El Protocolo IP Móvil define procedimientos por los cuales los paquetes pueden ser enrutados a un nodo móvil, independientemente de su ubicación actual y sin cambiar su dirección IP. Los paquetes destinados a un nodo móvil primeramente son dirigidos a su red local. Allí, un agente local los intercepta y mediante un túnel los reenvía a la dirección temporal recientemente informada por el nodo móvil. En el punto final del túnel un agente foráneo recibe los paquetes y los entrega al nodo móvil.
En los últimos años se han producido importantes avances en el campo de las tecnologías de las comunicaciones. Dos de ellos han sido, indudablemente, el rápido desarrollo de la informática portátil y la importante implantación de los sistemas de comunicaciones móviles. La conjunción de ambos factores permite a los usuarios acceder a una red en cualquier momento y en cualquier lugar, aún cuando se encuentren en movimiento.
Sin embargo, ciertas arquitecturas de protocolos, entre ellos TCP/IP presentan serias complicaciones al momento de tratar con terminales que requieren de cierto grado de movilidad entre redes. La mayoría de las versiones del protocolo IP (Internet Protocol) asumen de manera implícita que el punto al cual el nodo se conecta a la red es fijo. Por otra parte, la dirección IP del nodo o terminal, lo identifica de manera unívoca en la red a la que se encuentra conectado. Cualquier paquete destinado a ese nodo es encaminado en función de la información contenida en el prefijo de red de su dirección IP. Esto implica que un nodo móvil que se desplaza de una red a otra y que mantiene su dirección IP no será localizable en su nueva ubicación ya que los paquetes dirigidos hacia este nodo serán encaminados a su antiguo punto de conexión a la red.
“El protocolo IP Móvil (Mobile Internet Protocol) fue diseñado para soportar movilidad, en cualquier tipo de medio y en una extensa área geográfica. Su objetivo es dotar a los terminales con la capacidad de mantenerse conectados a Internet independientemente de su localización, permitiendo rastrear a un nodo móvil sin necesidad de cambiar su dirección IP”.
La distribución del presente documento es como se detalla: en primer lugar se exponen las características del protocolo IP Móvil y la definición de los términos que se utilizan a lo largo del documento, clasificados en entidades y servicios. A continuación se explica el funcionamiento del protocolo, contemplando los procesos de descubrimiento y registración de direcciones y de encaminamiento de paquetes hacia las direcciones. Posteriormente se mencionan problemas y posibles soluciones a cuestiones del protocolo, como así las diferencias entre las versiones 4 y 6.
Características de IP Móvil
- No posee limitaciones geográficas: un usuario podría usar su computadora portátil (laptop, notebook, palmtop, etc.) en cualquier lugar sin perder conexión a su red.
- No requiere conexión física: IP Móvil encuentra enrutadores (routers) y se conecta automáticamente, sin necesidad de fichas telefónicas ni cables.
- No requiere modificar enrutadores ni terminales: a excepción del nodo o enrutador móvil, los demás enrutadores y terminales permanecen usando su dirección IP actual. IP Móvil no afecta a los protocolos de transporte ni a los protocolos de más alto nivel.
- No requiere modificar las direcciones IP actuales ni su formato: las direcciones IP actuales y sus formatos no varían.
- Soporta seguridad: utiliza mecanismos de autenticación para garantizar la protección de los usuarios.
Entidades
Nodo Móvil (Mobile Nodo)
Terminal o enrutador que puede cambiar su punto de unión desde una red o subred a otra. Esta entidad tiene pre-asignada una dirección IP fija sobre una red local o de base (Home Network) que es utilizada por otros nodos para dirigir paquetes destinados al nodo móvil independientemente de su ubicación actual.
Agente Local (Home Agent)
Enrutador que mantiene una lista de visitas con información de nodos móviles registrados, los que temporalmente no se encuentran en su red local. Esta lista es usada para reenviar a la red apropiada los paquetes destinados al nodo móvil.
