O documento discute técnicas de mobilidade rápida em IPv6, analisando o impacto das transições de rede nos protocolos de transporte como TCP. Propõe soluções como a detecção rápida de mudança de rede desencadeada pelo encaminhador para reduzir o tempo de transição, e discute a implementação e avaliação destas soluções.

1. Mobilidade em IPv6
Implementação e análise
de técnicas de mobilidade
rápida
Jorge Matias, João Saraiva, Fernando M. Silva, Rui Rocha
CRC’2004
Leiria, 08-10-2004

2. 2
Sumário
u Enquadramento
u Condicionantes no HandOver
Tempo de transição e impacto
nas ligações TCP
u Soluções em análise
u Implementação
u Conclusões

3. 3
Mobile IPv6 em redes sem fios
HA
AR
CN
MN
I
N
T
E
R
N
E
T
HA – Home Agent + Router
AR –Access Router
MN – Mobile Node
CN – Correspondent Node
(Server)
Rede de Casa

4. 4
Mobile IPv6 em redes sem fios
HA
AR
CN
MN
I
N
T
E
R
N
E
T
HA – Home Agent + Router
AR –Access Router
MN – Mobile Node
CN – Correspondent Node
(Server)
Binding Update e
Binding Acknowledge
Rede visitada

5. 5
Mobile IPv6 em redes sem fios
HA
AR
CN
MN
I
N
T
E
R
N
E
T
Comunicação MN/CN
Túnel MN/HA
Rede visitada

6. 6
Mobilidade rápida
u Transição rápida entre redes adjacentes
– Um computador tem de adquirir um novo IP
– Impacto desta mudança nas ligações TCP
existentes é significativo
u Objectivo
– Avaliar as latências inerentes ao processo de
transição ao nível do transporte
– Análise dos factores chave neste processo
– Estudo e implementação de uma solução de
mobilidade rápida
– Avaliação do desempenho

7. 7
Configuração de Endereço IP
u IPv6 Stateless Autoconfiguration
contempla duas fases:
– Aquisição de informação sobre a sub-
rede (ICMPv6: Router Solicitation e
Router Advertisement)
– Geração de endereço e IPv6 e
verificação de existência de duplicado
(Duplicate Address Detection) com
Neighbor Discovery Protocol

8. 8
Problemas
u Latência na transição entre sub-redes:
– tempo de detecção de mudança de sub-rede;
– verificação de endereço duplicado.
u Consequências:
– UDP perde pacotes durante período de
escuridão
– Diminuição da janela de congestão com as
sucessivas transmissões de pacotes sem
confirmação.
– Atrasos na rede tornam mais lenta a
recuperação do valor da janela de congestão
do TCP.

9. 9
Soluções
Detecção de mudança de rede
u Transição desencadeada pelo encaminhador:
– Encaminhador envia RA logo que o móvel se associe.
Mobile Node Access Point Access Router
Reassociation.request
Reassociation.reply
Association Event
Router Advertisement
Diagrama Temporal
Transição desencadeada pelo encaminhador
t

10. 10
Soluções
Detecção de mudança de rede
u Transição desencadeada pelo móvel:
– Móvel envia um RS e espera por um RA
Mobile Node Access Point Access Router
Reassociation.request
Reassociation.reply
Router Solicitation
Router Advertisement
Diagrama Temporal
Transição desencadeada pelo móvel
t

11. 11
Implementação
Diagrama de Rede
IPv6
router
AR2
AR1
MN
CN
HA
INTERNET
Diagrama da bancada de ensaios
Access Router
Access Router
Home Agent +
Access Router
Correspondent Node
(Servidor FTP)
Mobile Node
(Cliente FTP)

12. 12
Implementação
Ambiente de Desenvolvimento e Teste
u HA e MN: Linux v2.4.26 com MIPL v1.1
u CN: Linux v2.6.7
– servidor FTP
u AR1 e AR2: Linux v2.6.6
– Driver HostAP modificado
– Aplicação RADVD modificada
– Módulo de QoS “Delay Simulator” para introduzir
latência na rede

13. 13
Implementação
Ambiente de Desenvolvimento e Teste
u Recolha de dados estatísticos
– MN e Servidor sincronizados por NTP
– Monitorização das ligações FTP com “tcpdump”
– Processamento do “tcpdump” com “tcptrace”
para recolha da evolução da janela de
congestão
– Monitorização de eventos (L2, RtAdv, BU e BA)
no MN c/ “iwevent” e “tcpdump”
– Integração de estatísticas e eventos num
gráfico em formato “xplot”

14. 14
Implementação
Detecção rápida de mudança de rede
u Fusão entre AP e encaminhador
(Access Router)
– Detecção de transição L2 do lado do AR
– Evento de (re)associação acciona
transmissão de Router Advertisement
não solicitado pelo móvel
– Redução de tempo de detecção de
aprox. 3 segundos, para cerca de 20ms

15. 15
Resultados
Janela de congestão TCP em função de transições

16. 16
Resultados
Transição Normal (detecção ~3 seg.)

