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Tercera Generación de Telefonía Celular y Mobile IP

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Introducción● 3ª Generación (3G): IMT-2000, UMTS, GPRS, EDGE,

CDMA-2000, WCDMA

● Convergencia Datos <=> Voz

● Tendencia: All-IP

– Datos: con Ipv6 (en 3GPP, puede que en 3GPP2 también), y Mobile IP

– Voz: también con tecnología Internet

● Señalización: SIP, H.323, VoIP ● GPRS está haciendo que Europa introduzca más

tímidamente Mobile IP (3GPP)

– EE.UU., al no tener GPRS adopta Mobile IP más rápidamente (3GPP2)

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Introducción● ETSI estandarizó en junio de 1998 la tecnología de

acceso vía radio:

– WCDMA● Espectro expandido● 144 Kbps, 384 Kbps, 2 Mbps● Portadora de 5MHz (recuerda: en GSM 200kHz)

● En mayo de 1999 se armonizaron las diferentes tecnologías de acceso vía radio existentes:– CDMA2000 (evolución de CDMA), TDD, WCDMA

● Gestión de la movilidad mediante Mobile IP– Está siendo extendido para adaptarlo a telefonía celular

● AAA: Accounting, Authentication, Authoritation● Extensiones de Mobile IP para micromovilidad: Cellular

IP, Hawaii, ...

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Tipos de Movilidad● Micro, Macro, Global

– Micro: Entre BS, rápidamente, Macro: entre diferentes subredes (reino de Mobile IP), menos frecuencia, Global: entre diferentes zonas geográficas u operadores, poco frecuente

● Ejemplo: GPRS– Entre BSC o BTT: Micro, solución nivel de enlace– Entre SGSN: se mueve extremo del túnel (Micro/Macro)– ¿Permite movilidad a/desde otro tipo de redes?

● ¿Quién asigna la dirección?● ¿Ponemos un FA en el GGSN? (ver Mobile IP)

– No cambia la dirección IP del móvil● Se encapsula el tráfico entrante y el saliente

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Mobile IP● 199X: pensado para RAL inalámbricas

– Hoy: aplicación a la telefonía 3G● Gestión de la movilidad en el nivel de red (IP)

– Pensado para macromovilidad

● En casa ADSL, en el despacho 802.11, Ethernet,...

● Objetivo: Movilidad transparente a las aplicaciones– Ej: conexiones TCP no permiten que cambie la dir IP

● ¿Es tan importante?: Reload en navegadores WWW● RFC 2002

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Mobile IP● Problema: Dirección IP asociada a una localización fija en

la red

– El prefijo de red de la dirección IP sirve para encaminar

– Si un móvil cambia de red, cambia de dirección IP

● Por lo que cambia parte de red– Por lo que no se le pueden seguir enviando datagramas

● No es transparente para el nivel de transporte– Se rompen las conexiones TCP

● (IP origen/Puerto origen/IP destino/Puerto destino)– Si mantiene la dirección, no le llegarán datagramas

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Mobile IP● Solución: Utilizamos 2 direcciones

1) Care-Of Address● El Mobile Node (MN) se asocia a una nueva dirección IP

en cada red que visita para que los Correspondent Nodes (CN) puedan enviarle datagramas

● De ello se encarga el Foreign Agent (FA) de la red visitada2) Home Address

● El móvil mantiene su dirección original en la red hogar para conseguir la transparencia

● Requiere nodo especial en la red hogar: Home Agent (HA) – Cuando el móvil no está en la red hogar, el HA recibe el

tráfico para el móvil y lo envía encapsulado a la care-of address

– Cuando el móvil cambia de red, éste informa al HA de la nueva care-off address

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Mecanismos de Mobile IP

Por orden:

1. Descubrimiento de la care-of address por parte del móvil

2. Registro de la care-of address en el Home Agent

3. Túnel desde Home Agent a Care-of address (FA o MN)

FA HA

MN

CN

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1) Descubrimiento● Implementado extendiendo el protocolo de anuncio de

routers (RFC 1256)– Radiados por los routers para anunciar routers por defecto

● En Mobile IP a estos mensajes se les llama agent advertisements (anuncios)– Permiten a los móviles detectar agentes móviles (FA, HA)

● Enviados por HA y FA periódicamente (segundos)– Los de los FA anuncian listas de direcciones care-of address

– HA los envía para saber cuándo hemos vuelto a casa– El móvil puede radiar pidiendo anuncios si espera y no recibe

ninguno

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2) Registro● El móvil envía petición de registro al HA

– Directamente a la dirección del HA– Contiene: <home address/CO address/duración registro>– Llamada binding update si no es la primera (actualiza)

● El FA guarda la asociación <dir nivel 2 / CO address>● El HA actualiza su tabla de encaminamiento, aprueba la

petición y envía respuesta al móvil● El HA asocia la home address del móvil con la care-of

address, manteniéndola hasta que expira la duración de registro

● Autenticación: el HA debe estar seguro de que el binding update proviene del móvil (¿qué pasa si no lo es?)– Campo de identificación firmado y único (hora o aleatorio)

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2) Registro

HA

FA

MH

1: FA radia anuncio

2: MH envía registro 3: FA reenvía a HA

4: HA acepta o deniega5: FA reenvía a MH

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3) Túnel● Implementado con IP-sobre-IP ● HA genera ARP gratuito y hace Proxy ARP

– Cuando el móvil vuelve a casa, éste genera ARP gratuito y el HA deja de hacer proxy ARP

● El home agent inserta una cabecera IP por delante del datagrama con destino al móvil– Dir origen: HA, Dir destino: CO address– Protocolo de nivel superior: 4 (IP-within-IP)

● El FA, al recibir un datagrama del túnel, tan sólo tiene que eliminar la cabecera IP y pasar el datagrama al móvil

● Alternativa a IP-sobre-IP: encapsulación mínima (tipo protocolo de nivel superior: 55 en lugar de 4)– No añade cabecera: modifica la existente, añadiendo detrás,

y antes del payload, las direcciones reales

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3) TúnelIP-within-IP:

HA

FA

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Problemas de Mobile IP● Encaminamiento en triángulo (triangle routing)

– Muy ineficiente: ● Hay que establecer túnel● Cuello de botella en HA● ¿Qué ocurre con CN que está al lado del MH?

– Solución: MH envía bindings al CN requiere cambios en pila IP del CN

● En Ipv6 es obligatorio

FA

HA

MH CN

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Problemas de Mobile IP (cont.)● Seguridad

– Cortafuegos configurados para que ingrese tráfico en red proveniente de fuera, con IP origen una de dentro

● ¿Cómo envía tráfico MH a un nodo de su red hogar?

● Filtrado a la entrada (Ingress Filtering)

– Los encaminadores a la salida de una red suelen descartar paquetes que egresan con IP origen de fuera de la red

● ¿Cómo salen los datagramas del MH de la red del FA?– Solución: túnel FA => HA

● Aún más ineficiente :-(

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Problemas de Mobile IP (cont.)● Binding Updates

– Tienen que viajar demasiado lejos, hasta el HA

● Peor aún si el móvil se mueve muy rápido entre redes

– Mobile IP malo para micromovilidad● Solución en Ipv6 y Cellular IP: Registro Regional

– El MN se registra una sola vez en el HA, cuando entra en un nuevo dominio

– Como COAddress da la de un router del nuevo dominio: Gateway Mobility Agent (GMA)

– Cuando cambia dentro de un dominio, los binding updates sólo viajan dentro del dominio hasta GMA