CC BY
49
КОМПЬЮТЕРНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ И
ДИАГНОСТИКА ,w
УДК 681.324.01
МОБИЛЬНОСТЬ В СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛАХ IPv6
НЕМЧЕНКО В.П., MD. ENAMUL KABIR,
MD. HUMAYUN KABIR
Обосновывается необходимость введения понятия мобильности в сетевые технологии. Дается конкретная реализация свойств мобильности в сетевых протоколах нового поколения IPv6.
Идея мобильности в Интернете сегодня является достаточно новой и актуальной. Еще совсем недавно мобильность (mobility) рассматривалась, как предоставление переносному компьютеру возможности получить временный адрес в сети, благодаря использованию протокола автоконфигурации DHCP [1].
Теперь же предполагается, что пользователь имеет переносной или карманный компьютер (например, класса Palm Pilot или использующий Windows CE), не подключенный постоянно к Интернету. Тем не менее, он хотел бы иметь возможность подключаться к локальной сети, находясь в “чужом” бюро или у клиента, без необходимости реконфигурировать свой компьютер вручную. При этом пользователь может не только отсылать электронную почту, но и получать ее, находясь в чужой гостевой локальной сети.
Более того, концепция, заложенная в основу принципа мобильности, предполагает также возможность находиться в сети мобильному пользователю, перемещающемуся в данный момент самолетом, автомобилем или поездом.
В данной статье показан принцип осуществления мобильности такого рода в рамках стека протоколов IPv6 [2].
Прежде всего, следует отметить, что мобильный пользователь всегда имеет свой основной адрес, так называемый материнский адрес, который привязан к его исходной (или материнской) сети (рис. 1). Подключаясь к Интернету в чужой сети, мобильный пользователь получает один или несколько временных адресов с префиксом той сети, к которой он в данный момент подключен. Связь между материнским и временным адресом пользователя называется ассоциацией.
Перемещаясь, мобильный пользователь регистрирует одну из своих ассоциаций на маршрутизаторе, находящемся при его материнской сети. Данный маршрутизатор становится его материнским агентом. При этом зарегистрированный маршругизаторомвременный адрес называется первичным временным адресом.
Рис. 1. Отсылка пакетов корреспондента мобильному пользователю, находящемуся в материнской сети
Затем материнский агент действует как прокси-сервер при пересылке IPv6 пакетов от материнской сети к пользователю. При этом осуществляется туннелирование каждого пересылаемого на первичный временный адрес пакета с помощью механизма инкапсуляции протокола IPv6.
Механизмы мобильности IPv6 дают возможность узлам IPv6 динамически определять и запоминать ассоциации мобильного пользователя. При пересылке пакета узел IPv6 проверяет имеющиеся в его распоряжении ассоциации и если находит такую, что принадлежит искомому адресу, использует IPv6 заголовок маршрутизации, чтобы доставить пакет мобильному пользователю по указанному в ассоциации первичному временному адресу. Если же ассоциация не найдена, узел пересылает пакет обычным порядком (без заголовка маршрутизации) по адресу материнской сети пользователя. В дальнейшем для определенности лицо, связывающееся с мобильным пользователем, мы будем называть корреспондентом (мобильного пользователя).
Узел корреспондента, равно как и материнский агент, запоминают ассоциацию мобильного пользователя, используя IPv6 средства адресации.
Мобильный адресат, находясь вне материнской сети, указывает в качестве адреса источника в IPv6 заголовке один из своих временных адресов, добавляя в качестве адреса назначения свой IPv6 материнский или основной адрес.
Многие маршрутизаторы, основываясь на политике обеспечения безопасности, запрещают распространение по сети пакетов с некорректным адресом источника. Для разрешения данного противоречия IPv6 мобильность определяет четыре новых опции адресации:
1. Введение ассоциации: используется мобильным пользователем для уведомления корреспондента или материнского агента о своей текущей ассоциации. Сообщение о введении ассоциации, посланное материнскому агенту, называется основной регистрацией.
2. Подтверждение приема ассоциации (квитирование): используется для подтверждения факта приема ассоциации. При этом каждый пакет, имеющий данную опцию, должен иметь также заголовок аутентификации.
