Mobile IP (página 2)

Enviado por Nelson Ernesto Lara Rivas

Partes: 1, 2

El
Sistema IP
Móvil.

El esquema móvil para IP o IP Móvil,
"permite enrutamiento transparente de datagramas IP a nodos
móviles en Internet esto requiere que
el protocolo IP se
extienda para ser transparente a los usuarios móviles,
usuarios fijos y enrutadores existentes en la red.

IP Móvil logra estos objetivos al
proveer a los "host" móviles con una dirección permanente, dirección
"sede" home), independientemente de su punto actual de enlace a
Internet y una dirección encargado, la cual proporciona
información acerca de su punto actual de
enlace. Con todo esto se puede decir que IP Móvil extiende
a IP para remitir a las computadoras
móviles utilizar eficientemente dos direcciones IP, una
para identificación y otra para enrutamiento.

Ejemplo:

Flujo de Datagramas

Esta gráfica muestra lo
siguiente:

Flujo de datagramas hacia y desde el nodo
móvil
En el sentido inverso, los datagramas enviados por el
nodo móvil son enviados generalmente a su destino por
los mecanismos de enrutamiento estándar de
IP.
Adicionalmente se requiere de un nodo especial en el
lugar sede, llamado agente sede (HA), que enviará
paquetes al "host" móvil (MH) a través del
encapsulamiento llamado "tunneling" (entunelamiento) sobre
Internet. En el destino los paquetes serán
desencapsulados, ya sea directamente por el nodo móvil o
por un nodo adicional llamado agente foráneo (FA) o
agente de enlace.

Funcionamiento de IP Móvil

IP Móvil funciona de la siguiente forma: Un nodo
móvil puede tener dos direcciones, una permanente (home) y
una dirección de cuidado (care-of address), la cual es
asociada con la red que el nodo móvil está
visitando. Hay dos tipos de entidades en IP
Móvil:

Un agente inicial que almacena la información
sobre el nodo móvil cuya dirección permanente es
la de la red del agente.
Un agente externo almacena información sobre
cada nodo móvil visitado en su red. Los agentes externos
también cuidan la dirección que está
siendo usada por el móvil IP.

Un nodo esperando comunicarse con el nodo móvil
usa la dirección inicial (home) del nodo móvil para
enviar paquetes. Estos paquetes son interceptados por el agente
inicial (home), el cual usa una tabla y túneles. Los
paquetes a nodo móvil llevan la dirección con un
nuevo encabezado IP, preservando el IP del encabezado
original.

Los paquetes son encapsulados en el final del
túnel para remover el encabezado IP añadido y
entregado por el nodo móvil.

Cuando actúa como emisor, el nodo móvil
simplemente envía paquetes directo al nodo comunicador a
través del agente externo. Si es necesario, el agente
externo podría emplear reverse tunneling por el
túnel de los paquetes del nodo hasta el agente inicial
(home), el cuál alternadamente los remite al nodo que se
comunica.

El protocolo IP Móvil define lo
siguiente:

Un procedimiento
de registro de
autenticación por el cual el nodo informa a su agente
(home) de su dirección care-of;
Una extensión ICMP Router
Discovery, el cual permite que los nodos móviles
descubran agentes caseros anticipados y agentes extranjeros;
y
Las reglas para enrutar paquetes hacia y desde
nodos móviles, incluyendo la especificación de
un mecanismo obligatorio de hacer túnel y de varios
mecanismos opcionales para también, hacer
túnel.

Ejemplo gráfico
de cómo funciona IP
Móvil.

Características de
Movilidad

Un estado sin
restricciones de movilidad para telecomunicaciones inalámbricas requiere de
una completa cobertura de red. Sus dos principales
características (a diferencia de los sistemas
convencionales de telecomunicaciones alámbricas) son el
seguimiento o "roaming" de un área de localización
actual del suscriptor ("host" fuera de su área sede), para
habilitar enrutamiento de llamadas entrantes y "hand-off"
(cambio
automático de canal) entre áreas de cobertura para
obtener comunicación ininterrumpida.

La movilidad del usuario inevitablemente
ocasionará tráfico de señalización
debido a que el sistema de alguna manera siempre deberá
estar enterado del paradero del "host" móvil, con la
finalidad de desempeñar una efectiva entrega de paquetes a
él. De esta forma la estrategia
utilizada para la
administración de movilidad es parte fundamental de la
cantidad de tráfico extra que debe soportar la red, con el
fin de brindar servicio a los
usuarios móviles de Internet. En seguida se analiza su
desempeño.

Optimización del Desempeño del Sistema
IP Móvil

El modelo de
movilidad contempla las características de movilidad del
usuario, que se derivan del movimiento en
dos diferentes escalas utilizando dos modos distintos: los
usuarios en una microescala probablemente se muevan a velocidades
bajas dentro de sus células y
en una macroescala se muevan a velocidades vehiculares dentro y
entre células.

