c. Các trường Mobile IP:
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 mạng thông tin di động sẽ là một tất yếu. Nó cho phép người dùng có thể duyệt Web, gửi mail, và làm nhiều việc khác với máy di động của mình.Các thiết bị di động thế hệ 3 (gọi tắt là 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 của thiết bị di động thế hệ 3.Để triển khai các dịch vụ IP cho 3G, các giao thức Internet cần phải thay đổi cho phù hợp với việc cung cấp chức năng 3G, như các dịch vụ chuyển giao thời gian thực và đảm bảo chất lượng dịch vụ.
6.1 Triển khai Mobile IP trong mạng CDMA 2000:
Hệ thống thông tin di động CDMA là một hệ thống thông tin hiện đại, với nhiều tính năng ưu việt. Bằng việc ứng dụng kỹ thuật CDMA đã đem lại cho người dùng nhiều tiện lợi, cũng như đem lại cho khai thác khả năng cung cấp nhiều dịch vụ hữu ích. Ngoài khả năng cung cấp dịch vụ thoại thông thường, CDMA còn cung cấp nhiều dịch vụ khác như: SMS, hợp thoại, fax, audio,…Một trong những ưu điểm lớn nhất của CDMA2000 1x là cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ cao 144kbps đến 2Mbps.
Để sử dụng được các dịch vụ của Mobile IP, thì ngoài việc triển khai Mobile IP vào trong hệ thống, các mạng di động thế hệ 3 đều hỗ trợ giao thức Mobile IP. Đều có khả năng truy cập Web, gửi thư, truyền tải dữ liệu,…Trong trường hợp này các trạm di động chính là các MN. Các MN kết nối với mạng IP thông qua mạng vô tuyến và các nút dịch vụ số liệu gói (PDSN).
PDSN là điểm kết nối MN với mạng IP và nó hoạt động như là một FA. Nó sử dụng giao thức PPP để thiết lập, duy trì và kết thúc một liên kết với MN. PDSN hiện thời cũng có thể tuỳ chọn ảnh hưởng với PDSN trước để hỗ trợ chuyển giao
giữa các PDSN, điều này không bao gồm mạng gốc.PDSN có thể định tuyến các gói tin đến mạng IP hoặc có thể định tuyến trực tiếp các gói tin đến HA (trường hợp đường ngầm hướng ngược). Nó cũng giám sát địa chỉ nguồn của các gói tin gửi đi từ MN, nếu địa chỉ nguồn không hợp lệ (chưa được đăng ký) thì PDSN sẽ huỷ các gói tin và khởi động lại liên kết với MN (sử dụng giao thức PPP).
Mạng gốc của MN là một mạng máy tính truyền thông có truy nhập Internet, một đại lý gốc có cấu trúc như một bộ định tuyến thông thường có thêm chức năng giao thiếp với PDSN và các chức năng liên quan đến việc quản lý và điều khiển hoạt động của các MN thông qua giao thức Mobile IP.
Trung tâm nhận thực, cấp phép và tính cước AAA là một máy chủ lưu trữ chi tiết về thuê bao, nó được sử dụng để cấp giấy phép người dùng và kiểm tra khả năng sử dụng các dịch vụ yêu cầu. Trong trường hợp này nó hoạt động tương tự như HLR, nó cũng có thể lưu trữ và truyền tải các thông tin về tài khoản người dùng.
Home IP Network Home AAA Mobile Station Mobile Client MSC/ VLR Visited AAA SS7 Network Access Network PCF HLR Home Access Provider Network PDSN/FA IP Network R-P interface AAA Broker Network Broker AAA Home ISP Private Network Visited Provider HA Hình 6. 1: Mô hình mạng CDMA 2000 1x với Mobile IP.
Quá trình đăng ký Mobile IP trong CDMA 2000 diễn ra như sau:
1) MN di chuyển sang một mạng mới và gửi một thông báo yêu cầu dịch vụ đến BTS. BSC kiểm tra sự tồn tại của liên kết và chuyển tiếp yêu cầu đến PSDSN.
2) MN sử dụng giao thức PPP để liên kết với PDSN rồi gửi ID và dữ liệu bảo mật của nó cho PDSN.
3) PDSN sử dụng ID của MN để định vị AAA gốc và yêu cầu AAA gốc cấp phép người dùng.
4) AAA yêu cầu xác nhận xem MN có đăngg ký sử dụng dịch vụ Mobile IP không? (thông qua dữ liệu bảo mật của MN).
5) HA trả lời AAA.
6) Nếu MN có đăng ký sử dụng dịch vụ Mobile IP thì AAA sẽ cấp phép cho người dùng.
7) MN tìm kiếm FA và PDSN đáp lại bằng bản tin quản bá. Từ bản tin quảng bá MN nhận được địa chỉ tạm COA.
8) MN đăng ký địa chỉ COA với HA.
