Movilidad y Nueva Internet
Por Wolfgang Fritsche y Florian Heissenhuber, de iABG
A medida que aumenta la presencia de la informática móvil, el soporte de movilidad para los dispositivos Internet se convierte en una cuestión clave. No sólo se espera que el número de ordenadores móviles crezca enormemente, sino que ya existen teléfonos celulares ofreciendo servicios IP basados en WAP o GPRS, y su número aumentará rápidamente. Los dispositivos celulares de tercera generación trabajarán con conmutación de paquetes en vez de conmutación de circuitos, por lo que los servicios IP sobre dispositivos celulares de 3G serán una parte integral del futuro.
Actualmente, diversos problemas dificultan el roaming con dispositivos de Internet móvil. Los inconvenientes comienzan cuando se desconecta el dispositivo móvil de Internet y se conecta con cualquier otra cosa. Por lo general, no podrá continuar la comunicación a menos que se configure el sistema con una nueva dirección IP, la máscara de red correcta (netmask) y un nuevo router por defecto.
El problema tiene su origen en los mecanismos de encaminado (routing) que se usan en Internet. Las direcciones IP definen una clase de relación topológica entre los ordenadores conectados. Las versiones actuales de los protocolos Internet asumen implícitamente que cualquier nodo tiene siempre el mismo punto de conexión a Internet. Además, la dirección IP del nodo identifica el enlace sobre el cual reside. Si un nodo se mueve sin cambiar su dirección IP, no hay información en su dirección de red sobre el nuevo punto de conexión a Internet. Los protocolos de routing existentes no son pues capaces de enviar correctamente los datagramas.
En el escenario mostrado en la figura 1 los paquetes dirigidos a un nodo con el prefijo de subred B siempre serán encaminados al enlace B. Los protocolos actuales de routing de Internet requieren que cambie la dirección de red cuando un host se desplaza a un nuevo emplazamiento.
Para soportar dispositivos móviles, que cambian dinámicamente sus puntos de acceso a Internet, el Internet Engineering Task Force (IETF) está trabajando en la estandarización de Mobile IP. Existen dos variaciones de Mobile IP, Mobile IPv4, basado en IPv4, y Mobile IPv6, basado en IPv6. Aquí nos centraremos en este último.
Mobile IPv6 permite a un host IPv6 dejar su subred de origen mientras mantiene transparentemente todas sus conexiones presentes y sigue siendo alcanzable por el resto de Internet. Para ello, Mobile IPv6 identifica cada nodo mediante su dirección de origen (home address) estática. Cuando un nodo móvil está fuera de su lugar de origen (home), envía información sobre su actual localización al agente de origen (home agent) de su enlace de origen (home link). El agente de origen intercepta los paquetes dirigidos al nodo móvil y los tuneliza a su localización actual.
Este mecanismo es completamente transparente para todos las capas superiores a IP, como, por ejemplo, para TCP, UDP y, por supuesto, para todas las aplicaciones. Por lo tanto, las entradas DNS a un nodo móvil se remiten a su dirección de origen, y no cambian si el nodo móvil cambia su punto de acceso a Internet. De hecho, Mobile IPv6, si bien influye sobre el encaminamiento de los paquetes, es independiente del protocolo de routing (RIF, OSPF...).
La solución que aporta Mobile IPv6 se basa en crear lo que se llama care-of-address, cuando un nodo cambia su punto de enlace a la Web. La care-of-address puede ser derivada de la recepción de los anuncios del router (“stateless address autoconfiguration”) o ser asignada por el servidor DHCP (“stateful address autoconfiguration”).
Los nodos móviles se identifican siempre por su dirección de origen (estática), independientemente de su actual punto de conexión a Internet. Cuando sale del punto de origen, el nodo móvil tiene una dirección adicional (temporal) que identifica su localización actual (figura 2). Entonces, los mensajes que llegan a la localización de origen son redirigidos (tunelizados) a la care-of-address.
OPERACION
Los mecanismos de Mobile IPv6 serán explicados usando el escenario mostrado en la figura 3, que muestra tres enlaces y tres sistemas. Sobre el enlace A reside un router que ofrece un servicio de agente de origen, que es, además, el enlace de origen de un nodo móvil. Este nodo móvil se acaba de desplazar del enlace A al enlace B. Adicionalmente hay un nodo correspondiente en el enlace C. Este nodo puede ser móvil o estático.
