wcs16 Mobile IP

บทนี้ก็ต้องขอบคุณอ้อจัง อีกค่า มาดูกันเลย

Mobile IP

บทนำ
การใช้งานอินเทอร์เน็ตเพื่อเป็นแหล่งสืบคืนและบริการข้อมูลได้มีบทบาทอย่างมากในชีวิตปัจจุบัน รวมทั้ง
การพัฒนาความสามารถของอุปกรณ์สื่อสารไร้สายและคอมพิวเตอร์แบบพกพา ส่งผลให้มีการเพิ่มความสามารถในการ
ใช้งานอินเทอร์เน็ตบนอุปกรณ์เหล่านี้ จึงเป็นที่มาของการวิจัยพัฒนาวิธีการเชื่อมต่อและรักษาสภาพการต่อ
อินเทอร์เน็ตขณะคอมพิวเตอร์เคลื่อนที่ไร้สายเคลื่อนที่ และโพรโทคอลที่สนับสนุนการเคลื่อนที่ของผู้ใช้งาน (Mobility
Protocol)

Mobile IP เป็นโพรโทคอลหนึ่งในโพรโทคอลที่สนับสนุนการเคลื่อนที่และถูกคิดค้นก่อนโพรโทคอลชนิด
อื่น ดังนั้นจึงมีอายุมากที่สุด Mobile IP ถูกขึ้นกำหนดมาเพื่อแก้ปัญหาในชั้นโครงข่าย (Network Layer) ตาม
เนื้อหาใน RFC 2002 ของ IETF (Internet Engineering Task Force)และเอกสารเฉพาะที่เกี่ยวข้อง RFC 2003-2006 โดย Mobile IP เสนอให้ผู้ใช้บริการสามารถเปลี่ยนจุดของการติดต่อ (point of attachment) บนโครงข่ายแบบ
ไอพี (IP- Network) และทำการส่งผ่านแอปพลิเคชั่นแบบ Seamless Roaming เพื่อความต่อเนื่องของการส่งผ่าน
บทความนี้อธิบายถึงปัญหาของการใช้ไอพีในโครงข่ายที่มีคอมพิวเตอร์ไร้สายเคลื่อนที่ เป้าหมายของ Mobile
IP Terminology ของ Mobile IP ภาพรวมและขั้นตอนการทำงานของโพรโทคอล โดยที่ลักษณะเฉพาะของ Mobile
IP จะถูกอธิบายใน Protocol Message ซึ่งเป็นส่วนขยายจากไอพีที่ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของไอพี ส่วน
ต่อมาคือ Route Optimization และงานวิจัยพัฒนา Mobile IP ในปัจจุบัน สุดท้ายจะเป็นการสรุปเนื้อหาที่กล่าวมา
ทั้งหมด

IP และ Mobile IPไอพีเป็นโพรโตคอลแกนของทีซีพี/ไอพี (TCP/IP) ไอพีทำหน้าที่กำหนดรูปแบบของแอดเดรสประจำเครื่อง
เพื่อใช้ในการลำเลียงข้อมูลจากเครื่องต้นทางไปยังปลายทาง นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เลือกเส้นทางที่ส่งข้อมูล ตลอดจน
แบ่งขนาดข้อมูลให้เหมาะกับฮาร์ดแวร์ระดับล่าง
ไอพีแอดเดรสถูกใช้ในอินเทอร์เน็ตเพื่อแยกแยะระบบปลายทาง (End system) ในตอนแรกไอพีแอดเดรสถูก
พิจารณาให้เท่ากับ Domain Name’s Server (DNS) Fully Qualified Domain Name (FQDN) ทำหน้าที่แยกโหนดที่
เกี่ยวข้องออกจากคอมพิวเตอร์ 10 ล้านตัวที่รวมขึ้นมาเป็นอินเทอร์เน็ต
ไอพียังถูกใช้สำหรับหาเส้นทางระหว่างต้นทางและปลายทาง (Endpoint) เส้นทางที่ถูกสร้างขึ้นในแต่ละครั้ง
อาจไม่ใช่เส้นทางเดิมตลอด เนื่องจากเส้นทางที่ใช้ลำเลียงดาตาแกรมนี้จะสร้างมาจากไอพีปลายทาง ไอพีปลายทางของ
ทิศทางหนึ่งจะเป็นไอพีต้นทางสำหรับดาตาแกรม (datagram) ในทิศทางตรงข้าม ปัจจัยของการสร้างเส้นทางคือ ความ
คับคั่งในโครงข่าย (Network Congestion) เพราะเส้นทางจะถูกปรับเปลี่ยนด้วยเราเตอร์ระหว่างทาง

