CÔNG NGHỆ MOBILE INTERNET (Phần 3)

5.     Tổng quan về giao tức Mobile IPv4

Phần này sẽ giới thiệu một số khái niệm và hoạt động của giao thức Mobile IPv4. Mobile IPv4 được xây dựng dựa trên giao thức IPv4 để cho phép các nút mạng tiếp tục nhận được các gói tin dù kết nối với Internet ở bất kỳ vị trí nào. Những bổ sung bao gồm các bản tin điều khiển và các thủ tục dành riêng cho giao thức. Các thủ tục cơ bản của giao thức Mobile IPv4 gồm có: quảng cáo trạm, đăng ký, và chuyển tiếp.

5.1  Khái niệm địa chỉ care – of

Khi một trạm di động ra khỏi mạng gốc, Mobile IP sử dụng cơ chế đường hầm (tuneling) để giữ địa chỉ gốc của trạm di động không bị nhầm nhầm giữa mạng gốc và vị trí hiện tại của trạm. Địa chỉ care – of là điểm cuối của đường hầm. Nó có thể là địa chỉ của một đại lý trên mạng ngoài hay cũng có thể là địa chỉ phụ của trạm di động. Tại đây, gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động như khi đang ở mạng gốc.

Giao thức Mobile IPv4 cung cấp hai phương thức để nhận địa chỉ care – of:

• Địa chỉ care – of của đại lý ngoại: Là địa chỉ care – of được cấp bởi đại lý ngoại thông qua bản tin quảng cáo đại lý. Trong trường hợp này, địa chỉ care – of là địa chỉ IP của đại lý ngoại. Khi đó, đại lý ngoại sẽ là điểm cuối của đường hầm. Ngay khi nhận được gói tin gửi tới từ đại lý gốc, đại lý ngoại sẽ tiến hành mở gói để tạo lại gói tin ban đầu rồi chuyển đến trạm di động. Cách nhận địa chỉ care – of như trên có nhiều ưu điểm bởi nó cho phép nhiều trạm di động có thể sử dụng chung một địa chỉ care – of, nhờ đó sẽ tiết kiệm được tài nguyên không gian địa chỉ IPv4 đang ngày càng cạn kiệt.
• Địa chỉ colocated care – of: Là địa chỉ care – of mà trạm di động nhận được thông qua một số phương tiện trên mạng ngoài. Trạm di động có thể nhận được địa chỉ này thông qua giao thức DHCP. Khi sử dụng địa chỉ colocated care – of, trạm di động sẽ hoạt động với tư cách là điểm cuối của đường hầm và phải thực hiện việc mở/thiết lập lại gói tin “tunneled” tới trạm. Việc sử dụng lại địa chỉ colocated care – of có ưu điểm là cho phép trạm di động có thể hoạt động mà không cần tới đại lý ngoại. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải cấp một địa chỉ IP (từ danh sách các địa chỉ IP mà mạng ngoài được cấp) cho mỗi trạm di động.

5.2  Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4

Các đại lý di động (bao gồm đại lý gốc và đại lý ngoại) thông báo sự hiện diện của chúng qua bản tin quảng cáo đại lý. Trạm di động khi mới đến, có thể gửi một bản tin tìm kiếm đại lý để yêu cầu các đại lý di động, trong mạng mà nó đang kết nối tới, gửi bản tin quảng cáo đại lý.

Trạm di động nhận bản tin quảng cáo đại lý và xác định xem liệu nó đang ở mạng gốc hay trong một mạng ngoài.

Khi trạm di động phát hiện ra rằng nó đang ở mạng gốc, trạm di động sẽ hoạt động mà không sử dụng các chức năng di động. Nếu trạm di động trở về mạng gốc từ bất kỳ một mạng đang được đăng ký nào đó, trạm di động sẽ huỷ bỏ việc đăng ký với đại lý gốc thông qua thủ tục đăng ký thông thường.

Khi trạm di động phát hiện ra rằng nó đã chuyển tới một mạng ngoài, trạm di động sẽ nhận một địa chỉ care – of trên mạng ngoài. Địa chỉ care – of này có thể là địa chỉ care – of của đại lý ngoại (nhận được từ bản tin quảng cáo đại lý) hay địa chỉ colocated care – of (nhận được thông qua giao thức DHCP).

Khi hoạt động ở ngoài mạng gốc, trạm di động sẽ đăng ký địa chỉ care – of hiện thời với đại lý gốc thông qua việc trao đổi các bản tin yêu cầu và trả lời đăng ký. Tuỳ thuộc vào phương thức liên kết, trạm di động có thể đăng ký trực tiếp với đại lý gốc của nó hoặc thông qua một đại lý ngoại.

