Chuyên đề: công nghệ di động mobile ip

Giao thức IP ( Internet Protocol ): Giao thức liên mạng,hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng và gói. dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối gọi là các gói ( packet hoặc datagram ).Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo,nghĩa là gói dữ liệu có thể đến nơi mà không còn nguyên vẹn và không theo thứ tự.Địa chỉ IP của mỗi người trên Internet là duy nhất và nó sẽ đại diện cho chính người đó.

Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông

Chuyên đề: Công nghệ di động Mobile IP

Giảng viên:TS.Nguyễn Thu Hằng

Các thành viên:

Bùi Quang Huy

Đỗ Văn Hùng

Đỗ Đức ThôngLương Việt Hòa

1-1

TOP-000000

1 -PLAYER GAME

4 -PLAYER GAME

 Nội Dung

I.Giới thiệu

II.Nguyên lý hoạt động cơ bản

IV.Ứng dụng và hướng phát triển

III.Một số vấn đề và cách giải quyết

I.Giới thiệu

Trong những năm gần đây,sự ra đời của các thiết bị di động với những tính năng như:gọn nhẹ,di động,giá thành hợp lí đã được mọi người rất ưa chuộng.Với cấu hình các mạng thông thường hiện nay,thiết bị di động sẽ bị thay đổi các thiết lập mạng khi nó kết nối với một mạng khác.Điều này gây ra không ít phiền toái cho người sử dụng.

Hình1.1.Khi người sử dụng đang di chuyển,đang duyệt WEB,một địa chỉ IP được xác lập

Hình1.2.Quá trình chuyển giao,địa chỉ IP bị thay đổi,quá trình duyệt WEB bị ngắt

Mục đích của việc xây dựng giao thức Mobile IP là để phát triển giải pháp

cho thiết bị di động duy trì kết nối và dịch vụ khi chuyển mạng.Do đó mục

đích của Mobile IP là làm thế nào để địa chỉ IP trong suốt với các ứng dụng.

1.1.Khái niệm

Giao thức IP ( Internet Protocol ): Giao thức liên mạng,hướng dữ liệu được sử

dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng và gói.

dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối gọi là các gói ( packet hoặc

datagram ).Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo,nghĩa là

gói dữ liệu có thể đến nơi mà không còn nguyên vẹn và không theo thứ tự.Địa chỉ

IP của mỗi người trên Internet là duy nhất và nó sẽ đại diện cho chính người đó.

Mobile IP : là một giao thức của IETF giúp người dùng với thiết bị di động của mình có thể di chuyển từ mạng này sang mạng khác mà vẫn duy trì được liên lạc đang diễn ra, đồng thời không thay đổi địa chỉ IP cố định của nó

Mobile IP cho phép thiết bị di động có 2 địa chỉ: địa chỉ nhà ( cố định vĩnh viễn)

và địa chỉ care-of ( thay đổi khi thiết bị di chuyển sang mạng khác ).

1.2.Các khái niệm thường dùng trong Mobile IP

Mobile Node (MN): Nút mạng di động

Home Agent (HA): Router mạng nhà

Home Of Address (HoA): Địa chỉ nhà của MN Home Network (HN): Mạng nhà của MN Correspondent Node (CN): Nút mạng khách trao đổi với MN Foreign Network (FN):Mạng khách

Foreign Agent (FA): Router mạng khách

Care-of Address (CoA): Địa chỉ tạm khi FA cấp

Registration Request (RRQ): Yêu cầu đăng kí được MN gửi đến FA và HA

1.3.Chuẩn, đặc trưng và phiên bản của Mobile IP

1.3.1.Chuẩn

IP di động ( Mobile IP ) là một chuẩn

do nhóm chuyên trách kỹ thuật Internet

( Internet Engineering Task Force- IETF)

đề xuất và được trình bày cụ thể trong

tài liệu RFC 3344 và RFC 5944 (RFC

5944 mới được công bố vào tháng 11/2010).

1.3.Chuẩn, đặc trưng và phiên bản của Mobile IP

Mobile IP hỗ trợ khả năng di động ở lớp IP ( lớp mạng ) cho các thiết bị đầu cuối với 2 đặc trưng cơ bản sau:

Sự di động hoàn toàn trong suốt đối với các ứng dụng bên trên lớp IP, nghĩa là các ứng dụng được thực hiện giống như khi thiết bị đầu cuối không di chuyển.

Là giao thức dựa trên IP nên Mobile IP có thể được triển khai trên bất

kỳ mạng truy nhập nào, bao gồm cả các mạng hữu tuyến (PSTN,ISDN

1.3.2.Đặc trưng

,Ethernet,xDSL…) và vô tuyến (WLAN,GPRS,UMTS,…).

