Mobile IP

Mobile IP ist ein Netzprotokoll-Standard der Internet Engineering Task Force (IETF), der entworfen wurde, um Benutzern von mobilen Geräten (z. B. Notebooks) den Wechsel von einem Rechnernetz in ein anderes zu ermöglichen und dabei gleichzeitig eine feste IP-Adresse zu behalten.

Einleitung

Mobile IP stellt einen effizienten und skalierenden Mechanismus für die Mobilität von Rechnern im Internet bereit. Mit Mobile IP ist es möglich, dass mobile Rechner ihren Zugangspunkt zum Internet ändern und trotzdem ihre (statische) IP-Adresse beibehalten. Dies stellt sicher, dass Verbindungen der Transportschicht bestehen bleiben, während ein Netzwechsel stattfindet.

Neben der Beibehaltung der festen IP-Adresse müssen vom Mobile IP einige weitere Anforderungen erfüllt sein:

• Transparenz: Die Mobilität soll für die höheren Protokollschichten nicht sichtbar sein und alle geöffneten TCP Verbindungen sollen den Ortswechsel überdauern, solange keine Datenübertragung stattfindet.
• Kompatibilität: Es darf keine Änderung bei den stationären Endsystemen (Rechner und Router) notwendig sein. Die mobilen Endgeräte müssen das gleiche Adressformat besitzen wie stationäre Hosts.
• Sicherheit: Die Authentizität der Endgeräte muss überprüft werden.
• Effizienz: Die Endgeräte haben meist nur eine geringe Bandbreite.
• Skalierbarkeit: Es muss ohne große Änderungen möglich sein, eine große Menge mobiler Endgeräte zu verwalten.
• Makro-Mobilität: im Unterschied zu Mobiltelefonen ist die Verlagerung der Endgeräte hier eher kurzfristig.

Funktionsweise

Um die Beibehaltung der festen IP-Adresse zu gewährleisten, wird jedes Endgerät von Mobile IP mit zwei Adressen ausgestattet: Die primäre Adresse ist die sog. Home Address, die sekundäre ist die Care-Of-Address (COA).

Wenn der mobile Rechner (Mobile Host) sein Heimatnetz verlässt und sich in einem fremden Netz anmeldet, bekommt er von diesem eine COA zugewiesen, die er seinem Home Agent (einem speziellen Rechner in seinem Heimatnetz) mitteilt. Beim Datenverkehr leitet dieser Home Agent nun ankommende Datenpakete an die COA und damit an den Mobile Host weiter (IP to IP Kapselung).

Will dagegen der mobile Rechner Pakete verschicken, so kann er diese im Normalfall ohne den Umweg über den Home-Agent verschicken, da die normalen IP-Routing-Mechanismen dafür sorgen, dass das Paket sein Ziel erreicht.

Kehrt der mobile Rechner in sein Heimatnetz zurück, meldet er sich beim Foreign-Agent wieder ab, so dass an ihn gerichtete Pakete wieder ohne Umweg über den Home-Agent zugestellt werden.

ARP im Heimatnetz

Durch die Mitnahme der Home Address durch den mobilen Rechner, ergibt sich für Rechner, die sich im Heimatnetz des mobilen Rechners befinden, die Problematik, dass sie diesen nicht mehr erreichen, nachdem er das Heimatnetz verlassen hat. Durch den Einsatz von Gratuitous-ARP und eines ARP-Proxies können die dem Heimatnetz fernen mobilen Nodes jedoch weiterhin erreicht werden. Dazu gibt sich der Home Agent bei ARP-Requests, durch ARP-Proxying, als der fehlende mobile Rechner aus.

Für die Verwaltung des Datenverkehrs gibt es zwei Varianten.

Co Located Care-Of-Address

Hier übernimmt der Mobile Host das Forward Management. Er benutzt die Home Address (für die höheren Protokollschichten) und die COA (für die niedrigen) dabei gleichzeitig. Die COA wird dem Mobile Host dabei aus einem lokalen IP-Adresspool (z. B. via DHCP) zugewiesen, wie es auch bei einem stationären Host geschehen würde. Deshalb können die lokalen Router nicht unterscheiden, ob der Host ein mobiler oder ein stationärer ist.

Der Vorteil liegt hier darin, dass auf der lokalen Infrastruktur aufgesetzt werden kann und kein Foreign Agent notwendig ist.

Foreign Agent Care-Of-Address

Hier wird dem Mobile Host die COA von einem speziellen Rechner (Foreign-Agent) des fremden Netzes zugewiesen. Dazu muss sich der Mobile Host zuvor beim Foreign-Agent anmelden (Er bekommt KEINE Adresse aus dem fremden Netz). Der Foreign-Agent übernimmt bei dieser Variante die Weiterleitung der Daten vom HA zum Mobile Host (und bei reverse tunneling auch umgekehrt vom Mobile Host zum HA).

Um sich beim Foreign Agent anzumelden, benötigt der Mobile Host zunächst dessen Adresse.

Finden des Foreign Agent

1. Der Mobile Host sendet, nachdem er im fremden Netz angekommen ist, erst einmal eine ICMP Router Solicitation-Nachricht.
2. Der Foreign Agent antwortet mit einer gewöhnlichen ICMP Router Advertisement-Nachricht, die durch eine Mobility Agent Advertisement Extension erweitert ist. In dieser befinden sich alle Informationen, die der Mobile Host benötigt.
3. Nun kann sich der Mobile Host mittels der Mobile IP Registrierungsprozedur registrieren lassen.

Zukunft

Für IPv6 gibt es erweiterte Varianten wie Mobile IPv6, Hierarchical Mobile IPv6 und Fast Mobile IPv6. Dank der erweiterten Routing-Fähigkeiten von IPv6 ist hier u. A. die Möglichkeit hinzugekommen, Pakete ohne Umweg über den Home-Agent direkt an den mobilen Rechner zu schicken. Vor allem werden auch Paketverluste beim Netzwechsel verringert oder vermieden, um auch zeitkritische Anwendungen unterbrechungsfrei verwenden zu können. Mit Proxy Mobile IPv6 (RFC 5213) wird das Mobilitätsmanagement ganz auf Netzseite implementiert, und die verbesserte Mobilität kann damit ohne Änderungen an den Endgeräten allen Nutzern zur Verfügung gestellt werden kann.

Weblinks

• RFC 3344 – IP Mobility Support for IPv4
• RFC 3775 – Mobility Support in IPv6
• RFC 5213 - Proxy Mobile IPv6
• RFC 5844 - IPv4 Support for Proxy Mobile IPv6
• RFC 5944 - IP Mobility Support for IPv4, Revised
• Mobile IPv6 - A short Introduction von Holger Zuleger (englisch; PDF-Datei; 91 kB)
• Mobile IP and TCP/IP Address Resolution Protocol (ARP) Operation - The TCP/IP Guide
• Mobile IP von W. Schulte in NET 3/2011 S. 32 (PDF Datei)