การนำไอพีมาประมวลผลในระบบการเคลื่อนที่ไร้สายทำให้มีความขัดแย้งเกิดขึ้นคือ คอมพิวเตอร์เคลื่อนที่ไร้
สายต้องมีแอดเดรสที่แน่นอนเพื่อใช้แยกแยะในการสื่อสารอินเทอร์เน็ต เมื่อไอพีแอดเดรสคงที่แสดงว่าเส้นทางของ
ดาตาแกรมจะคงที่ด้วยเช่นกัน ดาตาแกรมที่ถูกส่งมาที่ไอพีแอดเดรสเดิมจะมาสู่ปลายทางที่เดิมตลอด ดังนั้นจะเห็นได้
ว่าไอพีที่ใช้อยู่ในโครงข่ายแบบมีสายยังไม่สามารถนำมาใช้งานในโนดเคลื่อนที่ได้
Mobile IP ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อขยายความสามารถของไอพีให้สนับสนุนการใช้งานอินเทอร์เน็ตบนคอมพิวเตอร์
แบบไร้สาย Mobile IP กำหนดให้คอมพิวเตอร์ไร้สายใช้ไอพีแอดเดรสสองอัน เพื่อใช้ทั้งการแยกแยะ (identification)
และการสร้างเส้นทาง (routing)ก่อนหน้านี้มีการเสนอการทำ Mobile IP อย่างง่าย (less function) เพื่อต้องการให้ไอพีที่ใช้อยู่มีการเปลี่ยนแปลงให้น้อยที่สุด ด้วยการใช้ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) [3,4] ให้ไอพีแอดเดรสแก่คอมพิวเตอร์ไร้สายทุกครั้งที่เปลี่ยนจุดต่อใหม่ แอดเดรสที่คอมพิวเตอร์ได้จะถูกใช้ในเวลาสั้นและต้องเปลี่ยนทุกครั้ง
เมื่อเข้าสู่โครงข่ายใหม่ แต่ว่าคอมพิวเตอร์จะหยุดการทำงานขณะการเปลี่ยนจุดติดต่อและต้องเริ่มการติดต่ออินเทอร์เน็ตใหม่เมื่อเข้าสู่จุดต่อใหม่ได้แล้ว ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่เป็นวิธีที่นำมาปฏิบัติเพราะผู้ใช้บริการย่อมไม่ต้องการให้การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตขาดตอน


เป้าหมายของการออกแบบ Mobile IPเนื่องจากการเชื่อมต่อ MN และอินเทอร์เน็ตเป็นข่ายเชื่อมโยงไร้สาย ข่ายเชื่อมโยงชนิดนี้มีแถบความถี่ต่ำกว่า
และอัตราความผิดพลาดในการส่งมากกว่าเมื่อเทียบกับข่ายเชื่อมโยงแบบมีสาย การออกแบบยังต้องคำนึงถึงพลังงาน
ของแบตตารี่อุปกรณ์สื่อสารที่ต้องการใช้พลังงานให้ต่ำสุด ดังนั้นจำนวนของ Administration Message จะต้องมี
จำนวนน้อยและมีขนาดเล็ก

Terminology ของ Mobile IP
Mobile IP มีการกำหนดหน้าที่ของ entity ที่แสดงในรูปที่1 ดังนี้ [2]
Mobile Node: MN โฮสต์ (Host) หรือ เราเตอร์ที่เปลี่ยนตำแหน่งการติดต่อจากโครงข่ายหนึ่งไปสู่
โครงข่ายหนึ่ง โดยไม่เปลี่ยนไอพีแอดเดรสที่ใช้ติดต่อกับโหนดอินเทอร์เน็ตอื่น
Home Network: HN โครงข่ายมี home address ตรงกับ home address ของ MN
Foreign Network: FN โครงข่ายที่นอกเหนือจาก HN
Home Agent: HA เราเตอร์ใน HN ทำหน้าที่ส่งดาตาแกรมให้ MN
Foreign Agent: FA เราเตอร์ใน FN ทำงานร่วมกับ HA เพื่อส่งดาตาแกรมได้สมบูรณ์ แม้ว่า MN เคลื่อนที่
ออกจาก HN
Home Address ไอพีแอดเดรสที่ให้แก่ MN เป็นไอพีคงที่ตลอดการเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต
Care of Address ไอพีแอดเดรสปลายทางที่ต่อกับ MN ใช้ส่งต่อดาตาแกรมให้ถึง MN
Correspondent Node: CN โฮสต์ที่ MN ติดต่อด้วย อาจจะเป็นโหนดเคลื่อนที่ หรือไม่ใช่ก็ได้



รูปที่ 1 Terminology ของ Mobile IP


5. ภาพรวมของโพรโทคอล (Protocol Overview)

Mobile IP สามารถแสดงหน้าที่ในการทำงานได้ 3 หน้าที่ คือ

• การค้นพบ Agent (Agent Discovery) คือ HA และ FA ประกาศ (advertise) ความใช้สอยได้ (availability)ให้ MN บนข่ายเชื่อมโยงที่ HA และ FA ให้บริการอยู่รับทราบ

