Mobilité. Pascal Anelli. L3 Informatique Université de la Réunion. Mars 2015

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1 Mobilité Pascal Anelli L3 Informatique Université de la Réunion Mars 2015 (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

2 Portée du cours Les objectifs sont: Définir la mobilité Présenter les solutions de mobilité dans un réseau. Etudier la mobilité IP. Formaliser l espace de conception de la mobilité. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

3 Introduction à la mobilité Plan 1 Introduction à la mobilité 2 Mobilité réseau 3 Mobile IP 4 Réseau mobile 5 Conclusion (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

4 Introduction à la mobilité Tendance D où l on vient: l informatique distribuée: Ressources réparties Repose sur des échanges de messages Où l on va: l informatique ubiquitaire: environnement où les équipements numériques sont omniprésents interconnectivité partout, tout le temps, avec tout le monde chaque dispositif sera connecté à un réseau repose sur: Des techniques de communications sans fils Des terminaux de plus en plus petits (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

5 Introduction à la mobilité Motivations Problème Les protocoles de l Internet ont été conçus sans prendre en compte le changement du point d attachement d un noeud. Conséquences Un noeud est identifié par son adresse IP L achemimement est fait avec l adresse IP aussi Quand un noeud se déplace de sous-réseau, l adresse IP change Un problème pour les sessions en cours Attente L utilisateur s attend à un fonctionnement transparent de ses applications et des services réseau indépendamment de son point d attachement. L enjeu de la mobilité (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

6 Introduction à la mobilité Mobilité Définition La capacité d une entité (objet ou personne) communiquante à continuer de communiquer alors que l entité communicante de niveau inférieur a changé. mobilité sans coupure (seamless): si le canal de l entité de niveau supérieur est maintenu pendant le changement. Exemples: Mobilité du terminal: Un terminal est physiquement déplacé à un autre endroit et reconnecté à l Internet par le biais d un nouveau réseau. Mobilité de la personne: Un utilisateur décide d utiliser un nouveau terminal. Mobilité du réseau: Un sous-réseau entier se déplace, il change ses liens avec les réseaux voisins et donc change sa position et ses interconnexions dans l Internet. Ses hôtes gardent leur configuration inchangée à l intérieur de ce réseau. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

7 Introduction à la mobilité Dimensions de la mobilité du terminal Nomadisme: Un terminal est déplacé entre deux points d attachement sans maintenir la connectivité pendant qu il se déplace. Mobilité locale (modalité radio): les utilisateurs se déplacent au sein d une couverture réseau sans-fil contiguë. On parle de micro-mobilité Mobilité globale (mobilité réseau, itinérance): Les utilisateurs se déplacent et continuent de bénéficier des services sur toute une zone de couverture. On parle de macro-mobilité Handoff marque le changement de point d attachement : Horizontal : entre deux cellules d un même type de réseau Vertical : entre des points d accès d une technologie sans-fil différente. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

8 Mobilité réseau Plan 1 Introduction à la mobilité 2 Mobilité réseau 3 Mobile IP 4 Réseau mobile 5 Conclusion (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

9 Mobilité réseau Mobilité réseau Pourquoi? L adresse IP change lorsque le point d attachement (ou sous-réseau) à Internet change et entraîne la rupture des connexions TCP en cours. Le trafic à destination d un mobile doit suivre quand il change de sous-réseau. Objectifs: 1 Maintenir les connexions existantes lors du déplacement d un hôte mobile. 2 Maintenir la connectivité Internet Solution: 1 Utiliser une même adresse quelque soit le point d attachement 2 Gérer la mobilité par les systèmes de bordures: Faire suivre le trafic à destination du mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

10 Mobilité réseau Eléments fonctionnels Mobile node Home network visited network Foreign agent Home agent Internet Correspondent node Correspondant Correspondent node: noeud en communication avec le noeud mobile Réseau domestique Home network: réseau de résidence principale du mobile Agent domestique Home agent: entité qui effectue des fonctions de mobilité pour le mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

11 Mobilité réseau Eléments fonctionnels Home network Mobile node visited network Foreign agent Home agent Internet Correspondent node Correspondant Correspondent node: noeud en communication avec le noeud mobile Réseau d attachement Visited network: réseau sur lequel se trouve le mobile Agent relais Foreign agent: entité qui effectue des fonctions de mobilité pour le mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

12 Mobilité réseau Adresses de la mobilité Permanent address : Hp Hp + Fc Care of F address: Fc H Internet Permanent address: adresse utilisée continuellement par le mobile quelque soit son point d attachement. C est une adresse d identification Care of address (COA): adresse temporaire utilisée pour l acheminement du trafic. Elle est attribuée à chaque changement de point d attachement. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

