Movilidad en Redes IP. Tomás Robles Valladares DIT Univ. Politécnica Madrid

Transcripción

1 Movilidad en Redes IP Tomás Robles Valladares DIT Univ. Politécnica Madrid

2 Contenido Qué es movilidad? Concepto de movilidad IP Características de la movilidad Movilidad IPv6 Movilidad a nivel de Aplicación Movilidad SIP Revisión General Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 2 )

3 Qué es movilidad? Movible capaz de moverse o ser movido Adaptable, versátil Cambiable en apariencia o propósito Migratorio que se mueve habitual u ocasionalmente La movilidad no es un servicio No tiene valor si no va acompañada de otros servicios Mejora la disponibilidad de otros servicios Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 3 )

4 La movilidad no implica conexión inalámbrica Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 4 )

5 Tipos de movilidad inmovilidad Movilidad discreta Movilidad continua Cambio de rol Cambio de componente Movilidad personal portabilidad Movilidad del terminal Movilidad en la red Portabilidad Aplicación / Servicio Movilidad de sesión Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 5 )

6 Movilidad personal Permite a un usuario acceder a servicios con independencia de terminales y redes El usuario puede obtener el servicio desde cualquier red en cualquier sitio. Consiste en redirigir todas las llamadas a los dispositivos del usuario. Data Profile Home Domain Computing Word processor Compiler Information Databases Printer Fax Comunication Web FTP Remote login Network file system Multimedia conference Visiting Domain Visiting Services Computing Communication Visiting Facilities Printer Fax Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 6 )

7 Movilidad personal Usar diferentes dispositivos manteniendo la misma personalidad Por ejemplo, acceso al correo electrónico Webmail: remote access al buzón personal Alias: redirección de la dirección Funciones de movilidad Identificación Autenticación Control de acceso autorización Registro Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 7 )

8 Movilidad de terminal El terminal cambia de localización manteniendo todos los servicios. Portabilidad Interrumpe las comunicaciones durante el movimiento El usuario restablece la comunicación en la nueva localización Movilidad continua Asegura que las conexiones activas no se interrumpen mientras el terminal cambia de posición. Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 8 )

9 Requisitos de movilidad continua No tiene limitaciones geográficas El terminal trabaja en cualquier parte Es independiente de la tecnología de red Se conecta automáticamente en cualquier localización Se comunica con otros nodos que no implementan movilidad Comunica con cualquier nodo de red. No tiene efecto a nivel de aplicación No modifica el direccionamiento estándar Seguro Realiza las funciones de movilidad en cualquier localización Puede intercambiar información protegida. Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 9 )

11 Movilidad IP: en la red base Home Network Mobile node 1 At Home Network datagrams use standard IP routing Correspondent node Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 11 )

12 Arquitectura de movilidad Registro en la Red Extranjera Incorporación a la Red Extranjera Redireccionamiento en la Red Base Intercambio de información Del Nodo Interlocutor al Móvil A través de un túnel Del Nodo Móvil al Interlocutor A través de la Red Base (rutas estrictas) Directamente al Nodo Interlocutor (rutas no estrictas) Eliminación del registro Se vuelve a la Red Base Se mueve a otra Red Extranjera Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 12 )

13 Movilidad IP: nueva localización Home Network Mobile node Home Agent Correspondent node 2 Mobile node Mobil Node registers new location in its Home Agent 1 Foreign Network Foreign Agent Mobile Node configures its IP address in the new location (care-of address) 3 There is not communication during movement Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 13 )

14 Fase de servicio Los Nodos Interlocutores realizan conexiones utilizando la Dirección Base del Nodo Móvil Tráfico con origen el Nodo Interlocutor Nodo Interlocutor Agente Base Agente Base (túnel) Red Extranjera Agente Extranjero Nodo Móvil directamente al Nodo Móvil Tráfico con origen el Nodo Móvil Ruta con fuente no estricta Nodo Móvil Nodo Interlocutor La dirección origen es la Dirección Base Ruta con fuente estricta Red Extranjera Red Base Nodo Móvil Agente Extranjero (túnel) Agente Base Nodo Móvil (túnel) Agente Base Agente Base Nodo Interlocutor Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 14 )

15 Nodo Móvil Nodo Interlocutor Home Network Mobile node Datagram is detunneled and delivered to the Correspondent Node via standard IP routing Home Agent Correspondent node 1 Mobile node Datagram is tunnelled and delivered to the Foreign Agent 2 Foreign Agent Datagram is tunneled to the Home Agent Foreign Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 15 )

16 Nodo Móvil Nodo Interlocutor Home Network Mobile node Home Agent Correspondent node Mobile node Foreign Agent 1 Datagrams sent by the mobile node use standard IP routing to its destination PATH OPTIMIZATION Foreign Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 16 )