1.3.3.Phiên bản

MIPv4: Giải pháp di động cho mạng sử dụng IPv4.Giao thức Internet phiên

bản 4 ( Internet protocol version 4 ) là phiên bản thứ 4 trong quá trình phát triển

của các giao thức.Hiện nay, MIPv4 đang được sử dụng rộng rãi nhất.

MIPv6: Giải pháp di động cho mạng sử dụng IPv6.Địa chỉ IP sử dụng 128 bit

để mã hóa dữ liệu, nó cho phép sử dụng nhiều địa chỉ hơn so với phiên bản MIPv4.

II.Nguyên lý hoạt động cơ bản:

Gồm 4 bước:

Bước 1: MN tại mạng nhà

MN kết nối với Internet thông qua một Router HA

MN di chuyển sang mạng khách, sẽ nhận được một địa chỉ CoA

FA quảng bá địa chỉ CoA

Hình2.1.MN tại mạng nhà

Bước 2: MN di chuyển sang mạng khách

MN biết được FA và CoA nó đang sử dụng

MN đăng kí CoA với HA để tạo ràng buộc

Hình2.2.MN di chuyển sang mạng khách

Bước 3: Định tuyến

Khi sử dụng FA, CoA

CN gửi gói tin cho IP cho MN

Gói tin được định tuyến tới HA

HA đóng gói tin và gửi gói tin tới FA theo đường hầm

FA chuyển gói tin tới MN

Hình2.3.Phương thức định tuyến khi sử dụng FA,CoA

Khi sử dụng CCoA ( CoA đồng vị )

MN đăng ký CoA trực tiếp với HA để tạo ràng buộc

HA có thể tạo đường hầm gửi gói tin tới MN

Hình2.4.Phương thức định tuyến khi sử dụng CCoA

Bước 4: Đăng ký

Đăng ký thông qua FA : Khi đăng ký thủ tục yêu cầu 4 bản tin

Yêu cầu đăng ký

Yêu cầu đăng ký

Trả lời đăng ký

Trả lời đăng ký

Hình2.5.Đăng ký thông qua FA

Đăng ký trực tiếp với HA : Khi đăng ký thủ tục yêu cầu 2 bản tin

Yêu cầu đăng ký

Trả lời đăng ký

Hình2.6.Đăng ký trực tiếp với HA

III.Một số vấn đề và cách giải quyết

3.1.Định tuyến tam giác

Khi ở mạng khách thì thông tin trước khi gửi đến MN phải thông qua HA,

rồi từ HA lại chuyển tiếp đến MN.Riêng MN biết rõ địa chỉ CN, nên có thể

gửi trực tiếp đến CN hoặc thông qua HA Nếu thông tin cứ truyền qua HA,

thì rõ ràng thời gian trễ sẽ lớn và quá trình định tuyến như thế sẽ không hiệu quả.

Vấn đề này gọi là định tuyến tam giác

Hình3.1.Định tuyến tam giác

Giải pháp đối với định tuyến tam giác:

Hình3.2.Tối ưu hóa định tuyến

Ngay khi MN đăng ký với HA, thì nó sẽ chuyển đến HA.Sau đó MN sẽ gửi một cập nhật ràng buộc tới thẳng CN.CN sẽ duy trì cái ràng buộc này, mỗi một truy nhập (entry) sẽ có một thời gian sống nhất định.Nếu entry vẫn còn hợp lệ thì CN sẽ gửi gói tin trực tiếp đến MN và MN cũng

sẽ gửi trực tiếp đến CN.Nếu entry bị hết hạn thì lúc đó CN sẽ gửi đến HA,rồi từ HA sẽ gửi đến MN như bình thường.Và lúc đó MN sẽ phải gửi lại cập nhật ràng buộc.

3.2.Chuyển giao êm( Forwarding)

Khi một MN di chuyên từ một mạng tạm trú này sang một mạng tạm trú khác ,tức sẽ chuyên từ FA-old (oFA) sang một FA-new (nFA).Trong lúc chuyển từ oFA sang nFA,gói tin sẽ vẫn tiếp tục được chuyển đến oFA.Để giảm số gói bị mất do vấn đề này, oFA sẽ chuyển gói tin nó nhận đươc đến nFA.Đây chính là một cái tiến được gọi là chuyển giao êm (Forwarding).

