Mobile IP

(1)

한국과학기술원테크노경영대학원정보통신경영연구실

Mobile IP

Fall 2001

차 동 완

(email: tchadw@sorak.kaist.ac.kr)

인터넷기술개론

강의 내용

?

이동 IP란?

?

이동 IP 구성요소 및 동작원리

?

COA(Care-Of-Address)

?

캡슐화

?

경로 최적화

?

IPv6에서의 이동성지원

(2)

한국과학기술원테크노경영대학원정보통신경영연구실 3

이동 IP란?

?

IP address = subnet prefix + 호스트 지정부분

?

Host가 소속 subnet을 벗어나 접속하게 된 경우 새로운 IP address를 추가 할당하는 문제발생

?

단말기 이동성 지원

?

1992 IETF Mobile IP Working Group 결성

?1996 Mobile IP Protocol (RFC 2002) 제안

이동 IP란?

?

기본 조건

?단말이 등록된 소속 subnet의 IP address는 바뀔 수 없 다

?Mobile IP 프로토콜이 구현되어 있지 않은 다른 host들 과 별도의 프로그램 변경/추가없이 통신이 가능해야 한다

?데이터의 안전한 전달 – 사용자 검증 지원

?Mobile IP protocol의 단순화, 제어용 데이터그램의 길 이제한

?무선 주파수 대역 이용률을 높이기 위해

(3)

Mobile IP 구성요소

서 브 넷 C

서 브 넷 B 서브넷 A

HA

FA

CN

M N

M N 0. MN 이동

1. 에이전트 광고 5. 등록응답 및 바인딩

Internet

대표적 구성요소

•Mobile IP Agent : MN으로 데이터그램 라우팅(HA/FA)

•Mobile Node

Mobile IP 구성요소

?

MN : 자신의 IP주소 유지/위치에 따라 접속 subnet을 달리함

?

HA : MN이 속한 subnet의 라우팅 관장

?MN의 고정된 home IP address와 FA로 받은 COA(care-of-address) 동시에 갖고 있다

?MN으로 향하는 datagram을 대신 수신, MN의 현 COA 로 캡슐화하여 전송

(4)

Mobile IP 구성요소

?

FA : HA로부터 Tunneling방식으로 전달받은 datagram을 MN으로 전송

?MN이 방문 중인 subnet의 라우팅 관장하는 agent

?터널링으로 전송된datagram을 De-tunneling한 후 MN 으로 전달

? 터널링 : 양 종단간 네트웍 구간 특성에 맞춰 적절한 헤더 를 추가하는 캡슐화 과정을 거친datagram을 그 구간을 관통케 하는 전달방식

Mobile IP 동작과정

서 브 넷 C

서 브 넷 B 서 브 넷 A

H A

FA

CN M N

MN 0 . M N 이 동

1 . 에 이 전 트 광 고

2 . 홈 네 트 워 크 에 있 는 지 외 부 네 트 워 크 에 있 는 지 판 단 3 . C O A 획 득

5 . 등 록 응 답 및 바 인 딩

Internet

Agent Discovery/Registration/Tunneling 의 세 가지 동작으로 설명

(5)

Mobile IP 동작과정

?

Agent Discovery

?Agent Advertisement message

?Router advertisement : 기본(default router)정보에 COA 관련 정보를 추가해서 알려준다

?FA COA & Co-located COA

Mobile IP 동작과정

? Registration

?MN :

?등록요청 메시지(registration request message)

?HA :

?바인딩 리스트 갱신

?등록응답 메시지(registration response message)

?FA :

?Visitor list에 MN 추가 후 MN에게 통보

? 등록에 관련된 메시지는 well-known UDP port 434번 사용

(6)

Mobile IP 동작과정

FA를 거친 등록 HA직접 등록

등록정보의 인증 (MD5 : Message Digest 5)

?

MD5를 이용한 무결성 확인절차

(7)

등록정보의 인증 (MD5 : Message Digest 5)

?