17 Nodo Interlocutor Nodo Móvil Home Network Datagram to mobile node arrives on home network via standard IP routing Mobile node Home Agent Correspondent node 3 Mobile node Datagram is detunnelled and delivered to the mobile node 2 Foreign Agent Datagram is intercepted by home agent and is tunnelled to care-of address Foreign Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 17 )

18 Nodo Interlocutor Nodo Móvil Home Network Mobile node Home Agent Correspondent Node can learn the new location the of Mobile Node Correspondent node Mobile node Foreign Agent Foreign Network PATH OPTIMIZATION Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 18 )

19 Eliminación del registro El Nodo Móvil deja la Red Extranjera Formas de saberlo No recibir durante mucho tiempo un mensaje de Advertencia del Agente Extranjero Se puede solicitar explícitamente una advertencia Recibir un mensaje de otro Agente Extranjero Es necesario cambiar el registro, aunque sigamos en la misma red. Registro en la nueva red a la que se llega Se pasa a otra Red Extranjera El Agente Base elimina un registro y pone otro Se vuelve a la Red Base El Agente Base elimina la redirección Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 19 )

20 Movilidad IP: eliminación de registro Home Network At Home Network datagrams use standard IP routing again Mobile node Home Agent Correspondent node 1 Home Agent removes previous locations of the Mobile node Mobile node Foreign Agent Foreign Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 20 )

22 Problemas Cómo sabe el Nodo Móvil que ha cambiado de red? Cómo informa al resto del mundo? Cómo se optimiza la ruta de los paquetes con los Nodos Interlocutores? Cómo sabe el Agente Base detectar la ausencia del Nodo Móvil? Cómo reencamina el tráfico de los Nodos Interlocutores? Qué seguridad tiene la movilidad? Qué pasa si tarda mucho en establecerse una nueva asociación? Qué pasa con las nuevas conexiones cuando el Nodo Móvil está en una Red Extranjera? Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 22 )

23 Movilidad en IPv6 IPv6 se diseño de base con la funcionalidad para soportar la movilidad de manera eficiente En IPv6 no se utiliza la función de FA Se obtiene una dirección temporal de entrega (COA) mediante los mecanismos de autoconfiguración: Stateless (Router Advertisements) o Statefull (DHCP) IPv6 incluye un mecanismo para informar a un nodo del cambio de localización de un móvil Base de datos de ligaduras (Binding Cache) Paquetes para actualizarla (Binding Update, Binding Acknowledgment, Binding Request) Uso de la cabecera de encaminamiento (Routing Header) para evitar los túneles Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 23 )

24 Facilidades de IPv6 Autoconfiguración de direcciones Para configurar la Dirección Prestada No es necesario Agente Extranjero Descubrimiento de Vecindario Para detectar movimiento Optimización de rutas Cabeceras de encaminamiento IPv6 Seguridad IPv6 Utiliza facilidades de autenticación y encriptación Facilidades adicionales Coexistencia con filtrados de entrada de Internet Paso de testigo suave como parte de la optimización de rutas Renumeración de la Red Base Descubrimiento automático del Agente Base Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 24 )

25 Operación del Nodo Móvil 1. El Nodo Móvil se desplaza a una nueva localización 2. Configura una nueva Dirección Prestada Utiliza Stateless Address Autoconfiguration Stateful Address Autoconfiguration (DHCPv6) 3. Construye una nueva ligadura Actualiza la Lista de Ligaduras Registra la ligadura en la Red Base Actualiza la Lista de Ligadura en los Nodos Interlocutores 4. Intercambia paquetes hacia o desde el Nodo Móvil Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 25 )

26 Detección de movimiento Basado en el Descubrimiento de Vecindario IPv6 Descubrimiento de router Basado en los prefijos de red a nivel de enlace Detección de Vecindario inalcanzable Complementado con información de niveles inferiores Poniendo la interfaz en modo de recepción Promiscuo Descubrimiento de router 1. Envía un mensaje de Solicitud de Router 2. Espera mensajes periódicos de Advertencia de Router El Nodo Móvil mantiene Lista de Routers por defecto (con tiempo de vida) Lista de Prefijos de Redes (con tiempo de vida) Es importante detectar lo antes posible la inalcanzabilidad del router Se utiliza la Detección de Vecindario Inalcanzable Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 26 )

27 Micro-movilidad En redes inalámbricas el Nodo Móvil tiene que informar de cada movimiento a su Red Base Tráfico de señalización Aumenta el retardo durante el paso de testigo Solución: Paso de testigo suave No obligar a la Red Base a conocer la localización exacta del Nodo Móvil. El Agente Base permite adquirir nuevas direcciones mientras se continúan usando las ya registradas Se aceptan paquetes en la Dirección Prestada vieja aun después de notificar la nueva dirección al Agente Base Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 27 )