• การลงทะเบียน (Registration) เมื่อ MN เคลื่อนที่จาก HN MN จะทำการลงทะเบียนที่อยู่ใหม่หรือ care of
address กับ HA MN อาจจะลงทะเบียนโดยตรงกับ HA หรือจะลงทะเบียนโดยผ่าน FA ที่ต่อการลงทะเบียน
นั้นไปให้ HA ขึ้นกับวิธีการติดต่อของ MN

• การใช้อุโมงค์โครงข่าย (Tunneling) การใช้อุโมงค์โครงข่ายเป็นวิธีที่ดาตาแกรมถูกส่งไป MN เมื่อ MN ออก
จาก HN ซึ่ง HA จะใช้อุโมงค์โครงข่ายส่งดาตาแกรมไปที่ care of address

ขั้นตอนการทำงานของโพรโทคอล Mobile IP

1) Agent ที่ให้บริการจะต้องประกาศสถานะแก่ MN ผ่าน Agent Advertisement Message หรือ MN จะขอ
สถานะจากการส่ง Agent Solicitation Message

2) MN รับ Agent Advertisement และพิจารณาว่าขณะนี้อยู่ที่ HN หรือ FN

3) ถ้า MN พบว่าตำแหน่งที่ติดต่ออยู่ใน HN MN จะทำงานโดยไม่ต้องใช้บริการเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ (Mobility
service)

4) ถ้า MN พบว่าตำแหน่งที่ติดต่ออยู่ใน FN MN จะได้รับ care of address มาจาก Agent Advertisement ของ
FA หรือจากอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่สร้างแอดเดรส เช่น DHCP

5) MN ที่เคลื่อนที่ออกจาก HN จะต้องลงทะเบียนบอก care of address ใหม่กับ HA โดยผ่านการแลกเปลี่ยน
Registration Request Message และ Registration Reply Message

6) ดาตาแกรมที่ส่งมายัง MN ถูกรับโดย HA จากนั้น HA ใช้อุโมงค์โครงข่ายส่งข่าวสารไปที่ care of address
ของ MN ในทางกลับกันดาตาแกรมจาก MN ถูกส่งไปยังปลายทางด้วยวิธีการปกติตามมาตรฐานของไอพีคือ
ทำการส่งดาตาแกรมไปยัง CA ที่ติดต่อด้วยผ่าน FA

Care of Address

Mobile IP ได้จัดหาโหมดของ care of address 2 แบบ ได้แก่

1.) Foreign Agent Care of Address คือแอดเดรสที่จัดหาโดย FA ผ่าน Agent Advertisement Message ทำให้ FA เป็นจุดสิ้นสุดของอุโมงค์โครงข่าย FA จะรับดาตาแกรมแล้วทำ decapsulate ให้ MN โหมดการ
ทำงานนี้นิยมใช้ในทางปฏิบัติมาก เพราะจะให้ MN หลายตัวใช้ care of address ร่วมกันได้ จึงเหมาะกับ
การทำงานในขอบเขตของไอพีรุ่นสี่ (IPv4)

2.) Co-located Care of Address คือแอดเดรสที่จัดหาโดย MN เป็น Local IP address ซึ่งได้มาแบบ
dynamically เป็นแอดเดรสชั่วคราวสำหรับ MN เพื่อใช้ในกรณีที่ MN อยู่ใน FA Network-prefix ของ
Co-located care of address จะมีลักษณะเหมือน Network-prefix ของ FN การใช้ Co-located care of
address ทำให้ MN เป็นจุดสิ้นสุดของอุโมงค์เครือข่าย และ MN จะทำการ decapsulate ดาตาแกรมเอง วิธี
นี้จะมีประโยชน์อย่างมากเพราะ MN จะสามารถทำงานได้โดยปราศจาก FA ในกรณีที่ FA ไม่สามารถใช้สอย
ได้ อย่างไรก็ตาม FN จะต้องมีเนื้อที่เหลือสำหรับพอที่จะเก็บแอดเดรสของ MN ที่เข้ามาขอใช้บริการ ซึ่งยาก
แก่การรักษาสภาพของเนื้อที่เก็บแอดเดรสสำหรับแต่ละซับเน็ต (subnetwork) วิธีสร้างแอดเดรสแบบนี้
ยินยอมให้ MN หนึ่งตัวใช้ Co-located care of address ได้ในหนึ่งเวลา

