên hai hướng. Trong trường hợp đó MN có thể thử tìm một bộ định tuyến khác
và sử dụng COA mới. Trong Mobile IPv4 chỉ có các gói tin từ bộ định tuyến đến MN là được xác nhận.
- Trong Mobile IPv6, hầu hết các gói tin gửi đến MN (khi rời xa mạng gốc) đều được gửi đi bằng cách sử dụng tiêu đề định tuyến mà không dùng phương pháp đóng gói IP – trong – IP như trong Mobile IPv4. Việc sử dụng tiêu đề định tuyến yêu cầu ít hơn số byte phải thêm vào phần tiêu đề của gói tin, do đó sẽ gảm được kích thước gói tin IP cũng như các yêu cầu phải xử lý đối với phần tiêu đề. Mặc dù vậy để tránh việc thay đổi dữ liệu trên đường truyền, các gói tin chuyển tiếp bởi HA vẫn sử dụng phương pháp đóng gói IP – trong – IP.
- Khi rời xa mạng gốc, HA sẽ đứng ra nhận tất cả các gói tin gửi cho MN bằng cách sử dụng cơ chế phát hiện thiết bị cùng tuyến thay vì sử dụng giao thức ARP như trong Mobile IPv4. Điều này làm đơn giản hoá việc thực thi giao thức Mobile IP do không phụ thuộc vào lớp liên kết như ARP.
- Trong Mobile IPv6 do cơ chế phát hiện HA sử dụng gói tin anycast nên chỉ có một lời đáp của một đại lý gần nhất gửi cho MN. Trong khi cơ chế phát hiện đại lý gốc của Mobile IPv4 sử dụng gói tin broadcast trực tiếp và MN phải nhận lời đáp từ tất cả các HA có mặt trên tuyến. Bởi vậy cở chế phát hiện đại lý gốc của Mobile IPv6 tỏ ra hiệu quả và tin cậy hơn do chỉ có một gói tin gửi trở lại MN.
CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG CỦA MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG
Với sự bùng nổ của các thiết bị di động cá nhân thì dịch vụ thoại truyền thống trở nên đơn điệu. Hai xu hướng mang tính toàn cầu trong thế gới công nghệ hiện nay chính là Internet và thông tin di động. Việc triển khai các dịch vụ IP cho