Marco Sommani 0904 Wbf09 Sommani

La IP mobility in IPv4 e in IPv6

Marco Sommani

Consiglio Nazionale delle Ricerche:Istituto di Informatica e Telematica

Membro del Comitato Tecnico Scientificodel Consortium GARR

Cosa è la IP mobility

• La possibilità per un host IP di spostarsi da una sottorete IP ad un’altra mantenendo attive le comunicazioni con gli altri nodi della rete– l’host IP deve continuare a usare l’indirizzo IP “di casa” pur trovandosi

altrove

• La IP mobility non serve:– nel passaggio dal campo di un’antenna a quello di un’altra in ambienti

wifi, umts, gprs:• cambia l’antenna ma non la sottorete IP

– quando il cambio di sottorete avviene in assenza di comunicazioni attive (p.es. con il computer spento)

• è sufficiente usare una VPN

WLAN Business Forum 2009 Milano, 7 aprile 2009

Marco SommaniLa IP mobility in IPv4 e in IPv6

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A.x B.y B.z C.w C.x D.y D.zA.w

Indirizzo IP e posizione nella rete



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Router 1 Router 2

Prefissi APrefissi A Prefissi B Prefissi C Prefissi D

Prefissi C e D

Prefissi A e BA B C D

Sottorete IP: porzione di rete dove gli indirizzi IP hanno lo stesso prefisso

Il problema della mobilità in IP

• Per due applicazioni che comunicano via Internet la sessione è identificata da:– indirizzo IP e port number del primo partner– indirizzo IP e port number del secondo partner

• Se uno dei due partner cambia indirizzo IP, l’altro pensa che sia cambiata la sessione – si bloccano file transfer, sessioni di remote

logon/remote desktop, conversazioni audio/video, flussi streaming, tunnel VPN



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Soluzioni al problema della mobilità

• È inevitabile che un host che cambia sottorete non possa più usare “nativamente” il vecchio indirizzo

• Occorre individuare trucchi per per far sì che il mobile node continui ad essere visto dal suo correspondent node con il vecchio indirizzo

• Esistono soluzioni al problema sia in IPv4 (RFC 3344) sia in IPv6 (RFC 3775 e 3776)

• le soluzioni basate su IPv6 sono– maggiormente integrate nel protocollo– pongono meno vincoli sull’ambiente circostante


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Perché IPv6 facilita la IP mobility

• Il numero di indirizzi IPv6 è pari al numero di indirizzi IPv4 elevato alla quarta (2128 contro 232)– sulle sottoreti visitate dal mobile node la disponibilità di indirizzi

pubblici IPv6 non è un problema

• I router IPv6 annunciano il prefisso della sottorete nei router advertisement inviati sulle sottoreti adiacenti– per il mobile node è più facile scoprire il cambio di sottorete– i router advertisement di IPv4 (RFC1256) sono scarsamente

utilizzati e non contengono il prefisso della sottorete

• Il meccanismo degli Extension Headers di IPv6 rende possibili soluzioni ben integrate nell’architettura



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IPv6 header



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source address

ver = 6 traffic class flow label

payload length next header hop limit

destination address

Pacchetti con Extension Headers• Valori “next header” che introducono un Extension Header:

– 0: Hop-by-Hop Options Header– 41: IPv6 Header– 43: Routing Header– 44: Fragment Header– 50: Encapsulation Security Payload (IPSEC)– 51: Authentication Header (IPSEC)– 60: Destination Options– 135: Mobility Header– 59: No next Header

• Esempio



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Ipv6 Header

Next Header = Routing (43)

Routing Header

Next Header = Fragment (44)

Fragment Header

Next Header = TCP (6)

Fragment of

TCP header + data

IP mobility: alcuni termini

• Mobile node: nodo che può spostarsi da una sottorete ad un’altra

• Home address: l’indirizzo IP che il mobile node intende conservare anche quando cambia sottorete

• Home network: la sottorete a cui appartiene il home address del mobile node

• Home agent: un server, residente sulla home network, in grado di raggiungere il mobile node

• Correspondent node: un nodo su cui risiede un’applicazione con cui il mobile node vuole comunicare



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IPv6 mobility: tunnel bidirezionale



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InternetInternet

Visited network 1

Visited network 1 Visited

network 2Visited

network 2

Correspondent NodeCorrespondent Node

Mobile NodeMobile Node

Home Network

Home Network

Binding AckBinding Ack

Home AgentHome Agent

Binding UpdateBinding Update

Ecco il mio nuovo “Care-of Address”

Ecco il mio nuovo “Care-of Address”

