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Mobile IP

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Mobile IP ist ein Netzwerkprotokoll-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 Netzwerkwechsel 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 Authentifikation 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 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 Heimatnetzwerk) 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.

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 Netzwerkes 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 zu dem Mobile Host (und bei reverse tunneling auch umgekehrt von dem Mobile Host zu dem HA).

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


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