Прокси-сервер мобильного IPv6

Протокол управления мобильностью

Proxy Mobile IPv6 (или PMIPv6 , или PMIP ) — сетевой протокол управления мобильностью, стандартизированный IETF и указанный в RFC 5213. Это протокол для построения общей и независимой от базовых сетей мобильной связи технологии доступа, поддерживающий различные технологии доступа, такие как архитектуры доступа WiMAX, 3GPP, 3GPP2 и WLAN. Proxy Mobile IPv6 — единственный сетевой протокол управления мобильностью, стандартизированный IETF.

Введение

Сетевое управление мобильностью обеспечивает ту же функциональность, что и Mobile IP, без каких-либо изменений в стеке протоколов TCP/IP хоста . С PMIP хост может изменить свою точку подключения к Интернету, не меняя свой IP-адрес . В отличие от подхода Mobile IP, эта функциональность реализуется сетью, которая отвечает за отслеживание перемещений хоста и инициирование требуемой сигнализации мобильности от его имени. Однако в случае, если мобильность включает в себя различные сетевые интерфейсы, хосту необходимы изменения, аналогичные Mobile IP, чтобы поддерживать тот же IP-адрес на различных интерфейсах.

Элемент исследования "SaMOG" (S2a Mobility на основе GTP) в 3GPP определяет взаимодействие между ядром мобильного пакета и доверенной сетью доступа WLAN (3GPP TR 23.852). Интерфейс, который SaMOG определяет для этого взаимодействия, — это интерфейс 3GPP S2a GTP.

Модели развертывания прокси-сервера Mobile IPv6

 +--------+ _----_ | +--------+ _----_ | | _( )_ | | | _( )_ | |----( Интернет ) | | |----( Интернет )  | (ЛМА) | (_ _) | | (ЛМА) | (_ _)  | | '----' | | | '----'  +--------+ | +--------+  | | | /--------------------\ | _----_ / \ | _()_ / \ | ( интернет ) / IP-сеть \ | (_ _) \ / | '----' \ / | | \----------------------/ | +-----------+ / \ | | МАГ |----  +------------+ +------------+ | +-----------+ |--- (Цепочка сеансов) | | | | | | ЛМА |---- | МАГ | | МАГ | | +-----------+ | | | | | |  +-------------+ +-------------+ | _----_ | | | | | _( )_  +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ | --(IP-сеть)--  | АП | | АП | | АП | | АП | | | (_ _) | | (Л2)| | (Л2)| | (Л2)| | (Л2)| | | '----' | +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ | +-----+ +-----+ . . . . | | МАГ | | МАГ |  / \ / \ / \ / \ | +-----+ +-----+  МН | /\ | МН  |  Proxy Mobile IPv6: Плоская модель домена | Proxy Mobile IPv6: Цепочка доменов |

Основные свойства технологии прокси-мобильного IPv6

  • Основано на открытых интернет-стандартах
  • Клиентское программное обеспечение не требуется
  • Непрерывность IP-адреса
  • Непрерывность сеанса при роуминге в пределах одного домена технологии доступа
  • Мобильный узел может быть клиентом IPv4, клиентом IPv6 или клиентом с двойным стеком.
  • Транспортная сеть между LMA (Local Mobility Anchor) и MAG (Mobile Access Gateway) может быть IPv4 или IPv6.
  • Туннель между LMA и MAG является общим туннелем.
  • Туннель между LMA и MAG может быть основан на GRE или IP-in-IP
  • Отсутствие фрагментации пакетов, поскольку PMIP объявляет скорректированные значения MTU на стороне доступа
  • Чрезвычайно легкий протокол, функция MAG может быть реализована на недорогой точке доступа
  • Минимальная задержка передачи обслуживания
  • Семантика сигнализации основана на IPv6, но может быть включена в сети IPv4.
  • Сигнализацию PMIPv6 можно защитить с помощью стандартного транспортного режима IPsec ESP
  • Естественная поддержка мобильности клиента. LMA — это мобильный домашний агент IPv6
  • Интерфейс протокола, поддерживаемый в архитектуре 3GPP LTE
  • Стандартный протокол Glue для связывания доменов технологий доступа
  • Широкое участие отрасли в стандартизации
  • Принято в архитектурах 3GPP, WiMAX и 3GPP2
  • Централизованное агрегирование трафика для взимания платы, применения политик, LI и DPI
  • Поддерживается во всех шлюзах пакетных данных 3GPP LTE (функция LMA в шлюзе PDN)
  • Надежность на будущее

Прокси-мобильный IPv6: обзор технологии

Функциональные сущности

Архитектура PMIPv6 определяет следующие функциональные сущности:

