Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC *-* *-* NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Khoá: Khoa:…… Ngành: 1. Đầu đề thiết kế : 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 3. Các loại bản vẽ đồ thị (Ghi rõ các loại bản vẽ về kích thước bản vẽ): - 1 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội 4. Cán bộ hướng dẫn: Phần Họ tên cán bộ 5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: KẾT QUẢ ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: - Quá trình thiết kế: - Điểm duyệt : - Bản vẽ thiết kế : Ngày tháng 5 năm 2005 Ngày tháng 5 năm 2005 CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên ghi rõ họ tên) Ngày tháng 5 năm 2005 Ngày tháng 5 năm 2005 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH (Ký tên ghi rõ họ tên) (Và nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa) - 2 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *-* BẢN NHẬN XÉT THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Khoá: Khoa:…… Ngành: Cán bộ hướng dẫn : Cán bộ duyệt thiết kế: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của người duyệt: Ngày tháng 5 năm 2005 Người duyệt ký - 3 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội MỤC LỤC trang Lời nói đầu…………………………………………………………….…….8 Phần I Nghiên cứu công nghệ Mobile IP…………………….…………………9 Chương I Sự bùng nổ thông tin di động……………… …………………… 10 1.1Mạng điện thoại di động……… ………………….………………… 10 1.1.1Tiêu chuẩn GSM………………………………………………… 12 1.1.2 Hoạt động của GSM.……… ……………….………………….13 1.1.3Các tiêu chuẩn đang được phát triển…………………….………14 1.2 Bổ sung dịch vụ truyền số liệu…………………………………………16 1.2.1Các phần tử GPRS………………………………………………17 1.2.2Hoạt động của GPRS……………………………………………19 1.2.3Các lựa chọn cấu hình triển khai……………………………… 21 a. Kết nối trực tiếp…………………………………………………23 b. Kết nối gián tiếp……………………………………… ……….24 Chương II Tổng quan về công nghệ IP……………………………………….26 2.1 Giới thiệu……… …………………………………………………….26 2.2 Bộ giao thức TCP/IP…….………………….…………………………27 2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP-IP……….……………………… 27 2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP-IP………………………………………27 2.2.3 Tầng mạng………………….…………….………………….……32 2.2.4 Tầng Internet……………… …………… ………………………33 a. Gói tin IP…………………….………………………………… 33 b. Gói tin ICMP…….…………… ……………………………… 36 c. Gói tin ARP……………….……………………… ……………37 2.2.5 Tầng giao vận………………………… …………………………38 a. Giao thức không kết nối UDP…………………………………38 b. Giao thức điều khiển truyền tin TCP…………………………40 2.2.6 Tầng ứng dụng……………………… ………………………….44 a. Dịch vụ tên miền DNS……….………….……………………44 b. Đăng nhập từ xa Telnet……………….………………………44 c. Thư điện tử Email…………………………………………….44 d. Giao thức truyền tệp FTP…….……….………………………45 2.2.7 Cơ chế địa chỉ Internet…………………………………………45 a. Địa chỉ lớp A………………………………………………….46 b. Địa chi lớp B………………………………………………….46 c. Địa chỉ lớp C…………………….……………………………47 2.2.8 Subnet và Subnet Mask…………………………………………47 - 4 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội 2.3 Vấn đề định tuyến trong mạng IP………………………………….48 2.3.1 Định tuyến trực tiếp……………………………………………49 2.3.2 Định tuyến gián tiếp……………… ………………………….50 Chương III Tổng quan về Mobile IP…………………………………………52 3.1 Giới thiệu về công nghệ Mobile IP…………………………………52 3.2 Các yêu cầu và mục tiêu của Mobile IP….…………………………53 3.2.1 Các yêu cầu mà Mobile IP phải đáp ứng…….…………………53 3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP…………………… …………… 54 3.3 Tổng quan về Mobile IP……………………………………………54 3.3.1 Các thành phần chính của mạng Mobile IP……………………55 3.3.2 Các khái niệm cơ bản…………………………….…………….56 3.3.3 Các đặc tính của Mobile IP……………………… ………… 58 3.3.4 Các thủ tục được thực hiện trong Mobile IP……………….