MobileIP Präsentation im Rahmen des Seminars Mobile Computing Antonio Caliano 8. Mai 2001
Übersicht Einführung Wieso IP als Basis IP und Mobilität MobileIPv6 IPv6 Funktionsweise von MobileIP Unterschiede zu MobileIPv4 Probleme mit MobileIP Weiterführende Ansätze 8. Mai 2001 2
Situation Heute Seit Anfangs 90er Jahre: Zunahme des Datenverkehrs dank WWW flächendeckende digitale Mobilfunknetze Fortschritte in der Wireless Technologie kleinere und doch leistungsstarke Geräte zu erschwinglichen Preisen Verschiedene Systeme verbinden 8. Mai 2001 3
Wieso IP als Basis geeignet für jede Art von Übertragung unabhängig von Medium, Plattform kosteneffektiv relativ einfache Infrastruktur reicht aus global eingesetzt 8. Mai 2001 4
Wieso keine Mobilität in IP IP-Adresse an bestimmtes Netz (Standort) gebunden, nicht an bestimmtes Gerät. ( Festnetztelefon) Was geschieht, wenn mobiler Knoten (MN) Standort wechselt? IP-Adresse muss neuem Netz zugeordnet werden Mobiles Gerät (MN) wechselt auf neue Adresse 8. Mai 2001 5
Übersicht Einführung Wieso IP als Basis IP und Mobilität MobileIPv6 IPv6 Funktionsweise von MobileIP Unterschiede zu MobileIPv4 Probleme mit MobileIP Weiterführende Ansätze 8. Mai 2001 6
MobileIPv6 Verwendung vom zusätzlichen temporären IP-Adressen sog. Care-of-Adresses (CoA) Einführung von sog. Agents als Vermittler zwischen MN und anderen Knoten im Internet Anwendung der Tunneltechnik/Paketkapselung 8. Mai 2001 7
IPv6 Adressformate: Nur lok. sichtbar und eindeutig öffentl. Adressanteil privater Addressanteil lok. Komm. Adresskonfig. Übergangsphase 8. Mai 2001 8
IPv6 (2) Headerstruktur: IPv6-Basis-Header Hop-by-Hop Zieloptionen (für alle) Routing Fragmentierung Authentisierung Verschlüsselung Zieloptionen (nur Endgerät) Payload (TCP,UDP,etc) Immer Vorhanden, Immer 1. Header Nicht-Ziel -Optionen, von allen Knoten bearbeitet (Jumbo Payload, Resource Reservation) Routerliste zur Routensteuerung (nur von Routern in der Liste bearbeitet) Binding Update, zukünftige Optionen 8. Mai 2001 9
MobileIPv6 (2) Mobile Node (MN) Home Agent (HA) Foreign Agent (FA) Correspondent Node (CN) Care-of-Address (CoA) Home-Adress (HomeA) 8. Mai 2001 10
MobileIPv6 (3) Home Network (HN) CN HA MN Kommun. wie gewohnt normales IP Internet FA DHCP MN im Heimnetz Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 11
MobileIPv6 (4) Home Network (HN) CN HA MN MN ändert Standort Internet FA DHCP Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 12
MobileIPv6 (5) Home Network (HN) CN HA besorge CoA (stateful addr. config.) Internet geht ohne FA DHCP MN ICMP CoA = Netprefix + LLA (MAC) (stateless addr. config.) Phase 1: Agentenerkennung Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 13
MobileIPv6 (6) Home Network (HN) 3) override CN HA 2) update Binding 1) Registriere akt. CoA authentisiert Internet FA DHCP MN Phase 2: Registrierung Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 14
MobileIPv6 (7) Home Network (HN) CN HA Encapsulation HA fängt Pakete für MN ab Internet FA DHCP MN Phase 3: MobileIP-Komm. Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 15
MobileIPv6 (8) Home Network (HN) CN HA Tunnel Internet FA DHCP MN Decapsulation Phase 3: Tunneling Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 16
MobileIPv6 (9) Home Network (HN) CN HA Internet Antwort: normales IP : FA DHCP Binding Update über Zieloption Header (authentisiert) MN Phase 3: MobileIP-Komm. Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 17
MobileIPv6 (10) Home Network (HN) CN HA Internet Kommunikation (Tunnel oder Header) Forwarding FA DHCP MN Führen jeweils caches mit Bindings für jeweilige Partner Foreign Network (FN) 8. Mai 2001 18
MobileIPv6 (11) Erstmaliger Kontakt: über HA und Tunneling Nach Binding Update: Komm. CN-MN: Routing Headers statt Kapselung CoA des MN als Zieladresse im IPv6-Header Homeadresse des MN als echtes Ziel im Routing Header als letzte Adresse der Liste Binding Einträge in Cache verfallen erst nach Timeout oder Unerreicharkeit (ICMP-Error) 8. Mai 2001 19
