Mobilidade em NGN: Estudo, Análise de Protocolos e Proposta de Modelo de Simulaçâo HIP
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Mobilidade em NGN: Estudo, Análise de Protocolos e Proposta de Modelo de Simulaçâo HIP Document Transcript

  • 1. Mobilidade em NGN: Estudo, Análise de Protocolos e Proposta de Modelo de Simulação HIP Paulo César da Silva & Antônio Marcos Alberti Abstract – This paper aims the study and analysis of mobility II. NEXT GENERATION NETWORK (NGN) management in NGN’s context, besides analysis of HIP (Host De acordo com a Recomendação Y.2001 do ITU-T, pode- Identity Protocol). Resumo – Este artigo tem por objetivo o estudo e a análise do se definir NGN tal qual mostrado na Figura 1. gerenciamento de mobilidade no contexto das redes NGN, além da análise do protocolo HIP (Host Identity Protocol). Palavras chave – HIP, mobilidade, NGN. I. INTRODUÇÃO Atualmente, um dos temas mais discutidos na área de redes de comunicações é como se dará a convergência de serviços em uma única rede. Esta rede tem sido chamada de rede de próxima geração ou NGN – Next Generation Network. Ela Figura 1 - Definição de NGN. promete concretizar o velho sonho de uma plataforma comum para o transporte de vídeo, voz, imagens e dados. A NGN Ou seja, uma rede de comutação de pacotes capaz de prover deverá permitir que aplicações como telefonia sobre IP, acesso serviços de telecomunicações que fazem uso de múltiplas a Web através de telefones móveis, distribuição de vídeo tecnologias banda larga com suporte a QoS e cujas funções de sobre demanda e vídeo telefonia se tornem realidade. transporte são independentes das funções relativas aos Um dos principais desafios existentes para prover essa serviços. integração é o gerenciamento da mobilidade. O principal A principal característica da NGN é a separação de serviços problema na mobilidade IP é a sobrecarga de funções que o do transporte, permitindo serem oferecidos separadamente e endereço IP possui, isto é, um endereço IP identifica o desenvolvidos independentemente. endereço do dispositivo na topologia da rede na camada de As funções de transporte são realizadas por redes de rede, e também identifica o host na camada de transporte. comutação de pacotes IP. O protocolo SIP deve ser usado no Dentre alguns protocolos que dão suporte a redes de dados controle de sessões. A separação entre serviços e transporte é móveis com enfoque na mobilidade, está o protocolo HIP representada por dois blocos distintos ou estratos de (Host Identity Protocol). Ele foi escolhido neste trabalho por funcionalidade. As funções de transporte residem no Estrato se tratar de um protocolo ainda experimental que tem como de Transporte e as funções relacionadas a aplicações residem objetivo lidar com a mobilidade IP e a segurança na no Estrato Serviço, tal qual mostrado na Figura 2. comunicação, usando uma abordagem diferente, podendo O estrato de serviço pode envolver um conjunto complexo ainda ser combinado com outros protocolos. O HIP possibilita de plataformas de serviços distribuídas geograficamente ou o desacoplamento das camadas de rede e transporte, surgindo em um caso simples, funções de serviço em dois sites de então o que tem sido chamado de camada de identificação de usuários finais. Há um conjunto de funções de aplicações host (Camada 3,5). Essa nova estrutura na pilha TCP/IP é relacionadas aos serviços a serem invocados. Neste estrato de capaz de lidar com a troca de endereço IP de forma dinâmica. serviços pode estar, por exemplo, serviços de voz, serviços de No nosso trabalho serão levantados os requisitos de uma dados, ou serviços de vídeo, ou alguma combinação destes implementação de um modelo de comunicação e mobilidade (serviços multimídia). sobre o protocolo HIP. P. C. Silva (pcsilva@gee.inatel.br) e A. M. Alberti (alberti@inatel.br) pertencem ao Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel. Av. João de Camargo, 510 - Santa Rita do Sapucaí - MG - Brasil - 37540-000.
