Данный раздел является кратким введением
Данный раздел является кратким введением в протокол Mobile IPv6. Как уже отмечалось, этот протокол является расширением протокола нового поколения IPv6, которое позволяет узлу, совершающему перемещения по сети Интернет, все время оставаться доступным по адресу, который он имел в первоначальной (домашней) сети. Такая возможность позволяет избежать потери соединений транспортного уровня при перемещениях межсетевого уровня модели TCP/IP, а также дает возможность другим узлам устанавливать соединение с мобильным узлом (Mobile Node) в то время, когда он находится за пределами домашней сети. Для простоты мы будем рассматривать случай, когда у мобильного узла есть только один домашний адрес. Поведение мобильного узла в случае нескольких домашних адресов можно считать аналогичным. Когда мобильный узел находится в домашней сети, никакой дополнительной функциональности от узлов, участвующих во взаимодействии, не требуется, и мобильный узел ведет себя как обычный IPv6-узел (см. Рис. 1). Когда мобильный узел переходит в сеть, которая обслуживается другими маршрутизаторами и имеет другие сетевые префиксы, без дополнительной поддержки со стороны Mobile IPv6 узел становится недоступным по своему домашнему адресу. Пакеты, отправляемые ему другими узлами, будут по-прежнему приходить в домашнюю сеть и не будут доходить до мобильного узла. Это приведет к потере установленных соединений. Рис. 1.Мобильный узел в домашней сети Для того чтобы этого не происходило, в протоколе Mobile IPv6 вводится специальный вид маршрутизаторов, которые называются домашними агентами (Home Agents). Домашний агент (см. Рис. 2) всегда находится в домашней сети и осуществляет переадресацию пакетов мобильному узлу в то время, когда последний находится за пределами домашней сети. Это осуществляется при помощи механизма, который называется двусторонним туннелированием (Bi-directional Tunneling). Рис. 2. Мобильный узел вне дома Структура IPv6-пакета подробно описана в RFC 2460 []. Однако здесь следует отметить, что в протоколе IPv6 в пакет могут добавляться заголовки расширения, которые содержат некоторую дополнительную информацию о том, как этот пакет должен обрабатываться конечным получателем или промежуточными узлами сети.
Заголовки расширения связаны в односвязный список при помощи поля Next Header, которое содержится во всех заголовках уровня IP. Поле Next Header последнего заголовка расширения IPv6-пакета указывает на протокол транспортного уровня, сегмент которого передается в качестве полезной нагрузки. Каждый из заголовков расширения имеет фиксированную часть, которая всегда должна присутствовать в заголовке данного типа, и может содержать дополнительную часть в виде опций. Опции располагаются в конце заголовка и описываются в представлении TLV (Type-Length-Value). Когда мобильный узел попадает во внешнюю сеть, он формирует один или несколько временных адресов (Care-of Addresses) согласно механизму автоматической конфигурации адресов [], который используется во внешней сети. После этого мобильный узел выбирает один из своих временных адресов и сообщает его домашнему агенту; такой адрес называется основным временным адресом (Primary Care-of Address). Это осуществляется при помощи процедуры, которая называется регистрацией основного временного адреса (Primary Care-of Address Registration). Для этого мобильный узел отправляет домашнему агенту служебное сообщение Binding Update со своего основного временного адреса. В этом сообщении мобильный узел при помощи заголовка расширения Destination Options, содержащего опцию Home Address, указывает свой домашний адрес, для которого выполняется данная процедура. В ответ на сообщение Binding Update домашний агент отправляет служебное сообщение Binding Acknowledgement, которое либо свидетельствует о том, что сообщение Binding Update принято, либо указывает причину, по которой оно было отклонено. Для обеспечения безопасности такого обмена сообщениями используются средства протокола IPsec. Перед отправлением сообщения Binding Acknowledgement домашний агент запоминает связь между домашним адресом мобильного узла и его основным временным адресом в структуре данных, которая носит название кэш привязок (Binding Cache), а сама связь называется привязкой (binding). После установления привязки домашний агент начинает перехватывать пакеты, которые приходят на домашний адрес мобильного узла, и через IPv6-туннель пересылать их мобильному узлу на его основной временный адрес. Такой перехват пакетов, направленных мобильному узлу, осуществляется при помощи механизма, называемого Proxy Neighbor Discovery.