- Home Agent Registration. Tan pronto como un nodo móvil detecta que se ha movido de un enlace a otro y descubre un nuevo router por defecto, realiza autoconfiguración de dirección (stateful o stateless) y usa esta nueva dirección como su care-of-address. El prefijo de esta care-of-address es el prefijo del enlace que esta siendo visitado por el nodo móvil. Todos los paquetes dirigidos a esta care-of-address alcanzaran el nodo móvil que se encuentra sobre el actual enlace.
El nodo móvil registra su care-of-address en su agente de origen del enlace primario. Por tanto, el nodo móvil envía un paquete a su agente de origen que contiene una opción de destino “Binding Update” (figura 4). El agente de origen registra este binding y devuelve un paquete con una opción de destino “Binding Acknowledgement” al nodo móvil.
- Triangle Routing. Ahora el agente de origen intercepta cualquier paquete dirigido a la dirección de origen del nodo móvil. Por tanto, usa Neighbor Discovery proxy. Neighbor Discovery proxy significa que el agente de origen envía tráfico multicast Neighbor Advertisement en el enlace de origen de parte del nodo móvil, avisando de la dirección de capa de enlace propia del agente de origen a la dirección de origen del nodo móvil. El agente de origen replica además a Neighbor Solicitations de parte del nodo móvil. Cada paquete interceptado es tunelizado al care-of-address registrado del nodo móvil utilizando encapsulación IPv6.
Si el nodo móvil envía paquetes a cualquier otro nodo, lo hace directamente al destino. El nodo móvil establece la dirección fuente de este paquete en el care-of-address e incluye una opción de destino “Home Address”. Como la dirección primaria es estática (al contrario que care-of-address), cada nodo correspondiente puede usar transparentemente el care-of-address para las capas superiores al soporte Mobile IPv6. Estas, incluidas las aplicaciones, no tienen conciencia del care-of-address, sólo de la dirección de origen.
Si un nodo móvil se comunica con un correspondiente mientras está saliendo de su localización primaria, los paquetes son encaminados desde el nodo correspondiente al agente de origen, del agente de origen al móvil y desde el móvil al correspondiente. Este routing es llamado Triangle Routing (figura 5).
- Optimización de ruta. Para evitar el Triangle Routing, un nodo móvil puede enviar Binding Updates (actualizaciones de enlace) a cualquier nodo correspondiente (móvil o fijo). Esto permite a los nodos IPv6 hacer cache de la actual care-of-address y enviar paquetes directamente a un nodo móvil (figura 6).
Cualquier nodo IPv6 que esté enviando un paquete, primero chequea su Binding Cache para la dirección de destino. Si hay una entrada, enviara el paquete al nodo móvil usando una cabecera de routing (en vez de encapsulacion IPv6). La ruta especificada por esta cabecera de routing tiene dos saltos (figura 7). El primer salto es e
Actualmente, diversos problemas dificultan el roaming con dispositivos de Internet móvil. Los inconvenientes comienzan cuando se desconecta el dispositivo móvil de Internet y se conecta con cualquier otra cosa. Por lo general, no podrá continuar la comunicación a menos que se configure el sistema con una nueva dirección IP, la máscara de red correcta (netmask) y un nuevo router por defecto.
El problema tiene su origen en los mecanismos de encaminado (routing) que se usan en Internet. Las direcciones IP definen una clase de relación topológica entre los ordenadores conectados. Las versiones actuales de los protocolos Internet asumen implícitamente que cualquier nodo tiene siempre el mismo punto de conexión a Internet. Además, la dirección IP del nodo identifica el enlace sobre el cual reside. Si un nodo se mueve sin cambiar su dirección IP, no hay información en su dirección de red sobre el nuevo punto de conexión a Internet. Los protocolos de routing existentes no son pues capaces de enviar correctamente los datagramas.
En el escenario mostrado en la figura 1 los paquetes dirigidos a un nodo con el prefijo de subred B siempre serán encaminados al enlace B. Los protocolos actuales de routing de Internet requieren que cambie la dirección de red cuando un host se desplaza a un nuevo emplazamiento.
Para soportar dispositivos móviles, que cambian dinámicamente sus puntos de acceso a Internet, el Internet Engineering Task Force (IETF) está trabajando en la estandarización de Mobile IP. Existen dos variaciones de Mobile IP, Mobile IPv4, basado en IPv4, y Mobile IPv6, basado en IPv6. Aquí nos centraremos en este último.
Mobile IPv6 permite a un host IPv6 dejar su subred de origen mientras mantiene transparentemente todas sus conexiones presentes y sigue siendo alcanzable por el resto de Internet. Para ello, Mobile IPv6 identifica cada nodo mediante su dirección de origen (home address) estática. Cuando un nodo móvil está fuera de su lugar de origen (home), envía información sobre su actual localización al agente de origen (home agent) de su enlace de origen (home link). El agente de origen intercepta los paquetes dirigidos al nodo móvil y los tuneliza a su localización actual.
