Mobile Vermittlungsschicht. Frieder Kirsch

Transkript

1 Mobile Vermittlungsschicht

2 1. Mobile IP 2. DHCP Überblick 3. Manet (Mobile ad-hoc networking)

3 1) Motivation Mobile IP 2) Terminologie 3) IP-Weiterleitung 4) Tunnels und Kapselung 5) Optimierungen

4 Mobile IP Schnelle Lösungen - Neue Adresse am neuen Standort - Mit Hilfe von Dynamischen DNS Aktualisierung der Abbildung von logischen Namen auf IP-Adressen - Alle Wegwahltabellen aller Router ändern

5 Mobile IP IP Mobility Support for IPv4 RFC 2002, Oktober 1996 RFC 3220, obsoleted, Januar 2002 RFC 3344, C. Perkins, August

6 Protokollziele Mobile IP Eigenschaften mobiler Teilnehmer - Oft über drahtlose Verbindungen - Geringere Bandbreite - Höhere Fehlerrate - Batteriebetrieben (Sparsamkeit wünschenswert) Deshalb: Anzahl und Größe von administrativen Nachrichten so gering halten wie möglich!

7 Mobile IP Annahmen/Voraussetzungen - Keine Einschränkungen bei der Vergabe von IP- Adressen - Wechsel des Zugangspunkt nicht häufiger als einmal pro Sekunde - Pakete werden an Hand der Zieladresse im Paketkopf weitergeleitet - Lösung von Makromobilitätsproblemen, weniger geeignet für Mikromobilität

8 Mobile IP Anforderungen Transparenz - Kommunikation nach Standortwechsel möglich - Keine Änderung der IP-Adresse Kompatibilität/Effizienz - Kommunikation mit herkömmlichen Systemen - Keine Änderung der bestehenden Internet-Architektur - Geringe Belastung durch administrative Nachrichten Sicherheit - Authentifizierung aller Registrierungsnachrichten

9 Terminologie Mobile IP Mobile Node (MN) Home Agent (HA) Foreign Agent (FA) Communication Node (CN) Care-Of-Adress (COA) FA COA Colocated COA

10 IP-Paketweiterleitung Paketweiterleitung 1) Agent Discovery 1) Agent Advertisment 2) Agent Solicitation 2) Registrierung 1) Registration Request 2) Registration Reply

11 Agent Discovery Agent Advertisment Typ #Adressen Code Prüfsumme Adresslänge Lebensdauer Router Adresse 1 Präferenz 1 Router Adresse 2 Präferenz 2... Typ Länge Sequenznummer Lebensdauer d. Registr. R B H F M G r T reserviert COA 1 COA

12 Agent Discovery Agent Solicitation - ICMP- Router Solicitation - Nur wenn keine Advertisements eingehen und kein DHCP - Erfolgt keine Antwort, wird wiederholtes Senden verzögert - Kann dazu benutzt werden, um bessere Schicht 3 Verbindung zu finden (Überlappung von Funknetzen)

13 Registrierung Registration Request Typ = 1 S B DMG r T x Lebensdauer Heimatadresse Heimatagent COA Identifizierung Erweiterungen

14 Registrierung Registration Reply Typ = 3 Code Lebensdauer Heimatadresse Heimatagent Identifizierung Erweiterungen

15 Tunnels und Kapselung 1) IP-in-IP 2) Minimale Kapselung 3) GRE

16 IP-in in-ip Kapselung RFC 2003 Ver. Ver. IHL TOS IP-Identifikation Flags TTL IP-in-IP IP-Prüfsumme IP-Adresse des HAs Care-of Adresse COA IHL TOS IP-Identifikation Flags TTL Schicht 4-Protokoll IP-Prüfsumme Originale Sender IP-Adresse des CNs IP-Adresse des MNs Gesamtlänge Fragment Offset Gesamtlänge Fragment Offset TCP/UDP/... Nutzlast

17 Minimale Kapselung RFC 2004 Ver. TTL IHL Schicht-4-Protokoll IP-Identifikation S TOS Min. Encap. Flags IP-Adresse des HAs Care-of Adresse COA reserviert IP-Adresse des MNs Gesamtlänge Fragment Offset IP-Prüfsumme IP-Prüfsumme Originale Sender IP-Adresse (falls S=1) TCP/UDP/... Nutzlast

18 GRE-Kapselung RFC 1701 Ver. TTL C R K S s Ver. TTL IHL DS(TOS) IP-Identifikation Flags GRE IP-Adresse des HAs Care-of Adresse COA Rec. Rsv. Ver. IHL TOS IP-Identifikation Flags Schicht-4-Protok. IP-Adresse des CNs IP-Adresse des MNs TCP/UDP/... Nutzlast Länge Fragment offset IP-Prüfsumme Protokoll Prüfsumme (optional) Offset (optional) Schlüssel (optional) Sequenznummer (optional) Routing (optional) Länge Fragment offset IP-Prüfsumme

