Chương 1: Tổng quan về Mobile IP. Trong các mạng IP, mỗi thiết bị đầu cuối (gọi chung là nút) khi gắn kết với một mạng sẽ được cấp một địa chỉ IP thuộc mạng đó. Địa chỉ IP là địa chỉ được các nút mạng dùng để nhận biết và liên lạc với nhau trên mạng máy tính sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Như vậy, về nguyên tắc khi một nút di chuyển đến một mạng mới nó sẽ được gán một địa chỉ mới, đồng nghĩa với việc các kết nối hiện tại sẽ kết thúc.
Vậy làm thế nào để một nút khi di chuyển giữa các mạng khác nhau mà vẫn duy trì kết nối? IETF (Internet Engineering Task Force) đã phát triển Mobile IP nhằm giải quyết vấn đề này. Moblie IP cung cấp các cơ chế cho phép nút mạng thay đổi điểm gắn kết tới Internet khi di chuyển mà vẫn duy trì được các kết nối. Ý tưởng phát triển Mobile IP. Muốn truy cập Internet ta cần sử dụng một địa chỉ IP.
Thường người ta muốn giữ địa chỉ này ở mọi nơi để sử dụng, nhưng thiết kế IP truyền thống không hỗ trợ tính di động. Vì vậy, khi thay đổi vị trí chúng ta cần địa chỉ IP mới. Như chúng ta đã biết, hầu hết các lưu lượng truy cập Internet là TCP và thay đổi địa chỉ IP buộc TCP thiết lập một kết nối mới. Kết quả là các gói tin của phiên làm việc hiện hành có thể bị mất trong quá trình thay đổi này.
Mặt khác, trong mạng IP, các gói tin được định tuyến dựa trên địa chỉ IP, tương tự như cách để chuyển một bức thư đến một địa chỉ ghi trên bìa thư. Trên mạng, đó là việc chuyển một gói IP đến các thiết bị thông qua định tuyến theo địa chỉ IP được gán trên đó. Vấn đề nảy sinh khi một nút di chuyển ra khỏi mạng hiện tại (mạng nhà) và lập tức không sử dụng định tuyến IP hiện thời được nữa. Kết quả, các phiên làm việc hiện tại của nút này sẽ bị chấm dứt.
Mobile IP được thiết kế để giải quyết vấn đề trên. Mobile IP (MIP) là một chuẩn do nhóm chuyên trách kỹ thuật IETF đề xuất, nó cho phép người dùng giữ nguyên địa chỉ IP của mình trong quá trình di chuyển. Trong MIP, các thiết bị đầu cuối là không dây có thể di chuyển và thay đổi điểm kết nối mà không bị mất liên kết. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong MIP, một nút di chuyển được gọi là nút di động MN (Mobile Node) và có 2 địa chỉ IP là: địa chỉ nhà (địa chỉ trên mạng nhà và cố định ngay cả khi nó di chuyển tới một mạng khác) và địa chỉ tạm CoA (là địa chỉ MN có được khi nó ra khỏi mạng nhà.
Đây là địa chỉ hiện thời của MN trên mạng ngoài). Nhờ vậy MN có thể tiếp tục duy trì phiên làm việc hiện tại. Một số thuật ngữ được sử dụng. - Nút di động MN (Mobile Node): là thiết bị đầu cuối như laptop, điện thoại, thiết bị trợ giúp cá nhân số,… có thể thay đổi điểm kết nối của nó từ mạng này sang mạng khác.
- Nút giao dịch CN (Correspondent Node): thiết bị giống như MN, thực hiện giao dịch truyền thông với MN. - Mạng nhà (Home Network): là mạng mà MN ban đầu kết nối tới trước khi di chuyển. - Địa chỉ nhà (Home Address): là địa chỉ IP được gắn cố định cho MN trên mạng nhà. - Tác tử nhà HA (Home Agent): là một thiết bị (thường là bộ đinh tuyến) trên mạng nhà của MN, nơi mà MN đăng ký địa chỉ tạm hiện thời khi di chuyển đến một mạng mới, HA sẽ nhận các gói tin gửi tới MN trên mạng nhà, đóng gói và chuyển các gói tin đến địa chỉ tạm mà MN đã đăng ký.