  • Локальный якорь мобильности ( LMA )
  • Мобильный шлюз доступа ( MAG )
  • Мобильный узел ( MN )
  • Корреспондентский узел ( CN )

Потоки вызовов обмена сообщениями

Протокол операции

  1. Мобильный хост входит в домен PMIP
  2. Мобильный шлюз доступа по этой ссылке проверяет авторизацию хоста.
  3. Мобильный хост получает IP-адрес
  4. Мобильный шлюз доступа обновляет локальный якорь мобильности о текущем местоположении хоста
  5. MAG и LMA создают двунаправленный туннель.
  6. Мобильный шлюз доступа отправляет сообщение Router Advertise в MN с Care-of-Address

Аутентификация доступа

  • Аутентификация доступа и идентификация мобильного узла
  • Профиль политики мобильного узла
  • Совместное использование MAG и аутентификатора

Соображения безопасности

  • Безопасность плоскости управления
  • Безопасность плоскости данных

Назначение адреса

  • Назначение адреса IPv4 через DHCPv4
  • Autoconf без сохранения состояния для IPv6

Прокси-сервер Mobile IPv6: технологические приложения

  • Поддержка выборочной разгрузки IP-трафика с помощью прокси-сервера Mobile IPv6
  • Сетевое управление мобильностью в локальном домене (единый домен технологии доступа)
  • Межтехнологические передачи обслуживания между доменами технологий доступа (например: LTE в WLAN, eHRPD в LTE, WiMAX в LTE)
  • Агрегация доступа заменяет архитектуры на основе L2TP, Static GRE и CAPWAP для интеграции и мобильности 3G/4G

Поддержка селективной разгрузки IP-трафика (SIPTO) с помощью прокси-сервера Mobile IPv6

Сегодня операторы мобильной связи сталкиваются с двумя основными проблемами:

  • Доступно только ограниченное количество лицензированного спектра, что ограничивает количество мобильных узлов, которые могут быть активны в определенный момент времени в макросети. Это становится серьезной проблемой в районах с высокой плотностью населения, таких как город Сан-Франциско.
  • Экспоненциальный рост трафика мобильных данных создает значительные проблемы с пропускной способностью в ядре мобильной пакетной связи.

Чтобы решить эти проблемы масштабирования, операторы мобильной связи изучают новые технологические подходы для расширения покрытия своих сетей путем интеграции альтернативных технологий доступа в общее мобильное ядро. В частности, беспроводные локальные сети на основе стандартов IEEE 802.11 показывают многообещающие результаты.

Во-вторых, для решения проблемы с массовым ростом трафика мобильных данных операторы мобильной связи изучают новые способы разгрузки части потоков IP-трафика на ближайшей границе доступа WLAN, где есть точка интернет-пиринга, вместо того, чтобы переносить его на весь путь до точки мобильности в домашней сети. Не весь IP-трафик нужно направлять обратно в домашнюю сеть; часть необязательного трафика, не требующего поддержки мобильности IP, можно разгрузить на шлюзе границы доступа. Такой подход обеспечивает большую эффективность и использование ядра мобильного пакета с увеличением общей пропускной способности сети и снижением транспортных расходов. Такие подходы, как опция селективной разгрузки IP-трафика, могут обеспечить базовую семантику разгрузки.

