Mobile IP - Internetprotokolle

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung von Mobile IP
Was bietet Mobile IP?
Entstehung von Mobile IP

Funktionsweise
Prinzip
Adressvergabe
Agent Discovery
Registrierung
Versand und Empfang

Probleme
Two Crossing Problem
Lokaler Traffic

Weitere Anwendungen
Cellular IP
Dynamics

Zusammenfassung

Quellen

Beschreibung von Mobile IP

Was bietet Mobile IP?

Wer den Ausdruck „Mobile IP“ zum ersten Mal hört, denkt eventuell daran, dass es sich um eine Erweiterung von IP (Internet Protocol) handeln könn- te, mit der man mobile Geräte (Mobiltelefone, PDAs, Notebooks, etc.) in ein Internet integrieren kann. Obwohl der Begriff dies nahe legt, ist es nicht ganz richtig: Bei Mobile IP geht es eben nicht darum, dass Geräte, die während der Kommunikation im Netz schnell ihren Standort wechseln (wie z.B. Mobiltelefone), integriert werden, sondern vielmehr darum, ein Gerät unabhängig von seinem Standort mit ein und derselben IP-Adresse zu erreichen. Solange Kommunikation stattfindet, muss dieses Gerät al- lerdings seinen Standort „beibehalten“. Kapitel 4 wird zeigen, dass Mobile IP aber genau die Grundlage liefert, mit der man die Integration „wirklich“ mobiler Geräte realisieren kann.

Der Grundgedanke von Mobile IP ist also die transparente Integration mo- biler Hosts in beliebige Netzwerke, die Mobile IP unterstützen. Das heißt, dass andere Geräte den mobilen Host unter einer einzigen IP-Adresse er- reichen können, sogar, falls der mobile Host in einem anderen Netzwerk angeschlossen ist. Dabei redet man vom Heimatnetzwerk (home net- work), wenn man das Netzwerk meint, welches die selbe net-id trägt wie die IP-Adresse des mobilen Gerätes. Jedes andere Netzwerk, in welchem ein Gerät unter Verwendung von Mobile IP angeschlossen werden kann, wird Fremdnetzwerk (foreign network) genannt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Gerät mit Mobile IP jederzeit unter einer einzigen IP-Adresse erreichbar ist und sogar das Netzwerk wechseln kann, ohne offene Verbindungen zu verlieren, solange während des Wechsels kein Datenaustausch stattfindet.

Entstehung von Mobile IP

Mobile IP wurde entwickelt, da die gewünschte Funktionalität (siehe vori- ger Abschnitt) mit gewöhnlichem IP nur sehr umständlich zu realisieren ist. Dies wird an folgendem Beispiel deutlich: Angenommen, eine Firma verfügt über mehrere eigenständige Subnetze in verschiedenen Abteilun- gen und des weiteren über Mitarbeiter, die Notebooks einsetzen. Sinnvoll- erweise werden diese Notebooks auch an das Netzwerk angeschlossen, um Ressourcen teilen zu können. Dabei soll ein Klasse A Netzwerk (10.0.0.0) als Beispiel dienen, welches in zwei physikalische Netzwerke (10.1.0.0 und 10.2.0.0) getrennt wurde. Nimmt nun ein Mitarbeiter sein Notebook (Adresse 10.1.1.1) mit in das andere Netzwerk, so kann er es aufgrund der anderen net-id dort nicht ohne weiteres betreiben.

Es gibt nun folgende Möglichkeiten:

- Dem Notebook wird eine passende IP-Adresse (z.B. 10.2.1.1) zuge- wiesen. Wird beispielsweise DHCP verwendet, so geht diese Zuwei- sung automatisch, andernfalls entsteht an dieser Stelle Administra- tionsaufwand. Außerdem wird das Notebook unter seiner alten IP- Adresse nicht mehr gefunden, Name-Server-Einträge müssten an- gepasst werden.
- Es könnte für alle mobilen Geräte eine host-specific route installiert werden, so dass Datagramme für diese Hosts explizit an das richtige Netzwerk weitergeleitet werden. Aber auch diese Lösung ist aufwen- dig.

Diese Nachteile führten dazu, dass Mobile IP entwickelt wurde.

Funktionsweise

Im folgenden wird nun beschrieben, wie ein Host mit der IP-Adresse, die er in seinem Heimatnetzwerk erhalten hat (im Beispiel 10.1.1.1), in ande- ren Netzwerken (im Beispiel 10.2.0.0) erreicht werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Kommunikationspartner in einem der Beispielnetz- werke angeschlossen sind, oder aus dem Internet senden. Die Situation lässt sich an folgendem Schaubild verdeutlichen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Prinzip von Mobile IP

Dabei befindet sich das mobile Gerät mit der IP-Adresse 10.1.1.1 natürlich entweder in Netz 10.1.0.0 oder in Netz 10.2.0.0.

