Exercice reseau Mobilité avec IP en version 4 TP IPv4

Les appareils portables (comme les ordinateurs portables, les téléphones IP, les organiseurs…) qui utilisent les protocoles de l’Internet, posent le problème du déplacement d’un hôte IPV4 à l’intérieur de l’Internet. 

L’objectif de la norme ‘IP Mobility’ (RFC 3344 dernière version en 2002) encore connue sous le sigle MIP4 (pour ‘Mobile IP’ en version 4) est de permettre à un hôte dans un réseau IP de changer de  point de rattachement au réseau Internet en conservant toujours la même adresse IP.

L’adressage IPV4 fait que tout appareil doit posséder une adresse IP qui permet de le localiser dans un réseau auquel il est rattaché. IP mobile en V4 a donc comme objectif de permettre à un hôte de communiquer avec d’autres hôtes dans le réseau Internet même après un changement de point d’attachement sans avoir à reconfigurer manuellement cet hôte. La norme IP mobile suppose donc qu’un ordinateur mobile (un nœud mobile ou ‘mobile node’ en anglais) possède une adresse IP principale fixe qui appartient à son réseau d’origine (son réseau ‘home network’). C’est avec cette adresse IP qu’il doit continuer de pouvoir être accessible en toutes circonstances qu’il soit connecté dans son réseau d’origine ou qu’il se soit déplacé dans un  réseau étranger (‘foreign network’). 

Pour les besoins de la mobilité, IP mobile en version 4 fait l’hypothèse qu’un hôte mobile doit être modifié pour supporter un ensemble de logiciels   réseaux spécifiques lui permettant d’être mobile (en particulier la couche IP est modifiée). Nous allons voir que certains routeurs doivent également subir des modifications en vue de la mobilité. Par contre un hôte habituel de l’Internet qui communique avec un mobile (en anglais ‘correspondent node’) doit rester un hôte quelconque de l’Internet c'est-à-dire qu’il ne doit pas avoir à subir de modifications de ses logiciels réseaux Internet.

Pour assurer la mobilité en IP, une première solution consisterait à utiliser le routage IP. Il faudrait définir dans les tables de routage, des routes vers des hôtes (en anglais ‘host specific route’) de sorte qu’un hôte mobile dans le réseau Internet pourrait conserver toujours la même adresse IP tout en restant accessible n’importe où dans l’Internet grâce au routage IP. 

 Question 1

Etudiez la solution de mobilité en IP par l’utilisation de routes conduisant vers un hôte unique. Quelles seraient les conséquences d’une telle approche de la mobilité sur le fonctionnement de l’Internet? 

Indications : vous examinerez les avantages et les inconvénients de cette solution en considérant principalement les problèmes de performances des opérations à réaliser que sont la commutation d’un datagramme dans un routeur et la mise à  jour des routes par les protocoles de routages dynamiques compte tenu de l’existence de routes vers les hôtes uniques.

Question 2 

On se place maintenant dans l’hypothèse ou lorsqu’un mobile arrive dans un réseau étranger, il communique en IP en utilisant une adresse IP dans ce réseau. En IP mobile cette nouvelle adresse est baptisée 'care-of address'. 

Citez toutes les techniques que vous connaissez permettant à un hôte,
d’obtenir dynamiquement une adresse IP dans un réseau ? 

  Lorsqu’un mobile est arrivé dans un réseau étranger nous supposons qu’il dispose d’un moyen pour s’apercevoir qu’il a changé de réseau. Par exemple, en interrogeant un serveur sur la valeur du préfixe réseau courant il peut déterminer s’il a changé de réseau. Nous supposerons que le mobile demande alors et obtient une adresse IP dans ce réseau par l’un des moyens listés à la question précédente. 

Question 3

Quelles sont les possibilités de communications Internet qui sont offertes au mobile au moyen de cette nouvelle adresse (l’adresse dans le réseau étranger)?  

Indications : peut-il appeler un nouveau correspondant ? Peut-il continuer une communication qui était en cours avec un correspondant malgré le changement d’adresse (justifiez votre réponse en particulier si le transport utilisé est TCP) ? Peut-il être appelé par un nouveau correspondant ?

  Pour permettre à un correspondant d'envoyer des datagrammes vers un mobile, IP mobile suppose l’existence de deux systèmes informatiques jouant des rôles particuliers. Le plus souvent il s’agit d’extensions logicielles en vue de la mobilité qui sont installées dans des routeurs.  

  L’agent mère (traduction la plus fréquemment constatée de ‘home agent’) est situé dans le réseau mère c'est-à-dire le réseau d'origine du mobile (‘home network’). C’est très souvent le réseau de l’entreprise où travaille la personne qui utilise un mobile de façon professionnelle. Le rôle de l’agent mère (‘home agent’) est de remplacer un mobile dans son réseau d’origine lorsque celui-ci est absent. L’agent mère reçoit les datagrammes IP adressés au mobile sur son adresse IP principale et les réexpédie vers le mobile dans un autre réseau où celui-ci s'est déplacé.
 

  L’agent relais (‘foreign agent’) est situé dans le réseau étranger visité par le nœud mobile (en anglai s le ‘foreign network’). Il doit enregistrer la présence du mobile et sa nouvelle adresse IP lorsqu’il vient d’arriver dans le réseau étranger. Mais son rôle est principalement de recevoir les datagrammes retransmis par l’agent mère et de les relayer pour  les délivrer à destination du mobile. Il lui faut aussi signaler à l’agent mère son adresse d’agent relais pour que l’agent mère puisse lui réexpédier les datagrammes arrivés pour le mobile. Dans le sens inverse, le mobile répond aux datagrammes qui sont envoyés par un correspondant en s’adressant directement à ce correspondant.   

  

   En raison de l’existence de ces trois entités essentielles au fonctionnement du routage IP mobile (un correspondant avec son routeur de rattachement, un agent mère dans le réseau mère et un agent relais dans le réseau étranger) le routage d’un datagramme en IP mobile est baptisé routage triangulaire. La figure suivante traduit la circulation des datagrammes IP du correspondant vers le mobile et du mobile versle correspondant. On peut voir une grande analogie entre ce fonctionnement pour les datagrammes et la réexpédition du courrier postal.

Question 4
 

On rappelle qu’avec IP mobile, un mobile est toujours atteint au moyen de son adresse IP de rattachement dans son réseau mère (son réseau principal d’accueil ‘home’). Comment l’agent mère peut-il faire pour remplacer un mobile IP quand celui-ci est absent de ce réseau d’origine ?  

Indications : Recherchez le protocole permettant à un hôte d’un réseau IP de se déclarer destinataire des messages à destination d’une certaine adresse IP.

L’agent mère ayant récupéré tous les datagrammes à destination du mobile, doit les retransmettre au mobile qui se trouve dans le réseau étranger par l’intermédiaire de l’agent relais. Mobile IP impose que la communication entre l’agent mère dans le réseau mère et l’agent relais dans le réseau étranger s’effectue en mode tunnel. Utiliser un tunnel signifie que le datagramme IP qui avait été transmis d’un correspondant vers le mobile e st encapsulé dans un nouveau datagramme IP. On conserve donc toute l’entête d’origine et toute la charge utile du datagramme original en considérant le tout comme la charge utile d'un nouveau datagramme avec une nouvelle entête IP entre agent mère et agent relais. L’agent relais peut donc récupérer en sortie du tunnel, le datagramme transmis initialement par le correspondant et c’est ce datagramme qui est utilisé pour la délivrance au mobile dans le réseau étranger. 
 

Question 5
 

Pourquoi procède t’on ainsi ?