Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

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1 Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

2 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Contextualização Últimos anos: explosão de computadores portáteis Crescimento da Internet Dependência da utilização da rede nas organizações –Algumas informações só são acessadas via rede Estes fatores indicam a grande necessidade de comunicação com dispositivos móveis –Fixos com móveis –Móveis com móveis

3 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Contextualização A grande maioria dos protocolos de rede não possuem tal capacidade de comunicação –Criados há muito tempo –Época em que este tipo de comunicação não era necessária –Estes protocolos, então, falham na tentativa de comunicação Surge a necessidade da criação de protocolos novos –IP Móvel (Mobile IP)

4 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Para realizar o roteamento, roteadores baseiam-se em determinadas informações –Informações contidas no pacote IP –Definem a direção correta dos pacotes –Decisões são baseadas no prefixo de rede do IP destino –Todos os hosts (nós) com uma interface de rede em um dado enlace devem ter o mesmo prefixo de rede do enlace

5 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel -Endereço IP do Host4 tem prefixo 2.0.0 - Host4 está conectado a um link com prefixo 4.0.0 - Entradas da tabela de roteamento do roteador A: -2 primeiras: direto -2 últimas: rotas p/ 2.0.0 (via roteador B) e 4.0.0 (via roteador C)

6 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel -O que acontece quando o Host1 tenta enviar um pacote para o Host4? 1. Gera pacote com IPOrig = 1.0.0.1 e IPDest = 2.0.0.4. Na tabela de roteamento do Host1, enviará para o roteador padrão (roteador A – 1.0.0.254 – interface a) 2. Roteador A faz roteamento de acordo com a terceira coluna (rede 2.0.0) – Roteador B – 3.0.0.253 – interface c

7 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel 3. Roteador B tem uma rota direta para hosts com prefixo de rede 2.0.0. Transmite o pacote via interface b. Mas, o Host4 não está conectado àquele enlace! O pacote não pode ser entregue! Roteador B vai enviar uma mensagem ICMP Host Unreacheble Error para o Host1

8 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel As entradas nas tabelas de roteamento devem conter as informações da acessibilidade de todos os nós de determinado prefixo Esta é uma propriedade importante no roteamento –Os pacotes endereçados a um determinado endereço serão enviados aos roteadores que permitem o acesso –Hosts que não encontram-se no link do seu prefixo de rede não podem receber mensagens –Para um nó mover-se de um link para outro, deve no mínimo alterar o seu prefixo de rede

9 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Por exemplo, poder-se-ia resolver o problema apresentado com a seguinte solução: Tabela de roteamento do Roteador A TargetNext HopInterface 2.0.0.43.0.0.252c Tabela de roteamento do Roteador B TargetNext HopInterface 2.0.0.43.0.0.252c Tabela de roteamento do Roteador A TargetNext HopInterface 2.0.0.4directb Assim, um pacote para o Host4 seria sempre emcaminhado para o Roteador C

10 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Surgem algumas novas nomenclaturas: –Home link: é o link no qual um nó deveria estar localizado (ou seja, referente ao prefixo do seu IP) –Foreign link: qualquer outro link que não seja o home link do nó (ou seja, com prefixo diferente) –Mobilidade: habilidade de um nó alterar o link ao qual está conectado, mantendo as comunicações existentes e usando o endereço IP do novo link

11 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel É viável fazer este tipo de roteamento específico para cada nó movel? –Quantas rotas seriam necessárias para permitir a mobilidade dos nós? –Depende: Do número de nós móveis esperados Quantidade de nós que devem receber a informação de mudança de link Da velocidade de mobilidade dos nós e o número de rotas que devem ser adicionadas, atualizadas e apagadas a cada mudança –Milhões de nós móveis!! –Este tipo de roteamento torna-se impraticável!!

12 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Outra solução seria simplesmente alterar o IP do nó móvel quando ele se move para outro link A partir de então, o host comunica-se através do seu novo IP Mas, uma conexão conseguiria se manter ativa com esta mudança de IP? 3.0.0.4

13 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Tanto TCP quanto UDP utilizam o conceito de portas para a distinção das aplicações que vão se comunicar Uma conexão TCP é identificada por 4 informações: –IP Origem –IP Destino –Porta Origem –Porta Destino O checksum também é calculado utilizando estas informações (além do próprio segmento) A conexão simplesmente seria cortada se houvesse uma alteração no IP

14 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Além disto, as comunicações em andamento entre o nó móvel e qualquer outro deveria ser encerrada –Com novas conexões sendo abertas a cada mudança de IP Assim sendo, alterar o IP do nó não resolve o problema da mobilidade Esta abordagem resolve um outro problema, chamado nomadicity –Um nó nômade é um nó no qual todas as comunicações existentes devem ser terminadas antes da mudança de link –Todas as próximas conexões serão realizadas com o novo endereço IP Problemas de busca e acesso aos nós nômades

15 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Necessidade de IP Móvel Assim sendo, uma nova abordagem foi proposta pelo IP Móvel Esta abordagem soluciona o problemas de mobilidade dos nós –Se um nó move-se para outro link, ele poderá receber as mensagens destinadas a ele

16 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel O IP Móvel foi aprovado e publicado como um padrão em 1996 Foi introduzido pelo grupo IP Routing for Wireless/ Mobile Hosts (mobileip) do IETF (Internet Engineering Task Force) É descrito em algumas RFCs: –RFC 2002, 2003, 2004, 1701, 2005, 2006 –Definem características do protocolo IP Móvel, tipos de “tunelamento”, aplicabilidade, configuração dos nós, etc. –O termo IP Móvel refere-se a todos estas documentos juntos