Как реализовать прокси-сервер Mobile IPv6

Мобильный шлюз доступа

Функциональный блокТребованиеAPI платформыОписание
Обработчик триггераСобытия: MN-ATTACHED, MN-DETACHED Параметры: Mac-адрес, MN-Id (если есть)API Linux — подлежит уточнениюЭтот функциональный блок необходим для обнаружения триггеров, связанных с присоединением, отсоединением мобильного узла, настройкой адреса и событиями, связанными с обнаружением маршрутизатора. Сетевые триггеры, сообщение ARP для MAC-адреса маршрутизатора по умолчанию, сообщение Gratuitous ARP, сообщение DHCP Request, сообщения IPv6 ND являются потенциальными триггерами для MAG для инициирования сигнализации PMIPv6. В некоторых случаях триггер также может быть основан на обнаружении нового MAC-адреса на канале доступа другими специфическими средствами канального уровня. См.: RFC 5844, RFC 5213, RFC 4436, RFC 5227. Идентификатор мобильного узла в этих триггерах всегда является MAC-адресом, за исключением DHCPv4, где опция идентификатора клиента может потенциально быть идентификатором мобильного узла (если установлена ​​клиентом или транзитным узлом, таким как точка доступа или контроллер WLAN).
Управление идентификациейGET-MN-Identity. Параметры: Mac-адрес, MN-IdБудет определеноИдентификация мобильного узла привязана к аутентификации доступа. Когда мобильный узел, использующий механизмы 802.1x/EAP, завершает аутентификацию доступа, его идентификация, используемая для аутентификации, и соответствующий MAC-адрес MN известны. Если функция аутентификации доступа и MAG функционально совмещены на одном узле, то это является внутренним для реализации, как и то, как получается сопоставление между идентификацией мобильного узла и его идентификатором уровня связи/Mac. Также возможно, что эти функции размещены на разных сетевых узлах (например, Authenticator на AP и MAG на контроллере беспроводной локальной сети/маршрутизаторе первого перехода), но с некоторым интерфейсом протокола между двумя узлами, который позволяет MAG получить идентификацию мобильного узла. См. раздел 6.6, RFC 5213. При использовании MAC-адреса в качестве MN-Id необходимо понимать последствия для безопасности и MAC-адрес в профиле политики.
Профиль политикиGET-MN-Profile. Параметры: MN-IdБудет определеноПрофиль политики узла мобильного устройства определяет предпочтения обслуживания для данного мобильного узла. В профиле присутствуют такие параметры, как домен PMIPV6, IP-адрес LMA, 3GPP APN и т. д. См. раздел 6.2, RFC 5213. Этот профиль обычно находится в центральном хранилище политик, таком как AAA, или его также можно настроить локально. См. проект PMIPv6 RADIUS или интерфейс PMIPv6 Diameter (RFC 5779).
Сигнализация PMIPv6Сообщения PBU/PBAБудет определеноОпции, которые требуются в сообщении PBU, следующие: a.) Опция префикса домашней сети b.) Опция запроса домашнего адреса IPv4 c.) Опция типа технологии доступа d.) Опция идентификатора канального уровня e.) Опция индикатора передачи. Другие необязательные параметры, такие как опция выбора службы для переноса информации 3GPP APN, опция информации о сети доступа, опция разгрузки трафика IPv4 и любые опции, специфичные для поставщика. См. раздел 8 (RFC 5213). Раздел 3 (RFC 5844), Раздел 3 (RFC 5094), Раздел 3 (RFC 5149). PBU — это просто сообщение MIPv6 BU. Любая из реализаций MIPv6 с открытым исходным кодом может использоваться в качестве библиотеки сообщений после добавления новых опций.
Взаимодействие DHCPv4Получить-IP-адрес-из-LMA, назначить-IP-адрес-MN. Параметры: MN-Id, Mac-адрес, домашний адрес IPv4, маска подсети, адрес маршрутизатора по умолчаниюПримерМобильный узел получает свой адрес IPv4 с помощью DHCPv4. RFC-5844 поддерживает два режима конфигураций DHCP: DHCP-сервер, размещенный на MAG, и DHCP-ретранслятор, размещенный на MAG. Реализация размещения DHCP-сервера (минималистичного) на MAG является более простым подходом. Необходимые взаимодействия — это возможность влиять на DHCP-сервер для назначения IPv4-адреса, который MAG получил от LMA по плоскости сигнализации PMIPv6. Когда от мобильного узла поступает запрос DHCP Discover, DHCP-сервер должен запустить MAG, а MAG должен вернуть IP-адрес после завершения сигнализации PMIPv6 с LMA мобильного узла. DHCP-сервер должен назначить IP-адрес, который он получает от LMA. MAG также должен иметь возможность отвечать на любые запросы ARP для адреса маршрутизатора по умолчанию.
Управление туннелямиСоздать-Туннель, Удалить туннель. Параметры: Encap-Type, IP-адрес источника, IP-адрес назначенияПримерСпецификации PMIPv6 поддерживают режимы инкапсуляции GRE, IP-in-IP. Другими словами, инкапсуляции туннеля могут быть IPv4-GRE, IPv6-GRE, IPv4 и IPv6. Пакет полезной нагрузки может быть IPv4 или IPv6, передаваемым с согласованным инкапсуляцией туннеля. Пакет с открытым исходным кодом Linux, IPRoute2, поддерживает оба этих режима инкапсуляции.
IP-пересылкаДобавить-IPv4-Tunnel-Route, Удалить-IPv4-Tunnel-Route, Добавить-Reverse-Tunnel-Policy-Route, Удалить-Reverse-Tunnel-Policy-Route. Параметры: IPv4-адрес, IPv6-префикс, Tunnel-Interface-Id, MN-MAG-Interface-Id.Будет определеноMAG должен гарантировать, что любые пакеты IPv4 или IPv6 от мобильного узла, использующие IP-адреса, назначенные LMA, должны быть обратно туннелированы через туннель PMIPv6 LMA. Обычно маршрут PBR, привязанный к MAC-адресу, исходному адресу IPv4, исходному префиксу IPv6 в заголовках пакетов, может использоваться для выбора пакета для обратного туннелирования. Когда включена локальная маршрутизация, необходимы некоторые оптимизации.