Cách thực hiện: Một khi MN kết nối xong với nFA, nó sẽ gửi địa chỉ mới của nó đến

oFA, và oFA sẽ chuyển thông tin đến cho nó.Hoặc trước khi di chuyển, nó có thể báo với oFA địa chỉ mới mà nó đến,rồi từ đó,oFA sẽ forward gói tin đến nFA.Các gói tin này sẽ được chuyển đến MN một khi MN kết thúc kết nối với nFA

Hình3.3.Chuyển giao êm

3.3.Truyền hầm ngược ( reverse tunneling )

Đặt vấn đề: Khi MN đang ở mạng khách và gửi gói tin cho CN thì MN phải sử dụng địa chỉ nhà của nó như là địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP.Địa chỉ nhà này không thuộc về mạng con (Subnet) của mạng khách.Trong các mạng hiện nay được trang bị các bộ lọc đầu vào và đầu ra ( fire wall ).Fire wall sẽ chặn các gói tin IP có địa chỉ không hợp lệ vào mạng hay ra khỏi mạng.Khi các gói tin tới

fire wall thì fire wall sẽ kiểm tra xem địa chỉ IP nguồn có hợp lệ hay không.Nếu gói tin đến đã được đăng ký như là tuyến mặc định của địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP thì gói tin đó sẽ được cho qua.Ngược lại, fire wall sẽ loại bỏ gói tin này, bởi

vì khi đó địa chỉ IP là không hợp lệ.Các fire wall như vậy sẽ loại bỏ các gói tin của MN gửi cho CN do địa chỉ nhà của MN không thuộc về mạng con được trang bị fire wall này.

Giải quyết vấn đề: Mobile IP đưa ra phương pháp truyền hầm ngược

FA và HA thông báo cho MN biết nó có hỗ trợ truyền hầm ngược không thông qua bản tin quảng cáo tác nhân.Tuy nhiên, MN cũng có thể yêu cầu truyền hầm ngược thông qua ban tin yêu cầu đăng ký.Khi áp dụng truyền hầm ngược,một đường hầm hai hướng sẽ được thiết lập để có thể truyền các gói tin từ CoA tới HA

Hình3.4.Truyền hầm ngược

3.2.Router di động ( Mobile Router:MR )

Xu hướng hiện nay là di động hóa, khi đó tất cả các Router cũng có khả năng di

chuyển.Router di động sẽ thực hiện chức năng định tuyến cho một mạng di động

(mạng gồm các host di chuyển cùng nhau, ví dụ như LAN trên máy bay, tàu hỏa )

và các node trong mạng sẽ hoạt động giống như khi chúng đang kết nối với mạng cố định.

Hình3.5.Mạng di động

Trong mạng di động, các giao diện của Router di động sẽ hoạt động giống như MN.

Các giao diện nói trên phải là giao diện vô tuyến:WLAN,GPRS, thông tin vệ tinh…

Vì Router di động hoạt động như một MN khi di chuyển nên khi rời khỏi mạng nhà,

nó cũng phải thực hiện các thủ tục đăng kí giống như MN và cũng được cấp một CoA.Khi sang một mạng khách,MR sẽ được kết nối Internet thông qua một FA.FA này là một Router đặt trên mặt đất.Ngoài ra MR cũng có thể hoạt động như một FA

đối với các MN trong mạng di động.

Hình3.6.Định tuyến trong trường hợp MR

IV.Ứng dụng và hướng phát triển

4.1.Ứng dụng: Được ứng dụng trên mạng GPRS tỏ ra vượt trội hơn cả.Xu hướng hiện nay là các mạng đều hỗ trợ giao thức IP.

Hình4.1.Cấu trúc điển hình mạng GPRS hỗ trợ dịch vụ Mobile IP

Người dùng có thể thực hiện các kết nối IP từ bất kỳ mạng truy nhập nào,bao gồm

cả GPRS.Khi truy nhập internet và người dùng có thể di chuyển từ hệ thống này sang

hệ thống khác mà vẫn duy trì được các kết nối bên trên lớp IP.Đây chính là điều mà Mobile IP có thể làm được trên GPRS

Hình4.2.Mạng IP cho phép các dịch vụ có mặt ở khắp mọi nơi

4.2.Hướng phát triển:

Sau sự ra đời của MIPv4, có rất nhiều nghiên cứu nhằm giảm thời gian từ lúc di chuyển đến lúc HA nhận được thông tin CoA của MN.Cùng với sự

ra đời của IPv6

cũng đã được đề nghị Hiện tại Mobile IP hứa hẹn là một giải pháp cho chuyển giao

mạng trong thế hệ thứ tư ( thế hệ 4G ).

Tổng kết:

Nội dung báo cáo đã giới thiệu tổng quan về công nghệ IP di động ( Mobile IP).

Công nghệ Mobile IP là công nghệ cung cấp cho giải pháp chuyển vùng di động,

giúp cho thiết bị di động có thể chuyển vùng khi thiết bị di chuyển sang mạng khách.Nhược điểm của Mobile IP đó là độ trễ khi chuyển vùng ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ thời gian thực, do phải truyền tải gói tin gián tiếp qua các node

mạng nhà và mạng khách

Xin chân thành

cảm ơn !!!