….59 Chương IV Hoạt động của Mobile IP………………………………………62 4.1 Quảng bá và phát hiện đại lý…… ……………………………… 62 4.1.1 Quảng bá đại lý……………………………………………… 62 a. Mở rộng quảng bá đại lý di động…………………………… 64 b. Mở rộng độ dài tiền tố mạng………….………………………66 c. Byte đệm mở rộng………………………….…………………66 4.1.2 Bản tin tìm kiếm đại lý……………………… ………………67 4.1.3 Hoạt động của đại lý di động…………………………………67 4.1.4 Hoạt động của Mobile Node…………… ………………… 69 4.2 Đăng ký đại lý……………………………………….……….……69 4.2.1 Bản tin yêu cầu đăng ký…………………………… ……….72 4.2.2 Bản tin trả lời yêu cầu đăng ký……….………………………74 4.2.3 Phần mở rộng đăng ký…………………… …………………76 4.2.4 Một số lưu ý đối với MN……………………… ……………77 4.2.5 Một số lưu ý đối với FA………………………………………79 4.2.6 Một số lưu ý đối với HA………… …………………………80 4.3 Phân phối dữ liệu………………………………………………… 81 4.3.1 Đóng gói IP-in-IP…………………………………………… 83 4.3.2 Đóng gói IP đơn giản………………………………………….85 4.3.3 Đóng gói định tuyến đa năng GRE………………………………86 4.4 Hoạt động định tuyến trong Mobile IP……………………………….88 4.4.1 Định tuyến gói tin Unicast……………………….………………88 a. Đối với MN………………………………………………………88 b. Đối với FA……………………………………………………….88 c. Đối với HA…………………………………………….…………89 4.4.2 Định tuyến gói tin Broadcast……………….……………………90 4.4.3 Định tuyến gói tin Multicast………………… …………………90 4.4.4 Định tuyến tối ưu…………………………………………………90 4.4.5 Mobile Router……………………………………………………91 Chương V Mobile IP version 6…………………………………….…………93 - 5 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội 5.1 Tổng quan công nghệ IPv6………………………………………… 93 5.1.1 Những thay đổi từ IPv4 lên IPv6……………………………… 94 5.1.2 Tiêu đề IPv6…………………………………… ………………95 5.2 Tổng quan về Mobile IPv6……………………………………………96 5.2.1 Hoạt động cơ bản của Mobile IPv6………………………… …96 a. Phát hiện sự di chuyển…………………………………………96 b. Đăng ký với đại lý gốc…………………………………………97 c. Quá trình định tuyến…….…… ………………………………97 5.2.2 Giao thức IPv6 mới……………….……………………………99 5.2.3 Bản tin ICMP IPv6 mới……………… ………………………99 5.2.4 Khái niệm một số thuật ngữ……………… …………………100 5.3 Quản lý liên kết trong Mobile IPv6……………….…………………100 5.4 Cơ chế phát hiện đại lý gốc trong Mobile IPv6…… ……………….101 5.5 So sánh Mobile IPv4 với Mobile IPv6……………….………………104  Phần II Ứng dụng………………………………………………………106 Chương VI Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động……………………………………………………107 6.1 Triển khai Mobile IP trên mạng CDMA 2000 ………………………107 6.2 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS ………………………………110 6.2.1 Bước 1 -Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP………………………………110 6.2.2 Bước 2 -Tối ưu hoá đường đi…………………… …………….113 Kết luận………………………………………………………………………….115 Bảng tra cứu từ viết tắt……………………………………………………… 116 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………….118 - 6 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Trong một xã hội ngày càng năng động và phát triển như hiện nay thì nhu cầu trao đổi và nắm bắt thông tin là vô cùng quan trọng . Hình thức trao đổi thông tin ngày càng đa dạng và đòi hỏi chất lượng cao.Trên thế giới một đất nước mà phát triển thì không thể nào mà không xét đến sự phát triển cơ sở hạ tầng thông tin của quốc gia đó .Nước ta luôn coi nghành viễn thông là một nghành thuộc cơ sở hạ tầng ,được ưu tiên để đào tạo cơ sở cho phát triển kinh tế . Hai xu hướng mang tính toàn cầu trong thế giới công nghệ hiện nay chính là Internet và thông tin di động .Chúng làm thay đổi cách con người tiếp cận và có được thông tin trong một vài chục năm trở lại đây.Cùng với các thông tin quan trọng ,các dịch vụ mới đều được triển khai trên mạng Internet và việc sử dụng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thì nhu cầu có được một kết nối Internet thường xuyên cũng xuất hiện . Trong khuôn khổ bản báo cáo này em tập