Agente Foráneo (Foreign Agent)
Enrutador que asiste a un nodo móvil localmente alcanzable mientras el nodo móvil está lejos de su red local. Este agente entrega información entre el nodo móvil y el agente local.
Figura 1: relación entre las principales entidades de IP Móvil
Dirección de auxilio (Care-of-Address)
Dirección IP que identifica la ubicación del nodo móvil en un momento determinado.
Nodo Correspondiente (Correspondent Node)
Nodo que envía paquetes destinados al nodo móvil.
Dirección Local (Home Address)
Dirección IP fija asignada al nodo móvil. Permanece invariable independientemente de la ubicación actual de dicho nodo. Por ejemplo, la dirección IP asignado por un ISP -Internet Service Provider-.
Agente de Movilidad (Mobility Agent)
Agente que soporta movilidad. Este podría ser tanto un agente local como uno foráneo.
Túnel (Tunnel)
Camino que toman los paquetes desde el agente local hasta el agente foráneo.
Servicios
Descubrimiento de Agente (Agent Discover)
Los agentes locales y foráneos emiten mensajes de difusión (broadcast), llamados avisos de agente (agent advertisements), advirtiendo periódicamente su presencia en cada enlace en donde pueden proveer servicios. Los nodos móviles escuchan estos avisos y determinan si están conectados o no a su red local. Además, un nodo móvil recientemente arribado a una red podría enviar una solicitud para saber si un agente de movilidad está presente y forzarlo a que inmediatamente envíe un aviso de agente. Si un nodo móvil determina que se encuentra conectado a un enlace foráneo, adquiere una dirección de auxilio.
Registración (Registration)
Una vez que el nodo móvil adquiere una dirección de auxilio, debe registrarla con su agente local, para que el agente local sepa a dónde reenviar sus paquetes o proveerle servicio. Dependiendo de la configuración de la red, el nodo móvil podría registrarse directamente con su agente local o indirectamente mediante la ayuda de un agente foráneo.
Encapsulamiento (Encapsulation)
Proceso de encerrar a un paquete IP dentro de otro encabezado IP, el cual contiene la dirección de auxilio del nodo móvil. Durante el proceso de encapsulación el paquete IP no es modificado.
Desencapsulamiento
Proceso de despojar el encabezado IP de más afuera del paquete entrante para que el paquete encerrado dentro de él pueda ser accedido y entregado al destino apropiado. Es el proceso inverso al de encapsulación.
El funcionamiento del protocolo IP Móvil consiste de varias operaciones:
Cuando un nodo móvil se encuentra lejos de su red local debe encontrar algún agente para no perder conectividad a Internet. Existen dos caminos para encontrar agentes: uno de ellos es seleccionando a un agente de movilidad captado a través de mensajes de difusión que éstos emiten periódicamente advirtiendo su disponibilidad en cada enlace en donde pueden proveer servicios; el otro camino es mediante la emisión de solicitudes sobre el enlace, por parte del nodo móvil recientemente arribado, hasta obtener respuesta de algún agente de movilidad que esté presente. Una vez encontrado el agente, el nodo móvil deduce si se encuentra en su red local o en una red externa. Si se encuentra en su red local opera sin servicios de movilidad, mientras que si se encuentra en una red externa obtiene su dirección de auxilio que puede ser asignada dinámicamente o asociada con su agente foráneo.
Una vez obtenida la dirección de auxilio, el nodo móvil debe registrarla con su agente local para obtener servicios. El proceso de registración puede ser realizado a través de una solicitud de registro enviada directamente desde el nodo móvil al agente local y recibiendo de éste un mensaje de contestación, o indirectamente reenviada por el agente foráneo al local, dependiendo de si la dirección de auxilio fue asignada dinámicamente o asociada con su agente foráneo. Después del proceso de registración el nodo móvil permanece en el área de servicio hasta que expire el tiempo de servicio otorgado o hasta que cambie su punto de enlace a la red. Durante este tiempo el nodo móvil obtiene paquetes reenviados por el agente foráneo, los cuales fueron originalmente enviados desde el agente local. El método túnel (tunneling) es usado para reenviar los mensajes desde el agente local al agente foráneo y finalmente al nodo móvil.