5.1 การค้นพบ Agent (Agent Discovery)การค้นพบ Agent ของ MN ทำให้ MN ทราบว่ากำลังติดต่ออยู่กับจุดต่อใน HN หรือ FN กระบวนการของตรวจพบ Agent ใน MN มีลักษณะเหมือนกับวิธีที่โหนดอินเทอร์เน็ตตรวจพบเราเตอร์ด้วย ICMP (Internet Control Message Protocol) ตาม RFC 1256 การทำงานพื้นฐานคือ เราเตอร์จะ broadcast ข่าวสารการประกาศตัว(advertisement) ไปสู่ซับเน็ตของมัน Mobile IP ดำเนินการค้นพบ Agent ตามเนื้อหาใน RFC 1256 และสนับสนุนการทำงานใน Agent ที่รองรับ MN ด้วยส่วนขยายจาก ICMP message มาตรฐาน ดังนี้

5.1.1 การประกาศตัวของ Agent (Agent Advertisement)
การประกาศตัวของ Agent ทำได้โดยที่ Agent จะ broadcast Agent Advertisement Message แบบเป็น
คาบไปในโครงข่าย คาบของการ broadcast จะเท่ากับทุก 1/3 ของเวลา lifetime ที่ตั้งไว้ใน ICMP Header แต่ในทาง
ปฏิบัตินิยมกระจายข่าวแบบแรนดอม (random) เพื่อป้องกันการกระจายข่าวชนกันกับ Agent ที่อยู่ข้างเคียง ฟอร์แมต
ของ ICMP ในส่วนที่เพิ่มเติมจากของเดิมแสดงอยู่ในรูปที่ 2
Type: แสดงความแตกต่างของ ICMP Advertisement กับส่วนขยายอื่น ๆ ในที่นี้จะถูกเซตให้เท่ากับ 3
Length: แสดงความยาวของส่วนขยายทั้งหมด

บิต R: Registration Require บอกความต้องการการลงทะเบียนกับ FA
บิต B: ถูกเซตแสดงว่า FA ไม่สามารถให้บริการได้ (busy)
H: ถูกเซตแสดงว่า Agent นี้เป็น HA
F: ถูกเซตแสดงว่า Agent นี้เป็น FA
M: Minimum Encapsulation
G: GRE Encapsulation
V: Van Jacobson การบีบอัดเฮดเดอร์แบบ Van Jacobson



รูปที่ 2 ฟอร์แมตส่วนขยายของ Agent Advertisement

B ไม่สามารถเซตได้ ถ้า F ไม่มีการเซต B จะถูกเซตเมื่อ FA ไม่ว่างจนจัดหาบริการให้ MN ไม่ได้ Sequence
number ถูกสร้างขึ้นเพื่อ MN จะสามารถแยกความแตกต่างระหว่าง Agent Advertisement ของแต่ละ Agent

5.1.2 การร้องขอการติดต่อกับ Agent (Agent Solicitation)
MN สามารถส่ง ICMP Router Solicitation Message เพื่อที่จะขอการประกาศตัวของ Agent ที่ MN จะ
ติดต่อด้วย

5.2 การลงทะเบียน (Registration)
กระบวนการลงทะเบียนเกิดขึ้นเพื่อให้ MN สื่อสารข่าวสารตำแหน่งปัจจุบันกับ HA นอกจากนี้ยังเป็นวิธี
สำหรับ MN ที่ต้องการ
- ร้องขอการส่งต่อบริการ เมื่อเคลื่อนที่อยู่ใน FN
- แจ้ง care of addressของ MN ปัจจุบันให้ HA
- ทำการลงทะเบียนใหม่ เมื่อหมดอายุของการลงทะเบียนในครั้งที่แล้ว
- ยกเลิกการลงทะเบียน เมื่อ MN กลับมาที่ HN
ในกระบวนการลงทะเบียนนี้จะมี message ที่เกี่ยวข้องอยู่ 2 ชนิด คือ Registration Request Message และ
Registration Reply Message ข้อความทั้งสองชนิดนี้จะทุกส่งไปที่ UDP (User Datagram Protocol) พอร์ต 434 โครงสร้างทั้งหมดของดาตาแกรมในการลงทะเบียนแสดงอยู่ในรูปที่ 3





รูปที่ 3 ฟอร์แมตของดาตาแกรมที่ใช้ในการลงทะเบียน

กระบวนการของการลงทะเบียน มีลักษณะเหมือนกันในทุก MN ขึ้นอยู่กับว่า MN ใช้ care of address แบบ
ใด ถ้า MN ใช้ Foreign Agent Care of Address ที่ได้มาจาก FA แล้ว MN จะลงทะเบียนผ่าน FA แต่ถ้า MN ใช้ Colocated Care of Address แล้วMN จะต้องลงทะเบียนด้วยตัวเอง ขั้นตอนของการลงทะเบียนในแต่ละแบบมีดังนี้

