Mobile IP(IPv4)
資料來源：IPv6 Forum Taiwan
Mobile IP通訊協定架構
Mobile IP的主要目的為可以使得主機使用一個固定的IP位址，和一個暫時位址來連接到網際網路。對於使用者而言，並不會感覺到暫時位址的存在，因此原先所作到一半的事情就不會被干擾而中斷。以下我們將簡單介紹Mobile IP的運作原理。
Mobile IP網路系統架構
Mobile IP網路架構與各子系統如下圖所示，當中：
Mobile Host： 在網際網路上，一台主機如果常常改變其對網路的接點(point of attachment)，稱為Mobile Host。接點的改變可能發生在網路正在通信中的狀態。但是通常假設接點的變化時間比通訊協定反應的時間來得慢。
Home Network： 對Mobile Host有管理權的網路，對網際網路上的其他主機而言，Mobile Host不論其目前的位址為何，"似乎"是接在此處。
Home Address： 和其他固定主機的位址一樣，此位址是固定的，由Home Network的管理者提供給Mobile Host。當傳送資料給Mobile Host時，只須知道此位址，不須知道Mobile Host目前的暫時位址。
Home Agent ： 在Home Network上的某一台主機，能夠使得Mobile Host對網路上的其他主機而言，是隨時都可以存取的。
Foreign Network ： 對任一Mobile Host而言，任一個除了Home Network之外，允許其接上的網路，就稱為Foreign Network。
Care-of-Address： 一個表示當Mobile Host不在Home Network時，在網路上接點的IP位址。
Foreign Agent： 在Foreign Network上的主機，能使封包傳送到Care-of-Address。
Register： Mobile Host告知Home Agent其Care-of-Address。
--------------------------------------------------------------------------------
基本工作原理
Mobile IP是由IETF所制定的RFC 2002, "IP Mobility Support" 作為標準。工作原理其實很簡單，但是細節就很複雜了。Mobile IP只用了三個元件─Mobile Host，Home Agent 和Foreign Agent。Mobile IP的好處就是它只需要這三個元件，不須更動網路的其他部分，例如DNS。
當Mobile Host接上網路時，必須先判斷其位置是在Home Network或是Foreign Network。Mobile Host可以經由”收聽”局部的廣播，來達成這件事，或是主動送出訊息給Agent。只要將現有的RFC 1256-Internet Control Message Protocol (ICMP) Router Discovery通訊協定作擴充，就可以達到這個目的。
如果Mobile Host收到由Home Agent的廣播，表示它是在Home Network，那麼只要經由原本的IP 選擇路徑的方法，就可以了。但是如果是在Foreign Network，那麼它可以取得一個Care-of-Address(一個在Foreign Network上的IP address)，然後向它的Home Agent註冊(Register)。Care-of-Address的取得方法有兩種，一種是由Foreign Agent指定，另一種則是透過DHCP通訊協定，動態取得一個IP位址，這種狀況時Mobile Host就是自己的Foreign Agent。
接下來，當Mobile Host和它的Home Agent達成聯繫之後，考慮以下的動作：當有一台網際網路上的主機，要傳送封包給Mobile Host時，所有傳送到Mobile Host的封包，都會由它的Home Agent所收到。在收到後，Home Agent將此封包加上Foreign Agent的位址，然後傳送到Foreign Agent。這個加上Foreign Agent的技術稱為Encapsulate。Encapsulate有兩種方法，分別為RFC 2003 (IP Encapsulation within IP) 和RFC 2004 (Minimal Encapsulation within IP)。這個傳送的動作則稱為Tunneling。
還有另一個相關的問題，就是安全性。Home Agent必須要使用某種方法來認證某一個Mobile Host，不然很有可能被有心人士冒充Mobile Host而取得資料封包。在RFC 2002中，也規定了關於安全性的規範。
由以上所述，可以知道Mobile IP並沒有使用什麼特殊的技巧，因此可以和現有的IPv4通訊協定完全相容。以下，將更深入的觀察Mobile IP的三個主要過程，就是如何取得、註冊、和傳送封包到Care-of-Address的方法。
取得Care-of-Address (Discovering Care-of-Address)
一個Mobile Host取得Care-of-Address的方法，是根據現有的RFC 1256-Internet Control Message Protocol (ICMP) Router Discovery通訊協定作擴充。這個通訊協定原本是用來告訴一個主機它的default routers，但是在此協定上再加上有關於Care-of-Address的資訊。
