Movilidad en redes all-ip

Movilidad en redes all-ip Profesor titular Dpto. Telemática Univ. Politécnica Madrid Servicios Móviles Multimedia (1)

Contenido Qué es movilidad? Redes móviles ALL-IP Concepto de movilidad IP Funcionamiento Características de la movilidad IP Movilidad IPv6 Movilidad en redes ALL-IP Movilidad SIP Servicios Móviles Multimedia (2)

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 Servicios Móviles Multimedia (3)

La movilidad no implica conexión inalámbrica Servicios Móviles Multimedia (4)

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 Servicios Móviles Multimedia (5)

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 E-mail Web FTP Remote login Network file system Multimedia conference Visiting Domain Visiting Services Computing Communication Visiting Facilities Printer Fax Servicios Móviles Multimedia (6)

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 Servicios Móviles Multimedia (7)

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. Servicios Móviles Multimedia (8)

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. Servicios Móviles Multimedia (9)

Mercado de servicios móviles Los servicios de datos van a crecer espectacularmente en el entorno móvil Hay que ofrecer soluciones efectivas en coste Servicios Móviles Multimedia (10)

Red Móvil ALL-IP Las plataformas ALL-IP proporcionan la tecnología necesaria para ofrecer la máxima flexibilidad. El objetivo es integrar todos los servicios en torno a una red IP. Servicios Móviles Multimedia (11)

Movilidad IP: en la red base Red Base 138.4.5.12 159.206.31.2 nodo móvil 1 El nodo móvil en la Red Base utiliza el encaminamiento IP estándar nodo interlocutor Servicios Móviles Multimedia (13)

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 Servicios Móviles Multimedia (14)

Movilidad IP: nueva localización Red Base 138.4.5.12 159.206.31.2 nodo móvil Agente Base 138.4.5.12 nodo interlocutor 2 El nodo móvil se registra la nueva localización en su Agente Base Agente Extranjero 3 No hay comunicación durante el movimiento nodo móvil 138.100.27.7 1 Red Extranjera El nodo móvil obtiene una dirección IP en su nueva localización (dirección prestada) Servicios Móviles Multimedia (15)

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 Servicios Móviles Multimedia (16)

Nodo Móvil Nodo Interlocutor Red Base 3 138.4.5.12 Los datagramas son desencapsulados y entregados al nodo interlocutor usando el encaminamiento estándar 159.206.31.2 nodo móvil Agente Base 138.4.5.12 nodo interlocutor 1 Los datagramas son entregados al Agente Extranjero 2 Agente Extranjero Los datagramas son encapsulados hacia el Agenta Base nodo móvil 138.100.27.7 Red Extranjera Servicios Móviles Multimedia (17)

Nodo Móvil Nodo Interlocutor Red Base 138.4.5.12 159.206.31.2 nodo móvil Agente Base 138.4.5.12 nodo interlocutor nodo móvil Agente Extranjero 1 Los datagramas se envían directamente al nodo interlocutor utilizando el encaminamiento estándar 138.100.27.7 Red Extranjera OPTIMIZACIÓN DE CAMINO Servicios Móviles Multimedia (18)

Nodo Interlocutor Nodo Móvil Red Base 138.4.5.12 1 Los datagramas al nodo móvil llegan a la Red Base usando el encaminamiento estándar 159.206.31.2 nodo móvil Agente Base 138.4.5.12 nodo interlocutor 3 Los datagramas son desencapsulados y entregados al nodo móvil Agente Extranjero 2 Los datagramas son interceptados por el Agente Base y encapsulados hacia la Dirección Prestada nodo móvil 138.100.27.7 Red Extranjera Servicios Móviles Multimedia (19)

Nodo Interlocutor Nodo Móvil Red Base 138.4.5.12 159.206.31.2 nodo móvil Agente Base 138.4.5.12 nodo interlocutor Agente Extranjero 1 El nodo interlocutor puede aprender la nueva localización del nodo móvil y enviarle los datagramas directamente nodo móvil 138.100.27.7 Red Extranjera OPTIMIZACIÓN DE CAMINO Servicios Móviles Multimedia (20)