Các gói tin được gửi tới địa chỉ gốc của trạm di động sẽ được đại lý gốc chặn lại, đóng gói và chuyển đến địa chỉ care – of hiện thời của trạm di động theo cơ chế đường hầm. Tại đây, gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động.

Theo hướng ngược lại, các gói tin được gửi đi từ trạm di động sẽ được chuyển tới đích theo các cơ chế định tuyến IP chuẩn, không cần đi qua đại lý gốc. Trong đó trường địa chỉ nguồn của tất cả các gói tin IP gửi đi từ trạm di động sẽ là địa chỉ gốc của trạm.

Nếu trạm di động đang sử dụng địa chỉ colocated care – of thì trạm di động phải được định vị trên tuyến được định danh bởi phần tiền tố mạng của địa chỉ care – of. Nếu không các gói tin hướng tới địa chỉ care – of này sẽ không thể chuyển được.

Hình trên miêu tả lộ trình các gói tin đi và đến trạm di động khi trạm di động nằm ngoài mạng gốc và đã thực hiện đăng kí với đại lý gốc của nó. Trong ví dụ này, trạm di động sử dụng địa chỉ care – of của đại lý ngoại. Mô hình này còn được gọi là mô hình định tuyến tam giác.

• Gói tin gửi cho trạm di động được chuyển đến mạng gốc theo giao thức IP chuẩn.
• Đại lý gốc nhận gói tin, đóng gói và chuyển tới địa chỉ care – of của trạm di động.
• Gói tin được thiết lập lại và được gửi tới trạm di động. Từ trạm di động các gói tin sẽ được chuyển trực tiếp tới đích theo cơ chế định tuyến IP thông thường. Trên hình vẽ, đại lý ngoại chính là bộ định tuyến mặc định của trạm di động.

5.3  Cấu trúc chung của các bản tin được sử dụng trong giao thức

Để thực hiện thủ tục đăng ký, Mobile IP định nghĩa một tập hợp các bản tin điều khiển mới được gửi đi bằng giao thức truyền tải UDP trên cổng 434. Hiện tại, có hai loại bản tin sau đây được định nghĩa là yêu cầu đăng ký và trả lời đăng ký.

Để phát hiện các đại lý, Mobile IP sửa đổi bản tin quảng cáo bộ định tuyến (Router Advertisement) và tìm kiếm bộ định tuyến (Router Solicitation), được định nghĩa để sử dụng trong cơ chế phát hiện bộ định tuyến ICMP.

Mobile IP cũng định nghĩa một cơ chế mở rộng để cho pháp các thông tin tuỳ chọn có thể được truyền tải trên các bản tin điều khiển hay trên các bản tin phát hiện bộ định tuyến ICMP. Mỗi phần mở rộng này được mã hoá theo cấu trúc Kiểu – Độ dài – Giá trị (TLV: Type – Length – Value) như đã chỉ ra trên hình.

Trong đó, trường kiểu chỉ thị kiểu của mở rộng. Trường độ dài xác định kích thước (tính theo bytes) của phần dữ liệu. Trường này có thể có giá trị lớn hơn hay băng không. Cấu trúc và độ dài trường số liệu được quy định bởi trường kiểu và trường độ dài.

Có hai tập riêng rẽ các số xác định trường kiểu của phần mở rộng sử dụng trong IPv4. Tập thứ nhất bao gồm các mở rộng có thể xuất hiện trong các bản tin điều khiển. Hiện tại, những kiểu sau đây xác định sự xuất hiện phần mở rộng trong các bản tin đăng ký:

• Nhận thực Mobile – home.
• Nhận thực Mobile – foreign.
• Nhận thực foreign – home.

Tập thứ hai bao gồm những phần mở rộng có thể xuất hiện trong các bản tin phát hiện bộ định tuyến ICMP:

• Đệm 1 byte (không có trường kiểu và trường giá trị).
• Quảng cáo đại lý di động.
• Độ dài tiền tố.

Có thể tóm tắt như sau: Mobile IP sử dụng một cơ chế để cung cấp các thông tin định tuyến cần thiết cho đại lý gốc của một trạm di động. Nhờ đó đại lý gốc có thể định hường lưu lượng từ mạng gốc tới địa chỉ care – of hiện thời của trạm di động. Cơ chế được thực hiện bằng việc đại lý ngoại quảng cáo sự có hiện diện của mình, và chuyển tiếp các bản tin đăng ký trao đổi giữa trạm di động và đại lý gốc. Các bản tin quảng cáo đại lý chính là các bản tin quảng cáo bộ định tuyến ICMP có bổ xung thêm phần mở rộng, còn các bản tin đăng ký được truyền trên các gói tin UDP để tránh những phức tạp của giao thức TCP.

(cỏn tiếp)