Home Agent和Foreign Agent每隔一段時間就會作”廣播”這個動作(broadcast)，發出有關於Care-of-Address的封包給LAN上的每個主機，如果LAN上有Mobile Host，就可以取得Care-of-Address。這麼作的原因是如果Mobile Host現在不是在Home Network時，只能收到廣播的封包。當然，如果Mobile Host現在是在Home Network時，Home Network可以不提供任何的Care-of-Address。當RFC 1256的Router Advertisement再加上Care-of-Address時，這個訊息稱為"Agent Advertisement"。
只靠廣播這個動作時，有時候Mobile Host會等不及，這時Mobile Host也可以主動的broadcast
或者是multicast一個封包，來偵測現在是否有Home Agent 或Foreign Agent的存在。還有一個情形，就是Mobile Host已經隔一段時間都沒有收到任何的Agent Advertisement，就可以假設它現在已經不在這個Foreign Agent的管轄範圍。這時，Mobile Host也可以主動的隔一段時間，就送出一個封包。這個封包是使用RFC 1256的Router Solicitation再加上一些資訊，例如Mobile Host需要這個Care-of-Address多久的時間，這整個訊息稱為"Agent Solicitation"。當Agent收到這個封包時，就必須馬上送出Agent Advertisement 的訊息出去。
作完以上動作，這時Mobile Host就已經取得了Care-of-Address。但是Home Agent還不知道這個Mobile Host目前的位址，所以還要有以下的步驟：
註冊Care-of-Address (Registering Care-of-Address)
參考下圖，可以看到註冊的過程如下：Mobile Host向Foreign Agent要求服務(這是上一步─Discovering所作的)，然後由Foreign Agent向Home Agent要求服務。因為在目前，Mobile Host雖然取得了一個Care-of-Address，但是還不能使用它，要等到Home Agent同意後才可使用。Home Agent會告訴Foreign Agent它同意或是不同意，然後Foreign Agent再把這個結果廣播給Mobile Host。
註冊這個動作包括了三個重要的元素：Home address，Care-of-Address，以及Registration Lifetime，這三個元素又合稱為Binding。當註冊成功時，就產生了Binding。而且Binding是有期限的，超過了這個期限後就要重新註冊，重新取得Binding，稱為Binding Update。
Binding Update這種動作會影響到Home Agent的Routing Table，因此是很危險的。所以為了確保網路的安全性，必須再註冊時作認證Authentication 。Mobile IP規定了Home Agent和Mobile Host都要有相同的一組”key”，相同才表示認證通過。這組key是使用Message Digest 5 – MD5 (RFC 1321)編碼，為128-bit。但是光使用一組key，還是有可能被有心人士所”猜出來”─replay attack。所以光一組key還不夠，另外還再註冊時加上一個特別的identification field，在每次認證時它的值都不相同。這個identification field產生的方法主要是使用時間作為註記，因為每次註冊的時間都不相同。而Home Agent和Mobile Host必須要能夠互相對時才行。
接下來，就是如何真正的來傳送資料。
Tunneling to the Care-of-Address
要怎麼把傳送到Home Network的封包，傳送到Foreign Network給Mobile Host? 這裡使用了Encapsulate 這個技術。Encapsulate有兩種方法，一種是IP-within-IP(RFC 2003)，另一種是Minimal Encapsulation(RFC 2004)，下圖所示的是前一種。由Home Agent在收到封包後，在封包前加上一個新的標頭，但是原本的標頭維持不變。這樣子，就可以使用原本IP層傳送封包的方法，而不須更動路徑上其他電腦的設定。Foreign Agent在收到封包之後，再把新加上去的標頭刪除，傳送給Mobile Host。這樣子就完成了Mobile IP的所有動作。
如果是Mobile Host想要傳送封包給網路上的主機時，則可以依照原本的IP擇路方式來傳。如果是網路上的主機想要傳送封包給Mobile Host時，其資料傳送途徑則需經過Home Agent與Foreign Agent。由於此兩種傳送資料路徑 的不相同，會造成傳送路徑是三角形(Triangular Routing of Data，見下圖) 的情形。這種路徑雖然是有效的路徑，但是卻沒什麼效率。當Mobile Host改變其位置時，在Mobile Host向Home Agent註冊前，所有的封包會送到舊的路徑而遺失。一直到註冊成功後，產生了一個新的Binding，這時所有的封包就會依循新的路徑來傳送。
