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

Sumário

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

3

Mobile IPv6 em redes sem fios

HA

AR

CN MN

INTERNET

HA – Home Agent + Router AR –Access Router MN – Mobile Node CN – Correspondent Node (Server)

Rede de Casa

4

Mobile IPv6 em redes sem fios

HA

AR

CN

MN

INTERNET

HA – Home Agent + Router AR –Access Router MN – Mobile Node CN – Correspondent Node (Server) Binding Update e Binding Acknowledge

Rede visitada

5

Mobile IPv6 em redes sem fios

HA

AR

CN

MN

INTERNET

Comunicação MN/CN Túnel MN/HA

Rede visitada

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Resultados Janela de congestão TCP em função de transições

16

Resultados Transição Normal (detecção ~3 seg.)

17

Resultados Transição com detecção rápida (detecção ~30 ms)

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

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

Mobile IPv6

Implementação e análise de técnicas de mobilidade rápida

Dúvidas?

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

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

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

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

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.

26

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

27

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

28

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