Endereçamento IPv6

Quando o protocolo IP entrou em vigor, a Internet era restrita a acadêmicos e pesquisado- res, consequentemente, um endereço de rede de 32 bits parecia ser suficiente para atender essa demanda. Porém, o crescimento desenfreado no número de usuários da rede e a má utilização inicial do espaço de endereços culminaram no seu esgotamento, e foi um dos principais motivos da busca por um novo protocolo.

Para solucionar os problemas de endereçamento do IPv4, o IPv6 utiliza endereços de 128 bits, um número consideravelmente elevado de endereços, improvável de se esgotar. Esse novo endereçamento ainda reserva um espaço para todos os endereços IPv4, para facilitar o processo de transição de um protocolo para o outro, o que garante suporte aos novos equipamentos que surgirão com acesso à Internet, permitindo-os utilizar um

CAPÍTULO 4. GERENCIAMENTO DE MOBILIDADE

ou mais endereços globais únicos, acabando com os problemas relacionados ao uso de tradução de endereços de rede ou NAT (Network Address Translation).

A apresentação de um endereço IPv6 é diferente do IPv4. Os 128 bits são agrupados em oito grupos de 16 bits separados por dois pontos, e são exibidos em hexadecimal. Uma sequência de zeros pode ser abreviada com dois símbolos ":"apenas uma vez por endereço. Após o endereço, um número de 0 a 128 define o prefixo do mesmo, que pode significar um grupo de endereços específico ou auxiliar na identificação da rede em que o nó se encontra. Um exemplo de endereço IPv6 é 2001:0:0:1:0:0:0:A/64 que também pode ser abreviado para 2001:0:0:1::A/64.

Os endereços podem ser classificados como Globais, que são armazenados nas tabelas de roteamento e podem ser encontrados globalmente, e Link-local, utilizados apenas em um enlace. Um endereço global deve possuir o prefixo 2000::/3 e um endereço link-local deve possuir o prefixo FE80::/10.

4.3

MIPv6

O IPv6 Móvel (Johnson et al., 2004) ou MIPv6 (Mobile IPv6)1foi desenvolvido pela IETF (Internet Engineering Task Force) sendo a entidade responsável pelo desenvolvimento da Internet. O MIPv6 é uma extensão do IPv6 para fornecer gerência de mobilidade e definiu a base dos protocolos que surgiram posteriormente, entre eles o PMIPv6. A seguir, será explicado, em detalhes, como o gerenciamento de mobilidade é realizado no MIPv6. Essa introdução é necessária pois vários destes conceitos são úteis no entendimento do PMIPFlow.

4.3.1

Visão Geral

Um protocolo de gerenciamento de mobilidade na camada de rede deve permitir que um dispositivo móvel continue acessível mesmo que mude seu ponto de conexão à rede. Este ponto é normalmente conhecido como ponto de acesso ou AP (Access Point). No MIPv6, um novo endereço de rede é configurado em uma rede visitada mas o dispositivo continua acessível pelo seu endereço antigo. Isto é obtido através de um registro de mobilidade que associa seu endereço novo, rede visitada, ao endereço antigo, rede doméstica.

Em um cenário de funcionamento do protocolo MIP, como mostrado na Figura 4.1, existem quatro entidades com papeis específicos: o Nó Móvel ou MN, o Nó Correspon-

4.3. MIPV6

dente ou CN, o Agente Doméstico ou HA (Home Agent) e o Agente Estrangeiro ou FA ( Foreign Agent). O Agente Estrangeiro foi colocado aqui apenas para ilustrar, pois, ele surgiu no MIPv4, e no MIPv6 tornou-se obsoleto possuindo a mesma função do HA.

O MN utiliza o serviço do MIPv6 para manter sua comunicação enquanto se desloca entre diferentes pontos de acesso, o CN é qualquer dispositivo que esteja se comunicando com o MN, o HA é um roteador IPv6 na rede doméstica e o FA o roteador na rede alvo da migração do MN. Vale lembrar que no MIPv6 o FA nada mais é que um HA, e não é necessário a implementação de um novo agente, diferente do que era feito com o MIPv4.

Ao realizar o handover para uma rede visitada, o MN configura um novo endereço IPv6, o qual recebe o nome de CoA (Care of Address). Temporariamente ele não está mais acessível aos pacotes destinados ao seu endereço doméstico, ou HoA (Home-of Address), pois estes são enviados para sua rede doméstica. Para restabelecer sua comunicação com o CN, o MN envia uma mensagem ao HA para registrar o seu CoA. Ao receber a mensagem, o HA inicia o repasse dos pacotes recebidos endereçados ao HoA do MN para o CoA, criando um túnel. O MN também pode solicitar ao CN que envie os pacotes diretamente ao CoA, se o mesmo tiver suporte ao MIPv6.