  • 2. ele irá armazenar o mapeamento entre o FQDN e o endereço IP do RVS correspondente. O mapeamento direto entre o HI e o endereço IP será armazenado no RVS. Logo, um host móvel que irá se registrar no RVS e atualizará sua gravação no DNS para atualizar o mapeamento entre o do FQDN e IP do RVS. Então, quando outro host estiver procurando pelo host móvel no servidor DNS, ele irá obter o HI do host móvel e o endereço IP do seu RVS. Figura 2 - Separação das funções de transporte das funções de serviços. É neste contexto que se encaixa a gerencia de mobilidade generalizada, que é termo designado pelo ITU-T para caracterizar a situação onde os usuários da rede devem ser reconhecidos como uma única pessoa mesmo utilizando diferentes tecnologias de acesso. A mobilidade generalizada permitirá aos usuários gerenciar consistentemente seus serviços através dos limites existentes na rede. No futuro, os usuários terão disponibilidade de um número Figura 3 - Estabelecendo uma conexão HIP [3]. muito maior de tecnologias de acesso, e os mesmos desejarão fazer o roaming entre estas redes, mantendo o acesso Mobilidade no meio da sessão pode ser executada através consistente aos serviços contratados. do pacote UPDATE com o parâmetro Readdress (REA). Quando um dos hosts estiver mudando seu endereço IP, ele III. HOST IDENTITY PROTOCOL (HIP) enviará o pacote UPDATE para os outros hosts e para seu RVS, informando a troca de endereço IP. Host Identity Protocol é um novo protocolo proposto pela No futuro, os dispositivos móveis terão mais de uma IETF por Robert Moscowitz. HIP introduz um novo espaço de interface de rede. Um pacote de dado poderá alcançar o nomes baseado em chaves públicas – HI (Host Identity) e uma dispositivo móvel através de diferentes interfaces, no qual nova camada - Camada de Identificação de Host (Camada 3,5) chamamos de multi-homing. HIP suporta multi-homing e é um [1,2], possibilitando assim o desacoplamento das camadas de dos candidatos a prover multi-homing no IPv6. rede e transporte. Logo, a principal idéia do HIP é separar a localização da IV. PROPOSTA DE MODELO DE SIMULAÇÃO identificação. Isto é feito pelo uso de um identificador de terminal (Host Identifier). A proposta do protocolo tem como Dentre alguns protocolos que dão suporte a redes de dados móveis com enfoque na mobilidade, está o protocolo HIP princípios prover o gerenciamento da segurança e dar suporte (Host Identity Protocol). Ele foi escolhido neste trabalho por a mobilidade em redes sem fios heterogêneas. Isso é feito pelo se tratar de um protocolo ainda experimental que tem como vinculo da conexão da camada de transporte ao HI, ao invés objetivo lidar com a mobilidade IP e a segurança na do endereço IP. comunicação, usando uma abordagem diferente, podendo Na tradicional arquitetura TCP/IP, o endereço IP é ainda ser combinado com outros protocolos. sobrecarregado com as funções de identificador e localizador, Serão modelados e implementados em simulador de eventos criando assim uma série de problemas para mobilidade e discretos os aspectos referentes ao estabelecimento da multihoming. No HIP o endereço IP, independente da versão conexão HIP e o gerenciamento de mobilidade. O objetivo é (IPv4 ou IPv6), é puramente um localizador, enquanto o HI, iniciar a implantação de um conjunto de modelos básico, que usualmente representado através do HIT (Host Identity Tag), é futuramente será ampliado para contemplar outras funções e quem identifica o host. combinações com outros protocolos. O HI será mapeado para um endereço IP, automaticamente. Isso pode ser feito através do servidor DNS (Domain Name A. Estabelecendo uma conexão HIP System) ou servidor Rendezvous (RVS). No atual modelo da Internet, o mapeamento entre o FQDN (Fully-Qualified O HIP estabelece uma conexão através do four-way handshake, que contém uma chave a ser trocada entre os Domain Name) e o endereço IP é armazenado no DNS. hosts. A Figura 4 mostra a conexão HIP sendo estabelecida Entretanto, quando um host está em roaming, o DNS não é através do four-way handshake. capaz de se atualizar imediatamente. Para resolver este problema é introduzido o servido Rendezvous (RVS). Assim o DNS não armazenará mais o FQDN e o endereço IP do host;