19 Optimierungen 1) Binding Cache bei CN 2) Rückwärtstunnel 3) IP Version 6 4) Mikromobilität

20 Binding Cache CN kann aktuelle Adresse des MN in lokaler Wegwahltabelle speichern Bei Ortswechsel des MN erhält der CN von FA-alt eine Binding Warning CN erfragt aktuelle Adresse mittels Binding Request an HA, erhält Binding Update und bestätigt mit Binding Acknowledgement

21 Wechsel des FA Sender HA FA alt FA neu MN Data Data Data Update ACK Data Data Ortswechsel des MNs Warning Request Update ACK Data Update ACK Data Registration Data Data Data t

22 Rückwärtstunnel Sicherheitsmaßnahmen Gruppenkommunikation im Heimatnetz Paketlebensdauer

23 IPv6 Integrierte Sicherheit COA über Autokonfiguration Alle Router beherrschen Advertisment, keine FA notwendig Automatische Wegoptimierung Unterstützung sanfter Wechsel

24 Mikromobilität 1) Cellular IP 2) HAWAII 3) Hierarchical Mobile IPv6 Weder Standards noch endgültige Lösung der Mikromobilitätsproblematik! Bietet Schicht 2 bessere Mikromobilitätsunterstützung?

25 Cellular IP Internet Mobile IP Daten-/Steuerpakete von MN 1 CIP-Gateway BS BS BS Pakete von MN2 zu MN 1 MN1 MN

26 HAWAII Crossover Router 4 Internet HA Backbone Router 2 Mobile IP BS BS Mobile IP 3 MN BS MN 1 DHCP Server DHCP

27 HMIPv6 Internet HA RCOA MAP binding update AR AR MN LCOA new LCOA old MN

28 RFC 2131 DHCP Dynamische Konfiguration von IP- Adresse und Daten zur Netzintegration. Hier: colocated COA für Mobile Node

29 Zeit Server (nicht ausgewählt) Bestimmung der Konfiguration DHCP DHCPDISCOVER DHCPOFFER Client Initialisierung Sammeln der Antworten DHCPDISCOVER DHCPOFFER Auswahl der Konfiguration Server (ausgewählt) Bestimmung der Konfiguration DHCPREQUEST (reject) DHCPREQUEST (Optionen) DHCPACK Bestätigung der Konfiguration Initialisierung komplett Geregelter Abbau DHCPRELEASE Löschen des Kontexts

30 Manet Mobile ad hoc Netze Spontane Infrastruktur - Planung und Verwaltung der Infrastruktur für spontane Kommunikationsbeziehungen zu zeitaufwendig Rettungseinsätze - Zerstörte Infrastruktur - Militärische Operationen Abgelegene Gegenden - Aufbau fester Infrastruktur zu schwierig und/oder teuer Effizienz und Kosten - Nutzung vorhandener Dienste zu teuer - maßgeschneiderte Ad-Hoc Netze besser

31 Manet und Mobile IP Mobile Router Manet Mobile Endgeräte Mobile IP, DHCP Festnetz Router Endgerät

32 Wegewahl Manet Asymmetrische Verbindungen - Unterscheidung von Empfangs- und Sendequalität Redundante Verbindungen - Viele redundante Wege bis zur Vollvermaschung Interferenzen - Übertragungen stören sich gegenseitig Dynamische Topologie - Momentaufnahme nicht möglich

33 Wegewahl im Manet Traditionelle Routing-Verfahren aus Festnetzen nicht effizient für hochdynamische Topologien, asymmetrische Verbindungen oder starken Interferenzen Wegewahl nicht nur auf Vermittlungsschicht Zentralisierte Ansätze funktionieren nicht richtig Viele Knoten benötigen Fähigkeit der Paketweiterleitung Immer verbindungslose Kommunikation Alternative zur Paketweiterleitung ist das Fluten Hierarchische Gruppierung der Knoten kann helfen

34 Manet Beispiele für Routing-Algorithmen 1) Destination Sequence Distance Vector 2) Dynamic Source Routing

35 DSDV Sequenznummern Dämpfung

36 DSR Finden eines Weges Erhalten eines Weges

37 Zusammenfassung Mobile IP - Unterstützung der Endgerätemobilität in Vermittlungsschicht - IPv6 integriert separat hinzugefügte Mechanismen - Einsatz von Firewalls und Mobile IP noch nicht gut genug - Ist Schicht 2 für Mikromobilität besser geeignet? DHCP - Automatische Konfiguration zur Netzintegration - Hauptquelle für Zustelladressen (COAs) in Mobile IP Manet - Mobilkommunikation ohne Infrastruktur - Wegewahloptimierung ist Hauptproblem - Berücksichtigung von Schicht 2 Informationen notwendig

38 Ausblick Mobile Vermittlungsschicht noch längere Zeit ein offener und interessanter Bereich für die Forschung