เมื่อ MN ลงทะเบียนผ่าน FA

1) MN ส่ง Registration Request Message เพื่อให้ FA เริ่มกระบวนการลงทะเบียน
2) FA ประมวลผลคำร้องขอลงทะเบียน แล้วส่งต่อให้ HA
3) HA ส่ง Registration Reply Message ให้ FA เพื่อตอบรับหรือปฏิเสธคำร้องขอลงทะเบียน
4) FA ประมวลผลคำตอบรับคำร้องขอการลงทะเบียน และส่งให้ MN เพื่อแจ้งสถานะการตอบรับ

เมื่อ MN ลงทะเบียนด้วยตัวเอง

1) MN ส่ง Registration Request Message ให้ HA
2) HA ส่ง Registration Reply Message ให้ MN เพื่อตอบรับ หรือปฏิเสธคำร้องขอลงทะเบียน


5.2.1 การขอการลงทะเบียน (Registration Request)
MN ลงทะเบียนกับ HA โดยใช้ Registration Request Message เพื่อว่า HA สามารถสร้าง หรือปรับปรุง
การผนวกการเคลื่อนที่ (mobility binding) สำหรับ MN คำร้องจะถูกส่งโดย FA หรือส่งโดย MN แล้วแต่กรณีที่ MN
จะลงทะเบียนด้วย รูปแบบของคำขอลงทะเบียนแสดงตามรูปที่ 4




รูปที่ 4 ฟอร์แมตของคำร้องขอการลงทะเบียน

บิต V, M, G: มีความหมายเช่นเดียวกับความหมายใน Agent Advertisement Message
บิต B: ใช้สำหรับบอก HA ให้ทำการบรอดคาสต์ (broadcast) ดาตาแกรมสำหรับส่งมาที่ care of address
บิต D: ใช้สำหรับบอก HA ว่า care of address ที่ใช้เป็นแบบ Co-located care of address หรือไม่ และใช้เพื่อ
พิจารณาวิธีการส่งดาตาแกรมมายัง MN ว่าจะ บรอดคาสต์หรือมัลติคาสต์ (multicast)

Home address: แอดเดรส HN ของ MN
Home agent: แอดเดรสของ HA ใน HN นอกจากนี้ยังบรรจุ care of address ของ MN ที่จะต้องการให้ HA ส่ง
ดาตาแกรมมาให้
Identification: ใช้สำหรับเป็นการแยกแยะเพื่อรักษาความปลอดภัยของการรับส่งข้อมูล
Lifetime: ในฟอร์แมตบอกระยะเวลาที่ MN จะต้องทำการลงทะเบียนกับ HA อีกครั้ง

5.2.2 การตอบรับการลงทะเบียน (Registration Reply)
HA จะคืน Registration Reply Message ให้ MN ที่ส่ง Registration Request Message ใน Registration

Reply Message มี code เพื่อแจ้ง MN เกี่ยวกับสถานะของคำร้อง ตลอดจน lifetime ที่ HA อนุญาต ซึ่งอาจจะน้อย
กว่า lifetime ที่ขอในการขอลงทะเบียนก็ได้ รูปแบบของคำตอบรับการลงทะเบียนแสดงอยู่ในรูปที่ 5

แต่อย่างไรก็ตาม FA ไม่สามารถเพิ่ม lifetime ให้แก่ MN ถือเป็น Authentication ที่ไม่สามารถแก้ไขได้ และ
HA ก็ไม่สามารถเพิ่ม lifetime เกินเวลาที่ MN ร้องขอมา

- ถ้า lifetime ใน Registration Reply Message มากกว่า lifetime ใน Registration Request Message lifetime ที่ถูกใช้จริง คือ lifetime ใน Registration Request Message

- ถ้า lifetime ใน Registration Request Message มากกว่า lifetimeใน Registration Reply Message lifetime ที่ถูกใช้จริง คือ lifetime ใน Registration Reply Message




รูปที่ 5 ฟอร์แมตของคำตอบรับการลงทะเบียน

5.3 การสร้างเส้นทาง(Routing) และการใช้อุโมงค์โครงข่าย (Tunneling)
หลังจากที่ HA รับการลงทะเบียน HA จะส่งดาตาแกรมไปหา MN โดยสร้างอุโมงค์การส่งข้อมูลไปที่ care of
address ของ MN การใช้อุโมงค์โครงข่ายทำโดยอัลกอริทึมแบบ encapsulation ใน RFC 2003 ได้เสนอการทำ
encapsulation อย่างง่ายคือ วิธี IP-within-IP encapsulation และยังมีทางเลือกอื่นสำหรับการทำ encapsulation คือ วิธี Minimum encapsulation ไว้ใน RFC 2004

