Liikkuvuudenhallinta Mobile IP versio 6 - protokollalla Mikko Merger Valvoja: Professori Jorma Jormakka Ohjaaja: TkL Markus Peuhkuri TKK/Tietoverkkolaboratorio 1
Sisällysluettelo Tavoitteet IEEE 802.11 Mikro- ja makroliikkuvuus Liikkuvuusongelmat IP-verkoissa Mobile IPv6 Simulointi Yhteenveto 2
Tavoitteet Tutkia liikkuvien päätelaitteiden käyttöön liittyviä ongelmia IP-verkoissa ja selvittää mahdollisia ratkaisumalleja Tehdä selvitys IEEE 802.11 ja Mobile IPv6 - tekniikoista sekä tutkia Mobile IPv6:n soveltuvuutta liikkuvuudenhallinnan toteuttamiseksi WLAN-verkoissa Tutkia 802.11-verkkojen ja Mobile IPv6:n simulointimahdollisuuksia ns-2:lla sekä suorittaa joitakin simulaatioita 3
IEEE 802.11 Infrastruktuuri-verkkoarkkitehtuuri: BSS, ESS Liikkuvuusominaisuudet Ei-siirtymää: asema paikallaan tai saman liityntäpisteen peittoalueella BSS-siirtymä: samaan ESS:ään kuuluvien liityntäpisteiden välillä ESS-siirtymä: eri ESS:ään kuuluvien liityntäpisteiden välillä, ei saumaton 4
Mikro- ja makroliikkuvuus aliverkko 1 AP AP AP AP aliverkko 2 AP AP AP AP AP AP AP AP MN MN MN MN mikroliikkuvuus makroliikkuvuus 5
Liikkuvuusongelmat IP-verkoissa IPv6 Global Unicast Address Format: n 64-n 64 global routing prefix subnet ID interface ID Esim.: 3ffe:200:8:1:A:B:C:D prefix interface ID Osoitteella kaksi merkitystä Identifioi laitteet Määrittelee aliverkon Vaihtoehdot siirryttäessä aliverkosta toiseen Hankitaan uusi osoite uuden aliverkon osoiteavaruudesta Päivitetään laitekohtainen reitti reitittimiin 6
Liikkuvuusongelmat IP-verkoissa Avoimien yhteyksien ylläpito liikuttaessa IP-aliverkosta toiseen Tavoitettavuuden säilyttäminen liikuttaessa 7
Ratkaisumalleja DHCP (IPv6:ssa myös tilaton automaattinen osoitteen konfigurointi) DHCP & Dynaaminen DNS & modifioitu TCP Vaatii jokaiselle kuljetuskerroksen protokollalle omat muutokset SIP Parempi tuki reaaliaikaisille palveluille Sovellusriippuvainen Ei tue TCP-yhteyksien ylläpitoa Mobile IP 8
Mobile IPv6 Makrotason liikkuvuudenhallintaprotokolla RFC:t 3775 ja 3776 Perusidea sama kuin Mobile IPv4:ssä Hyödyntää useita IPv6:n toimintoja IPv6-laajennusotsikot Neighbor Discovery ICMPv6 Tilaton automaattinen osoitteen konfigurointi IPv6-tunnelointi Läpinäkyvä Riippumaton käytetyistä sovelluksista Riippumaton linkkikerroksesta 9
MIPv6:n edut MIPv4:ään verrattuna IPv6:n suurempi osoiteavaruus Ei vaadi vierasagenttia Paremmin integroitu IP-protokollaan Reitinoptimointi Tietoturva (IPsec, Return Routability) Ingress-suodatus ei ole este protokollan toiminnalle 10
Mobile IPv6:n arkkitehtuuri kotiosoite MN care-of-osoite MN IPv6-verkko vieras linkki HA kotilinkki CN 11
Käänteistunnelointi (Reverse Tunneling) IPv6-tunneli MN HA IPv6-verkko vieras linkki kotilinkki CN 12
Reitinoptimointi (Route Optimization) MN IPv6-verkko vieras linkki HA kotilinkki CN 13
Simulointi Ns-2 Diskreetti tapahtumapohjainen verkkosimulaattori Ilmainen avoimen lähdekoodin projekti Kaksikielinen toteutus: C++ ja OTcl IEEE 802.11 -simulaatiomalli Suunniteltu alun perin ad hoc -simulaatioihin Ei tue infrastruktuuri-arkkitehtuuria Hallinnointipalvelut puuttuvat: assosiointi, autentikointi, kanavanvaihto Asema voi keskustella kahden tukiaseman kanssa yhtäaikaisesti -> huomioidaan simulaatioissa siten, että tukiasemien peittoalueet eivät leikkaa Vain Mobile IPv4 -malli sisältyy ns-2:n perusversioon 14