Prinzip

So eigenartig und unmöglich diese Forderung auf den ersten Blick schei- nen mag, so einfach ist das Prinzip dahinter. Der mobile Host bekommt zwei IP-Adressen zugewiesen:

- Eine primäre Adresse, die in seinem Heimatnetzwerk gültig ist und ausschließlich für die Adressierung (als Source für IP-Pakete, die das mobile Gerät sendet; als Destination für Pakete, die zum mobi- len Host gesendet werden) verwendet wird.
- Eine sekundäre Adresse, die jeweils im aktuellen Fremdnetzwerk gültig ist aber in den eigentlichen IP-Paketen nicht auftaucht.

Im Heimatnetzwerk ist nun ein spezieller Computer, der sogenannte home agent, aktiv. Das mobile Gerät registriert sich bei diesem home agent und teilt seine sekundäre Adresse mit. Sendet nun jemand aus dem Internet an die IP-Adresse aus dem Beispiel (10.1.1.1), so werden die Pakte auto- matisch in das Netz 10.1.0.0 geroutet. Dort fängt sie der home agent ab, kapselt die Pakete wiederum in IP-Pakete (IP-in-IP encapsulation) und sendet sie an die sekundäre Adresse. Der mobile Host entkapselt die Pa- kete und verarbeitet die eigentlichen Pakete. Das Senden vom mobilen Host aus funktioniert auf normalem Wege (allerdings muss das Fremd- netzwerk erlauben, dass das mobile Gerät als Source in seine IP-Pakete die primäre Adresse einträgt, die im Fremdnetzwerk natürlich eine falsche net-id hat).

Wie später noch erklärt wird, ist eine andere Möglichkeit vorgesehen: Der Einsatz eines foreign agent. In diesem Fall schickt der home agent die Pa- kete an den foreign agent im Fremdnetzwerk und dieser leitet die Pakete an den mobilen Host weiter. Dadurch kann man erreichen, dass dem mo- bilen Host keine Adresse im Fremdnetzwerk (keine sekundäre Adresse) zugewiesen werden muss. Dazu später mehr.

In der folgenden Abbildung ist der Datenfluss zu erkennen. In der darge- stellten Situation sendet der mobile Host an einen externen Host (gestri- chelte Linien) und dieser sendet über den home agent zurück an den mo- bilen Host (durchgezogene Linien).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Datenfluss bei Einsatz von Mobile IP

Adressvergabe

Wie in den vorherigen Abschnitten erwähnt, erhält ein mobiler Host zwei IP-Adressen. Diese werden auf unterschiedliche Art und Weise vergeben. Die primäre Adresse wird vom Administrator des Heimatnetzwerkes ver- geben (genau so, wie jedem anderen Host im Heimatnetzwerk eine IP- Adresse vergeben wird).

Bei der sekundären Adresse gibt es nun zwei Möglichkeiten der Vergabe:

- Bei dem sogenannten co-located Verfahren erhält der mobile Host seine Adresse im Fremdnetzwerk beispielsweise durch DHCP. Dem home agent wird diese Adresse mitgeteilt, so dass er Pakete direkt an die sekundäre Adresse tunnelt (der mobile Host packt diese dann selbst aus, das erfordert natürlich entsprechende Software).
- Alternativ kann der mobile host eine foreign agent care-of address bekommen. Dabei weist der foreign agent dem mobilen Host eine IP-Adresse zu oder verwendet seine IP-Adresse. Der home agent tunnelt die Pakete dann erst an den foreign agent, dieser packt die Pakete aus und stellt sie an den mobilen Host zu.

Es stellt sich die Frage, wie der foreign agent Pakete zustellen kann, wenn er dem mobilen Host keine Adresse zuweist, sondern nur seine eigene Ad- resse verwendet. Anstatt beim „internen“ Zustellen der Pakete den Desti- nation-Eintrag leer zu lassen, wird dort die primäre IP-Adresse eingesetzt (die natürlich eine falsche net-id im Fremdnetzwerk hat). Der normale Weg in einem IP-Netzwerk wäre nun die Ausführung eines ARP-Requests, um an die Hardware-Adresse des Hosts zu kommen und dann das Paket in einem Ethernet-Frame zu schicken. Das ist hier nicht möglich, da in einem Netzwerk nur solche IP-Adressen per ARP aufgelöst werden können, die die passende net-id haben.

Deswegen muss sich der foreign agent die Hardware-Adresse des mobilen Hosts dann merken, wenn dieser die erste Anfrage zur Registrierung schickt. Kommt im folgenden ein Paket eines entfernten home agents an, so sucht der foreign agent in seiner internen Tabelle nach der primären Adresse des mobilen hosts, findet damit die Hardware-Adresse und kann das Paket schicken.

Agent Discovery

Falls der mobile Host einen foreign agent verwendet, muss er natürlich auf irgendeine Art und Weise von dessen Existenz erfahren. Da es schon einen ähnlichen Mechanismus in IP gibt, wird dieser bei Mobile IP nur erweitert, anstatt ein neues Verfahren zu entwickeln. Die Rede ist von ICMP. Bei ICMP gibt es mehrere verschiedene Messages, mit denen Hosts Router ausfindig machen können. Dabei dient die router solicitation message da- zu, in einem Netzwerk nach einem Router zu fragen. Der Router kann von sich aus router advertisements senden, um seine Existenz kund zu tun.

Bei Mobile IP werden genau diese messages verwendet und um zusätzli- che Daten erweitert.