A Figura 4.1 representa os dois modos de comunicação de um MN após o handover: tunelamento bidirecional e otimização de rota. No primeiro modo, ilustrado na Figura 4.1 pelas linhas com traço seguido de ponto, é criado um túnel bidirecional entra o FA e HA. Toda mensagem que chega no MN, dentro da rede estrangeira, é automaticamente enviada pelo túnel até a rede doméstica. Neste caso, ocorre uma triangulação desnecessária, sendo esse problema resolvido pelo método de otimização de rotas, que ao invés de criar um túnel FA/HA o protocolo faz a ligação direta do FA com o CN.

4.3.2

Fluxo de Mensagens

Esta seção descreve as mensagens de sinalização enviadas no protocolo, assim como ilustrado na Figura 4.2.

A seguir, é exibido a descrição das mensagens da Figura 4.2.

• [1]: O MN se conecta inicialmente à uma rede de acesso que será sua rede doméstica, configura um endereço por um dos métodos de obtenção de endereços e inicia comunicação com um CN.

• [2]: Em um determinado momento, o MN realiza handover e se conecta a uma rede visitada. Ele detecta a conexão com a rede visitada através do recebimento de

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INTERNET

Rede Visitada Rede Doméstica

CN HA FA Túnel MN-HA Sem Túnel

}

Figura 4.1: Modos de Funcionamento do MIPv6

um RA (Router Advertisement) ou algum sinal da camada de enlace e configura um endereço IPv6 na nova rede, seu CoA.

• [3]: Neste etapa, o MN envia uma mensagem denominada BU (Binding Update) para registrar sua nova localização com o HA.

• [4]: Ao receber a mensagem, se o HA aceitar o registro, ele envia uma mensagem de confirmação BA (Binding Ack) ao MN e configura rotas e túneis para o novo endereço do mesmo.

• [5]: O MN retoma a comunicação com o CN pelo modo de tunelamento bidireci- onal.

• [6]: O MN tenta registrar-se com o CN para otimização de rota iniciando um procedimento de segurança chamado Return Routability.

4.3. MIPV6 HANDOVER [1] Pacotes de dados [2] Detecção de Conexão [3] BU [4] BA

[5] Pacotes de dados pelo túnel [5] Pacotes de dados

[6.1] HoTi [6.1] HoTi [4] Configuração do túnel [6.2] CoTi [6.3] HoT [6.3] HoT [6.4] CoT [7] BU [8] BA [9] Pacotes de dados MN HA FA CN

Figura 4.2: Fluxo de Mensagens do Protocolo MIP • [7]: Se obtiver sucesso o MN envia um BU diretamente ao CN.

• [8]: O CN registra o MN e envia um BA como resposta diretamente ao seu CoA. • [9]: A comunicação entre MN e CN passa a ocorrer de forma direta.

4.3.3

Detecção de Movimentos

A detecção de movimento consiste em identificar que o nó móvel realizou handover e encontra-se em uma nova rede de acesso. No MIPv6, ela é realizada pelo próprio MN através do envio de um RS (Router Solicitation) e do consequente recebimento de um RA com um prefixo de rede diferente da rede em que estava conectado. A partir daí, ele sabe que deve enviar um BU ao seu HA para registrar sua nova localização.

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No MIPv6 quem realiza a maior parte do trabalho de gerenciamento de mobilidade é o MN. Ele envia mensagens RS, monitora a transferência entre redes, além da criação de rotas. Para utilizar o MIPv6, é necessário modificar o sistema operacional do MN com o objetivo de habilitar essas novas funções, além disso, o daemon do MIPv6 precisa estar rodando no dispositivo indefinidamente. Talvez, a sobrecarga gerada no MN pela sinalização do protocolo MIP seja o motivo da não utilização efetiva desse protocolo por parte do mercado.

4.3.4

Estrutura de Dados

Existem duas estruturas de dados fundamentais ao funcionamento do protocolo MIPv6. Os dados armazenados nelas podem variar em diferentes implementações, mas as infor- mações básicas que devem estar presentes são descritas a seguir.

O BC (Binding Cache) está presente nos agentes domésticos e nós correspondentes, sendo que em alguns casos um mesmo dispositivo pode realizar as duas funções. Cada registro armazena informações de um MN com o qual o dispositivo se comunica e encontra-se fora de sua rede doméstica. As informações necessárias são:

• O endereço doméstico do nó móvel (HoA); • O endereço na rede visitada (CoA);

• O tempo de vida do registro;

• O número de sequência do último BU recebido;

• Um flag indicando se é um registro como HA ou de otimização de rota.

A BUL (Binding Update List) está presente nos MNs e armazena informações dos BUs enviados tanto aos nós correspondentes quanto aos agentes domésticos. E essas informações estão descritas a seguir:

• O endereço do dispositivo remoto, HA ou CN; • O endereço doméstico do nó móvel;

• O CoA enviado no último BU;

• Um flag indicando se é um registro com HA; • O número de sequência do último BU enviado;

4.3. MIPV6

• Algumas informações para determinar a necessidade de reenvio do BU para o dispositivo remoto e o momento a ser enviado.

Ambas as estruturas de dados também contêm informações relacionadas ao proce- dimento de Return Routability, que ajudam a determinar a validade de um registro e produzir uma chave a ser utilizada nas comunicações entre CN e MN.