MobiWan Ns-2:n laajennus, joka sisältää Mobile IPv6 - simulaatiomallin Ei mallinna kaikkia IPv6- ja MIPv6-toimintoja IPv6 Neighbor Discovery IPsec Return Routability DHCPv6 Kiertää ns-2:n ad hoc -reitityksen Perustuu vanhaan IETF draftiin vuodelta 2000 15
Muutokset simulaatiomalliin Käänteistunnelointi lisätty Signalointipakettien koot päivitetty Rekisteröintiviestien lähetys Reitinoptimointi nopeammin käyttöön Liikkumisen seuranta Vaihto uuteen oletusreitittimeen vasta, kun yhteys edelliseen menetetään IPv4:n ARP pois käytöstä 16
Reitinoptimointi-simulaatio 1 Käänteistunneloinnin kannalta paras tilanne Langaton linkki IEEE 802.11 2Mbps, kantama 100m Lankalinkit 5 Mbps MN:n nopeus n. 50 km/h CN -> MN FTP-tiedonsiirto R 5 ms 20 ms CN 2 ms HA AP MN 17
Läpäisy 1 1.4e+06 käänteistunnelointi reitinoptimointi 1.2e+06 1e+06 Läpäisy (bps) 800000 600000 400000 200000 0 50 100 150 200 250 Aika (s) 18
Reitinoptimointi-simulaatio 2 Käänteistunneloinnin kannalta huonoin tilanne Langaton linkki IEEE 802.11 2Mbps, kantama 100m Lankalinkit 5 Mbps MN:n nopeus n. 50 km/h CN -> MN FTP-tiedonsiirto R 5 ms 20 ms HA AP 2 ms CN MN 19
Läpäisy 2 1.4e+06 käänteistunnelointi reitinoptimointi 1.2e+06 1e+06 Läpäisy (bps) 800000 600000 400000 200000 0 50 100 150 200 250 Aika (s) 20
Reitinoptimointi-simulaatio 3 Sama tilanne kuin edellä, mutta suuremmat lankalinkkien viiveet 10 ms R 100 ms HA AP 10 ms CN MN 21
Läpäisy 3 1.4e+06 käänteistunnelointi reitinoptimointi 1.2e+06 1e+06 Läpäisy (bps) 800000 600000 400000 200000 0 50 100 150 200 250 Aika (s) 22
Pakettien kulkuaikaviiveet 3 0.3 käänteistunnelointi reitinoptimointi 0.25 0.2 Viive (s) 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Aika (s) 23
Signalointiliikenne 50 x MN, maksiminopeus n. 80 km/h MN:t liikkuvat verkon alueella satunnaisen skenaarion mukaisesti Ei muuta liikennettä AP0 AP1 AP2 AP3 5 ms 5 ms 5 ms 5 ms R 5 ms R 10 ms R 5 ms 5 ms 5 ms 5 ms HA AP4 AP5 AP6 MN0 MN1 MN49 24
Signalointiliikenteen läpäisy kotiagentilla 35000 vastaanotto lähetys 30000 25000 Läpäisy (bps) 20000 15000 10000 5000 0 0 100 200 300 400 500 600 Aika (s) 25
Yhteenveto IEEE 802.11:n liikkuvuusominaisuudet riittämättömät laajoissa verkoissa -> tarvitaan jokin ylemmän kerroksen liikkuvuudenhallintamekanismi Mobile IPv6 on toimiva ja läpinäkyvä ratkaisu IPv6-verkoissa ja tarjoaa Mobile IPv4:ään verrattuna monia etuja MIPv6:n soveltuvuutta esim. reaaliaikasovelluksiin rajoittaa lähinnä yhteydenvaihtojen heikko suorituskyky Fast Handovers for Mobile IPv6 (FMIPv6) Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6) Ns-2:lla voidaan simuloida IEEE 802.11:n ja MIPv6:n perustoimintaa, mutta simulaatiomallit ovat yksinkertaistettuja eivätkä mallinna kaikkia protokollien ominaisuuksia Reitinoptimoinnilla saavutettava hyöty riippuu liikkuvan laitteen ja vertaislaitteen sijainnista suhteessa kotiagenttiin Mobile IPv6:n rekisteröintien muodostaman signalointiliikenteen määrä on varsin pieni eikä sen pitäisi aiheuttaa ongelmia IEEE 802.11 -verkoissa 26