17 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Quando um host deseja enviar um pacote, não se preocupa com a localização do destinatário –Deseja que seus pacotes sejam entregues corretamente –Função da camada de rede O IP Móvel é uma solução da camada de rede que permite a mobilidade na Internet –Configurando as tabelas de roteamento apropriadamente –Os hosts que não estão no seu home link recebem os pacotes a eles endereçados corretamente –Completamente independente do meio físico Por exemplo, nootebook pode desconectar-se de uma rede Ethernet cabeada e conectar a uma WLAN sem interrupção do serviço

18 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Mobilidade heterogênea: mover-se entre diferentes tipos de rede Mobilidade homogênea: mover-se entre mesmos tipos de rede –Por exemplo, de uma rede sem fio para outra rede sem fio A idéia do IP Móvel é simplesmente a implementação de mecanismos necessários para o correto roteamento –Modificação no TCP ou nas aplicações estão fora do escopo do IP Móvel

19 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Requisitos do IP Móvel –Um nó móvel deve ser capaz de realizar comunicação com outros nós mesmo quando troca de link –Um nó móvel deve ser capaz de utilizar o seu endereço IP original, independente do link que estiver –Um nó móvel deve conseguir conectar-se com nós não- móveis (que não utilizam o IP Móvel) –Não deve haver diferenciamento de controle de segurança entre um nó móvel e um nó fixo

20 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel São definidas 3 entidades básicas, nas quais as características de mobilidade devem ser implementadas: –Nó móvel: um nó que pode alterar o seu ponto de conexão com a Internet (alterar link), mantendo as comunicações em andamento e seu endereço IP origem

21 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel São definidas 3 entidades básicas, nas quais as características de mobilidade devem ser implementadas: –Home agent: um roteador com uma interface no home link do nó móvel O nó móvel informa a sua localização atual (care-of-address) Comunica aos demais nós a acessibilidade para o prefixo de rede do nó móvel Pega os pacotes destinados para o home address do nó móvel e envia via túnel para o local atual do nó móvel (ou seja, para o care- of-address)

22 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel São definidas 3 entidades básicas, nas quais as características de mobilidade devem ser implementadas: –Foreign agent: um roteador com uma interface no foreign link do nó móvel Auxilia o nó móvel a informar ao seu home agent o seu care-of- address atual Provê care-of-address aos nós móveis Pega e transmite os pacotes do túnel para o nó móvel (que foram enviados no túnel pelo home agent) Serve como um roteador padrão para os pacotes gerados pelo nó móvel (enquanto conectado no seu foreing link)

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24 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Tunneling –Um túnel é um caminho criado entre o home agent e um foreign agent –Permite que os dados destinados a um nó móvel pertencente a este home agent possam ser entregues, uma vez que o nó móvel está conectado ao foreign link associado ao foreign agent –No túnel, os pacotes são encapsulados como segue:

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26 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Home address: –É o endereço IP do nó móvel –É permanente (assim como um IP de um host estacionário) –Este endereço não muda de acordo com o movimento do nó, mesmo quando conectado em outro link O home address é relacionado com o seu home agent e, logo, com o seu home link –O prefixo de rede do home address do nó móvel define seu home link Home agent: roteador no home link do nó

27 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Care-of-address –Endereço IP do nó móvel que está visitando o foreign link –É específico para o foreign link sendo visitado pelo nó móvel –Muda toda vez que ocorre uma troca de foreign link –Pacotes destinados para um care-of-address são roteados normalmente (sem procedimentos específicos) –É usado como ponto de terminação do túnel (do home agent em direção ao nó móvel) Care-of-address é utilizado pelo home agent para entregar os pacotes ao nó móvel –Quando ele encontra-se em um foreign link

28 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Care-of-address –Existem 2 tipos de care-of-address Foreign agent core-of-address –Endereço IP de um foreign agent que tem uma interface no foreign link visitado –Pode ser qualquer endereço do foreign agent –Prefixo não precisa ser o mesmo do foreign link visitado –Pode ser compartilhado por vários nós móveis ao mesmo tempo Collocated care-of-address –Endereço IP temporário para uma interface do próprio nó móvel –O prefixo deve ser igual ao prefixo do foreign link –Utilizado quando não há foreign agents no foreign link –Pode ser utilizado por somente um nó móvel ao mesmo tempo

29 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona?

30 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona?

31 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Descoberta (Agent Discovery) –Agent Discovery (ou descoberta) consiste de alguns passos Agents enviam em broadcast (periodicamente) mensagens do tipo Agent Advertisement Esta mensagem contem um ou mais care-of-address Quando o nó móvel recebe esta mensagem, verifica se a mensagem é do seu home agent e sabe se ele encontra-se na sua rede ou na foreign O nó móvel não precisa esperar por mensagens de Agent Advertisement, podendo solicitar um envio através de uma mensagem de Agent Solicitation

32 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona?

33 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Registro –O registro consiste nos seguintes passos: Se um nó móvel descobre que ele está na sua rede, opera sem serviços móveis Senão, envia uma mensagem do tipo Registration Request para o foreign agent –Com o seu IP permanente e o IP do seu home agent O foreign agent envia uma mensagem Registration Request para o respectivo home agent, contendo o IP permanente do nó móvel e o IP do foreign agent Atualiza suas tabelas e responde ACK para o foreign agent Atualiza sua lista de visitantes e envia o ACK para o nó móvel

34 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona?

35 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona?

36 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder IP Móvel Como funciona? 7. Pacotes enviados pelo nó móvel são diretamente roteados para seus destinos, sem necessidade de tunneling - o foreign agent trabalha como um roteador para todos os pacotes enviados pelo nó móvel visitante