trung vào nghiên cứu công nghệ Mobile Ip và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động . Nội dung của báo cáo thực tập chia làm hai phần chính (bao gồm 6 chương)  Phần I Nghiên cứu công nghệ Mobile IP  Chương I Sự bùng nổ thông tin di động  Chương II Tổng quan về công nghệ IP  Chương III Tổng quan về Mobile IP  Chương IV Hoạt động của Mobile IP  Chương V Mobile IP version 6  Phần II Ứng dụng - 7 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội  Chương VI Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng Mục đích của quyển đồ án này là đưa ra những cái nhìn tổng quan về công nghệ Mobile IP đồng thời đưa ra ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động. Vì thời gian có hạn cũng như sự hạn chế về kiến thức, nên quyển đồ án khó tránh khỏi những sai xót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô giáo và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Quyết đã chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành bản báo cáo này.Em xin cảm ơn! Hà Nội ,tháng 2 năm 2006 Sinh viên Nguyễn Đăng Đức - 8 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội PHẦN I NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MOBILE IP - 9 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội Chương I SỰ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Tốc độ phát triển mạng điện thoại di động là đáng ghi nhận. Trong vòng hơn 20 năm nó đã trở thành đối thủ cạnh tranh với mạng cố định đã phát triển tới 100 năm để đạt tới trạng thái hiện tại. Người ta dự báo sẽ có một tỷ máy điện thoại di động được sử dụng vào năm 2003. Sự phát triển nhanh như mạng điện thoại di động - với tốc độ phát triển điển hình là 40% năm – chắc chắn các dịch vụ mới sẽ phát triển cho cộng đồng rất nhiều người sử dụng . Chính điều đó là động lực để phát triển dịch vụ dữ liệu vào khả năng thoại hiện có . Để hiểu điều này sẽ xảy ra như thế nào , ta hãy xem bức tranh về mạng hiện tại và cho thấy mạng đó sẽ phát triển như thế nào để hỗ trợ dịch vụ dữ liệu di động . Hai yếu tố hạn chế bất kì hệ thống nào dựa trên truyền dẫn vô tuyến là : nguồn tài nguyên phổ tần số hữu hạn và công nghệ hiện có để khai thác nguồn tài nguyên này . Giới hạn đầu tiên đã được khắc phục phần nào khi Viện nghiên cứu Bell (Bell Labs) phát minh ra kĩ thuật sử dụng lại tần số vào những năm 1950 .Nhưng phải đến đầu những năm 1980 với sự ra đời của bộ vi xử lí phát minh này mới được triển khai trong các mạng và thiết bị thực tế . Công nghệ tế bào cho phép sử dụng có hiệu quả phổ tần số bằng cách chia vùng phủ sóng địa lý thành các vùng nhỏ (hoặc tế bào) ,mỗi vùng có trạm gốc riêng . Các tế bào được ghép nhóm vào thành các cụm (cluster) và các kênh vô tuyến được phân bổ cho mỗi cụm tương ứng với một quy luật không đổi , lặp đi lặp lại trong vùng phủ sóng . - 10 - [...]... tầng gắn kèm cung cấp tính năng xác thực ,kết nối và dịch vụ có một số khác biệt lớn ,tuy nhiên , khác biệt chính là GPRS cho phép người sử dụng “được kết nối liên tục tới mạng Thay vì gửi dữ liệu tới một đích cố định, kết nối quay số , GPRS cho phép các gói dữ liệu được chèn vào một luồng kết nối thường trực Các gói tin từ những người sử dụng khác nhau trong một tế bào được đan xen sao cho dung lượng... toàn trình (kết nối trực tiếp) Hai lựa chọn tiếp theo có nhà khai thác di động cách biệt hơn, phụ thuộc vào một bên thứ ba để hoàn thành dịch vụ (kết nối không trực tiếp ) Ta có thể đánh giá ưu điểm ,nhược điểm của cả hai trường hợp tổng quát này a Kết nối trực tiếp Tại điểm này ,cần làm rõ sự khác biệt khi người sử dụng đang ở mạng thường trú hay tạm trú Một khi nút GPRS đã chấp nhận người sử dụng. .. đặt ở đâu Một người sử dụng vãng lai sẽ có một địa chỉ do mạng thường trú