MOBILE IP Jasleen Kaur Fall 2015 1 Wireless vs. Mobile q Host - - PDF document

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COMP 635: WIRELESS NETWORKS

MOBILE IP

Jasleen Kaur Fall 2015

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“Wireless” vs. “Mobile”

q Host mobility need not imply wireless communication q Wireless vs. mobile Examples

û û û û Stationary computer û û ü ü Notebook on a hotel Ethernet ü ü û û Wireless LANs in historic buildings ü ü ü ü Personal Digital Assistant (PDA)

Focus here: host mobility

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Impact of Wireless on the Layer Model

• Prof. ¡Dr.-­‑Ing. ¡Jochen ¡H. ¡Schiller ¡ ¡ ¡ ¡www.jochenschiller.de ¡ ¡ ¡ ¡ ¡MC ¡-­‑ ¡2009 ¡

Application layer Transport layer Network layer Data link layer Physical layer service location new/adaptive applications multimedia congestion/flow control quality of service addressing, routing device location hand-over authentication media access/control multiplexing encryption modulation interference attenuation frequency 4 ¡

What’s The Issue?

q Routing Ø Based on IP destination address

§ Network prefix (e.g. 129.13.42) determines physical subnet

Ø Topologically correct address

§ Change of physical subnet ⇒ change of IP address

q Specific routes to end-systems? Ø Add specific route to all routing table entries Ø Not scalable: # mobile hosts, change frequency, security q Changing the IP-address? Ø Acquire and use new IP address for host Ø Nearly impossible to find a mobile system

§ DNS updates take too long

Ø TCP connections break, security

Solution: Mobile IP

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Outline

q Requirements q Terminology q Basic Operation q Advanced/Optimizations Ø Direct routing Ø Reverse tunneling Ø Micro-mobility support

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Requirements

q Deploy-ability Ø Do not require changes to software of non-mobile hosts

§ Mobile hosts should be able to communicate with fixed hosts

Ø Do not require changes to majority of Internet routers q Transparency Ø Continuation of communication should be possible Ø Support of the same layer 2 protocols as IP q Efficiency and scalability Ø Low communication overhead

§ Mobile host typically uses a low bandwidth radio link

Ø Global scale: large number of mobile systems world-wide q Security

Analogy: Postal Forwarding

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Terminology

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network

(physical home network for the MN) 128.19.40/24 (current physical network for the MN) 79.129.13/24

Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address: ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address: ¡79.129.13.2 ¡

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Data Transfer to the Mobile Host

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

1 2 3

• 1. ¡ ¡Sender ¡sends ¡to ¡the ¡IP ¡address ¡of ¡MN, ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡HA ¡intercepts ¡packet ¡(proxy ¡ARP) ¡

• 2. ¡ ¡HA ¡tunnels ¡packet ¡to ¡COA, ¡here ¡FA, ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡by ¡encapsulaVon ¡

• 3. ¡ ¡FA ¡forwards ¡the ¡packet ¡to ¡the ¡MN ¡

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Data Transfer From The Mobile Host

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

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• 1. Sender ¡sends ¡to ¡the ¡IP ¡address ¡of ¡the ¡

receiver ¡ ¡as ¡usual, ¡ FA ¡works ¡as ¡default ¡router ¡

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Agent Discovery

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

• 1. HA ¡and ¡FA ¡periodically ¡send ¡adverVsement ¡

messages ¡into ¡their ¡physical ¡subnets ¡

• 2. MN ¡listens, ¡and ¡detects ¡if ¡it ¡is ¡in ¡the ¡home ¡
• r ¡a ¡foreign ¡network ¡ ¡
• 3. MN ¡reads ¡a ¡COA ¡from ¡the ¡FA ¡adverVsement ¡

messages ¡

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Registration

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

• 1. MN ¡signals ¡COA ¡to ¡the ¡HA ¡via ¡the ¡FA ¡
• 2. HA ¡acknowledges ¡via ¡FA ¡to ¡MN ¡

AcVons ¡secured ¡by ¡IP-­‑level ¡authenVcaVon ¡

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Problem: Triangular Routing

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

High latency and load !

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Direct Routing

mobile host Internet router router router end-system Foreign Agent

(FA)

Home Agent

(HA)

Mobile Node

(MN)

home network foreign network Correspondent Node

(CN)

Permanent ¡Address ¡(PA): ¡128.119.40.186 ¡ Care-­‑of-­‑address ¡(COA): ¡79.129.13.2 ¡

• 1. HA ¡informs ¡sender ¡about ¡MN ¡locaVon ¡
• 2. Sender ¡directly ¡tunnels ¡to ¡COA ¡

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Reverse Tunneling

Internet receiver

FA HA MN

home network foreign network sender

3 2 1

• 1. ¡MN ¡sends ¡to ¡FA ¡
• 2. ¡FA ¡tunnels ¡packets ¡to ¡HA ¡
• 3. ¡HA ¡forwards ¡the ¡packet ¡to ¡the ¡receiver ¡

CN

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IP Micro-mobility Support

q Micro-mobility support: Ø Efficient local handover inside a foreign domain without

involving home agent

§ Mobility support in limited geographical area

Ø Reduces control traffic on backbone, load on home agent q Example proposals: Ø Cellular IP Ø HAWAII Ø Hierarchical Mobile IP (HMIP) q Important criteria: Ø Security, Efficiency, Scalability, Transparency,

Manageability

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Problems with Mobile IP

q Security Ø Authentication with FA problematic

§ FA typically belongs to another organization

Ø No standardized protocol for key management, distribution q Firewalls Ø Typically firewalls prevent use of mobile IP

§ Special set-ups are needed (e.g., reverse tunneling)

q QoS Ø Many new reservations in case of RSVP Ø Tunneling makes it hard to give special treatment to a

“flow” of packets

q Security, firewalls, QoS etc. are topics of research and

discussions