Mobile IPv6 Development Trend

Mobile IPv6 Development TrendMobile IPv6 Development Trend

Jun-Hyun, Moon

Computer Communications LAB.,

Kwangwoon University

[email protected]

Content

서론 MIPv6 개요 MIPv6 구현 요구사항 MIPv6 구현 사례 상호 운용성 및 적응성 테스트 및 기타 도구 MIPv6 도입 활성화를 위한 관련 프로젝트

서론 무선통신기술의 발전으로 이동 단말의 및 User 증가

Mobile Node 가 Identifier 로 IP Address 를 사용Data-Link Layer(801.11, air, etc.) 에 독립적으로 자신이 사용하던

Service 를 계속 사용 가능To solve global roaming problem IPv4 는 늘어나는 Mobile Node 의 주소요구량을 충족시킬 수 없음새로운 Internet 주소 체계인 IPv6 도입이 시급함

MIPv6 Feature IPv6 + MobilityNeighbor DiscoveryAddress auto-configurationDestination option – IPv4 에서 필요한 signal message 가 불필요Routing optimization

MIPv6 개요 MIPv6 구성 요소 및 용어 정의

Mobile Node (MN)자신의 Network Access Point 를 바꾸는 Host and Router

Correspondent Node (CN)MN 과 통신하고 있는 Host and Router

Home Network (HN)MN 이 이동하기 전에 Home-Link 의 Prefix 를 따르는 Home

Address 를 가지고 통신하고 있던 Network

Home Agent (HA)MN 의 Home Network 에 있는 Router 중 MN 의 등록 정보를

가지고 있어 MN 이 Home Network 를 떠나 있을 경우 MN 의 현재 위치로 Datagram 을 보내주는 Router

MIPv6 개요 (cont.) MIPv6 구성 요소 및 용어 정의 (cont.)

COA (Care of Address)MN 이 외부 Network 로 이동하였을 경우 IPv6 의 Address auto-

configuration 으로 획득한 주소로 MN 이 현재 위치한 Network의 Prefix Information 을 갖으며 , MN 에서 전송하는 모든 Packet은 이 Address 를 IPv6 Header 의 근원지를 Address 로 설정

BindingMN 이 외부 Network 을 이동하였을 경우 Home Agent 에

등록하는 COA 와 해당 Node 의 Home Address 를 매치시켜 놓는 것으로 일정 Lifetime 내에 갱신되지 않으면 무효화됨

MIPv6 개요 (cont.) MIPv6 에서 새롭게 정의된 Option and Message

IPv6 Node 들이 MN 과 통신하면서 MN 의 Binding Information (BI) 을 동적으로 알아내고 저장하기 위해서 사용되는 New Destination Option – Piggybacking or Stand-alone

Binding Update (BU) MN 이 Home Agent 와 CN 에게 자신의 COA 를 알리기 위해 사용

Binding Acknowledgement (BA) HA 는 MN 에게 BU 에 대한 응답으로 BA 를 전송

Binding Request (BR) CN 이 MN 에게 BU 를 요구할 때 전송 MN 은 Binding Information 의 Lifetime 이 종료되기 전에 새로운 B

U 를 전송해야 하는데 , 활발히 Data 를 주고 받는 CN 이 Timer 가 거의 종료하려 할 때까지 MN 으로부터 BU 를 받지 못한 경우에 MN 에게 BR 을 보내 BU 를 요구

MIPv6 개요 (cont.) MIPv6 에서 새롭게 정의된 Option and Message (cont.)