Después de que el nodo móvil regresa a su red, se desregistra con su agente local para dejar sin efecto su dirección de auxilio, enviando un requerimiento de registración con tiempo de vida igual a cero. El nodo móvil no necesita desregistrarse del agente foráneo dado que el servicio expira automáticamente cuando finalizar el tiempo de servicio.
“El protocolo Mobile IP es entendido mejor
Proceso de descubrimiento - Discovering the care-of address
El proceso de descubrimiento utilizado por el protocolo IP Móvil permite a un nodo móvil determinar si se encuentra conectado o no a su red local, detectar si se ha desplazado de un enlace a otro y, dado el caso en que el nodo móvil se encuentre conectado a una red externa, obtener su dirección de auxilio.
El protocolo IP móvil provee dos modos alternativos para la adquisición de una dirección de auxilio: Foreign Agent care-of address y co-located care-of address.
Foreign Agent care-of address
Es una dirección de auxilio temporaria provista por un agente foráneo a través de mensajes avisos de agente. La dirección de auxilio, en este caso, es la dirección IP de un agente foráneo. El agente foráneo está en el punto final del túnel donde recibe los paquetes, los desencapsula y entrega el paquete original al nodo móvil. Este modo de adquisición permite que algunos nodos compartan la misma dirección de auxilio y en consecuencia, evita que se produzca una demanda innecesaria del limitado espacio de direcciones, en IPv4.
Co-located care-of address
Es una dirección de auxilio adquirida por el nodo móvil como una dirección IP fija mediante algún medio externo, al cual el nodo móvil luego se asocia con una de sus propias interfaces de red. La dirección puede ser adquirida dinámicamente como una dirección transitoria, como por ejemplo a través de un DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), o puede ser apropiada por el nodo móvil como una dirección perdurable para su uso, solamente, mientras se encuentre visitando una red distinta a su red local. Usando una co-located care-of address el nodo móvil actúa como punto final del túnel y él mismo realiza la desencapsulación de los paquetes. La ventaja de usar una co-located care-of address radica en que permite al nodo móvil funcionar sin un agente foráneo.
El proceso de descubrimiento no modifica los campos originales de los avisos de ruteo existentes, simplemente los extiende para asociarle funciones de movilidad. Así, un aviso de ruteo puede llevar información de ruteo por defecto, como antes, e información adicional sobre una o más dirección de auxilio. Cuando los avisos de ruteo son extendidos para que contengan la dirección de auxilio necesaria se denominan avisos de agente. Si un nodo móvil necesita obtener una dirección de auxilio, pero no desea esperar por un aviso de agente, podría emitir una solicitud de agente.
Avisos de Agente -Agent Advertisements-
Los agentes de movilidad anuncian su disponibilidad para brindar servicios al nodo móvil mediante mensajes de difusión de avisos de agente a intervalos regulares (por ejemplo cada un segundo). El nodo móvil utiliza estos mensajes para determinar su punto de conexión actual a Internet.
El agente local deberá estar siempre listo para servir a sus nodos móviles. Para evitar una posible saturación, debida al exceso de nodos móviles en una determinada red, es posible configurar múltiples agente locales en una única red, asignando a cada agente local una porción de la población de nodos móviles. Los agentes locales usan avisos de agente para darse a conocer a sí mismos aunque no ofrezcan alguna dirección de auxilio. Por otro lado, es posible que un agente foráneo no tenga capacidad para servir a un nodo móvil no perteneciente a su red. Aún en ese caso, el agente foráneo debe continuar emitiendo avisos de agente para que el nodo móvil sepa que se encuentra dentro de su área de cobertura o que no ha fallado.