5.3.1 วิธี IP-within-IP encapsulation
วิธี IP-within-IP encapsulation สร้างมาสำหรับใช้ใน Mobile IP ของอินเทอร์เน็ตรุ่น4 (IPv4) วิธีนี้มีส่วน
ขยายจากไอพีดาตาแกรมเดิมคือ ไอพีเฮดเดอร์ใหม่ซึ่งจะถูกใส่เพิ่มที่หน้าไอพีดาตาแกรมดั้งเดิมที่จะถูกส่งไปหา MN
HA ทำหน้าที่สร้างไอพีเฮดเดอร์ใหม่ที่บรรจุข้อมูล care of address ของ MN ที่เป็นปลายทางของอุโมงค์โครงข่าย วิธี
IP-within-IP encapsulation ถูกแสดงอยู่ในรูปที่ 6




รูปที่ 6 IP within IP encapsulation

5.3.2 วิธี Minimum encapsulation
การทำ Minimum encapsulation เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง เนื่องจากวิธี IP within IP encapsulation ใช้จำนวน
ไบต์ที่มากกว่า และอาจจะก่อให้เกิดการทำ fragment ระหว่างทางได้ ถ้าดาตาแกรมที่ส่งมามีขนาดมากกว่าค่าของ MTU
(Maximum Transmission Units) ดังนั้นวิธี Minimum encapsulation เป็นนำข่าวสารซ้ำซ้อนในเฮดเดอร์ของไอพีดาตาแกรมออกแล้วแทนลงด้วยการใช้ Minimum forwarding header ดังรูปที่ 7



รูปที่ 7 Minimum encapsulation


6. Route Optimizing
จากที่ผ่านมาเมื่อ MN เคลื่อนออกจาก HN ดาตาแกรมที่ส่งไปหา MN จะต้องผ่าน HA เสมอ แต่ดาตาแกรม
จาก MN ที่ส่งไปหา CN สามารถแทนที่ด้วยเส้นทางตรงจาก FA ส่งไปให้ CN โดยตรง เกิดปัญหาที่เรียกว่า Triangular
Routing ตามรูปที่ 8
ปัญหา Triangular Routing ถูกแก้ไขด้วยการทำ Route Optimizing ซึ่งการกำหนดลักษณะโพรโทคอลนี้จะ
อยู่ใน Internet Draft



รูปที่ 8 Triangular routing

ภาพรวมของ Route Optimizing
พื้นฐานของการทำ Route Optimizing คือการปรับปรุงการจัดเส้นระหว่าง MN ไปยัง CN ของมัน โดยมีการ
อัพเดทข้อมูล Mobility Binding ของ MN ในตารางการจัดเส้นทาง (routing table) ของ CN การอัพเดทข้อมูลของ
mobility binding จะทำให้ CN สามารถส่งดาตาแกรม encapsulate ไปที่ care of address ของ MN โดยตรง
การสร้างโพรโทคอลใหม่เพื่อที่จะให้ HA ตอบสนองการจัดหาการอัพเดทไปยัง CN ที่เกี่ยวข้องกับการส่ง
ข้อมูลไปหา MN ที่อยู่ใน FN มีขั้นตอนการทำงาน 4 ขั้นตอนดังนี้

1) Binding Warning Control Message ถูกส่งไปที่ HA เพื่อแจ้ง CN ที่ยังไม่ได้รับ care of address ของ
MN ทำให้ HA รู้ว่าโหนดเป้าหมายสามารถมีประโยชน์จากการได้รับการทำ Binding ของ MN

2) CN อาจจะส่ง Binding Request Message เพื่อขอการอัพเดท และแจ้ง identification เพื่อความ
ปลอดภัยของการส่งข้อมูล

3) HA ส่ง Binding Update Message มาให้ CN ซึ่งจะบรรจุ care of address ของ MN

4) สำหรับการทำ Smooth Handoff MN จะส่ง Binding และจะต้องแน่ใจว่าข้อมูลที่ส่งไปนั้นถึงผู้ที่
ต้องการให้รับ ดังนั้นจึงต้องมีการตอบรับกลับมาจากผู้รับด้วย Binding Acknowledge Message