Siempre que un usuario desea obtener algún tipo
de servicio móvil inalámbrico, el usuario
móvil deberá estar registrado todo el tiempo con
algún agente de movilidad, esto es necesario para mantener
su localización en la base de datos
del sistema y por lo mismo el usuario deberá
actualizar/notificar al agente de movilidad, si más de un
tiempo TU (tiempo para actualizar) ha pasado o bien cuando el
móvil ha excedido una distancia de umbral lejos del centro
de la célula
en la cual el usuario estuvo recientemente registrado.

Proceso de Registro en IP
Móvil

El registro en IP Móvil es un proceso a
través del cual un MH realiza las siguientes acciones
[8]:

Solicita servicio de enrutamiento de un agente
foráneo,
Informa a su agente sede de su dirección
"careof" actual,
Renueva un registro que deberá
expirar.
Se desregistra cuando regresa a su enlace
sede.

Debido a que el registro en IP móvil sólo
es válido por un tiempo de vida específico, el
"host" deberá desempeñar el mismo procedimiento
tantas veces mientras éste necesite del servicio, lo cual
incurre en tráfico extra que debe soportar la red para
saber de la existencia del móvil.

Tráfico por Enrutamiento
Triangular

El mecanismo por el cual se envían paquetes a los
"host" móviles es el entunelamiento, éste a su vez
contempla dos tipos de encapsulado. El encapsulado IP dentro de
IP tiene un costo extra de 20
bytes mientras en el encapsulado mínimosólo de 12
bytes

Vamos a ver varios ejemplos gráficos de enrutamiento:

Enrutamiento
triangular (ET) cuando el nodo móvil realiza
micromovimientos

Enrutamiento triangular cuando el nodo
móvil realiza macromovimientos

Mobile IPv4

Entidades funcionales:

IPv4 introduce cuatro entidades funcionales que
son:

Mobile Nodo: Un dispositivo Móvil
Home agent (HA) Un encaminador de red propia que
gestiona la localización del MN.
Forein agent (FA) Un encaminador de la red visitada
que coopera con HA para proporcionar movilidad.
Correspondent Node (CN) Un nodo fijo móvil con
el que MN se comunica.

Fases de de Mobile
IPv4

Mobile IPv4 tiene cuatro fases que
son:

Agent Discovery, donde
el MN tiene que ser capas de detectar si está en su red
propia o en una visitada.
Registratión,
donde el MN se registra en el Home Agent.
Routing and Tunnelling,
donde el MN se comunica con diversos Correspondent
Nodes.
Handoff Management,
donde el MN cambia de subred.

Mobile IPv4 Agent
Discovery

Mobile IPv4
Registration

Mobile IPv4 Routing
and Tunnelling

Mobile IPv4
Handoff

Problemas de Mobile
IPv4

Se requiere un pool de direcciones por cada
Foreign Agent (Carente de
direcciones).
El problema es el mismo cuando se trata de
portabilidad (IPv4) y servidores DHCP.
El triangle
routing es ineficiente.
Problemas con los Firewalls.
Genera una excesiva
señalización.
El tiempo de handoff degrada la
comunicación.

La Escasez de
Direcciones IPv4

En el año 1981, se publicó el protocolo
IPv4. En el año 1985 el total de espacios de direcciones
era de 1/16. en el 1990 de 1/8, en el 1995 de un 1/3, en el 2000
de 1/2 y en el 2002.5 de 2/3

Las direcciones IPv4 se están consumiendo a una
tasa acelerada, veremos algunas medidas para ahorrar
direcciones:

Direcciones via PPP / DHCP.
CIDR (classless inter-domain routing).
NAT (network address translation).

Teóricamente el límite del espacio de
32-bits: ~4 billones de dispositivos
Límite práctico del espacio de 32-bit
space: ~250 millones de dispositivos

Mobile IPv6

Mobile IPv6 es similar a Mobile IPv4, pero Mobile IPv6
es más eficiente que Mobile IPv4

Diferencias entre Mobile IPv4 y Mobile
IPv6:

Hay algunas diferencias entre Mobile IP para IPv4 e
IPv6. Básicamente las diferencias principales se deben a
que el propio protocolo IPv6 trae muchas opciones que se
utilizan para Mobile IP.
Una de las diferencias es que en Mobile IPv6 no son
necesarios los Foreign Agents, para ello se usa la auto
configuración de direcciones y el descubrimiento de
"vecinos", características de IPv6.
Los paquetes en Mobile IPv4 desde el Home Agent hasta
el Mobile Node deben ir encapsulados, y en IPv6 ya no es
necesario.
Mobile IPv6 evita el triangle Routing.
En la fase del diseño del protocolo IPv6 se tuvo en
cuenta la movilidad y está integrada en el protocolo, en
el caso de IPv4 es un parche posterior.

Hay bastantes diferencias más, todas se basan en
el uso de características de IPv6 (como las opciones de
cabecera para el destino) para realizar ciertas operaciones que
en Mobile IPv4 se realizan de una forma un poco "artificial",
como por ejemplo lo de encapsular los paquetes.