Este mecanismo es completamente transparente para todos las capas superiores a IP, como, por ejemplo, para TCP, UDP y, por supuesto, para todas las aplicaciones. Por lo tanto, las entradas DNS a un nodo móvil se remiten a su dirección de origen, y no cambian si el nodo móvil cambia su punto de acceso a Internet. De hecho, Mobile IPv6, si bien influye sobre el encaminamiento de los paquetes, es independiente del protocolo de routing (RIF, OSPF...).
La solución que aporta Mobile IPv6 se basa en crear lo que se llama care-of-address, cuando un nodo cambia su punto de enlace a la Web. La care-of-address puede ser derivada de la recepción de los anuncios del router (“stateless address autoconfiguration”) o ser asignada por el servidor DHCP (“stateful address autoconfiguration”).
Los nodos móviles se identifican siempre por su dirección de origen (estática), independientemente de su actual punto de conexión a Internet. Cuando sale del punto de origen, el nodo móvil tiene una dirección adicional (temporal) que identifica su localización actual (figura 2). Entonces, los mensajes que llegan a la localización de origen son redirigidos (tunelizados) a la care-of-address.
OPERACION
Los mecanismos de Mobile IPv6 serán explicados usando el escenario mostrado en la figura 3, que muestra tres enlaces y tres sistemas. Sobre el enlace A reside un router que ofrece un servicio de agente de origen, que es, además, el enlace de origen de un nodo móvil. Este nodo móvil se acaba de desplazar del enlace A al enlace B. Adicionalmente hay un nodo correspondiente en el enlace C. Este nodo puede ser móvil o estático.
- Home Agent Registration. Tan pronto como un nodo móvil detecta que se ha movido de un enlace a otro y descubre un nuevo router por defecto, realiza autoconfiguración de dirección (stateful o stateless) y usa esta nueva dirección como su care-of-address. El prefijo de esta care-of-address es el prefijo del enlace que esta siendo visitado por el nodo móvil. Todos los paquetes dirigidos a esta care-of-address alcanzaran el nodo móvil que se encuentra sobre el actual enlace.
El nodo móvil registra su care-of-address en su agente de origen del enlace primario. Por tanto, el nodo móvil envía un paquete a su agente de origen que contiene una opción de destino “Binding Update” (figura 4). El agente de origen registra este binding y devuelve un paquete con una opción de destino “Binding Acknowledgement” al nodo móvil.
- Triangle Routing. Ahora el agente de origen intercepta cualquier paquete dirigido a la dirección de origen del nodo móvil. Por tanto, usa Neighbor Discovery proxy. Neighbor Discovery proxy significa que el agente de origen envía tráfico multicast Neighbor Advertisement en el enlace de origen de parte del nodo móvil, avisando de la dirección de capa de enlace propia del agente de origen a la dirección de origen del nodo móvil. El agente de origen replica además a Neighbor Solicitations de parte del nodo móvil. Cada paquete interceptado es tunelizado al care-of-address registrado del nodo móvil utilizando encapsulación IPv6.
Si el nodo móvil envía paquetes a cualquier otro nodo, lo hace directamente al destino. El nodo móvil establece la dirección fuente de este paquete en el care-of-address e incluye una opción de destino “Home Address”. Como la dirección primaria es estática (al contrario que care-of-address), cada nodo correspondiente puede usar transparentemente el care-of-address para las capas superiores al soporte Mobile IPv6. Estas, incluidas las aplicaciones, no tienen conciencia del care-of-address, sólo de la dirección de origen.
Si un nodo móvil se comunica con un correspondiente mientras está saliendo de su localización primaria, los paquetes son encaminados desde el nodo correspondiente al agente de origen, del agente de origen al móvil y desde el móvil al correspondiente. Este routing es llamado Triangle Routing (figura 5).
- Optimización de ruta. Para evitar el Triangle Routing, un nodo móvil puede enviar Binding Updates (actualizaciones de enlace) a cualquier nodo correspondiente (móvil o fijo). Esto permite a los nodos IPv6 hacer cache de la actual care-of-address y enviar paquetes directamente a un nodo móvil (figura 6).
Cualquier nodo IPv6 que esté enviando un paquete, primero chequea su Binding Cache para la dirección de destino. Si hay una entrada, enviara el paquete al nodo móvil usando una cabecera de routing (en vez de encapsulacion IPv6). La ruta especificada por esta cabecera de routing tiene dos saltos (figura 7). El primer salto es e