IPv6 Node 가 Tunneling 을 사용하지 않고 TCP 연결과 같은 상위 계층 연결을 유지하기 위해 사용하는 Destination Option

Home Address Option MN 이 외부 Network 에서 CN 과 통신할 때 Datagram 의 근원지 주소로

자신의 COA 를 사용 Home Address Option 에 자신의 Home Address 를 넣어서 Datagram 을

수신한 CN 측에서 근원지 주소와 Home Address Option 내의 Address 를 교체함으로써 TCP 연결과 같이 Address 와 Port Pair 로 Connection 을 구별하는 상위 계층의 연결을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 Firewall 과 같은 Ingress Filtering 이 구현된 망도 무리 없이 통과 가능

MIPv6 개요 (cont.) MIPv6 에서 새롭게 정의된 Option and Message (cont.)

ICMPv6 messageIPv6 에서 MN 이 외부 Network 으로 이동해 있는 동안 HN 이

재구성되어 HA 가 바뀌는 경우 MN 이 동적으로 HA 주소를 알아내기 위해 사용

HN 에 BI 를 등록하고자 하는 MN 이 현재 HN 에서 HA 의 역할을 수행하는 Router 를 찾기 위해 사용

Home Agent Address Discovery Request MN 이 Mobile IPv6 Home-Agents Anycast 주소를 목적지 주소로

설정하여 ICMP 메시지를 전송하면 HN 에서 HA 기능을 수행하는 Router 중 하나가 수신

Home Agents Address Discovery Reply Home Agent Address Discovery Request 를 받은 HA 는 Home Age

nt Address Discovery Reply 메시지에 HN 에서 HA 역할을 수행하는 모든 Router 의 Information 담아 응답

HN 에 있는 모든 HA 들은 각 HA 들이 주기적으로 전송하는 Router Advertisement message 를 통해 HA List 를 만들어 유지할 수 있음

MIPv6 개요 (cont.) Protocol 개요

IP 계층 RoutingDestination Subnet Prefix 에 따라 이루어짐Node 가 다른 Subnet 으로 이동한 경우 Packet 수신 불가다른 Subnet 에서도 통신을 계속하고 싶은 겨우 Network 을

옮길 때마다 IP Address 그 Network 의 Prefix 를 갖도록 수정해야 함

기존의 Address 를 이용해서 통신을 가능하기 위해서 Mobility 를 지원하는 Mobile IP 라는 Protocol 이 필요함

MIPv6 의 경우 Address auto-configuration 이나 Neighbor Discovery 등을 이용하여 IPv4 보다 손쉽게 Mobility 를 지원

MIPv6 개요 (cont.) Protocol 개요 (cont.)

Mobile IPv6 기본 동작


Movement DetectionMN 이 이동한 후에 RA (Router Advertisement) message 의 Prefix

Information 과 NUD (Neighbor Unreachable Detection) Mechanism 을 사용하여 MN 이 이동하였음을 감지

MN 은 필요에 따라 Router Solicitation message 를 사용하여 Router Advertisement message 를 유도

COA Acquisition & Binding Update이동이 감지된 후에 Address auto-configuration 방법으로 COA 를

획득하고 그 Address 를 HA 및 자신이 통신하고 있던 모든 CN 에게 BU message 를 이용하여 알림

HA 는 그 BU message 에 대한 Reply 로 BA message 를 전송하고 BI 를 유지


Datagram TransportMN 이 외부 Network 에 있을 때 MN 과 처음으로 통신을 원하는

CN 은 MN 이 이동하였음을 알지 못하기 때문에 Destination Address 를 MN 의 Home Address 로 설정하여 일반적인 방법으로 Packet 을 전송

MN 이 이동하였음을 알게 된 HA 는 Proxy Neighbor Discovery 기능을 사용하여 MN 의 새로운 MAC Address 를 HN 의 모든 CN 에게 알리고 MN 으로 가는 모든 Packet 을 가로채어 현재 MN위치로 Tunneling 함

Tunneling 된 Packet 을 받은 MN 은 Packet 을 전송한 CN 이 BI 를 갖고 있지 않다고 판단하고 CN 으로 BU 를 전송하여 자신의 COA 를 알림