Mobile IP通訊協定架構
Mobile IP的主要目的為可以使得主機使用一個固定的IP位址，和一個暫時位址來連接到網際網路。對於使用者而言，並不會感覺到暫時位址的存在，因此原先所作到一半的事情就不會被干擾而中斷。以下我們將簡單介紹Mobile IP的運作原理。
Mobile IP網路系統架構
Mobile IP網路架構與各子系統如下圖所示，當中：
Mobile Host： 在網際網路上，一台主機如果常常改變其對網路的接點(point of attachment)，稱為Mobile Host。接點的改變可能發生在網路正在通信中的狀態。但是通常假設接點的變化時間比通訊協定反應的時間來得慢。
Home Network： 對Mobile Host有管理權的網路，對網際網路上的其他主機而言，Mobile Host不論其目前的位址為何，"似乎"是接在此處。
Home Address： 和其他固定主機的位址一樣，此位址是固定的，由Home Network的管理者提供給Mobile Host。當傳送資料給Mobile Host時，只須知道此位址，不須知道Mobile Host目前的暫時位址。
Home Agent ： 在Home Network上的某一台主機，能夠使得Mobile Host對網路上的其他主機而言，是隨時都可以存取的。
Foreign Network ： 對任一Mobile Host而言，任一個除了Home Network之外，允許其接上的網路，就稱為Foreign Network。
Care-of-Address： 一個表示當Mobile Host不在Home Network時，在網路上接點的IP位址。
Foreign Agent： 在Foreign Network上的主機，能使封包傳送到Care-of-Address。
Register： Mobile Host告知Home Agent其Care-of-Address。
--------------------------------------------------------------------------------
基本工作原理
Mobile IP是由IETF所制定的RFC 2002, "IP Mobility Support" 作為標準。工作原理其實很簡單，但是細節就很複雜了。Mobile IP只用了三個元件─Mobile Host，Home Agent 和Foreign Agent。Mobile IP的好處就是它只需要這三個元件，不須更動網路的其他部分，例如DNS。
當Mobile Host接上網路時，必須先判斷其位置是在Home Network或是Foreign Network。Mobile Host可以經由”收聽”局部的廣播，來達成這件事，或是主動送出訊息給Agent。只要將現有的RFC 1256-Internet Control Message Protocol (ICMP) Router Discovery通訊協定作擴充，就可以達到這個目的。
如果Mobile Host收到由Home Agent的廣播，表示它是在Home Network，那麼只要經由原本的IP 選擇路徑的方法，就可以了。但是如果是在Foreign Network，那麼它可以取得一個Care-of-Address(一個在Foreign Network上的IP address)，然後向它的Home Agent註冊(Register)。Care-of-Address的取得方法有兩種，一種是由Foreign Agent指定，另一種則是透過DHCP通訊協定，動態取得一個IP位址，這種狀況時Mobile Host就是自己的Foreign Agent。
接下來，當Mobile Host和它的Home Agent達成聯繫之後，考慮以下的動作：當有一台網際網路上的主機，要傳送封包給Mobile Host時，所有傳送到Mobile Host的封包，都會由它的Home Agent所收到。在收到後，Home Agent將此封包加上Foreign Agent的位址，然後傳送到Foreign Agent。這個加上Foreign Agent的技術稱為Encapsulate。Encapsulate有兩種方法，分別為RFC 2003 (IP Encapsulation within IP) 和RFC 2004 (Minimal Encapsulation within IP)。這個傳送的動作則稱為Tunneling。
還有另一個相關的問題，就是安全性。Home Agent必須要使用某種方法來認證某一個Mobile Host，不然很有可能被有心人士冒充Mobile Host而取得資料封包。在RFC 2002中，也規定了關於安全性的規範。
由以上所述，可以知道Mobile IP並沒有使用什麼特殊的技巧，因此可以和現有的IPv4通訊協定完全相容。以下，將更深入的觀察Mobile IP的三個主要過程，就是如何取得、註冊、和傳送封包到Care-of-Address的方法。
取得Care-of-Address (Discovering Care-of-Address)
一個Mobile Host取得Care-of-Address的方法，是根據現有的RFC 1256-Internet Control Message Protocol (ICMP) Router Discovery通訊協定作擴充。這個通訊協定原本是用來告訴一個主機它的default routers，但是在此協定上再加上有關於Care-of-Address的資訊。