13 Mobilité réseau Fonctions de la mobilité Mobile: S enregistre auprès de l agent relais pour obtenir une adresse temporaire Agent relais: Attribuer l adresse temporaire au mobile Informer l agent domestique de la présence du mobile et communiquer son adresse temporaire Agent domestique: Maintient la localisation courante du mobile Le routage peut se faire selon 2 approches: 1 Le routage indirect: le trafic vers le mobile passe par l agent domestique qui fait suivre le trafic à destination du mobile 2 Le routage direct: le correspondant récupère l adresse temporaire et communique directement avec le mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

14 Mobilité réseau Routage indirect Le mobile utilise 2 adresses: 1 l adresse permanente utilisée par les correspondants. La mobilité est ainsi invisible 2 l adresse temporaire utilisée par l agent domestique pour l acheminement des datagrammes au mobile Home agent 3 2 Foreign agent 1 4 Décrire comment s effectue la mobilité du mobile dans cette approche. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

15 Mobilité réseau Routage indirect Le mobile utilise 2 adresses: 1 l adresse permanente utilisée par les correspondants. La mobilité est ainsi invisible 2 l adresse temporaire utilisée par l agent domestique pour l acheminement des datagrammes au mobile Home agent 3 2 Foreign agent 1 4 Déclaration du mobile auprès de l agent relais et obtention d une adresse temporaire Enregistrement par l agent relais de l adresse temporaire du mobile auprès de l agent domestique Achemimement des datagrammes de l agent domestique à l agent relais pour le compte du mobile Remise des datagrammes de l agent relais au mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

16 Mobilité réseau Routage indirect Le mobile utilise 2 adresses: 1 l adresse permanente utilisée par les correspondants. La mobilité est ainsi invisible 2 l adresse temporaire utilisée par l agent domestique pour l acheminement des datagrammes au mobile Home agent 3 2 Foreign agent 1 4 L acheminement par l agent domestique peut être inefficace quand le correspondant est localisé dans le même réseau que le mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

17 Mobilité réseau Routage direct Le correspondant doit connaitre l adresse temporaire du mobile. L adresse permanente est toujours utilisée pour identifier les sessions. 3 4 Foreign agent L agent relais reçoit les datagrammes et les remet au mobile Home agent 2 1 Comment fait le correspondant pour envoyer un datagramme au mobile identifié par son adresse permanente et localisé par son adresse temporaire? (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

18 Mobilité réseau Routage direct Le correspondant doit connaitre l adresse temporaire du mobile. L adresse permanente est toujours utilisée pour identifier les sessions. 3 4 Foreign agent L agent relais reçoit les datagrammes et les remet au mobile Home agent 2 1 Le correspondant crée un tunnel entre lui et l agent relais. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

19 Mobile IP Plan 1 Introduction à la mobilité 2 Mobilité réseau 3 Mobile IP 4 Réseau mobile 5 Conclusion (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

20 Mobile IP Mobilité sur Internet rfc 5944 Pour répondre à 2 contraintes: 1 Mobilité sur Internet sans coupure Transparence aux applications 2 Rendre invisible la mobilité aux correspondants Se compose de 3 éléments fonctionnels: 1 Découvertes des agents: échanges entre mobile et l agent 2 Enregistrement auprès de l agent domestique 3 routage indirect des datagrammes HA Home Network Home Agent IPsrc = CNA IPdst = MA Header Data CNA Correspondent IP Tunnel Internet IPsrc = HA Tunnel Header Registration Header IPsrc = MA IPdst = CNA Header Data IPDst = COA Foreign Agent Data Agent advertisement Foreign Network MA COA (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

21 Mobile IP Découverte des agents Procédure par laquelle un mobile découvre un agent mobile (domestique ou relais) Utilise ICMP: message Agent Advertisement : message ICMP Router Discovery + extension Mobility Agent message Agent Solicitation : = message ICMP Router Solicitation Un agent relais utilise le message Agent Advertisement pour indiquer l adresse temporaire au mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

22 Mobile IP Enregistrement But: Faire connaitre l adresse temporaire du mobile à l agent domestique pour l enregistrement d une association (MA, COA) dans son agent domestique Procédure Messages transporté par UDP, port 434 Home Agent HA Foreign Agent Registration req. MA, COA, HA COA MA Registration reply (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

23 Mobile IP Routage indirect Un correspondant envoie un datagramme vers l adresse permanente du mobile L agent domestique intercepte les datagrammes et les envoie par un tunnel à l agent relais Le tunnel peut être fait en utilisant 2 schémas d encapsulation: IP dans IP: Encapsulation classique Minimal encapsulation: Pour limiter le sur-débit du tunnel. Le datagramme encapsulé à une en-tête raccourcie. Conduit à un routage triangulaire: réception par routage indirect et émission par routage direct (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