28 Ligadura Ligadura = Asociación (Dirección Base del Nodo Móvil Dirección Prestada) Tiempo de vida de la asociación La lista de ligaduras de un nodo es la estructura de datos principal del protocolo de movilidad IPv6 Un Nodo Móvil puede tener mas de una Dirección de Encargo al mismo tiempo. Dirección de Encargo Primaria Es la dirección de la ligadura más reciente del Nodo Móvil Las ligaduras pueden ser fuente de problemas de seguridad Los paquetes deben incluir Autenticación de Cabeceras IPv6 Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 28 )

29 Actualización de ligaduras Registro de una nueva Dirección Prestada Se pide al router de la red base que actúe como Agente Base para el Nodo Móvil El Agente Base solo mantiene una ligadura por móvil El Dirección Prestada Primaria La ligadura se hace también con los Nodos Interlocutores Puede incluirse en cualquier paquete normal La ligadura también se envía como información aislada Cuando el móvil sospecha que el Agente Base no está operativo Cuando el interlocutor no envía los paquetes a la dirección apropiada El móvil no debe enviar actualizaciones de ligadura con mucha frecuencia Cuando el Nodo Móvil vuelve a su Red Base usa su Dirección Base como Dirección Prestada Debe enviar una Advertencia de Vecindario IPv6 Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 29 )

30 Ligadura en el Nodo Interlocutor El Nodo Interlocutor Lista de Ligaduras: (Dirección Base del móvil - Dirección Prestada Primaria) Actualización de Ligadura Después de configurar una nueva Dirección Prestada Cuando la ligadura ha caducado Las actualizaciones de ligadura tienen que ser asentidas Utilizando el Asentimiento de Ligadura Las Opciones de Destino pueden incluirse en cualquier paquete de datos Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 30 )

31 Optimización de rutas IPv6 permite enviar y recibir paquetes del Nodo Interlocutor directamente Los paquetes se encaminan usando las Cabeceras de Encaminamiento IPv6 La encapsulación IPv6 se utiliza solo en caso de que el Nodo Interlocutor no conozca la localización actual del Nodo Móvil Los paquetes se envían a la Dirección Base Al Agente Base redirige los paquetes al Nodo móvil El Agente Base no puede usar Cabeceras de Encaminamiento El Agente Base usa Descubrimiento de Vecindario para interceptar los paquetes del móvil recibidos en la Red Base. Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 31 )

32 Manejo de errores Los paquetes del Nodo Interlocutor al Nodo Móvil pueden generar errores Es importante devolver los errores generados al originatario Si el Nodo Interlocutor usa Encaminamiento en Cabecera, la dirección origen es el Nodo Interlocutor Los mensajes ICMP serán devueltos directamente el Nodo Interlocutor Si el Nodo Interlocutor no tiene entrada en su Lista de Ligaduras, el paquete será interceptado por al Agente Base, encapsulado y enviado por un túnel a la Dirección de Encargo La dirección origen en el túnel es la del Agente Base Pero los errores ICMP deben ser recibidos en el Nodo Interlocutor IPv6 usa encapsulación para entregar los errores ICMP al originatario ICMP contiene una parte del paquete que generó el error Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 32 )

33 Modo de Operación en IPv6 El NM al visitar una red externa adquiere una dirección de entrega (COA) Informa de su nueva localización a su HA y a todos los nodos con los que ha mantenido comunicación mediante un Binding Update Para ello el nodo móvil mantiene una lista de direcciones de nodos a quien debe informar de los cambios El HA reenvía los datagramas recibidos con destino en el NM hacia su nueva localización Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 33 )

34 Modo de Operación en IPv6 (II) Al recibir el NM un datagrama procedente del HA envía un mensaje de Binding Update al origen El origen crea una entrada en su tabla (Binding Cache) con la asociación <dir perm, dir. temp> enviando directamente al NM los sucesivos datagramas (Routing Header) Debe incluirse una cabecera de autenticación en los mensajes de Binding Update por razones de seguridad Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 34 )

35 Seguridad Se deben incluir mecanismos de protección IPsec en Actualizaciones de Ligadura Asentimientos de Ligadura No es necesario incluirlos en las Peticiones de Ligadura La cuestión importante es la coexistencia entre Movilidad Las facilidades de seguridad de Internet (Cortafuegos) Filtrado de entrada Muchos routers fronterizos descartan paquetes que vienen de dentro, si no tienen una dirección origen de una de las redes internas La solución a este problema consiste en entregar al túnel los paquetes con la Dirección de Encargo Su destino es el Agente Base Otra posibilidad es encapsular el paquete para el Cortafuegos Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 35 )