MD5를 이용한 인증절차

Tunneling

1 . 표 준 I P 라 우 팅 을 통 하 여 홈 네 트 워 크 에 도 착

서브넷 C

서 브 넷 B 서브넷 A

H A

FA

2 . 인 터 셉 트 하 여 C O A 로 CN 터 널 링

3 . 역 터 널 링 하 여 M N 으 로 전 달

4 . 표 준 I P 라 우 팅 을 통 하 여 I P 데 이 터 그 램 전 달 Internet

(8)

COA(Care-Of-Address)

? COA : HA 에 등록되어 있는 MN의 임시주소

?FA COA & Co-Located COA : 역터널링 기능이 MN과 FA중 어디서 수행되는가에 따라 구분

FA

HA CN MN with

FA COA

MN with Co-Located COA

COA(Care-Of-Address)

?

FA COA

?MN이 FA의 주소를 자신의 COA로 사용

?같은 subnet상 MN들은 모두 동일한 COA

?IP 주소절약 but FA router 부담이 크다

?

Co-Located COA

?DHCP, PPP 등을 통해 로컬 IP 주소를 COA로 할당

?HA에서 MN까지 터널링, 직접 역캡슐화

?IP 주소 자원 소모, MN의 부담이 크다 but FA없이 mobile IP 구현

(9)

캡슐화

? HA에서 자신에 등록된 MN의 COA를 목적지로 하는 데이 터그램의 헤더를 변경 혹은 새로운 헤더를 추가적으로 씌 우는 형태

? IP-in-IP Encapsulation(RFC 2003)

?바깥 IP 헤더에는 MN의 COA가 목적지 IP주소로 등재

?원IP 데이터그램은 TTL이 하나 감소

? Minimal Encapsulation(RFC 2004)

?새로운 바깥 헤더를 추가로 인한 중복되는 부분 삭제

?IP-in-IP에 비해 오버헤드가 작지만 분할의 어려움, 원 데이터그 램추출을 위한 바깥헤더와 minimal 헤더정보 결합과정이 복잡

캡슐화

원 IP 헤더 원 IP 페이로드

바깥 IP 헤더

원 IP 헤더 원 IP 페이로드

minimal 헤더 원 IP 페이로드

바깥 IP 헤더

IP-in-IP Encapsulation

Minimal Encapsulation

(10)

Route Optimization

?

Triangle routing problem

Packets to CN : routed directly

HA Encapsulation

MN CN

FA

Packet from CN : routed indirectly through HA

Route Optimization

?

Binding Cache

?

Smooth Handoff

?

Special Tunneling

(11)

Route Optimization

?

Binding Cache

1. Registration

5. Tunneling

3.Datagram to MN 2.Registration

4. Tunneling

4.Binding Update

HA

MN CN

FA

Route Optimization

?

Smooth Handoff

6.Binding Update

5. Binding Warnig 2. Bindin Update

1. Registration

5. Retunelling

3. Registration 4 . D a t a g r a m t o M N

HA M N

F A C N

7 . D a t a g r e m t o M N

Previous FA 3.Binding List Update B i n d i n g C a c h e

(12)

Route Optimization

?

Special Tunneling

5.Datagram to MN

5. Binding Update

5.Binding Update

4. Special Tunneling 2. Bindin Update

1. Registration

2. Registration 3.Datagram to MN

HA MN

FA CN

7. Datagrem to MN

Previous FA 6.Binding List Update Binding Cache

IPv6에서의 이동성 지원

?

2000년 11월 “Mobility Support in IPv6”

?

Address auto-configuration

?

Neighbor discovery

?

MN이 직접 IPv6 주소를 획득, FA와 같은 장비 불

필요

(13)

IPv6에서의 이동성 지원

?