Việc triển khai giao thức Mobile IP trong mạng CDMA 2000 giúp cho người dùng có thể duy trì kết nối với mạng gốc liên tục.Nhờ đó mà người dùng có thể sử dụng bất cứ dịch vụ nào mà mạng gốc cung cấp như: truy cập Internet, truy cập vào hệ thống quản lý, cơ sở dữ liệu của mạng gốc….
6.2 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS:
Mặc dù Mobile IP có khả năng hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng khác nhau (IP, X25,…), nhưng việc sử dụng giao thức IP tỏ ra vượt trội hơn cả. Xu hướng hiện nay là các mạng đều hỗ trợ giao thức IP. Việc lựa chọn giao thức IP cho mạng vô tuyến cũng có nhiều lý do khác nhau: Thứ nhất, bằng việc xây dựng các mạng trên cơ sở IP, các ứng dụng được viết cho mạng dữ liệu hữu tuyến có thể hoạt động được trên mạng vô tuyến. Thứ hai, giảm chi phí nhờ việc tích hợp và quản lý tập trung các mạng hữu tuyến và vô tuyến.Thứ ba, những cải tiến trên công nghệ IP như chất lượng dịch vụ (QoS),…có thể được áp dụng trực tiếp trên mạng vô tuyến. Ngoài ra
việc hướng tới một mạng IP cho phép phát triển và đưa ra các dịch vụ theo yêu cầu rất dễ dàng, cho phép các dịch vụ có mặt ở mọi nơi, bất kể sự khác biệt hay các trở ngại về kỹ thuật trên hạ tầng mạng.
Người dùng có thể thực hiện các kết nối IP từ bất kỳ mạng truy nhập nào, bao gồm cả GPRS. Nói các khác không có sự khác biệt nào giữa việc sử dụng mạng Ethernet, WLAN, hay GPRS,…khi truy cập Internet và người dùng có thể di chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác mà vẫn duy trì được các kết nối trên lớp IP. Đây cũng chính là điều mà Mobile IP có thể làm được trên GPRS. Phần này sẽ giới thiệu về cách triển khai Mobile IPv4 trên mạng GPRS.
Hai bước cần được thực hiện để phát triển hệ thống GPRS theo hướng hỗ trợ Mobile IP: Trong bước đầu tiên chỉ cần thực hiện một số thay đổi nhỏ là có thể cho phép người sử dụng di chuyển giữa các GPRS hỗ trợ Mobile IP. Bước tiếp theo là tối ưu hoá đường đi giúp cho việc trao đổi thông tin hiệu quả hơn.
6.2.1 Bước 1 - Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP:
Trong bước này dịch vụ Mobile IP được đưa vào hệ thống GPRS một cách tích hợp chức năng đại lý ngoại (FA) vào nút GGSN. Khi đó trong trường hợp chuyển vùng, một trạm di động (MS, đã được cấp cố định một địa chỉ IP công cộng) có thể yêu cầu sử dụng và kết nối qua GGSN của PLMN khách. Nếu PLMN khách không hỗ trợ tính năng này thì GGSN trên PLMN gốc sẽ được sử dụng; nghĩa là MS được kết nối qua giao diện Gp. Để đơn giản bước này chỉ đề cập đến trường hợp MS sử dụng cùng một GGSN, trên mỗi PLMN trong suốt quá trình kết nối.
Hình 6.1 miêu tả cấu trúc điển hình của một mạng GPRS hỗ trợ dịch vụ Mobile IP. Trong đó một firewall được sử dụng để ngăn chặn các lưu lượng không mong muốn từ Internet.
Hình 6. 2: Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP.
Để hỗ trợ dịch vụ Mobile IP, mỗi mạng GPRS chỉ cần một nút GGSN thực hiện chức năng của FA, chỉ cần cài đặt thêm phần mềm mà không yêu cầu nâng cấp thêm phần cứng, và được ký hiệu là GGSN/FA hay FA cổng (GFA – Gateway FA). Trên PLMN gốc, cần bổ xung thêm một nút (thường là bộ định tuyến) thực hiện chức năng đại lý gốc (HA). Địa chỉ care – of mà MS đăng ký với HA là địa chỉ IP của GFA. MS cũng có thể yêu cầu một địa chỉ colocated care – of từ một máy chủ DHCP trên mạng dịch vụ của PLMN khách. Mặc dù địa chỉ colocated care – of được cấp riêng cho MS song theo cấu trúc này MS buộc phải đăng ký với HA thông qua GFA.
Sự có mặt của GFA tạo ra một sự phân cấp trong quản lý di động. Trong đó, Mobile IP là giao thức quản lý tính động (macro – mobility) trong mạng dịch vụ. Nó được sử dụng để quản lý tính động của lớp IP, giữa hai mạng truy nhập (có thể là hữu tuyến hay vô tuyến). Chức năng quản lý di động (micro – mobility) được thực