Adatátviteli rendszerek Mobil IP Dr. habil Wührl Tibor Óbudai Egyetem, KVK Híradástechnika Intézet
IP alapok Lásd: Elektronikus hírközlési hálózatok OSI rétegmodell; IPv4; IPv6; Szállítási protokollok; …stb.
Mobil IP szükségesség • Mobil készülékek csomagkapcsolt hálózati tartalom szolgáltatásokat vesznek igénybe, és itt az végpont azonosítás IP-vel történik. Miben különbözik a fix hálózati pontra csatlakozó berendezés IP címe és egy, a hálózatban mozgásra képes eszköz IP címe? Fix IP földrajzi helyhez tartozik (lásd: IANA IP tartományok felosztása).
Mobil IP • Az IP cím feladata továbbra is a végpont beazonosítás; • Az IP cím mozgás közben nem változhat, mert akkor nem felelnénk meg az első kritériumnak. • Mivel az eszköz földrajzi helye változik / változhat -> hálózat más pontjához kapcsolódik az eszköz – > IP címnek igazodni kellene ehhez, vagyis az IPnek változnia kell. • Megoldás: „Mobil-IP” RFC2002->3220->3344->5944
Mobil IP IETF RFC – terminológiák MN-Mobile Node: Olyan node, mely cseréli a hálózati csatlakozási pontját, anélkül, hogy az IP-je változna; HA-Home Agent: Router a home hálózatban; FA-Foreign Agent: Router, melyhez az MN kapcsolódik; COA-Care-of Address: FA-MN kapcsolathoz pl. DHCP-vel kiosztott, helyfüggő cím;
Két IP cím bevezetése: Home address – Care Of Address
Mobil IP A „Home Address” a saját hálózatban az MNnek kiadott és nyilvántartott IP cím, ami az MN azonosítására szolgált. Ez az IP cím lehet másoknak ismert (erre a címre küldünk csomagot, ha a cél eszközt el akarjuk érni). „CoA” az az IP cím, amit az MN a hálózat kapcsolódási ponton kap. Ezen a címen érhető el ténylegesen az MN az adott pillanatban.
Fix pontra kapcsolódó Host küld infót a mozgó „A” MN-nek 1. IP csomag küldés „A”-nak, a csomag eljut az „A” home hálózatába; 2. HA beágyazza az IP csomagot egy másik IP-be, mely külső burokban a CoA szerepel cél IP címként; 3. FA továbbítja a csomagot az „A” felé. 4. Vissza válasz „X”-nek az „X” IP cél címmel történik. 5. FA gond nélkül továbbítja „X” felé a csomagot.
IP – IP enkapszuláció
IP-IP „minimál” enkapszuláció
Mobil IP áttekintése Agent discovery A Home agent és a Foreign Agent képes hirdetni a saját rendelkezésre állásukat (minden linken, melyen szolgáltatást nyújtanak). Az újonnan érkező MN képes kérdezni az Agent-eket. Regisztráció • Közvetlenül a saját Home Agent-nél; • Foreign Agent-en keresztül a Home Agent-hez.
Mobil IP áttekintése 1. Mobility Agent (ami lehet Home Agent vagy Foreign Agent) hirdeti magát az „Agent Advertisement” üzenettel. 2. MN veszi az „Agent Advertisement” üzenetet és beazonosítja magát, hogy a saját (Home) hálózatában van, vagy idegen (Foreign) hálózatban van. a.
b.
Home hálózatban tartózkodáskor a „Mobility services” nélkül tud működni, a regisztrálás megtörténik a „Registration Request” – „Registration Reply” üzenetekkel. Idegen hálózatban tartózkodáskor az MN COA-t kap. Az MN ezt követően a Foreign Agent-en keresztül regisztrál a Home Agent felé a „Registration Request” – „Registration Reply” üzenetekkel.