Los avisos de agente cumplen las siguientes funciones:
- permiten la detección de agentes de movilidad.
- listan una o más dirección de auxilio disponibles.
- informan al nodo móvil sobre características especiales para agentes foráneos, por ejemplo, técnicas alternativas de encapsulación.
- permiten al nodo móvil determinar el número de red y el estado de su enlace a Internet.
- permiten al nodo móvil conocer si el agente es local y/o externo y en consecuencia determinar si se encuentra en su red o en una red externa.
El mensaje avisos de agente consiste en un mensaje ICMP (Internet Control Message Protocol) al cual se le ha añadido una extensión para permitir la gestión de los nodos móviles. Dicha extensión (Figura 2) consta de los campos:
- Tipo: 16
- Longitud: (6+4*n), donde n es el número de dirección de auxilio anunciadas.
- Número de secuencia: número total de mensajes avisos de agente enviados desde que el agente fue inicializado.
- Tiempo de vida de registración: tiempo de vida máximo que el agente acepta en una solicitud de registro.
- R: registro solicitado.
- B: el agente foráneo no puede aceptar nuevos registros, al estar ocupado
- H: este agente ofrece servicios de agente local en la red.
- F: este agente ofrece servicios de agente foráneo en la red.
- M: el agente soporta encapsulado mínimo.
- G: el agente soporta encapsulado GRE.
- V: el agente soporta la compresión de cabecera Van Jacobson.
- Reservado.
- Dirección de auxilio: la/s dirección de auxilio anunciadas por el agente foráneo.
Para que un nodo móvil pueda averiguar si se encuentra en su red local o si se ha desplazado a otra red debe verificar los bits F y H de alguno de los mensajes avisos de agente que capture.
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| Vers. | HL | Tipo de Servicio | Total Leng | ||||||||||||||||||||||||||||
| Identificación | Banderas | Fragmentación | |||||||||||||||||||||||||||||
| Tiempo de vida | Protocolo = ICMP | Suma de Comprobación de encabezado | |||||||||||||||||||||||||||||
| Dirección fuente = dirección del agente local o foráneo sobre este enlace | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Dirección destino = difusión o multidifusión | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Tipo | Código | Suma de Comprobación | |||||||||||||||||||||||||||||
| Nro. de direcciones | Asoc. Tamaño entrada | Tiempo de vida | |||||||||||||||||||||||||||||
| Dirección enrutador | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Nivel de preferencia | |||||||||||||||||||||||||||||||
| …… | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Tipo | Longitud | Número de secuencia | |||||||||||||||||||||||||||||
| Registration Lifetime | R | B | H | F | M | G | V | Reservado | |||||||||||||||||||||||
| Direcciones de auxilio | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Tipo | Longitud | Longitud Prefijo | ……. | ||||||||||||||||||||||||||||
| | Encabezado IP | | ICMP | | Extensiones | | Extension Longitud-Prefijo |
Figura 2 Extensión del mensaje avisos de agente
Solicitud de Agente -Agent Solicitation
Los nodos móviles podrían emitir solicitudes mediante mensajes de difusión, con el objetivo de forzar a cualquier agente de movilidad ubicado en el mismo enlace a transmitir un aviso de agente de manera inmediata. Esto resulta muy útil en aquellos casos en los cuales la frecuencia de los avisos de agente es demasiado baja para un nodo móvil que cambia rápidamente de enlace. El formato de los mensajes solicitud de agente es similar al de los mensajes ICMP usados para avisos de agente (Figura 2), con la diferencia de que deben tener su campo de tiempo de vida igualado a 1.
Si el nodo móvil conoce de ante mano la dirección de red de un agente de movilidad, podría insertarla en el encabezado de un mensaje de requerimiento de registración y enviarlo a dicho agente para obtener servicios.
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