Router OptimizationCN 은 BI 을 저장하고 다음부터는 그 BI 사용하여 HA 를 거치지

않고 직접 통신 가능HA 를 거치지 않고 통신할 수 있는 기능은 MIPv4 에서는 기본 Sp

ec 에서 다루지 않고 경로최적화를 위한 별도의 Protocol 을 제시MIPv6 에서는 기본 Spec 에 포함MN 을 Destination 으로 하는 모든 Packet 들이 HA 를 지나야만

했던 상황에서 발생활 수 있었던 여러 가지 Problem 해결 HN Congestion HA Down -> Network Disable Triangle Routing Problem


Mobile IPv6 기본 동작


Home Subnet RenumberingIPv6 Neighbor Discovery Mechanism

Network Prefix 가 바뀌는 경우 그 Subnet 의 모든 Node 들이 새로운 Address 를 자동으로 생성

MN 이 외부 Network 으로 이동한 경우 , HA 는 자신이 관리하고 있는 모든 MN 들로 Router Advertisement Multicast Packet 을 Tunneling 하여 새로운 Prefix Information 을 알림

이 Information 을 받은 MN 은 새로운 Home Address 를 설정하고 BU 를 보내 BI 를 갱신

MIPv6 개요 (cont.) Smooth Handoff

MN 이 A 망에서 B 망으로 이동하여 Service 를 받던 중에 다시 임의의 다른 망으로 이동하였을 경우에 이동을 감지한 후 새로운 COA 를 획득하여 BU 가 일어나서 정상적으로 Service 를 받게 되기까지 기간 , 즉 Handoff 동안에 MN 으로 Packet 을 보내는 CN 은 MN 이 아직 B 에 있는 것으로 인식하기 때문에 B 망으로 전송한다 . 이때 B 망의 한 Agent 가 이 Packet 을 버리지 않고 MN 까지 전송해 주어 Packet Loss 를 줄여주는 방식

MN 은 망 B 의 Router 로 BU 를 전송하여 그 Router 가 MN 의 이전 COA 에 대한 임시 Agent 역할을 수행하도록 함

따라서 이전 COA 로 오는 모든 Packet 을 이 Router 가 가로채어 새로운 COA 로 IPv6 Encapsulation 을 사용하여 Tunneling 함

이 Tunneling 된 Packet 을 받은 MN 은 CN 으로 BU 를 BI 를 갱신

MIPv6 개요 (cont.) Smooth Handoff (cont.)

Smooth Handoff 의 Signaling Packet 흐름

MIPv6 구현 요구사항 MN 과 통신하는 CN 이 지녀야 할 기능

Binding Update 처리 능력MN 의 새로운 COA 를 위한 BU 가 도착할 때마다 자신의

Destination cache 를 생성하거나 변경할 수 있어야 함 Home Address Option 능력

Home Address Destination Option 을 가진 Datagram 을 받으면 IPv6 Header 의 Source Address Field 에 있는 Address 와 이 Option 의 주소를 교체해서 상위 계층으로 전송해야 함

MIPv6 구현 요구사항 (cont.) HA 가 지녀야 할 기능

Proxy Neighbor Discovery 기능MN 으로부터 BU 를 받은 HA 는 Proxy Neighbor Discovery

기능을 사용하여 MN 대신 MN 의 새로운 MAC Address 를 Home Network 의 모든 CN 으로 전송함

IPv6 Encapsulation 수행 능력Proxy Neighbor Discovery 기능을 사용함으로써 MN 을 Destina

tion 으로 하는 모든 Packet 은 HA 에서 Intercept 가능HA 는 Intercept 된 Packet 을 Destination 을 MN 의 COA 로