Gráfica de
Mobile IPv6, que no necesita FA

Gráfica de
Mobile IPv6, Que evita el Triangle Routing

Quienes usan
IPv6

Proveedores de
Servicio:

Carriers –Servicios de
tránsito.
Internet Exchange Point –ISP & NRN
peering.
ISPs Regionales – Servicios IPv6 a usuarios
finales en ADSL &
ETTH.
Proveedores de Servicio Móviles –
I&D de servicios a futuro.

Empresas Privadas y Corporaciones
–Segmentos en Mercados
Verticales:

NRN & localidades interconectadas (Universidades
& labs de I&D).
Sistemas Federales (Agencias
Gubernamentales).
Proveedores de Hardware.
Varios clientes
requieren el roadmap de IPv6 para cualquier sistema que se
adquieran, aún cuando no estén usándolo
con IPv6

Beneficios y Mejoras
de IPv6 comparado con IPv4

IPv4

Usa dirección de 32 bit.
Las direcciones empiezan a escasear
rápidamente.
Nuevas funcionalidades como seguridad
adicionales.
No está optimizada para redes móviles de
internet.
20 o más años.

IPv6

Usa dirección de 128-bits.
Suficiente espacio de direcciones para dar más
de un millón de direcciones IP a cada ser humano en el
planeta.
Implementaciones de servicios como seguridad puede
ser implementada de extremo a extremo.
Lista para Redes Móviles.
Arquitectura del futuro = Next Protocolo de Internet
de Próxima Generación.

Redes IPv6 en
Ambientes Privados

Plan de implementación:

Seleccionar las estaciones y aplicaciones que
migrarán a IPv6.
Obtener el espacio de direcciones IPv6.
Comenzara migrar las aplicaciones.
Asignación del plan de
direcciones a las funciones y
redes internas
Migración de la infraestructura DNS.
Migración de la red existente IPv4 para
habilitarla con IPv6.
Verificar aplicaciones y funciones.
Conectar el campus a Internet.
Implementar la gestión de la red para IPv6.
Iniciar la implementación de las estaciones y
aplicaciones en el stack dual.

Espacio de direcciones

Obtener el espacio de direcciones de la misma
fuente de IPv4.
- Solicitar al ISP, Local Internet Registry
  (LIR), o Regional Internet Registry (RIR).
- Probablemente requerirá un prefijo /48 o
  mayor.
Diseñar el plan de direccionamiento
IPv6.
- Cada subred usa un prefijo asignado
  /64.
- Campus has 16 bits to design internal
  topology.
- Suggestion: map IPv4 topology to
  IPv6.

Conectividad IPv6

Solicitud de IPv6 al Proveedor de
Servicio.
Usar túnel automático o hacia un
proveedor IPv6

Futuro de Mobile IPv4 y Mobile
IPv6

MIP4 – Mobile IPv4 Working Group.

Mejora el protocolo a través de experiencia
de despliegues.
AAA (Authentication, Authorization and
Accouting).

MIP6 – Mobile IPv6 Working Group.

Estandarizar el protocolo,

MIPSHOP – MIPv6 Signaling and Handoff
Optiminizacion

Mejora el handoff con propuestas como: Hierarchical
Mobile IPv6: o Fast Handovers.

Calidad de Servicio.

Servicios integrado – Mobile
RSVP.
Servicios diferenciados – QoS Broker +
Control de
Admisiones.
Transferencia de contexto.

Conclusiones.

Crecimiento exponencial en número de usuarios
de Internet
Integración transparente de estas
tecnologías para desarrolladores de aplicaciones y
usuarios móviles
Estudios y proyectos
entorno a IP Móvil
Resultados de pruebas
confiables,
Depende en la disposición de vendedores de
plataformas y enrutadores (implementaciones finalizadas o en
camino)
Unión de tecnologías
inalámbricas y dispositivos portátiles han creado
la necesidad de movilidad a Internet.
La movilidad consiste en proporcionar a los usuarios
móviles la capacidad de de cambiar de punto de acceso
mientras mantienen sus conexiones de red.
Solucionar la movilidad a nivel IP permite utilizar
diferentes tecnologías de red y es transparente para las
aplicaciones (ALL-IP).
Mobile IPv4 tiene algunos problemas
que Mobile IPv6 soluciona.
Se están haciendo muchos esfuerzos para
mejorar el tiempo de handoff y el exceso de
señalización

Referencias.

http://es.wikipedia.org/wiki/Mobile_IP

http://www.rediris.es/rediris/boletin/74-75/ponencia13.pdf

http://ieeexplore.ieee.org

http://lacnic.net/ipv6tour/docs/a-gomes-ipv6-ambiente-privados.pdf

http://www.mailxmail.com/curso/informatica/redeslinuxcomo/capitulo32.htm

Biografía del Autor:

Nelson Ernesto Lara Rivas

Nacido en la ciudad de
Azua de Compostela, República Dominicana. Graduado de
Licenciado en Informática en la Universidad
Tecnológica del Sur (UTESUR), profesor y
miembro del consejo académico de la Universidad
Tecnológica del Sur (UTESUR), y Estudiante de Master en
tecnología
de la Información en la Universidad Politécnica de
Madrid
(UPM)