Mobile IP는 IETF 표준 통신 프로토콜로, 이동 기기 사용자로 하여금 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동하면서 IP 주소를 유지하도록 하기 위해 고안되었다. Mobile IPv4는 IETF RFC 3344(RFC 3220과 RFC 2002의 진화된 문서)에 기술되어 있고 최신의 내용은 IETF RFC 4721에 추가되었다. Mobile IPv6는 IETF RFC 3775에 기술되어 있다.

Mobile IP 프로토콜은 위치에 구애받지 않고 IP 데이터그램을 전송하도록 한다. 각각의 이동 단말은 인터넷 상의 위치와는 무관하게 자신의 home addreess로 식별된다. 자신의 home network에서 벗어날 경우 이동 단말은 care-of address와 연관되는데 이 주소로 단말의 현재 위치가 식별되며 home agent로 연결되는 터널의 끝단에서 care-of address는 home address와 매핑된다. Mobile IP는 어떻게 이동 단말이 home agent에 등록하는지, home agent는 어떻게 데이터그램을 터널을 통해 이동 단말로 전달하는지에 대해 기술하고 있다.

Mobile IP는 인터넷 상에서 로밍을 수행함에 있어서 효과적이고, 확장성있는 방법을 제시한다. Mobile IP를 사용하여 이동 단말은 자신의 home IP address를 바꾸지 않고 접속 지점을 바꿀 수 있다. 이는 로밍을 수행하면서 전송 계층 및 상위 계층의 연결을 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 이동성은 인터넷 라우팅 기법을 통한 해당 호스트에 대한 경로 전파 과정없이 실현된다.

이동 단말은 두 개의 주소-home address와 care-of address(CoA)를 가지며 단말이 타 망으로 이동 시 이 둘은 서로 연관된다.

Mobile IP에는 아래와 같이 두 종류의 구성요소로 이루어진다.

• Home agent는 자신의 망에 속하는 home address를 갖는 단말에 대한 정보를 저장한다.
• Foreign agent는 자신의 망에 방문(접속)한 단말에 대한 정보를 저장한다. Foreign agent는 또한 Mobile IP의 동작을 위해 필요한 care-of address를 광고한다.

     

  이동 단말과 통신하길 원하는 노드는 해당 이동 단말의 home address를 목적지 주소로 지정하여 패킷을 전송한다. Home address는 home agent가 위치한 네트워크에 소속된 주소이므로 일반적인 IP 라우팅 과정을 통해 패킷은 home agent로 전달된다. 이때 home agent는 이 패킷을 동일 네트워크 내 물리적인 목적지 주소로 전달하는 대신 IP 터널을 통해 foreign agent로 전달한다. 이때 데이터그램은 care-of address가 기입된 또다른 IP 헤더로 감싸여져 전달된다. 반대로 이동 단말이 데이터를 전송할 때에는 데이터는 home agent를 거치지 않고 foreign agent를 거쳐 바로 목적지 노드로 전달된다. 이때 발신지 주소는 이동 단말의 home address로 설정되고 이와 같은 방식을 triangular 라우팅(삼각 라우팅)이라고 한다. 필요에 따라 foreign agent는 reverse tunneling을 적용하여 이동 단말의 데이터를 바로 목적지 노드로 전송하는 대신 home agent로 전송할 수 있다. Reverse tunneling은 네트워크 내 게이트웨이 라우터가 ingress filtering(인그레스 필터링)을 가동하여 이동 단말의 발신지 IP 주소가 foreign network의 서브넷에 속해야 할 경우 필요하다. 만일 ingress filtering(인그레스 필터링)이 동작하는 상황에서 발신지 IP 주소가 foreign network의 서브넷에 속하지 않은 경우 이 패킷은 삭제된다.

     

  Mobile IP 프로토콜은 다음에 대하여 정의한다.

     

• 이동 단말이 자신의 care-of address를 home agent에 알리는 등록 절차
• ICMP 라우터 탐색의 연장선으로, 차후 사용할 home agent 및 foreign agent의 탐색 방법
• 이동 단말에서 송수신되는 패킷에 대한 라우팅 기법 (필수적으로 제공되어야 할 터널링 기법 및 선택적인 터널링 기법을 포함)

Home network

이동 단말에게 home address를 부여 받은 네트워크를 그 단말의 home network라고 한다.

Home address

Home network내에서 이동 단말에 부여된 주소를 지칭한다.

Foreign network

이동 단말이 home network에서 벗어나 다른 네트워크로 이동하였을 때 그 네트워크를 foreign network라고 한다.

Care-of address

이동 단말이 foreign network에 접속했을 때 해당 서브넷에서의 물리적인 IP 주소를 지칭한다.

Home agent

이동 단말의 home network에 위치한 라우터로 이동 단말의 IP 주소를 유지시키면서 이동 단말로 데이터를 송수신한다.

Foreign agent

이동 단말이 접속한 네트워크에 위치한 라우터로 이동 단말에 대한 정보를 보관하는 동시에 care-of address를 광고한다.

Binding

Home address와 care-of address의 연관을 지칭한다.

• All applications work without modifications (unlike application/transport layer mobility)

  > 애플리케이션의 수정 없이 동작

• Operator can control handover policies
• Access link independent (unlike link layer mobility)

Mobile Node (MN) : 모바일 단말

Mobile IP enabled clients identified by home address or NAI(notebooks, cell phones, PDAs) updates CoA via registrations

Home Agent (HA) : 모바일 단말의 위치 정보를 가짐, anchor point 역활

Mobile IP enabled gateway acts as location database for MNs

Foreign Agent (FA) : 리모트에 위치하며 HA와 터널을 통한 모바일 단말 통신 처리, 방문한 모바일 단말 확인

Mobile IP enabled gateway [Optional] off-loads CPU processing of encapsulation/decapsulation, enforces local network administration policy, allows for billing of MNs, conserves IP address space, reduce access link usage

* Agent Discovery

During the agent discovery phase, the Home Agent and Foreign Agent advertise their services on the network by using the ICMP Router Discovery Protocol (IRDP). The Mobile Node listens to these advertisements to determine if it is connected to its home network or foreign network.