- Tác tử ngoài FA (Foreign Agent): là một kỳ thiết bị (thường là bộ định tuyến) trên mạng ngoài, nơi mà MN có được địa chỉ tạm. Nó trợ giúp cho MN nhận các gói tin được HA chuyển tới. Khái niệm tác tử ngoài chỉ có trong giao thức Mobile IPv4. - Địa chỉ tạm CoA (Care-of Address ): Địa chỉ IP của MN ở mạng ngoài được gửi tới HA.
MN sử dụng địa chỉ này sau quá trình chuyển giao để gửi và nhận các gói tin. Gồm có hai loại địa chỉ FCoA và CCoA. +) FCoA (Foreign agent-based CoA): là địa chỉ của MN được cấp bởi FA sau quá trình đăng ký, nhờ vào địa chỉ FCoA, các gói tin gửi đi và đến 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MN sẽ được chuyển tới FA, sau đó FA tiếp tục chuyển tiếp các gói tin này đến đích. +) CCoA (Colocated CoA): trong quá trình đăng ký chuyển giao, nếu sau một khoảng thời gian giới hạn MN không nhận được phản hồi từ FA, MN sẽ sử dụng giao thức Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) để nhận được một địa chỉ IP mới, địa chỉ này gọi là CCoA.
- Đóng gói (Encapsulation): là quá trình sát nhập một gói tin IP gốc vào trong một gói IP khác làm cho các trường tiêu đề của gói IP cũ tạm thời mất đi tác dụng của chúng. - Tạo đường hầm (Tunnel): là đường truyền ảo dùng để truyền các gói tin đã đóng gói. - Giao thức phân giải địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol): là giao thức dùng để chuyển đổi giữa địa chỉ lớp 3 thành địa chỉ lớp 2. HA sử dụng giao thức này để cập nhật bảng địa chỉ ARP cho tất cả các máy chủ được kết nối.
- Gắn kết di động (Mobility Binding): là sự kết hợp của một bộ ba giá trị: địa chỉ nhà của MN, địa chỉ tạm và thời gian tồn tại của sự gắn kết này. Các nhiệm vụ của Mobile IP. Thông thường, Mobile IP có ba nhiệm vụ chính. Nhiệm vụ đầu tiên là xác định vị trí xem MN đang ở đâu, mạng nhà hay mạng ngoài.
Nhiệm vụ thứ hai: phát hiện di chuyển, MN cũng phải tự nhận biết được nó đang di chuyển từ một vị trí này sang vị trí khác trong cùng một mạng khác hay là di chuyển từ mạng này sang mạng khác. Và nhiệm vụ thứ ba là tạo đường hầm truyền dữ liệu giữa HA và MN, MN phải thông báo cho HA vị trí của nó để HA chuyển tiếp các gói tới địa chỉ này. Việc tạo đường hầm giúp cho quá trình liên lạc giữa MN và HA được thuận lợi. Cụ thể các nhiệm vụ này được chi tiết hóa như sau: 1.1 Xác định vị trí.
MN chịu trách nhiệm việc xác định xem MN nằm ở đâu, trong mạng nhà hay ở mạng ngoài. Công việc này được thực hiện thông qua một trong hai quá trình: 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thông điệp quảng bá trạm (Agent Advertisement) hoặc yêu cầu trạm gửi thông điệp quảng bá (Agent Solicitation). Thông thường, FA định kỳ phát bản tin broadcast theo giao thức IRDP (Internet Router Discovery Protocol) để cho MN biết về FA và những dịch vụ mà FA cung cấp thông qua quá trình gửi thông điệp quảng bá trạm [1]. Vì vậy, MN biết mạng mà mình thuộc về.
