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IPv6에서의 이동성 지원을 위한 특징, MIPv6의 핸드오버 절차

1. 기존의 Mobile IPv4에서는 HA가 MN과 CN사이에서 터널링을 하는 Triangular Routing(삼각 라우팅)을 사용하기 떄문에 통신상의 효율과 안정성이 좋지 않았지만 Mobile IPv6에서는 이를 위하여 Route Optimization(라우팅 경로 최적화)를 사용한다. 자세한 사항은 다음 페이지를 참고한다. Route Optimization : 라우팅 경로 최적화


2. 라우팅 경로 최적화 과정에서, MN이 HA에게 BU를 보낼 때 ESP를 통하여 안전하게 보낼 수 있지만, CN에게 BU를 전송하기 위해서는 몇가지 절차를 거쳐야 한다. 보안성과 연결성을 확보하기 위한 방법으로 Return Routability(복귀 라우팅 가능성?)을 사용할 수 있다. 자세한 사항은 다음페이지를 참고한다. Return Routability : MN-CN간의 BU인증절차


3. IPv6는 노드가 자동으로 자신의 주소를 생성할 수 있는 기능을 가졌다. 이를 통해 불필요한 주소생성 과정을 생략할 수 있으며(물론 주소 검증단계가 필요하지만) 관리의 편의성 또한 제공한다. 네트워크의 prefix를 기준으로 주소를 생성하기 때문에 주소가 변경되더라도 큰 변화 없이 기존 통신을 유지할 수 있다. 자세한 사항은 다음 페이지를 참고한다. Address Auto-configuration : 주소 자동생성


4.  Neighbor Discovery Protocol(NDP)로 명명된 ICMPv6 기반의 이웃 탐색 프로토콜을 통하여 동일 네트워크 내에 접속된 노드간의 관계를 판단할 수 있다. 이 과정에서 현재 도메인의 네트워크 정책(prefix, period등)과 주소(Address auto-configuration을 통한 주소생성과 DAD)를 수신할 수 있다. 자세한 사항은 다음 페이지를 참고한다. Neighbor Discovery Protocol(NDP) : 이웃 탐색 프로토콜


5. IPv6에서는 header가 유동적으로 추가될 수 있으며 이 특성은 mobility header와 결합되어 이동성을 지원할 수 있게 된다. 또한 MIPv6에 기본 정의된 메시지들은 PMIPv6에서 확장되어 적용되므로 기본 구조를 이해하는 것이 좋다. 다음 페이지에서 각 패킷, 메시지의 형태와 Router-Assisted Smooth Handovers의 과정을 살펴볼 수 있다. (P)MIPv6 Binding Message Formats


6. MD의 이동 탐지가 어떻게 이루어질 수 있을까? 기존 망과의 연결 접속의 단절으로 이동이 이루어진것을 감지하는 수동적 방법과 NS/RS메시지를 보내어 새로운 링크로의 연결을 확인하는 능동적 방법이 있다. IPv6 이동성을 위한 가장 기본적인 특징이며, 이에 대한 자세한 사항은 다음 페이지를 참고한다. Movement Detection(MD) : 이동 탐지 알고리즘


7. 또한 IPv6에서 이동 노드가 외부 망으로 이동해 있는 동안 홈 망이 재구성되어 HA가 바뀌는 경우 MN이 동적으로 HA주소를 알아내기 위해 사용하는 두개의 ICMPv6 메시지를 정의한다. 이 메시지들은 홈 망에 바인딩 정보를 등록 하고자 하는 이동 노드가, 현재 홈 망에서 HA역할을 수행하고 있는 라우터들을 찾기 위해 사용된다.

i. Home Agent Address Discovery Request : MN이 Mobile IPv6 Home-Agents anycast주소를 목적지 주소로 설정하여 위 ICMP메시지를 전송하면, 홈 망에서 HA기능을 수행하는 라우터 중 하나가 수신한다.

ii. Home Agent Address Discovery Reply : Home Agent Address Discovery Request를 받은 HA는 Home Agent Address

Discovery Reply메시지에 홈 망에서 HA역할을 수행하는 모든 라우터들의 정보를 담아 응답한다. 홈 망에 있는 모든 HA들은 각 HA들이 주기적으로 전송하는 Router Advertisement 메시지를 통해 HA리스트를 만들어 유지할 수 있다.


* MIPv6의 Handover 절차

MN이 홈네트워크에서 새로운 서브넷으로 이동해도 HA로부터 할당받은 HoA를 변경하지 않고 NAR의 prefix와 자신의 interface ID를 이용해 CoA를 생성한다. 생성한 CoA를 HA와 CN에 바인딩하여 네트워크 접속점이 바뀌어도 지속적인 통신을 지원하는데, MN 이 새로운 서브넷으로 이동해 네트워크 접속점이 바뀌어도 통신이 가능하기 위해서는 핸드오버 절차가 필요하다. 2계층과 3계층에서 발생하는 핸드오버는 이동감지(Movement Detection, MD), 주소생성, DAD, 바인딩 업데이트(Binding Update, BU) 단계로 이루어진다.

1. MD : MN이 IPv6의 ND프로토콜의 Router Solicitation(RS)/Router Advertisement(RA) 메시지를 통하여 RA 메시지로부터 NAR의 prefix(새로운 서브넷에 대한 정보)를 얻는 동작을 수행한다. 

2. 주소 생성 : MD과정에서 얻은 NAR의 prefix를 이용해 stateless하게 CoA를 생성한다.

3. DAD : CoA의 주소가 유일한지 검사하기 위해 이웃노드들에게 NS 메시지를 전송하고 NA 메시지를 수신한다. 

4. BU : MN이 DAD 절차를 마친 CoA를 HA및 CN에게 보내 바인딩 정보를 갱신한다. CoA를 포함한 BU 메시지를 HA에 전송하고 HA는 BAck(Binding Acknowledge)를 다시 MN에게 전송하여 바인딩 업데이트가 완료되었음을 알린다. 이후 HA와 MN은 양방향 터널을 형성하고 이를 통해 CN으로부터 전송되는 패킷을 HA가 MN에게 터널링하여 전송한다.HA로 보내어지는 BU 메시지는 MN과 HA 사이에 미리 설립된 보안 협약을 사용하는 IPsec으로 보호된다. MN와 CN 사이에는 미리 설정된 보안 협약이 없으므로 보안 협약 설립 과정이 필요하며, Return Routability 과정이라고 한다. 

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