The IRDP advertisements carry Mobile IP extensions that specify whether an agent is a Home Agent, Foreign Agent, or both; its care-of address; the types of services it will provide such as reverse tunneling and generic routing encapsulation (GRE); and the allowed registration lifetime or roaming period for visiting Mobile Nodes. Rather than waiting for agent advertisements, a Mobile Node can send out an agent solicitation. This solicitation forces any agents on the link to immediately send an agent advertisement.

If a Mobile Node determines that it is connected to a foreign network, it acquires a care-of address. Two types of care-of addresses exist:

• Care-of address acquired from a Foreign Agent

• Colocated care-of address

A Foreign Agent care-of address is an IP address of a Foreign Agent that has an interface on the foreign network being visited by a Mobile Node. A Mobile Node that acquires this type of care-of address can share the address with other Mobile Nodes. A colocated care-of address is an IP address temporarily assigned to the interface of the Mobile Node itself. A colocated care-of address represents the current position of the Mobile Node on the foreign network and can be used by only one Mobile Node at a time.

When the Mobile Node hears a Foreign Agent advertisement and detects that it has moved outside of its home network, it begins registration.

* Registration Process

The Mobile Node is configured with the IP address and mobility security association (which includes the shared key) of its Home Agent. In addition, the Mobile Node is configured with either its home IP address, or another user identifier, such as a Network Access Identifier.

The Mobile Node uses this information along with the information that it learns from the Foreign Agent advertisements to form a Mobile IP registration request. It adds the registration request to its pending list and sends the registration request to its Home Agent either through the Foreign Agent or directly if it is using a colocated care-of address and is not required to register through the Foreign Agent. If the registration request is sent through the Foreign Agent, the Foreign Agent checks the validity of the registration request, which includes checking that the requested lifetime does not exceed its limitations, the requested tunnel encapsulation is available, and that reverse tunnel is supported. If the registration request is valid, the Foreign Agent adds the visiting Mobile Node to its pending list before relaying the request to the Home Agent. If the registration request is not valid, the Foreign Agent sends a registration reply with appropriate error code to the Mobile Node.

The Home Agent checks the validity of the registration request, which includes authentication of the Mobile Node. If the registration request is valid, the Home Agent creates a mobility binding (an association of the Mobile Node with its care-of address), a tunnel to the care-of address, and a routing entry for forwarding packets to the home address through the tunnel.

The Home Agent then sends a registration reply to the Mobile Node through the Foreign Agent (if the registration request was received via the Foreign Agent) or directly to the Mobile Node. If the registration request is not valid, the Home Agent rejects the request by sending a registration reply with an appropriate error code.

The Foreign Agent checks the validity of the registration reply, including ensuring that an associated registration request exists in its pending list. If the registration reply is valid, the Foreign Agent adds the Mobile Node to its visitor list, establishes a tunnel to the Home Agent, and creates a routing entry for forwarding packets to the home address. It then relays the registration reply to the Mobile Node.

Finally, the Mobile Node checks the validity of the registration reply, which includes ensuring an associated request is in its pending list as well as proper authentication of the Home Agent. If the registration reply is not valid, the Mobile Node discards the reply. If a valid registration reply specifies that the registration is accepted, the Mobile Node is confirmed that the mobility agents are aware of its roaming. In the colocated care-of address case, it adds a tunnel to the Home Agent. Subsequently, it sends all packets to the Foreign Agent.

The Mobile Node reregisters before its registration lifetime expires. The Home Agent and Foreign Agent update their mobility binding and visitor entry, respectively, during reregistration. In the case where the registration is denied, the Mobile Node makes the necessary adjustments and attempts to register again. For example, if the registration is denied because of time mismatch and the Home Agent sends back its time stamp for synchronization, the Mobile Node adjusts the time stamp in future registration requests.
 

Thus, a successful Mobile IP registration sets up the routing mechanism for transporting packets to and from the Mobile Node as it roams.

* Tunnel

The Mobile Node sends packets using its home IP address, effectively maintaining the appearance that it is always on its home network. Even while the Mobile Node is roaming on foreign networks, its movements are transparent to correspondent nodes.

Data packets addressed to the Mobile Node are routed to its home network, where the Home Agent now intercepts and tunnels them to the care-of address toward the Mobile Node. Tunneling has two primary functions: encapsulation of the data packet to reach the tunnel endpoint, and decapsulation when the packet is delivered at that endpoint. The default tunnel mode is IP Encapsulation within IP Encapsulation. Optionally, GRE and minimal encapsulation within IP may be used.

Notebook/PDA Support

Birdstep Technology

Birdstep Intelligent Mobile IP Client

http://www.birdstep.com/

Cisco & Toshiba Partnership

Cisco Mobile IP Client

Intel Intelligent Roaming

Continuous Roaming Mobile IP Client

Lifix Systems

Lifix Go! Mobile Client

ipUnplugged

ipUnplugged Roaming Client

http://www.radioip.com/en/solutions/ipunplugged

Ecutel

Viatores Client         

Greenpacket

SONmobile

Cellphone Support

Motorola iDEN

(Integrated Digital Enhanced Network)

Motorola iDEN handsets

Nextel is the Service Provider