Mobil IP áttekintése CoA kiosztás a „Foreign” hálózatban • Agent Advertisement üzenettel úgynevezett „Foreign agent care-off address” kiosztás történik; • DHCP-vel „Co-located care-of address” kiosztás történik. Az első esetben a tunneling megszűnik a Foreign agent eszköznél, a második esetben a tunneling végighalad és az MN bontja ki azt.
Mobil IP áttekintése Mobil-IP RFC szerint definiált üzenetek „Mobil IP Control”: Registration Request Registration Reply
Ezek az üzenetek UDP-vel utaznak a 434 porton, IP csomagban.
Mobil IP áttekintése Registration request üzenet
Mobil IP áttekintése Registration Reply üzenet
Mobil IP áttekintése
Multipath TCP - MPTCP A TCP kapcsolat orientált eljárás, mely IP cím megváltozása esetén a kapcsolat lebontásra kerül (az megszakad). Lásd Elektronikus hírközlési hálózatok tantárgyban a TCP-t. Redundáns, több csatornás kapcsolatok kialakításának lehetősége a szállítási rétegben a többutas TCP. RFC6824 szerint (2013)
Multipath TCP - MPTCP Az MPTCP-vel kapcsolatos elvárásaink: • Legyen kompatibilis a TCP-vel; • Paraméterezhetők legyenek a csatornák, ha van több; • Egy csatorna esetén normál TCP-ként működjön.
Multipath TCP - MPTCP Kapcsolat felvételi eljárás • Fő folyam felépítése; • Első alfolyam felépítése; • … „n”-edik alfolyam felépítése. A Fő folyam felépítéséhez a kliens a SYNC üzenettel kezd + MP_capable + Sender_key. Szerver (Ha MP képes), akkor SYN+ACK + MP_capable + Server_key küldésével válaszol. Kliens ACK + Sender_key + Server_key „token”-el válaszol. Ezzel kész a hármas kézfogás a TCP kapcsolat felépült.
Multipath TCP - MPTCP Fő folyam felépítés, majd további kapcsolatok (alfolyamok)
Multipath TCP - MPTCP Alfolyam felépítés A kliens (előző ábra szerint „Host A”) több IF-fel rendelkezik, így egy másik IF-en is indít kapcsolat felvételt a 4. rétegben a Szerver felé („Host B”). A SYN üzenet most a MP_JOIN-nal egészül ki + „TOKEN”, ami jelzi a szerver felé, hogy meglévő és beazonosított TCP kapcsolathoz szeretne az új kapcsolat „csatlakozni”. Ez alapján folytatódik a 3-as kézfogás. További alfolyamok is felépülhetnek, csatlakozhatnak a fennálló MPTCP-hez.
Multipath TCP - MPTCP Gyakorlati példák
Multipath TCP – MPTCP TCP header -> MTCP header Új paraméterek az „Options” mezőbe kerültek: -Data Sequence Number; -Data ACK (ez gond lehet a „midle box”-ok esetén!)
MPTCP megszakadás kezelés • Minden „subflow” az oprendszerben azonosított (4. réteg); • Minden „subflow”-on belül saját és folytonos sequence és ACK number van; -Rövid idejű „subflow” megszakadás esetén az ismert TCP mechanizmussal javul a hiba. -Link kiesés, vagy bontás esetén az elveszett TCP szegmensek átterelődnek a másik „subflow” irányába. Ekkor a sequence number átszámozódik!
MPTCP megszakadás kezelés • Az MPTCP képes az adatfolyam zökkenőmentes átadásra. -make-before-break (például egy UE elhagy egy WLAN-t és átvált mobilnet hozzáférésre, az „elhagyás” előre érzékelhető volt); -break-before-make (például egy UE elhagy egy WLAN-t és átvált mobilnet hozzáférésre, az elhagyás egy megszakadásból származott, de nem bont el a TCP kapcsolat); -paralel kapcsolat kiesés (subflow átvétel).
Köszönöm a figyelmet!