Mobile IPv6에서의 데이터흐름

1 . 표 준 I P 라 우 팅 을 통 하 여 홈 네 트 워 크 에 도 착

서 브 넷 C

서 브 넷 B

서 브 넷 A ( M N 의 홈 네 트 웍 )

H A

C N

M N 2 . 인 터 셉 트 하 여 M N 의 C O A 로 터 널 링

3 . M N 에 서 역 터 널 링

4 . 바 인 딩 갱 신 요 청

A c c e s s P o i n t

5 . 발 신 지 라 우 팅 으 로 데 이 터 그 램 전 달 I n t e r n e t

IPv6에서의 이동성 지원

?

IPv6 vs. IPv4

?경로최적화 기본 지원

?목적지 옵션을 통한 라우팅 방식

?보안성

?발신지 라우팅

?발신자가 라우팅 정보를 직접 지정

?Ingress Filtering과 공존

(14)

한국과학기술원테크노경영대학원정보통신경영연구실

인터넷 QoS

Fall 2001

차 동 완

(email: tchadw@sorak.kaist.ac.kr)

강의 내용

?

IntServ/RSVP

?

DiffServ 모델

?

QoS 망의 발전 방향

(15)

QoS (Quality of Service)

? 현재의IP 기반 망

?Best-Effort 전송 서비스

?새로운 응용서비스의 출연

?실시간 서비스

?멀티캐스팅

?가상 사설망(Virtual Private Network)

?QoS 지원 프로토콜

?Integrated Service (IntServ)

?Differentiated Service(DiffServ)

IntServ/RSVP 모델

?

IntServ 모델의 service 분류

(16)

기본 개념

?

개념

?두 호스트간의 패킷 스트림을 단위로 QoS를 제공하 기 위하여 경로상에 있는 모든 라우터에서 필요한 자 원을 미리 확보

?자원 예약 프로토콜인 RSVP(Resource Reservation Protocol)를 사용

Flow Descriptor

? Filterspec

?송신 IP 주소와 포트번호 정보

?각 흐름들을 라우터에서 식별할 수 있게 함

? Flowspec

?Tspec(Traffic Specification): 트래픽의 특성을 명시

?Rspec(Reservation specification): 서비스 요청의 특성을 나타냄 Flow Descriptor

Filterspec Flowspec

Tspec Rspec

(17)

Tspec

?

Token Bucket Filter 사용

?일정한 간격으로 token을 bucket에 추가

?패킷마다 하나의 token을 사용

Token rate r

A bucket of size b

Arriving data

Departing date Current

bucket occupancy

동작과정

송신자 수신자

PATH

PATH PATH

PATH

PATH RESV

RESV RESV RESV

RESV

PATH message RE

SV m essage

(18)

보장형 서비스 /부하제어형 서비스

? 구분

?수신자에 의해 요구된 자원예약의 정도에 따름

? 보장형 서비스

?Rspec에 정의된 대역폭을 확실히 보장

?종단간 최대 지연에 대해서는 엄격한 한계값을 가짐

?패킷의 대기중(Queuing) 손실이 발생하지 않도록 함

?엄격한 실시간 전송을 요구하는 오디오와 비디오 응용 프로그램 들을 위해서 고안

? 부하제어형 서비스

?라우터는 대역폭이나 지연에 대해서는 보장하지 않으며 송신자 가 flow setup 때 설정된 Tspec의 요구사항만 보장

IntServ모델의 특징

?

특징

?전송도중 경로가 바뀌거나 예약이 준수되지 않음을 송신자에게 알리는 메시지가 정의되어 있지 않음

?/수신자는 PATH/RESV 메시지를 주기적으로 주고 받으면서 상태를 갱신해 주어야 함

?자원예약의 수준은 수신자가 결정

?송신자가 보내는 데이터그램에는 흐름의 식별자가 별 도로 포함되어 있지 않음

?패킷흐름을 보내기 전에 송수신자의 IP 주소 등으로 흐름을 구별할 수 있는 정보를 경로상에 있는 라우터에게 알려 줌

(19)

IntServ 라우터의 구조

Routing protocol(s)

Classifier &

route selection

Routing database

Reservation protocol

Admission control

Managemen t agent

Traffic control database

Packet scheduler

QoS queuing Best-effort

queuing

IntServ 모델의 문제점

?