Home Agent和Foreign Agent每隔一段時間就會作”廣播”這個動作(broadcast)，發出有關於Care-of-Address的封包給LAN上的每個主機，如果LAN上有Mobile Host，就可以取得Care-of-Address。這麼作的原因是如果Mobile Host現在不是在Home Network時，只能收到廣播的封包。當然，如果Mobile Host現在是在Home Network時，Home Network可以不提供任何的Care-of-Address。當RFC 1256的Router Advertisement再加上Care-of-Address時，這個訊息稱為"Agent Advertisement"。
只靠廣播這個動作時，有時候Mobile Host會等不及，這時Mobile Host也可以主動的broadcast
或者是multicast一個封包，來偵測現在是否有Home Agent 或Foreign Agent的存在。還有一個情形，就是Mobile Host已經隔一段時間都沒有收到任何的Agent Advertisement，就可以假設它現在已經不在這個Foreign Agent的管轄範圍。這時，Mobile Host也可以主動的隔一段時間，就送出一個封包。這個封包是使用RFC 1256的Router Solicitation再加上一些資訊，例如Mobile Host需要這個Care-of-Address多久的時間，這整個訊息稱為"Agent Solicitation"。當Agent收到這個封包時，就必須馬上送出Agent Advertisement 的訊息出去。
作完以上動作，這時Mobile Host就已經取得了Care-of-Address。但是Home Agent還不知道這個Mobile Host目前的位址，所以還要有以下的步驟：
註冊Care-of-Address (Registering Care-of-Address)
參考下圖，可以看到註冊的過程如下：Mobile Host向Foreign Agent要求服務(這是上一步─Discovering所作的)，然後由Foreign Agent向Home Agent要求服務。因為在目前，Mobile Host雖然取得了一個Care-of-Address，但是還不能使用它，要等到Home Agent同意後才可使用。Home Agent會告訴Foreign Agent它同意或是不同意，然後Foreign Agent再把這個結果廣播給Mobile Host。
註冊這個動作包括了三個重要的元素：Home address，Care-of-Address，以及Registration Lifetime，這三個元素又合稱為Binding。當註冊成功時，就產生了Binding。而且Binding是有期限的，超過了這個期限後就要重新註冊，重新取得Binding，稱為Binding Update。
Binding Update這種動作會影響到Home Agent的Routing Table，因此是很危險的。所以為了確保網路的安全性，必須再註冊時作認證Authentication 。Mobile IP規定了Home Agent和Mobile Host都要有相同的一組”key”，相同才表示認證通過。這組key是使用Message Digest 5 – MD5 (RFC 1321)編碼，為128-bit。但是光使用一組key，還是有可能被有心人士所”猜出來”─replay attack。所以光一組key還不夠，另外還再註冊時加上一個特別的identification field，在每次認證時它的值都不相同。這個identification field產生的方法主要是使用時間作為註記，因為每次註冊的時間都不相同。而Home Agent和Mobile Host必須要能夠互相對時才行。
接下來，就是如何真正的來傳送資料。
Tunneling to the Care-of-Address
要怎麼把傳送到Home Network的封包，傳送到Foreign Network給Mobile Host? 這裡使用了Encapsulate 這個技術。Encapsulate有兩種方法，一種是IP-within-IP(RFC 2003)，另一種是Minimal Encapsulation(RFC 2004)，下圖所示的是前一種。由Home Agent在收到封包後，在封包前加上一個新的標頭，但是原本的標頭維持不變。這樣子，就可以使用原本IP層傳送封包的方法，而不須更動路徑上其他電腦的設定。Foreign Agent在收到封包之後，再把新加上去的標頭刪除，傳送給Mobile Host。這樣子就完成了Mobile IP的所有動作。
如果是Mobile Host想要傳送封包給網路上的主機時，則可以依照原本的IP擇路方式來傳。如果是網路上的主機想要傳送封包給Mobile Host時，其資料傳送途徑則需經過Home Agent與Foreign Agent。由於此兩種傳送資料路徑 的不相同，會造成傳送路徑是三角形(Triangular Routing of Data，見下圖) 的情形。這種路徑雖然是有效的路徑，但是卻沒什麼效率。當Mobile Host改變其位置時，在Mobile Host向Home Agent註冊前，所有的封包會送到舊的路徑而遺失。一直到註冊成功後，產生了一個新的Binding，這時所有的封包就會依循新的路徑來傳送。
Comments