Якорь местной мобильности

Функциональный блокТребованиеAPI платформыОписание
Прокси-модельБудет определеноБудет определеноРасширение MIPv6 Home Agent с открытым исходным кодом для поддержки PMIPv6
Модель адресацииБудет определеноБудет определеноБудет определено
Модель безопасностиБудет определеноБудет определеноБудет определено
Структуры данныхБудет определеноБудет определеноРасширьте таблицу BCE новыми параметрами, определите новые параметры мобильности PMIPv6

Реализации прокси-серверов Mobile IPv6

  • Cisco PMIPv6 [1]
  • Nokia Siemens Networks
  • Starent (теперь часть Cisco)
  • Количество других поставщиков LTE PGW
  • OpenAirInterface Прокси Мобильный IPv6 (OAI PMIPv6) [2]
  • OPMIP — реализация протокола управления мобильностью Proxy MIPv6 с открытым исходным кодом [3]
  • UMIP — мобильный IPv6 и NEMO для Linux [4]

Характеристики мобильного прокси-сервера IPv6

Стандарты Интернета (IETF)

  • С. Гундавелли, К. Люнг, В. Деварапалли, К. Чоудхури и Б. Патил «Прокси-сервер Mobile IPv6», RFC 5213, август 2008 г.
  • Р. Вакикава и С. Гундавелли, «Поддержка IPv4 для прокси-мобильного IPv6», RFC 5844, май 2010 г.
  • А. Муханна, М. Халил, С. Гундавелли и К. Леунг, «Вариант ключа общей инкапсуляции маршрутизации (GRE) для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 5845, июнь 2010 г.
  • А. Муханна, М. Халил, С. Гундавелли и К. Леунг, «Отзыв привязки для мобильности IPv6», RFC 5846, июнь 2010 г.
  • В. Деварапалли, Р. Кудли, Х. Лим, Н. Кант, С. Кришнан и Дж. Лаганье, «Механизм Heartbeat для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 5847, июнь 2010 г.
  • С. Гундавелли, М. Таунсли, О. Троан и В. Дек, «Сопоставление адресов многоадресных пакетов IPv6 в Ethernet», RFC 6085, январь 2011 г.
  • T. Schmidt, M. Waehlisch, S. Krishna, «Базовое развертывание для поддержки многоадресного прослушивателя в прокси-сервере Mobile IPv6», RFC 6224, апрель 2011 г.
  • J. Korhonen & V. Devarapalli, «Обнаружение локальной привязки мобильности (LMA) для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 6097, февраль 2011 г.
  • Дж. Корхонен, Дж. Бурнель, К. Чоудхури, А. Муханна, У. Мейер, «Взаимодействие MAG и LMA с сервером Diameter», RFC 5779, февраль 2011 г.
  • В. Деварапалли, А. Патель и К. Леунг, «Опция поставщика мобильного IPv6», RFC 5094, декабрь 2007 г.
  • J. Korhonen, S. Gundavelli, H. Yokota и X. Cui, «Поддержка динамического назначения LMA в прокси-сервере Mobile IPv6», RFC 6463, декабрь 2011 г.
  • Ф. Абинадер, С. Гундавелли, К. Леунг, С. Кришнан и Д. Премек, «Поддержка массовой регистрации в прокси-сервере Mobile IPv6», RFC 6602, апрель 2012 г.
  • Ф. Ся, Б. Сарикая, Дж. Корхонен, С. Гундавелли и Д. Дамич, «Поддержка RADIUS для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 6572, апрель 2012 г.
  • G. Keeni, K. Koide, S. Gundavelli и R. Wakikawa, «База данных управления прокси-сервером Mobile IPv6», RFC 6475, январь 2012 г.
  • М. Либш, С. Чжон и К. Ву, «Постановка задачи локализованной маршрутизации», RFC 6275, июнь 2011 г.
  • С. Кришнан, Р. Кудли, П. Лоурейро, К. Ву и А. Датта, «Локализованная маршрутизация для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 6705, сентябрь 2012 г.
  • S. Gundavelli, X. Zhou, J. Korhonen, R. Koodli, G. Feige, «Вариант разгрузки трафика IPv4 для прокси-сервера Mobile IPv6 (SIPTO)» RFC 6909, апрель 2013 г.
  • S. Gundavelli, J. Korhonen, M. Grayson, K. Leung и R. Pazhyannur, «Вариант доступа к сетевой информации для PMIPv6», RFC 6757, октябрь 2012 г.
  • X. Zhou, J. Korhonen, C. Williams и S. Gundavelli, «Делегирование префиксов для PMIPv6», RFC 7148, февраль 2014 г.
  • С. Гундавелли, «Зарезервированный идентификатор интерфейса IPv6 для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 6543, март 2012 г.
  • М. Либш, П. Зейт, Х. Йокота, Дж. Корхонен и С. Гундавелли, «Поддержка QoS для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 7222, апрель 2014 г.
  • С. Кришнан, С. Гундавелли, М. Либш, Х. Йокота и Дж. Корхонен, «Уведомления об обновлениях для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 7077, ноябрь 2013 г.
  • Р. Вакикава, Р. Пажьяннур, С. Гундавелли и К. Перкинс, «Разделение плоскости управления и пользователя для прокси-сервера Mobile IPv6», RFC 7389, октябрь 2014 г.
  • Р. Пажьяннур, С. Спайчер, С. Гундавелли, Дж. Корхонен и Дж. Кайппаллималил, «Расширения опции ANI для прокси-сервера Mobile IPv6 (PMIPv6)», RFC 7563, июнь 2015 г.
  • T. Melia & S. Gundavelli, «Поддержка логического интерфейса для IP-хостов с поддержкой множественного доступа», RFC 7847, май 2016 г.
  • CJ. Bernardos, «Расширения прокси-сервера Mobile IPv6 для поддержки Flow Mobility», RFC 7864, май 2016 г.
  • Z. Yan, J. Lee и X. Lee, «Изменение нумерации префикса домашней сети в прокси-сервере Mobile IPv6», RFC 8191, август 2017 г.
  • D. Patki, S. Gundavelli, J. Lee, Q. Fu и L. Bertz, «Параметры конфигурации шлюза мобильного доступа, контролируемые локальным якорем мобильности», RFC 8127, август 2017 г.
  • П. Сейт, А. Йогин и С. Гундавелли, «Вариант привязки MAG Multipath», RFC 8278, январь 2018 г.
  • С. Гундавелли, «Применимость протокола Proxy Mobile IPv6 для сетей доступа WLAN», http://tools.ietf.org/html/draft-gundavelli-netext-pmipv6-wlan-applicability, октябрь 2011 г.
  • М. Либш и С. Гундавелли, «Взаимодействие прокси-сервера Mobile IPv6 с аутентификацией доступа WiFi», http://tools.ietf.org/html/draft-liebsch-netext-pmip6-authiwk, февраль 2011 г.
  • S. Gundavelli, M. Grayson, Y. Lee, H. Deng & H. Yokota, «Поддержка нескольких APN для надежного доступа к беспроводной локальной сети», http://tools.ietf.org/html/draft-gundavelli-netext-multiple-apn-pmipv6, март 2012 г.