การทำ Smooth Handoff

ขณะที่ MN เคลื่อนที่ออกจากจุดต่อหนึ่งไปยังอีกจุดต่อหนึ่งระหว่างการติดต่อกับอินเทอร์เน็ต MN จะทำงาน
ได้ดีถ้าการเปลี่ยนสถานะ หรือที่เรียกว่าการทำแฮนออฟ (handoff) มีความต่อเนื่อง (smooth) มากที่สุดเท่าที่ทำได้ สิ่ง
เหล่านี้จะเกิดปัญหาขึ้นถ้าดาตาแกรมที่ส่งไปยังจุดต่อถูกดรอป (drop) เพราะว่า MN เพิ่งจะเคลื่อนที่ออกจากจุดต่อนั้น
และกำลังเข้าสู่อีกจุดหนึ่งที่ใกล้เคียง การทำ Route Optimizing ที่กล่าวมายังไม่พอที่จะแก้ปัญหาได้ เนื่องจาก CN ไม่
สามารถอัพเดทข้อมูลได้ทันขณะ MN กำลังเปลี่ยนจุดต่อดังนั้นการส่งข้อมูลให้ถึงปลายทางที่ถูกต้องถึงแม้ว่าจะเป็น care of address ที่ผิดจึงเป็นสิ่งสำคัญ การปรับปรุง Route Optimizing ให้เป็นทางออกของปัญหานี้ด้วยการยินยอมให้ FA ก่อนหน้ายังคงรักษาข้อมูล binding ของ MN ที่มาใช้บริการก่อนหน้าไว้ เพื่อข่าวสารที่ถูกส่งไปให้ FA ก่อนหน้าจะได้ถูก encapsulate อีกครั้ง และส่งไปให้ MN วิธีนี้ MN จะต้องยอมให้ FA จัดการทำ Smooth Handoff ก่อนการลงทะเบียนกับ HA เพื่อการป้องกันการดรอปในการส่งดาตาแกรม ดังนั้นเมื่อ MN เคลื่อนที่มาที่จุดต่อใหม่ MNจะสั่งให้ FA ในจุดต่อใหม่ส่งข้อมูลไปอัพเดท Binding ของ FA ก่อนหน้า ถ้า FA ก่อนหน้าไม่ได้รับการอัพเดทข้อมูลใหม่จาก MN FA จะตัดสินใจส่งดาตาแกรมไปให้ HA จัดการแทน และดาตาแกรมส่วนนั้นจะถูกส่งไปหา MN โดยการจัดเส้นทางตามปรกติ ที่ HA ทำการ encapsulate แล้วส่งให้ MN เมื่อ MN ส่ง care of address มาให้ การลงทะเบียนแบบแบ่งเขต (Regionalized Registration)
ถ้า MN มีจำนวนมากขึ้น ทราฟฟิก (traffic) ระหว่าง HA กับ FA ที่ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการลงทะเบียนก็จะ
เพิ่มมากขึ้นด้วย ดังนั้นปัญหาทราฟฟิกที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากการลงทะเบียนถี่ถูกแก้ไขได้โดยการจัดกลุ่มของ FA ให้ทำงาน
ร่วมกันได้กลุ่มมัลติคลาสต์ (multicast group) และยินยอมให้ MN ใช้ multicast IP address เป็น care of address ได้ การทำงานแบบนี้ทำให้ FA แต่ละตัวต้องทำการบัฟเฟอร์ (buffer) ดาตาแกรมของแต่ละตัวเอาไว้ เมื่อ MN เคลื่อนที่ จาก FA ตัวแรกมาที่ FA อีกตัว FA อีกตัวสามารถส่งดาตาแกรมที่บัฟเฟอร์ไว้ให้ MN ได้ นอกจากนี้มีการเสนอการแก้ปัญหานี้อีกวิธีด้วยการสร้าง FA แบบลำดับขั้น (hierarchical) และการประกาศ Agent แบบประกาศทีละหลาย ๆ ตัวของ FA ดังนั้นการลงทะเบียนจะบอกเพียง FA ที่อยู่ล่างสุดของลำดับชั้นให้เป็น care of address ของ MN และ MN ดังรูปที่ 9




รูปที่ 9 Hierarchical foreign agents

เมื่อพิจารณาตามรูปที่ 9 ขณะที่ MN ใช้บริการของ FA7 MN จะได้รับการประกาศจาก FA7, FA4, FA2, FA1
HA จะเข้าใจว่า MN ติดต่ออยู่กับ FA1 เพราะ HA ได้ FA1 เป็น care of address ของ MN และ FA1 เข้าใจว่า MN อยู่
ในพื้นที่ของ FA2 และต่อมาจนถึง FA7 ซึ่งเป็นผู้ติดต่อกับ MN โดยแท้จริง เมื่อ MN เคลื่อนที่ออกจาก FA7 ไปที่ FA8
MN แค่ทำการลงทะเบียนกับ FA4 เพียงอย่างเดียวเท่านั้น และเมื่อ MN เคลื่อนที่ออกจาก FA4 ไปยัง FA9 MN จะได้รับ
การประกาศของ FA9, FA6, FA3, FA1 เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับการลงทะเบียนก่อนหน้าจะเห็นว่าการลงทะเบียนของ
MN จะจบอยู่ที่ FA1 โดยไม่จำเป็นต้องแจ้งไปยัง HA ตลอด