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 Servicios Móviles Multimedia (21)

Movilidad IP: eliminación del registro Red Base 138.4.5.12 159.206.31.2 nodo móvil nodo móvil Agente Base Agente Extranjero 1 El Agente Base elimina los registros de localización del nodo móvil nodo interlocutor Red Extranjera Servicios Móviles Multimedia (22)

Problemas a resolver con IPv6 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? Servicios Móviles Multimedia (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 Servicios Móviles Multimedia (25)

Detección de movimiento: 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 Servicios Móviles Multimedia (26)

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 Servicios Móviles Multimedia (27)

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 Servicios Móviles Multimedia (28)

Resumen de la movilidad IP actual 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 Servicios Móviles Multimedia (29)

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 Servicios Móviles Multimedia (31)

Orígenes de SIP IETF - Internet Engineering Task Force MMUSIC - Multiparty Multimedia Session Control WG Propuesto como Internet-Draft 7/97 Aprobado como RFC 2543 in 3/99 Internet Multimedia Conferencing Architecture Alternativa a H.323 de ITU H.323 usado para telefonía IP desde 1994. El problema es que no admite - nuevos servicios - nuevo direccionamiento - nuevas facilidades Preocupado por la escalabilidad y la extensibilidad. Servicios Móviles Multimedia (32)

Filosofía de diseño Norma de Internet IETF - http://www.ietf.org 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 Servicios Móviles Multimedia (33)

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

Componentes SIP Agentes de Usuario Cliente que inicia las llamadas Modo cliente y servidor. Servidores Proxy: - Statefull: Con estado - Stateless: Sin estado. Redirect Registration Proxy Server Proxy Server Registration Server Redire ct Server UAC UAS Servicios Móviles Multimedia (35)

Direccionamiento en SIP Utiliza los URLs de Internet Uniform Resource Locators Soporta tanto direciones Internet como PSTN Estructura general nombre@dominio Para completar una llamada debe resolverse a: User@Host Ejemplos: sip:alan@wcom.com sip:j.t. Kirk <kirk@starfleet.gov> sip:+1-613-555-1212@wcom.com;user=phone sip:guest@10.64.1.1 sip:790-7360@wcom.com;phone-context=vnet Servicios Móviles Multimedia (36)

Establecimiento de sesión SIP SIP User Agent Client INVITE sip:picard@uunet.com SIP User Agent Server 200 OK ACK Media Stream BYE 200 OK host.wcom.com sip.uunet.com Servicios Móviles Multimedia (37)

Intervención de un Servidor Proxy SIP User Agent Client SIP Proxy Server SIP User Agent Server INVITE sip:picard@wcom.com 200 OK INVITE sip:picard@uunet.com 200 OK ACK Media Stream BYE 200 OK host.wcom.com server.wcom.com sip.uunet.com Servicios Móviles Multimedia (38)

Ejemplo de redirección SIP User Agent Client SIP Redirect Server REGISTER picard@uunet.com SIP User Agent Server INVITE sip:picard@wcom.com 200 OK 302 Moved sip:picard@uunet.com ACK INVITE sip:picard@uunet.com 180 Ringing C 1 3 2 RS UAS 200 OK ACK Media Stream host.wcom.com server.wcom.com sip.uunet.com Servicios Móviles Multimedia (39)

Movilidad del Terminal con SIP Home Network HP REGISTER #2 Cell 2 Signalling FP REGISTER #1 Cell 1 Visited Network Servicios Móviles Multimedia (40)

Movilidad del Terminal con SIP Home Network #1 INVITE HP #4 #2 INVITE Cell 2 Signalling Data FP INVITE #3 Cell 1 Visited Network Servicios Móviles Multimedia (41)

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 Servicios Móviles Multimedia (42)

Comparación movilidad SIP y movilidad IP Identificación Actualización Seguridad Implementación Registro IP Dirección IP Binding udp Vía HA SO Red SIP SIP url user@home.com Re-INVITE Call-ID, criptografía Aplicaciones Proxy Servicios Móviles Multimedia (43)

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, tarificación, sincronización, localización de recursos, multimedia Servicios Móviles Multimedia (44)