36 Conclusiones IP Móvil proporciona movilidad global en Internet independiente de las aplicaciones Complementa a la movilidad proporcionada por las subredes (micromovilidad) La movilidad en IPv4 presenta problemas de eficiencia y seguridad. IPv6 proporciona de base los mecanismos adecuados para solucionarlos Propuestas de futuro: Movilidad regionalizada. Ej: Cellular IP Calidad de Servicio (QoS) en IP móvil Integración en redes 3G Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 36 )

38 Orígenes de SIP IETF - Internet Engineering Task Force MMUSIC - Multiparty Multimedia Session Control WG SIP developed by Handley, Schulzrinne, Schooler, and Rosenberg Submitted as Internet-Draft 7/97 Assigned RFC 2543 in 3/99 Internet Multimedia Conferencing Architecture Alternative to ITU s H.323 H.323 used for IP Telephony since 1994 Problems: No new services, addressing, features Concerns: scalability, extensibility Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 38 )

39 Filosofía de Diseño Norma de Internet IETF - Reutilizar direccionamiento de Internet (URLs, DNS, proxies) Utilizar las potentes facilidades de Internet Reutilizar estructura de HTTP Basado en Texto Independencia respecto al protocolo subyacente: TCP, UDP, X.25, frame, ATM, etc. Soporte de multicast Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 39 )

40 Visión General Physical link network transport H.323 PPP Sonet MGCP/Megaco TCP SDP SIP Signaling AAL3/4 IPv4,IPv6 ATM Quality of Service RTSP AAL5 reservation RSVP UDP Ethernet Media transport Media encaps (H.261,MPEG) RTP PPP V.34 kernel Application daemon Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 40 )

41 Componentes SIP Agentes de Usuario Cliente que inicial las llamadas Modo cliente y servidor. Servidores Proxy: Statefull: Con estado Stateless: Sin estado. Redirect Registration Proxy Server Proxy Server Registration Server Redirect Server UAC UAS Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 41 )

42 Direccionamiento en SIP Utiliza los URLs de Internet Uniform Resource Locators Soporta tanto direciones Internet como PSTN Estructura general Para completar una llamada debe resolverse a: Ejemplos: sip:j.t. Kirk Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 42 )

43 Establecimiento de sesión SIP SIP User Agent Client INVITE SIP User Agent Server 200 OK ACK Media Stream BYE 200 OK host.wcom.com sip.uunet.com Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 43 )

44 Intervención de un Servidor Proxy SIP User Agent Client SIP Proxy Server SIP User Agent Server INVITE 200 OK INVITE 200 OK ACK Media Stream BYE 200 OK host.wcom.com server.wcom.com sip.uunet.com Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 44 )

45 Ejemplo de redirección SIP User Agent Client SIP Redirect Server REGISTER SIP User Agent Server INVITE 200 OK 302 Moved ACK C 1 2 RS INVITE sip:picard@uunet.com 3 UAS 180 Ringing 200 OK ACK Media Stream host.wcom.com server.wcom.com sip.uunet.com Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 45 )

46 Movilidad del Terminal con SIP Home Network HP REGISTER #2 Cell 2 Signalling FP REGISTER #1 Cell 1 Visited Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 46 )

47 Movilidad del Terminal con SIP Home Network #1 INVITE HP #4 #2 INVITE Cell 2 Signalling Data FP INVITE #3 Cell 1 Visited Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 47 )

48 Movilidad del Terminal con SIP Home Network #1 reinvite #3 #4 HP REGISTER #3 Cell 2 Signalling Data FP REGISTER #2 Cell 1 Visited Network Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 48 )

50 Comparación SIP vs. Movilidad IP Constante IP Dirección IP SIP SIP url Actualizar Seguridad Implementación Registro Binding udp Vía HA SO Red Re-INVITE Call-ID, criptografía Aplicaciones Proxy Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 50 )

51 Temas abiertos Nivel de Enlace Control de acceso al medio, reserva de canales, seguridad Nivel de Red Gestión de movilidad, control de admisión, reserva de recursos, encaminamiento punto a punto, calidad de servicio Nivel de Transporte Altas tasas de error, retardos variables Aplicaciones Computación móvil, replicación, emulación, sincronización, localización de recursos, multimedia Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 51 )

52 Aplicaciones La movilidad no solo afecta a la red. Muchas aplicaciones pueden tener problemas si no son conscientes de la movilidad. diferentes puntos de acceso poca fiabilidad de los enlaces ancho de banda variable Replicación, emulación y sincronización Localización de recursos Aplicaciones multimedia y tiempo real Enero 2007 Movilidad en Redes IP ( 52 )