Trong trường hợp, MN không nhận được bản tin này, MN có thể yêu cầu bằng cách gửi một thông điệp trực tiếp tới FA qua quá trình xin gửi thông điệp quảng bá. Còn nếu không được phản hồi trong một khoảng thời gian giới hạn, MN sử dụng giao thức Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) để nhận được một địa chỉ IP mới. Cả hai quá trình trên tham số TTL (Time to Live) được cấu hình bằng 1 giống như IRDP. Một địa chỉ đích trong gói IRDP có thể được sử dụng như một địa chỉ multicast 224.1, hoặc một địa chỉ broadcast 255.2 thể hiện cấu trúc và ý nghĩa các trường trong bản tin IRDP cùng phần mở rộng hỗ trợ di động.
0 7 8 15 16 23 24 31 Type Code Checksum #addressses Addr.size Lifetime Router address 1 Preference level 1 Router address 2 Preference level 1 … Type Length Sequence number Registration Lifetime R B H F M G r T Reserved Zero or more CoAs … Hình 1.1: Cấu trúc bản tin IRDP và phần mở rộng Mobility. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com STT Các trường trong Ý nghĩa IRDP: 1 Type Type = 9 : gửi thông điệp quảng bá trạm, Type= 10 xin trạm gửi thông điệp quảng bá. 2 Code Code = 0: trạm thông báo là một bộ định tuyến có đủ chức năng. 3 Checksum Gồm 16-bit sửa lỗi cho bản tin ICMP / IRDP.
4 Num Addrs Số lượng địa chỉ của bộ định tuyến được thông báo trong bản tin. 5 Addr Entry Size Số bit trong 32-bit thông tin trên mỗi địa chỉ bộ định tuyến. 6 Lifetime Thời gian tối đa tính bằng giây mà bộ định tuyến có thể coi các địa chỉ là hợp lệ. 7 Router Address[i] Địa chỉ IP các bộ định tuyến gửi đi (nằm trên bản tin gửi) bắt đầu từ i=1 đến Num Addr.1: Ý nghĩa các trường trong bản tin IRDP.
STT Phần mở rộng Ý nghĩa Mobility Extension 1 Type Type= 16: phần mở rộng. 3 Sequence Number Số thứ tự của bản tin thông điệp quảng bá trạm đã gửi, kể từ khi trạm được khởi tạo. 4 Registration Thời gian tồn tại lâu nhất (trong vài giây) mà yêu cầu Lifetime đăng ký sẽ được trạm chấp nhận. Nếu là 0xffff = thời gian vô cùng.2: Ý nghĩa các trường trong phần mở rộng Mobility.
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau giai đoạn phát hiện, MN gửi một bản tin yêu cầu đăng ký hoặc xóa đăng ký CoA mới với HA. Sau đó, một thông báo trả lời đăng ký sẽ được gửi trở lại MN để xác nhận quá trình đăng ký. HA cập nhật địa chỉ nhà của MN và địa chỉ CoA mới. Tất cả bản tin đăng ký đều sử dụng giao thức UDP, trong đó cổng đích được thiết lập là 434.
Giao thức yêu cầu đăng ký và trả lời đăng ký được hiển thị trong hình 1. Trong trường hợp MN trở về mạng nhà của mình, MN vẫn gửi bản tin thông báo để xoá đăng ký cũ với HA (Lifetime được thiết lập là 0). Source Port Destination Port = 434 Length Check sum Hình 1.2: Giao thức UDP. 0 7 8 15 16 23 24 31 Type=1 S B D M G r T x Lifetime Home Address Home Agent CoA Identification Extensions… Hình 1.3: Giao thức yêu cầu đăng ký.
0 7 8 15 16 23 24 31 Type=3 Code Lifetime Home address Home agent Identification Extensions… Hình 1.4: Giao thức trả lời đăng ký. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com STT Tên Ý nghĩa 1 Type Type = 1 yêu cầu đăng ký. Type=3 trả lời đăng ký 2 Lifetime Số giây còn lại trước khi đăng ký hết hạn. Nếu = 0: yêu cầu xoá đăng ký.
Nếu = 0xffff: vô cùng.