24 Mobile IP Routage optimisé Le routage triangulaire est non optimal quand le correspondant est proche du mobile L idée: le correspondant est destinataire d une association (MA, COA) du mobile envoyé par le mobile le routage optimisé demande que le correspondant gère les associations et le tunnel. Home Network Home Agent Binding update (MA, COA, lifetime) CNA Correspondent Binding request (MA) IPsrc = CNA IPdst = COA Tunnel Header IP Tunnel IPsrc = MA Header Header Internet Foreign Agent IPdst = CNA Data Data IPsrc = CNA IPdst = MA Header Data Foreign Network MA+ COA (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

25 Mobile IP Mobile IPv6 rfc 3775 Fonctionne sur le même principe que Mobile IPv4 Différences L hôte mobile peut acquérir son adresse temporaire dans le domaine visité par le mécanisme standard d auto-configuration de IPv6 L agent relais a disparu de l architecture. La mobilité est gérée à l aide d options de l extension destination IPv6. Un correspondant est capable de communiquer directement avec un mobile Home Network Home Agent Registration Foreign Network 2 Internet First packet+binding update Foreign Network 1 Correspondent (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

26 Mobile IP Fonctionnalités Le correspondant doit : Connaître l association du mobile Gère un cache d associations à l aide de l option Binding update envoyée par le mobile et de Binding acknowledge Envoie les paquets au mobile L agent domestique: Est un routeur du réseau domestique Intercepte les paquets pour le mobile sur le réseau domestique Fait suivre ces paquets vers le mobile à l aide d un tunnel (IPv6 encapsulation). Le mobile doit: Indiquer son adresse permanente à l aide de l option Home Address Envoyer un Binding update à chacun de ses correspondants quand il change de lien. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

27 Réseau mobile Plan 1 Introduction à la mobilité 2 Mobilité réseau 3 Mobile IP 4 Réseau mobile 5 Conclusion (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

28 Réseau mobile NEtwork MObility rfc 3963 Similaire à la mobilité d un noeud Le mobile est maintenant un réseau en entier La gestion de la mobilité est assuré par le routeur pour le réseau Le Mobile Network Prefix (MNP) reste inchangé lors des changements de connectivité. Intérêts Les noeuds du réseau ne voit pas la mobilité du réseau et n ont pas à avoir des fonctions de mobilité. Réduit les hand-offs et donc les échanges de mobilité La puissance d émission des mobiles peut être plus faible Fonction lucrative car peut être facturée (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

29 Réseau mobile NEMO Basic Support - Architecture Mobile Router (MR) Associe Care-of Address et son Home Address à son interface de sortie Gère la signalisation pour la mobilité avec le Home agent Route les paquets de et vers le réseau mobile Home Agent (HA) Enregistre la Care-of Address associée à la Home Address du MR Gère la signalisation pour la mobilité du MR Route les paquets de et vers le réseau mobile au moyen d un tunnel Mobile Network Node (MNN) Utilise une adresse à partir du préfixe du réseau mobile (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

30 Réseau mobile Fonctionnalités c Bernardos, C., Soto, I. et Calderon, M.. (2007). Cisco Internet Protocol Journal, June, 10(2). IPv6 Network Mobility. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

31 Conclusion Plan 1 Introduction à la mobilité 2 Mobilité réseau 3 Mobile IP 4 Réseau mobile 5 Conclusion (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

32 Conclusion Conclusion La mobilité revêt plusieurs dimensions : personnel, terminal le mobilité utilisateur est gérée par l application. L identité de l utilisateur est séparée de celle du terminal. L architecture Mobile IP est maintenant finalisée par l IETF Les opportunités pour cette architecture sont immenses : engouement pour l internet et des mobiles Perspectives: un Internet ambiant un service d accès à l information anywhere, anytime, anyway (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

33 Conclusion Bibliographie Kurose, J. F.; Ross, K. W.. (2013) Addison Wesley. Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet. Zave, P.; Rexford, J.. (2013). ACM SIGCOMM Recent Advances in Networking, pp The Design Space of Network Mobility. http: //sigcomm.org/education/ebook/sigcommebook2013v1_chapter8.pdf Zhu, Z., Wakikawg, R. et Zhang, L.. (2011). (6301). A Survey of Mobility Support in the Internet. (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30

34 Conclusion Fin Document réalisé avec L A TEX le March 2, Style de document beamer. par Pascal Anelli (Université de la Réunion) Mobilité Mars / 30