설정하고 Source 를 HA 의 IP Address 로 설정된 IPv6 Header로 Encapsulation 하여 전송

Home Agent Address Request/ReplyMN 이 HN 에서 HA 의 Address 를 알고자 할 때 , 모든 HA 들의

List 정보를 담아 Reply 해 주어야 함

MIPv6 구현 요구사항 (cont.) MN 이 지녀야 할 기능

IPv6 De-capsulation 수행 능력MN 의 BI 를 모르는 CN 이 MN 을 Destination 으로 하여 보낸

Packet 을 HA 가 Intercept 하여 Tunneling 으로 전송하였을 경우 , 그 Packet 을 De-capsulation 하여 상위 계층으로 올려 보내야 함

Binding Update/Request/Acknowledgement Option 처리 능력MN 은 언제 새로운 COA 가 필요한 지를 탐지하는 기능과 언제

HA 와 CN 으로 BU 를 전송할 지를 결정하는 기능을 가져야 함HA 로 전송하는 BU 에는 A 플래그를 1 로 세팅하여 BA 를 요청이런 BU 를 받은 HA 는 BA 로 응답MN 과 통신하는 CN 이 저장하고 있는 MN 의 BI 의 Lifetime 이

종료하려 할 때까지 새로운 BU 가 오지 않으면 MN 으로 BR 을 전송하여 BU 를 보내줄 것을 요청

BR 을 받은 MN 은 BU 로 응답

MIPv6 구현 요구사항 (cont.) MN 이 지녀야 할 기능 (cont.)

Home Agent Address Request/Reply message 처리 능력MN 이 HN 에서 HA 역할을 하는 Router 의 Address 를 알아내기

위하여 Dynamic Home Agent Address Discovery Mechanism 을 사용

Smooth Handoff 를 지원하기 위해서는 MN 이 이전에 통신하던 Network 에서 HA 역할을 수행하는 Router 를 알아내야 하므로 , Dynamic Home Agent Address Discovery Mechanism 을 수행하는데 필요한 두 개의 ICMP message 를 처리 가능해야 함

MIPv6 구현 사례 MIPL (Mobile IPv6 for Linux)

HUT (Helsinki University of Technology) S/W Development Project 의 일환

Linux Based Mobile IPv6 SystemMobility Support In IPv6 (draft-ietf-mobile-ipv6-14)IPsec ProtocolIPv6 를 사용하는 응용들이 상위계층에 대한 투명한 이동성 제공

MIPL Code PackageVersion 0.9 (mipv6-0.9-v2.4.7)Red-Hat 6.1, 6.2, 7.0 System 에서 TestKernel Version 2.4.4.~2.4.7 에서 동작 확인Kernel Module, Kernel Patch, Userspace Program for Kernel Inst

all and Lineup수정된 Router Advertisement Daemon (radvd) 포함

MIPv6 구현 사례 (cont.) MIPL (Mobile IPv6 for Linux) (cont.)

MIPL 구현 기능HA/MN/CN 의 기본 기능 구현문제점과 제한점

MN 과 CN 사의의 Dynamic Key 생성 불가 Signaling Option 의 Piggybacking 이 Packet 내에 100 bytes

가량의 여유공간을 예약하여 사용됨 BU Packet 의 Lifetime 및 이동 감지 Mechanism 이 불완전하고

단지 ‘ moderated’ eager cell switching 만이 구현됨 Router Solicitation message 의 간격 조절이 불완전 MN 에서 CN 으로 Packet 을 Tunneling 을 위한 Reverse Tunneling

구현이 필요 HA 가 Home Link 에 있는 MN 에게 여러 개의 유효주소 배분 불가 Mobile Prefix Advertisement 의 전송 및 MN 의 Home Address 의

충돌을 막기 위한 필요한 Proxy DAD Mechanism 의 구현이 필요

MIPv6 구현 사례 (cont.) MSR Mobile IPv6

MicroSoft 사에서 LandMARC2000 Project 의 일환 Lancaster 대학의 연구진들과 함께 개발한 Windows2000

기반의 Mobile IPv6 MSR IPv6 Stack, Version 1.4 를 기반으로 개발 특징

IETF 에서 정의한 MN, CN, HA 의 기능을 그대로 구현MN 이 여러 개의 Home Address 를 가질 수 있음MIPv6 Configuration 을 위해 Power 가 꺼진 동안에도 지워지지