  • 3. simulador de eventos discretos, será feita a análise de desempenho do protocolo HIP, em vários aspectos como análise de handoff, tempo de atraso, desempenho, funções, entre outros. Esperamos através deste trabalho, poder implementar o protocolo HIP combinado com outros protocolos, como MIP (Mobile IP); SIP (Session Initiation Protocol), entre outros, para analisarmos um ambiente de mobilidade completa, com análise no transporte e nos serviços. Figura 4 - Four-way handshake [3]. VI. AGRADECIMENTOS A troca de mensagens se dá através de dois elementos da Gostaríamos de agradecer a FAPEMIG (Fundação de rede, chamados de Initiator e Responder. O Initiator é Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais) pelo suporte a responsável por iniciar a sessão, sendo o Responder o host que este trabalho. é chamado, é ele quem inicia a troca de dados. O processo de estabelecimento de conexão, também REFERÊNCIAS chamado de HIP Base Exchange, serve para gerenciar o [1] R. Moskowitz, et al., "Host Identity Protocol," draft-ietfhip-base-01 estabelecimento dos estados entre o Initiator e o Responder. A (work in process), Internet Draft, IETF, 25October 2004. troca de mensagens é iniciada quando o Initiator envia a [2] R. Moskowitz and P. Nikander, "Host Identity Protocol Architecture," mensagem de gatilho, I1, ao Responder. Mas é o segundo draft-ietf-hip-arch-00 (work in process), Internet Draft, IETF, 16 pacote, R1, que inicia a troca de informações. Esse pacote October 2004. contém um quebra-cabeça, um desafio criptografado, que [3] So, J.Y.H.; Jidong Wang; Jones, D., “SHIP mobility management hybrid deve ser resolvido pelo Initiator para continuar a troca de SIP-HIP scheme (artigo aceito para publicação em periódico),” IEEE. informações. Em sua resposta, I2, o Initiator deve mostrar a [4] Internet Engineering Task Force IETF. http://www.ietf.org solução do quebra-cabeça. Sem a solução a mensagem I2 é simplesmente descartada. [5] ITU-T Rec Q.1706/Y.2801 (2006), “Mobility management requirements for NGN”. Esta troca de mensagens estabelece um canal IPsec, garantindo segurança e proteção na comunicação de dados [6] P. Nikander, et al., "End-Host Mobility and Multi-Homing with Host Identity Protocol," draft-ietf-hip-mm-00 (work in process), Internet entre os hosts. Draft, IETF, 17 October 2004. [7] P. Nikander and T. Henderson, "Considerations on HIP based IPv6 B. Mobilidade HIP (Roaming) multi-homing," draft-nikander-multi6-hip-01 (work in process), Internet Para prover mobilidade durante a conexão, é definido o Draft, IETF, 15 July 2004. parâmetro REA (parâmetro de re-endereçamento). Esse parâmetro permite que os hosts possam trocar informações sobre seus endereços IP e sobre quaisquer mudanças nesses Paulo César da Silva nasceu em Furnas, MG, em 1986. Possui o título de técnico em telecomunicações (Instituto Educacional “Máris Célis”, 2004). É endereços. estudante do sexto período em Engenharia Elétrica pelo Instituo Nacional de Um host móvel pode algumas vezes trocar o endereço IP Telecomunicações. associado a ele. Esta troca pode ser feita devido a vários fatores, sendo um deles o movimento do host para outra sub- Antônio Marcos Alberti nasceu em Tucunduva, RS, em 1972. Graduou-se rede. Em ordem de manter a comunicação, o host deve em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), informar ao seu parceiro sobre seu novo endereço IP. RS, em 1996. Recebeu os títulos de mestre e de doutor em Engenharia Elétrica pela Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, SP, em No caso geral, quando um host móvel está se movendo para 1998 e 2003, respectivamente. Está no Inatel desde 2004, onde é professor outra rede, ele é desconectado do seu parceiro por um breve adjunto e atua na graduação e pós-graduação. Faz parte do conselho editorial período de tempo enquanto ele troca de um endereço IP por da revista Telecomunicações. Em 2006, fez parte do comitê técnico das conferências Globecom, TEMU, ICDT e ANSS. Possui vários artigos outro. Depois de obter um novo endereço IP, o host móvel publicados em congressos e revistas, nacionais e internacionais. Sua principal envia o parâmetro REA ao outro host através de uma área de atuação é redes de comunicações, tendo atuado no projeto, mensagem UPDATE. No REA são informados todos os dados modelamento, simulação, análise de desempenho e otimização destas redes. da nova conexão, além do novo endereço IP do host móvel. V. CONSIDERAÇÕES FINAIS Um tema que vêm sendo largamente discutido sobre as redes de próxima geração é como se dará o gerenciamento de mobilidade para todos os tipos de serviços. É nesse contexto que aparece o protocolo HIP. Através dos resultados a serem obtidos por meio do