17. 17
Resultados
Transição com detecção rápida (detecção ~30 ms)

18. 18
Conclusões
u TCP: Redução menos acentuada da
janela de congestão com a
implementação
u Ficou ainda por resolver o tempo
gasto na configuração de endereço
(CoA). O DAD é lento!
u Optimistic DAD pretende melhorar
ainda mais o tempo de transição.

19. 19
Conclusões
u Solução não implementa transição
suave, sem perda de pacotes.
u Soluções sem perda de pacotes têm
resolução muito complexa
u Novos problemas surgem:
– MN não adquire endereço do novo
servidor DNS após transição de rede.
Importante para novas ligações!

20. 20
Mobile IPv6
Implementação e análise de técnicas de
mobilidade rápida
Dúvidas?

21. 21
Referências
u T. Narten, E. Nordmark e W. Simpson, ”Neighbor Discovery for
IP Version 6”, RFC2461, Dezembro, 1998
u S. Thomson e T. Narten, “IPv6 Stateless Address
Autoconfiguration”, RFC2462, Dezembro, 1998
u D. Johnson, C. Perkins e J. Arkko, “Mobility Support in IPv6,
RFC3775”, Junho, 2004
u Rajeev Koodli (Editor), “Fast Handovers for Mobile IPv6”,
Versão 1, Janeiro 2004.
u Yong-Geun Hong, Myung-Ki Shin, Hyoung-Jun Kim, “Access
Router Based Fast Handover for Mobile IPv6”.
u M. Allman, V. Paxson, W. Stevens, ”TCP Congestion Control”,
RFC2581, Abril, 1999
u Mobile IPv6 for Linux (http://www.mipl.mediapoli.com)
u Host AP driver for Intersil Prism2/2.5/3 and WPA Supplicant
(http://hostap.epitest.fi)
u Linux IPv6 Router Advertisement Daemon (radvd) (
http://v6web.litech.org/radvd)

22. 22
Enquadramento (Mobile IPv6)
u Computador fixo será agente (Home
Agent) do computador móvel (Mobile
Node).
u MN tem um endereço público fixo
(Home Address) quando está na
mesma sub-rede do HA.
u Endereço é usado para comunicar
com todos os outros computadores
na Internet.

23. 23
Enquadramento (Mobile IPv6)
u MN: Se a nova sub-rede fôr diferente da
sub-rede do HA, então informa o HA do
facto.
u MN: Endereço na rede visitada chama-se
Care-of Address.

24. 24
Enquadramento: Mobile IPv6
u HA: Recebe o tráfego para o IP público do
MN e encaminha-lhe o tráfego, num túnel.
u MN: Envia tráfego para os seus
correspondentes também através desse
túnel.

25. 25
Configuração de Endereço IP
u Após Stateless Autoconfiguration o
nó móvel regista o seu novo
endereço da rede visitada junto do
seu agente.
u A troca de dados com os seus
correspondentes é então retomada.

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Soluções
Configuração de Endereço
u Obtenção de informação sobre redes
adjacentes (1ª abordagem)
– Mecanismo tem de explorar capacidades
adicionais do protocolo L2
– Usa detecção do lado do móvel
– Criação de uma lista de possíveis CoA
– Após transição, móvel executa DAD

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Soluções
Configuração de Endereço
u Obtenção de informação sobre redes
adjacentes (2ª abordagem)
– Móvel pede ao AR que investigue sobre
as sub-redes adjacentes
– Usa detecção do lado do móvel
– Criação de uma lista de possíveis CoA
– Após transição, móvel executa DAD

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Soluções
Configuração de Endereço
u Encaminhador gera novo CoA e faz
DAD logo após transição L2 do móvel
(3ª abordagem)
– Detecção do lado do móvel e do lado do
encaminhador
– Móvel envia um novo tipo de mensagem
a pedir um CoA ao encaminhador
– Encaminhador dá uma resposta ao
pedido de CoA, após ter executado o
DAD