Суть этого механизма заключается в том, что домашний агент отправляет необходимые сообщения Neighbor Advertisement, используемые в механизмах Address Resolution и Neighbor Unreachability Detection, от имени мобильного узла, но со своим адресом канального уровня. Таким образом, мобильный узел, находясь в чужой сети, через IPv6-туннель с домашним агентом, получает сообщения, которые отправляются ему в домашнюю сеть. Мобильный узел, в свою очередь, поддерживает структуру данных, которая называется Binding Update List. В этой структуре данных содержится информация обо всех привязках и об их состоянии. Перед отправлением пакета в сеть мобильный узел просматривает Binding Update List. Если там есть привязка, для которой зарегистрированный домашний адрес совпадает с адресом отправителя пакета (Source Address), то пакет отправляется не напрямую, а через IPv6-туннель с домашним агентом, указанным в привязке. Домашний агент, получив из IPv6-туннеля такой пакет, отправляет его из домашней сети по обычному маршруту. Таким образом, мобильный узел всегда остается доступным по своему домашнему адресу. Узел, с которым мобильный узел обменивается сообщениями, называется узлом-корреспондентом (Correspondent Node). Для обмена информацией с мобильным узлом при помощи двустороннего туннелирования от узла-корреспондента требуется лишь поддержка базовой функциональности IPv6. Дополнительной поддержки Mobile IPv6 от узла-корреспондента в этом случае не требуется. Однако двустороннее туннелирование создает дополнительный обмен сообщениями и дополнительную нагрузку на домашнего агента. Протокол Mobile IPv6 позволяет этого избежать и производить обмен информацией напрямую (не через домашнюю сеть), если узел-корреспондент поддерживает дополнительную функциональность Mobile IPv6, которая называется оптимизацией маршрута (Route Optimization). Узел-корреспондент, поддерживающий оптимизацию маршрута, так же как и домашний агент, имеет кэш привязок, в котором содержится информация о привязках с мобильными узлами и об их состояниях.
У мобильного узла, в свою очередь, в структуре Binding Update List содержится информация о привязках с узлами-корреспондентами. Перед отправлением в сеть пакета, у которого адрес отправителя совпадает с домашним адресом, мобильный узел просматривает Binding Update List, и если находит привязку с узлом-корреспондентом, адрес которого совпадает с адресом получателя пакета, то пакет отправляется напрямую. При этом в качестве адреса отправителя пакета указывается временный адрес, а в сообщение добавляется заголовок расширения Destination Options, который содержит опцию Home Address с домашним адресом мобильного узла. Если же такой привязки нет, то мобильный узел ищет привязку с домашним агентом и отправляет пакет через туннель домашнему агенту, который пересылает его узлу-корреспонденту. При получении пакета с опцией Home Address узел-корреспондент ищет в кэше привязок запись, у которой временный адрес совпадает с адресом отправителя, указанным в пакете, а домашний адрес совпадает с адресом, указанным в опции Home Address. Если такая привязка находится, то узел-корреспондент меняет местами адрес отправителя пакета и адрес, указанный в опции Home Address; затем пакет передается на дальнейшую обработку. При отправлении пакета в сеть узел-корреспондент просматривает кэш привязок и ищет там привязку, у которой домашний адрес мобильного узла совпадает с адресом получателя пакета (Destination Address). Если такая привязка находится, то узел-корреспондент подставляет временный адрес, указанный в привязке, вместо адреса получателя, и в пакет добавляется заголовок расширения Routing Header Type 2, в котором указывается домашний адрес мобильного узла. При получении такого пакета мобильный узел проверяет, что адрес, указанный в заголовке Routing Header Type 2, является его домашним адресом, и меняет местами адрес получателя пакета с адресом, указанным в данном заголовке. Затем пакет передается на дальнейшую обработку. Такой механизм обмена сообщениями между мобильным узлом и узлом-корреспондентом (см.
Рис. 2) является прозрачным для протоколов верхнего уровня и носит название оптимизации маршрута. Механизм установления привязки с узлом-корреспондентом аналогичен механизму установления привязки с домашним агентом. Для этого мобильный узел отправляет сообщение Binding Update узлу-корреспонденту, в котором содержатся домашний и временный адрес. В некоторых случаях узел-корреспондент должен отправить в ответ сообщение Binding Acknowledgement, подтверждающее установление привязки, хотя обычно этого не требуется. Для обеспечения безопасности механизма установления привязки с узлом-корреспондентом в сообщения Binding Update и Binding Acknowledgement добавляется опция Binding Authorization Data, которая содержит криптографическую хэш-сумму этих сообщений. Хэш-сумма вычисляется по алгоритму HMAC_SHA1 с использованием ключа управления привязкой (Kbm), который генерируется перед обменом сообщениями Binding Update и Binding Acknowledgement при помощи процедуры обратной маршрутизируемости (Return Routability Procedure).