않는 Memory 를 지원하여 Power-Off 후에도 COA 를 기억 가능MN 은 RA (Router Advertisement) Message 와 Neighbor Discove

ry Mechanism 으로 이동하였음을 감지Hand-off 시간은 Network Adapter 와 Driver 에 의존적Home Agent Discovery Message, Smooth Hand-off 미지원

MIPv6 구현 사례 (cont.) KAME

일본의 7 개의 기업체가 연합하여 FreeBSD 기반의 IPv6/IPsec Stack 을 개발하여 제공하려는 의도로 진행

ATM, Mobility, Queuing 등의 Protocol 들도 함께 개발 Ericsson 의 Mobile-IPv6 Code 를 통합하여 IPv6 Mobility 제공 draft-ietf-mobileip-ipv6-13 Spec 에 따라 CN/MN/HA 를 구현 Mobile IPv6 의 CN 은 Destination Option Header 에 Home

Address Option 을 지원 다른 Sub-option 들은 지원하지 않음 Dynamic Home Agent Address Discovery 와 Home Subnet

Renumbering 등의 지원이 필요 IPsec 과의 연동 등 앞으로 해결해야 할 과제

MIPv6 구현 사례 (cont.) NEC

‘NEC MobileIPv6 Implementation’ KAME 위에서 완전한 Mobile IPv6 기능을 제공하는 것을 목표로 함

KAME 를 기반으로 구현 , KAME 에 Patch 하는 형태로 설치 NEC 의 CN 은 BI 를 유지하는 캐쉬를 가지고 있으며 Binding Me

ssage 를 처리 가능 MN 으로 Packet 을 전송하고자 할 때 Routing Header 를

사용하고 IPsec Packet 을 처리 가능 HA 는 Proxy Neighbor Discovery Mechanism 을 사용하여 외부

망으로 옮긴 MN 을 Destination Address 로 갖는 Packet 들을 Intercept 하고 MN 으로 Tunneling 하여 전송

Multi Home Address, Smooth Handoff 의 구현이 필요 HN 의 Prefix Address 가 변경되었을 경우 HA 는 이 정보를 MN

으로 보내고 MN 은 그 Prefix 에 맞는 Home Address 를 다시 설정함

MIPv6 구현 사례 (cont.) National University of Singapore

IETF 의 draft-ietf-mobleip-ipv6-04 Spec 을 기반으로 구현 Route Optimization 과 Security 기능 등 미구현 Linux Kernel Patch File 과 HA Daemon Program, MN 의 Dae

mon Program 등으로 구성 Linux Kernel Version 2.1.59 기반으로 구현됨

CMU Monarch Project Carnegie Mellon 대학에서 수행하고 있는 Monarch Project IETF 의 draft-ietf-mobleip-ipv6-03 Spec 을 기반으로 구현 Package 는 FreeBSD 환경에서 구현된 INRIA 의 IPv6 Stack

에 대한 Kernel Patch File 과 Mobile IPv6 Daemon 으로 구성됨

MIPv6 구현 사례 (cont.) Nokia

MN 이 Wireless Access Point 사이를 이동하는 동안에도 지속적으로 연결을 유지할 수 있어 IP Multimedia Service 가 가능한 Mobile IPv6 를 최초로 개발

Madrid 에서 열린 Global IPv6 Forum 에서의 시연을 통해 MIPv6 가 IP Telephony 에서 Real-time Audio Traffic 의 질을 개선하면서 Smooth Handover 를 가능하게 하는지를 보여줌