문제점

?구현하기 위해서는 종단 호스트에는 물론 중간 라우 터에까지 관련 프로토콜이 설치되어야 함

?확장성(scalability)에 심각한 문제점

? 소규모 접속망에서만 부분적으로 사용

(20)

DiffServ 모델

? 개요

?IntServ 모델의 현실적 한계를 극복하기 위함

?흐름들의 집합(aggregation)을 대상 단위로 하여 서비스 수준을 차별화

?복잡한 작업은 경계 라우터에서 대부분 처리, 내부 중간 라우터 에서는 Per-packet processing으로 빠르게 패킷을 포워딩

?라우터로 입력된 패킷을 미리 계약된 양식 또는 행동 지침에 따 라 처리

?QoS 수준별로 유용한 종단간 (응용) 서비스의 집합을 미리 정의

– IP 데이터그램의 TOS 필드를 사용함

?PHB(per-hop behavior)를 정의

DiffServ 망의 기본 구조와 구성 요소

(21)

DiffServ 동작과정

PHB

?

패킷 헤더내의 DSCP(differentiated service code point)값 사용

6-bit DSCP for Per-Hop Behavior

8-bit type of service (TOS)

2-bit CU 4-bit

version 4 -bit header

length 16-bit total length (in byte)

Currently Unused IPv4 Header (first 32bits)

8 -bit

Traffic Class 20-bit Flow Label

IPv6 Header (first 32bits)

4-bit version

(22)

PHB와 권고되는 DSCP값

PHB Recommended DSCP Value

Default 000000

Class Selector XXX000 (X = 0 or 1)

EF 101110

AF

Drop Prob class1 class2 class3 class4 Low 001010 010010 011010 100010 Medium 001100 010100 011100 100100 High 001110 010110 011110 100110

PHB와 권고되는 DSCP값 (cont.)

? Default PHB

?요구 조건을 달지 않은 패킷에 대해서 기본적으로 제공되는 서비스

? Class Selector PHB

?IP precedence 영역을 사용하여 특정 서비스를 제공하거나 특정 정 보를 교환하는 라우터와의 호환성을 고려해서 정의한 PHB

? EF(Expedited Forwarding) PHB

?적은 손실, 지연 및 지연변이와 적절한 대역폭을 보장 받을 수 있음

? AF(Assured Forwarding) PHB

?망의 혼잡 상황에서도 어느 정도의 전송 속도를 보장

(23)

라우터의 구조

?

경계라우터의 구조

Traffic

Conditioner Routing core

processorPHB Provisioning

Inferface

Interface packetsData

mgmt.

COPS, SNMP, etc.

DiffServ Edge Router

Traffic Conditioner

MF-Classifier

Meter

Marker Shaper / Policer

DSCP- marked IP packet General

IP packet

라우터의 구조 (cont.)

Routing core

processorPHB Provisioning

Inferface

Interface packetsData

mgmt.

COPS, SNMP, etc.

DiffServ Core Router

?

내부라우터의 구조

PHB processor

BA- classifier

...

Scheduler DSCP-

marked IP packet

Traffic Profile

(24)

QoS망의 발전전망

?

IntServ와 DiffServ간 연동

QoS망의 발전전망(cont.)

?

MPLS를 통한 DiffServ 구현 동향

?MPLS 시스템은 DiffServ와 상당히 개념적으로 유사

?MPLS에서의 FEC를 DiffServ의 DSCP와 일치시키면 자연스럽게 DiffServ over MPLS 서비스가 가능

응용계층

전달계층 IntServ/DiffServ

네트웍 계층

MPLS 링크계층