3. Запрос на введение ассоциации: используется корреспондентом для того, чтобы обновить ассоциацию мобильного пользователя. При этом у пользователя запрашивается его текущая ассоциация.
48
РИ, 2001, № 3
4. Основной адрес: используется мобильным пользователем для сообщения корреспонденту своего материнского адреса.
Заметим, что кроме перечисленных опций есть возможность использовать еще и подопции. Однако их рассмотрение не предусмотрено в данной работе.
Для поддержки ассоциаций мобильных пользователей возникает также необходимость в применении определенных структур данных, таких как:
— кэш ассоциаций: поддерживается всяким IPv6 узлом. Если некоторый узел является материнским агентом для мобильного пользователя, то в его кэше ассоциаций есть так называемая главная запись, которая сохраняется на все время существования ассоциации;
— список введения ассоциаций: ведется мобильным пользователем. В нем отражена вся информация, касающаяся каждого сообщения о введении ассоциации, отосланного корреспонденту. Данная запись хранится в течение срока действия ассоциации и содержит IPv6 адрес корреспондента; адрес материнского узла; срок жизни данной ассоциации.
Конфигурируя свой новый временный адрес, который он планирует использовать в качестве первичного временного адреса, мобильный пользователь посылает своему материнскому агенту сообщение “Введение ассоциации”. Это сообщение отсылается периодически до тех пор, пока в ответ не будет получено сообщение “Подтверждение приема ассоциации” (рис. 2).
Рис. 2. Запрос на создание ассоциации
Получив пакет, туннелированный своим материнским агентом, мобильный агент справедливо полагает, что отправитель не имеет в своей таблице соответствующей ему ассоциации. Действительно, если бы такая ассоциация была, пакет был бы отправлен с заголовком маршрутизации. В результате мобильный агент посылает корреспонденту сообщение “Введение ассоциации”, которое позволит последнему отправлять последующие пакеты напрямую (рис. 3).
В случае, если и следующий пакет от корреспондента приходит туннелированным, а не с заголовком маршрутизации, то мобильный пользователь повторяет корреспонденту сообщение “Введение ассоциации”. Чтобы избежать ненужных повторений, пользователь может запросить у корреспон-
дента подтверждение приема ассоциации. Но на практике к этому прибегают редко.
Рис. 3. Использование корреспондентом принципа кэширования
Имея в своей таблице ассоциаций запись, относящуюся к данному мобильному пользователю, корреспондент может ее обновить, например, в случае, если заданный срок ее жизни подходит к концу, послав пользователю запрос на введение ассоциации.
Характерно, что мобильный пользователь может иметь множество временных адресов одновременно, но лишь один из них будет зафиксирован у его материнского агента в качестве первичного времен -ного адреса. При этом материнский агент будет получать для мобильного пользователя все письма, пришедшие на любой из временных адресов.
Использование множества временных адресов представляется оправданным, например, в случае, когда мобильный пользователь, находясь в пути и желая постоянно быть на связи, меняет при этом подсети, к которым он подключен, в зависимости от своего местонахождения.
Завершая общий обзор вопросов обеспечения мобильности в сетях, построенных на основе протоколов IPv6, заметим, что создание у корреспондентов мобильного пользователя таблиц ассоциаций позволяет существенно оптимизировать маршрутизацию пакетов между корреспондентами и пользователем и минимизировать общую загруженность сети.
Литература: 1. Steward S. Miller. IPv6: The Next Generation Internet Protocol. Digital Press. December 1997. 2. Jonson D, Perkins C. Mobility Support in IPv6. Internet-Draft, Mar. 1998.
Поступила в редколлегию 24.05.2001
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Кривуля Г.Ф.
Немченко Владимир Петрович, канд. техн. наук, профессор ХТУРЭ. Научные интересы: техническая диагностика, сетевые технологии. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. 40-94-17.
Md. Enamul Kabir, Lecturer, School of Communication, Independent University, Bangladesh Baridhara, Dhaka. Выпускник ХТУРЭ 1996 г. Научные интересы: сетевые технологии.
Md. Humayun Kabir, Lecturer, Institute of Business Studies, Darul Ihsan University, Dhanmondi, Dhaka. Научные интересы: использование сетевых технологий в бизнесе.
РИ, 2001, № 3
49