Tunnel 6-in-6

Tunnel 6-in-6

IPv6 mobility: route optimization



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InternetInternet

Visited network 1

Visited network 1 Visited

network 2Visited

network 2

Correspondent NodeCorrespondent Node

Mobile NodeMobile Node

Home Network

Home Network


Home AgentHome Agent


Ecco il mio nuovo “Care-of-Address”Ecco il mio nuovo “Care-of-Address”

Tunnel 6-in-6

Tunnel 6-in-6

Facciamo il “return routability test”

Facciamo il “return routability test”



Uso degli Extension Headers

• Per il traffico che transita dal Bidirectional Tunnel si usano le normali tecniche di tunneling

• Per il resto (Route Optimization, Binding, Return Routability)– i pacchetti spediti dal Mobile Node trasportano il suo

Home Address in un Destination Options Header– quelli diretti al Mobile Node trasportano il suo Home

Address in un Routing Header di typo 2

• Nelle procedure di Binding e di Return Routability si usano anche i Mobility Header e gli Header IPSEC



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Mobility IPv4 (RFC 2002 del 1996)

• Si suppone che il Mobile Node non disponga di un indirizzo pubblico appartenente alla sottorete visitata

• Il Mobile Node è aiutato da un Foreign Agent presente sulla sottorete visitata– il Foreign Agent colloquia con il Home Agent per conto del Mobile

Node– i pacchetti diretti al Mobile Node transitano da un tunnel

unidirezionale dal Home Agent al Foreign Agent– Il Mobile Node invia i pacchetti direttamente al destinatario mettendo

come indirizzo sorgente il suo Home Address: Triangular Routing

• Non funziona se i router controllano l’indirizzo sorgente dei pacchetti



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Mobility IPv4 (RFC 3344 del 2002)

• Mantiene le soluzioni dell’RFC 2002 e in più• Prevede la possibiltà che il Mobile Node disponga

di un indirizzo pubblico appartenente alla sottorete visitata– in questo caso la funzione di Foreign Agent risiede sul

Mobile Node stesso

• Consente l’uso bidirezionale del tunnel fra Foreign Agent e Home Agent

• Non prevede la Route OptimizationWLAN Business Forum 2009 Milano, 7 aprile 2009


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Cosa rende più complicata la soluzione IPv4

• La scarsa disponibilità di indirizzi pubblici è un limite molto serio, spesso sottovalutato

• In teoria si potrebbero ipotizzare estensioni del protocollo con cui ottenere in IPv4 ciò che in IPv6 si fa con gli Extension Headers, MA

• I problemi di interoperabilità con i sistemi che ignorano le estensioni potrebbero essere insuperabili– IPv6 stabilisce in maniera chiara come comportarsi di

fronte a un Header o ad un’opzione sconosciuti– nulla di simile esiste nella definizione originaria di IPv4



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A chi è utile la IP mobility?

• Per gli operatori wireless l’utilità è quasi nulla:– all’interno delle loro reti la mobilità può essere

realizzata in modi più efficienti e più semplici– l’operatore wireless non ha particolare interesse a

permettere ai suoi clienti mobili di spostarsi su reti di altri operatori

• La soluzione è invece interessante per i fornitori di servizi (VoIP, videoconferencing, ...) o di contenuti (IPTV, ...)



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A che punto siamo con IPv6?

• IPv6 c’è di già e molti di noi lo usano senza saperlo

• IPv6 non deve essere sostituito a IPv4: è una funzionalità in più da aggiungere sui sistemi– i sistemi operativi più recenti hanno IPv6 attivo di

default e possono collegarsi via tunnel con la Internet IPv6 nativa

• Anche se oggi molti apparati sono IPv4-only, l’uso parallelo dei due protocolli è possibile per tutti



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Prodotti per la IPv6 mobility

• Tutti i sistemi Windows da 2003 in poi sono in grado di funzionare come correspondent Node e permettono la Route Optimization

• I principali router possono funzionare come Home Agent IPv6

• Per la funzionalità di Mobile Node esistono solo soluzioni sperimentali– alcune di queste sono state realizzate dagli stessi

costruttori di apparati mobili e potrebbero diventare prodotti commerciali se il mercato lo richiedesse



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La Network Mobility (NEMO)

• Si parla di network mobility se il Mobile Node è un router che registra sul Home Agent il prefisso di una sua sottorete locale

• Un router mobile su un veicolo rende mobili tutti gli host del veicolo– nulla vieta che un host del veicolo sia a sua volta un Mobile

Node

• IPv4: RFC 3344, IPv6: RFC 3963– entrambe le soluzioni prevedono solo il tunnel bidirezionale

• Prodotti per realizzare NEMO in IPv6 sono già disponibili



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La IP mobility in IPv4 e in IPv6

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