MobileIPv6 (12) Trotz Binding Info: Paket wird nie direkt, d.h als einfaches Paket, an Gegenseite geschickt: Tunneling Headers Transparenz für höhere Schichten 8. Mai 2001 20
MobileIPv6 (13) Was ist anders als in MobileIPv4: Verzicht auf FA link lok. Adressen / autom. Konfig. Binding Updates (mit Caching) auch direkt an CN effizienter CN muss mehr können 8. Mai 2001 21
MobileIPv6 (14) Was ist anders als in MobileIPv4: Authentisierungs, Verschlüsselungsheaders Sicherheit schon in Layer 3 Sicherheitsfunktionen als Pflicht im Protokoll Routing, Ziel Headers einfache Routenoptimierung (Dreiecksrouting) Verzicht auf aufwendiges Tunneling 8. Mai 2001 22
Vorzüge von MobileIP Keine wesentlichen Änderungen an Infrastruktur notwendig Relativ einfaches Protokoll lässt sich schnell implementieren und global einsetzen einfache, sichere und günstige Möglichkeit, VPN über das Internet zu realisieren 8. Mai 2001 23
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Probleme mit MobileIP Security (Firewalls, Schlüsselmanagement) Abwicklung von Handovers insbesondere bezogen auf bestehende TCP- Verbindungen (lange Handovers) bei häufigen Netzwechel 8. Mai 2001 25
Handover Handover bei Netzwechsel Wechsel ist relativ aufwändig (neue CoA, Registrierung) Timedelay (bis mehrere Sek.) Hard Handover (einfachster Fall): MN vorübergehend nicht erreichbar, d.h. Pakete können verloren gehen. aktive TCP-Verbindungen brechen ein: Exponential Backoff Slow Start Algorithmus 8. Mai 2001 26
Handover Exponential Backoff: Annahme von Stau, wenn ACK nicht so schnell wie erwartet eintreffen erhöhe erwartete Antwortzeit reduziere Sendefenstergrösse Slow Start: passe Sendeleistung langsam an Kapazitätsgrenze an Sendefenstergrösse sukzessive erhöhen 8. Mai 2001 27
Handover Folgen eines langen Handovers: TCP-Durchsatz fällt schnell auf Null zurück Wiederbelebungsversuche werden seltener langsame Erholung nach Wiederbelebung Paketverluste müssen vermieden werden 8. Mai 2001 28
Handover Smooth Handover (Varianten): alter FA puffert Pakete während Handover und liefert diese dann an neuen FA brauche FA mit Puffer funktioniert nur wenn Handover schnell genug MN hört auf mehrere CoAs gleichzeitig nicht immer möglich 8. Mai 2001 29
Folgerung MobileIP für Macro-Mobilität ausgelegt einfach universell Ineffizient bei häufigen Handovers (etwa bei funkzellenbasierten Netzen) Ziel: Handover-Zeit verkürzen MobileIP-Ansatz muss erweitert werden 8. Mai 2001 30
Übersicht Einführung Wieso IP als Basis IP und Mobilität MobileIPv6 IPv6 Funktionsweise von MobileIP Unterschiede zu MobileIPv4 Probleme mit MobileIP Weiterführende Ansätze 8. Mai 2001 31
Idee Erweiterung des MobileIP-Konzeptes durch Einbau von Elementen aus Zellenbasierten Netzen wie Mobilfunknetzen: (TeleMIP) Hierarchischer Aufbau Minimierung von Kontrollnachrichtenverkehr Unterstützung von passiven Verbindungen Lose Standorterkennung (Paging) 8. Mai 2001 32
Funktionsweise HA Home Network Internet CN Correspondent Network Foreign Network (region, domain) MA FA 1 MN FA 2 BS Subnet 2 BS BS Subnet 1 8. Mai 2001 33
Funktionsweise (2) HA Home Network Internet CN Correspondent Network Foreign Network (region, domain) MA Anmeldung FA 1 MN FA 2 BS Subnet 2 BS BS Subnet 1 8. Mai 2001 34
Funktionsweise (3) HA CN Internet Home Network CoA=MA Correspondent Network Foreign Network (region, domain) MA FA 1 MN Registrierung FA 2 BS Subnet 2 BS BS Subnet 1 8. Mai 2001 35
Funktionsweise (4) Encapsulation HA CN Internet Home Network Tunnel Correspondent Network Decapsulation Foreign Network (region, domain) MA FA 1 MN FA 2 BS Subnet 2 BS BS Subnet 1 8. Mai 2001 36
Funktionsweise (5) HA Home Network Internet CN Correspondent Network Foreign Network (region, domain) MA FA 1 MN FA 2 BS Subnet 2 BS BS Subnet 1 8. Mai 2001 37
Vorteile gegenüber MobileIP die meisten Updates sind lokal kürzere Latenzzeiten (Handover) weniger globale Updates (TCP, QoS) lokale (private) Adressierung/Routing freie Gestaltung innerhalb einer Region womöglich Einsatz proprietärer Protokolle kontrolliertes Load Balancing durch geeignete Anzahl von MA 8. Mai 2001 38