7. ประเด็นการค้นคว้าปัจจุบันของ Mobile IP

ปัจจุบันนี้การออกแบบ Mobile IP มีความสนใจบนไอพีรุ่นหก (IPv6) เนื่องจากว่าไอพีรุ่นหกถูกสร้าง
ให้เป็นส่วนประกอบสำคัญในสถาปัตยกรรมยุคที่สาม (Third-Generation) และไอพีรุ่นหกนี้สามารถรองรับการใช้งาน
ได้มากกว่าหนึ่งพันล้านโหนดด้วยแอดเดรสที่เพิ่มขึ้นจาก 32 บิตในไอพีรุ่นสี่มาเป็น 128 บิต
Mobile IP ในไอพีรุ่นหก [13-14] ใช้ entity ของโครงข่ายเหมือนกันไอพีรุ่นสี่ เว้นแต่อาจจะไม่มีความจำเป็น
ในการใช้ FA (Foreign Agent) เนื่องจาก MN (Mobile Node) ในไอพีรุ่นหกสามารถจัดหา care of address ได้เองและมีสภาพเป็นจุดสิ้นสุดของอุโมงค์โครงข่ายที่ส่งมาจาก HN (Home Network) นอกจากนี้การส่งดาตาแกรมให้ MN
จะถูกปรับปรุงด้วยแนวคิดของ Route Optimization จาก Mobile IP ในไอพีรุ่นสี่
Mobile IP ในไอพีรุ่นหก ต้องการการแฮนด์โอเวอร์แบบเวลาจริง (real time) เพราะต้องให้บริการ Voice
over IP ซึ่ง Mobile IP ในไอพีรุ่นสี่ยังไม่สามารถทำได้ ไอพีรุ่นหกต้องการการทำแฮนออฟแบบรวดเร็ว (fast handoff)
คือเราเตอร์ต้องจัดการทุกอย่างพร้อมและเสร็จก่อนที่ MN จะมาขอใช้บริการ และต้องทำให้ MN ได้ QOS (Quality Of
Service) ตามที่ตกลงไว้ พร้อมกับการเข้าถึงเราเตอร์ของ MN ด้วยความปลอดภัยของการรับส่งข้อมูล การบีบอัดเฮด
เดอร์เพื่อการทำแพ็กเก็ตเสียง (voice packet) สิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้อที่จะต้องทำการค้นคว้าและวิจัยเพื่อปรับปรุงให้
Mobile IPสามารถทำงานได้บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้

8. สรุป

จากเนื้อหาที่กล่าวมาทั้งหมดได้แสดงให้เห็นถึงรายละเอียดของเทคนิคใน Mobile IP ในส่วนขยายที่เพิ่มจาก
ไอพี (IP: Internet Protocol) ซึ่งทำให้ MN (Mobile Node) สามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังที่หนึ่งได้ขณะใช้งาน
อินเทอร์เน็ตโดยที่ปราศจากการขัดจังหวะในบริการที่ได้รับ Mobile IP ทำให้การสร้างเส้นทางของดาตาแกรมใน
อินเทอร์เน็ตมีประสิทธิภาพจากวิธี encapsulation ด้วยการใช้อุโมงค์โครงข่าย (Tunneling) ระหว่าง HN (Home
Network) ของ MN และการใช้ care of address เพื่อแยกแยะจุดติดต่อ (point of attachment) ปัจจุบัน โพร
โทคอลของการประกาศ (Advertisement) และการลงทะเบียน (Registration) ได้ถูกอธิบายขึ้น นอกจากนี้ยังได้แสดง
การเปลี่ยนแปลงของโพรโทคอลการใช้อุโมงค์โครงข่าย
การใช้อุโมงค์โครงข่ายจาก HA ทำให้เกิดข่ายเชื่อมโยงในช่วงการสื่อสารระหว่าง MN และ CN
(Correspondent Node) ดังนั้นจึงเกิดการสร้างเส้นทางอย่างเหมาะสมในโพรโทคอล Route Optimizing เพื่อการ
ทำงานร่วมกันของ CN ด้วยการอัพเดท Binding (Binding Update) จาก MN ให้ทั้ง HN และ CN การอัพเดท
Binding ทำให้ CN สามารถส่งข่าวสารไปที่ care of address ของ MN โดยไม่ต้องผ่าน HA นอกจากนี้ยังทำให้เกิด
Smooth Handoff ซึ่งทำให้ปราศจากการสูญหายของดาตาแกรมใด ๆ ถึงแม้ว่า MN จะเคลื่อนที่ออกจาก care of
address ที่จะต้องรับดาตาแกรมนั้น ๆ ในท้ายสุดได้กล่าวถึงหัวข้อที่จะสามารถทำการค้นคว้าวิจัยต่อไป เนื่องจากการ
นำไอพีรุ่นหกมาใช้ใน Mobile IP

------
อ้างอิงจาก นางสาวณัฐต์ศุภางค์ ปิตะคาพันธ์,รศ.ดร.วาทิต เบญจพลกุล: ห้องปฏิบัติการวิจัยระบบโทรคมนาคม
~The End~