của anh ta phân bổ Đối với cả người sử dụng vãng lai hoặc thường trú , nút GPRS sẽ phải nhận trách nhiệm xác thực thiết bị di động trước khi nó kết nối tới một mạng IP bên ngoài Và có thể mạng này từ chối kết nối đối với một số người sử dụng nhất định (ví dụ những người có địa chỉ IP không hợp lệ) hoặc có thể ngắt kết nối (ví dụ... thường trú của người sử dụng Nó có thể được cấu trúc theo bất kỳ khuôn dạng địa chỉ IP nào Thứ hai là nút GGSN của GPRS sẽ phải kết nối tới một vài thiết bị trên mạng khác (ví dụ : một bộ định tuyến ranh giới thông qua giao diện Gi để kết nối tới Internet ) Bên cạnh kết nối vật lý ,giao thức được sử dụng tại giao diện mạng này cần được xem xét như phần của một thiết kế mạng tổng thể Một số lựa chọn và... nhiều người sử dụng chung một kênh vô tuyến và hứa hẹn việc sử dụng hiệu quả phổ tần số vô tuyến Ngược lại , các kết nối chuyển mạch kênh hiện tại cho phép người sử dụng gửi và nhận các gói tin của họ qua các kết nối dành riêng trong toàn bộ thời gian gọi bất kể họ thực tế có đang gửi hay nhận dữ liệu không Do nhiều ứng dụng có thời gian trống trong một phiên liên lạc nên lãng phí là khó thể tránh khỏi... Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội 1.2 BỔ SUNG DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy sự phát triển của một số công nghệ truy nhập dữ liệu nhanh cho điện thoại di động Và gần đây, dữ liệu được truyền qua mạng GSM giống như cách mà một máy tính gọi đến số kết nối của một nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Kết nối là một kết nối dành riêng mà người sử dụng được gắn vào mạng trong. .. hình trên) thường là giải pháp ưa chuộng bởi vì nút GPRS có thể phục vụ như một tuyến truy nhập thay thế đến một mạng dùng riêng Trong cả hai trường hợp ,khi số lượng người sử dụng tăng lên ,có thể cần đưa một kết nối phức tạp hơn vào mạng IP Ví dụ , có thể sử dụng một hệ thống phân cấp các bộ định tuyến kết nối để cung cấp một số đường hầm.Do số lượng đường hầm lớn ,người thiết kế cần đảm bảo chất... thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung - 28 - Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn ,nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức Do vậy ,mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức ,mỗi. .. truyền đi - 32 - Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ Mobile IP Sinh viên: Nguyễn Đăng Đức Lớp Điện tử 2-CĐ1-K46ĐHBK Hà Nội 2.2.4 Tầng Internet Tầng IP cung cấp một hệ thống chuyển giao không kết nối và đôi khi người ta còn gọi là không tin cậy.Không kết nối bởi mỗi gói tin được truyền đi trên mạng một cách độc lập ,sự kết hợp dữ liệu của các gói tin được cung cấp bởi các dịch vụ lớp trên Mỗi gói tin IP... trường hợp này ,đây là một vấn đề chính sách khi cả hai phía có chung sở hữu b Kết nối gián tiếp Trong hai trường hợp cuối đã được liệt kê ,cần một con đường hầm giữa nút GPRS và ISP hoặc intranet được kết nối gián tiếp Các đặc tính của đường hầm cần được thống nhất giữa nhà khai thác di động với ISP Thực tế ,đây có thể đơn giản một tuyến chuyển tiếp khung hoặc kênh thuê Thực sự ,lựa chọn (trong hình trên) . trên một kênh liên kết đồng bộ ,định hướng kết nối và giao diện mạng chuyển mạch gói (gọi là giao diện Gb) có tính chất đồng bộ và phi kết nối .PCU thường được đặt bên trong BSC tại nơi của một. sử dụng phương tiện dùng chung mà trong trường hợp này là một phổ tần số quí hiếm ,trong thời gian dữ liệu thực sự được truyền hoặc được nhận .Điều này có nghĩa là nhiều người sử dụng chung một. của một nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Kết nối là một kết nối dành riêng mà người sử dụng được gắn vào mạng trong thời gian cuộc gọi. Tốc độ kết nối thông thường bị giới hạn ở 14.4 kbit/s.