Стандарты SDO (3GPP, 3GPP2 и WiMAX)

  • 3GPP SA2, «Архитектура для доступа не-3GPP», 3GPP TS 23.402, http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.402, октябрь 2008 г.
  • 3GPP CT4, «Прокси-сервер мобильного IPv6 — спецификация этапа 3», 3GPP TS 29.275, http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/29_series/29.275/29275-a20.zip, июнь 2011 г.
  • 3GPP2, «Поддержка сетевого PMIP», X.S0061-0 v1.0, http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/X.S0061-0_v1.0_081209.pdf, декабрь 2008 г.
  • WIMAX, «Спецификация NWG PMIPv6 Stage-3», http://members.wimaxforum.org/apps/org/workgroup/nwg/download.php/38973/01085_r000_NWG_R1.5_PMIPv6_Stage3_Specification_D1.zip, октябрь 2008 г.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Proxy Mobile IPv6: Руководство по развертыванию сетевой мобильности - Proxy Mobile IPv6 Сетевая мобильность [Cisco IOS XE 3S]". Cisco .
  2. ^ "OpenAirInterface Proxy Mobile IPv6 (OAI PMIPv6) | Open Air Interface". Архивировано из оригинала 2013-01-14 . Получено 2012-07-02 .
  3. ^ "OPMIP - ATNoG - Группа телекоммуникаций и сетей Авейру (TN-AV)". atnog.av.it.pt .
  4. ^ "UMIP — реализация базовой поддержки Mobile IPv6 и NEMO для Linux". umip.org .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Proxy_Mobile_IPv6&oldid=1244140157"