Ericsson Ericsson Radio 에서 개발한 Mobile IPv6 HA/CN/MN 은 KAM

E IPv6 에 포함되어 공개 , Ericsson Telebit 에서 Mobile IPv6 (HA) Router 개발

IETF 의 draft-ietf-mobleip-ipv6-13 Spec 을 기반으로 구현 Ericsson Telebit 의 AXI462 Router 에 “ Add on Home Agent

Demo Version” 으로 구현될 예정

MIPv6 구현 사례 (cont.) MIPL/MSR Mobile IPv6/KAME/NEC 비교

MIPL MISR Mobile IPv6 KAME NEC

draft-ietf-mobileip-ipv6- 14.txt 12.txt 13.txt 13.txt

PlatformLinux, Kernel

Version

2.4.4 ~ 2.4.7

Windows 2000,

MSR IPv6 Stack

Version 1.4

FreeBSDFreeBSD

(KAME)

Proxy Neighbor Discovery

Yes Yes Yes Yes

IPv6 Encapsulation & Decapsulation

Yes Yes Yes Yes

Dynamic Home Agent Address Discovery

Yes No No Yes

Binding Management Yes Yes Yes Yes

Home Address Option Yes Yes Yes Yes

Movement DetectionModerated eager

cell switching

Depend upon Router Advertisement and

NDIS media connect notification

YesChanging Default Router Address

Smooth Handoff Yes No No No

IPsec Partially Partially Partially Partially

상호 운용성 및 적응성 테스트 및 기타 도구 TAHI (Test and Verification for IPv6) Project

IPv6 Interoperability and Conformance Test Tool HA 과 CN 은 Test 가능 , MN 은 Test 불가능함

Connectathon S/W 와 H/W 의 Interoperability 를 Test 하는 Forum Vendor 들이 자신들이 개발한 제품들에 대한 Interoperability

를 Test 하기 위한 기회의 장 제공 MobiWan : ns-2 extensions to study mobility in Wide-Area IPv5 Netw

orks

IPv6 에서 Mobility 를 제공하기 위해 제안 되는 다양한 Protocol 들의 동작과 성능을 검증하기 위해 ns-2 Simulator 를 확장한 결과물 중에 하나임

MIPv6 도입 활성화를 위한 관련 프로젝트 Moby Dick

목적많은 IP 기반 응용들을 Seamless 하게 Access 할 수 있도록 하는 것Handover 가 발생하는 동안 또는 그 이후에 AAA 같은 인증문제나 QoS

지원문제 , 요금부과 문제에 대한 Seamless Handover 를 가능하게 하기 위한 무선 인터넷 접근 구조를 제안하는 것

망 운영자나 제조업자 , ISP 그리고 무선 Access 망과 Backbone 망 기술 및 Service 들에 대한 Content 제공자들에게 새로운 산업적 기회를 제공하는 것이며 , IETF 와 IRTF 와 같은 표준화 단체에 기고하는 것

종단간 QoS 구조와 Mobile-IPv6, AAA Framework 이 지원되는 IPv6 기반의 이동성을 정의 , 구현 , 검증하는 역할을 함

MIPv6 도입 활성화를 위한 관련 프로젝트 (cont.)

WINE GLASS 목적

Mobile, Satellite, Personal Communication Domain 에서 그 장점들을 이끌어내어 널리 사용되도록 하는 것

글로벌 연결성 보장 , 언제 어디서나 무선 멀티미디어 통신과 서비스에 접근 가능하게 하는 것

UMTS 기반의 무선 인터넷 구조에서 Mobility 와 QoS 를 지원하기 위한 새로운 진보된 IP 기반의 기술들을 개발할 때까지 그런 혁신적인 기술들과 응용들을 검사하고 평가하고 Test 하는 수단으로 사용됨

이 프로젝트의 결과로 얻어진 진보된 기술과 적용될 아이디어 및 QoS 보장 응용 서비스들은 3GPP, SMG, IETF 등의 표준화 단체에 기고됨

Documents

Mobile IPv6 Development Trend