Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Здесь мы будем рассматривать модель мира, в которой у всех хостов есть постоянное домашнее местоположение( home location), которое никогда не меняется. У каждого хоста также есть постоянный домашний адрес, которым можно воспользоваться для определения домашнего местоположения, аналогично тому, как телефонный номер 1-212-5551212 обозначает США (страна с кодом 1) и Манхеттен (212). Целью маршрутизации в системах с мобильными хостами является обеспечение возможности передачи пакетов мобильным хостам с помощью их постоянных домашних адресов. При этом пакеты должны эффективно достигать хостов, независимо от их расположения. Самое сложное здесь, конечно, — найти хост.

Следует сказать несколько слов об этой модели. Существует такой вариант: можно заново вычислять маршруты каждый раз при смене местоположения хоста или при изменении топологии. Тогда можно было бы просто воспользоваться алгоритмами маршрутизации, описанными ранее в этом разделе. Однако, учитывая, насколько быстро увеличивается количество хостов, становится ясно: в результате вся сеть будет бесконечно занята вычислением новых маршрутов. Использование домашних адресов значительно упрощает задачу.

Еще один вариант — обеспечить мобильность над сетевым уровнем, как это, по сути, сейчас и происходит с переносными компьютерами. При изменении местоположения они получают новые сетевые адреса; при этом старый и новый адреса никак не связаны друг с другом — сеть даже не знает о том, что они принадлежат одному и тому же компьютеру. В этой модели с помощью переносного компьютера можно просматривать содержимое Сети, однако другие хосты не могут отправлять пакеты на данный компьютер (например, осуществлять входящий звонок) без выполнения процедуры адресации высокого уровня (например, повторного входа в Skype при смене местоположения). Более того, связь не будет поддерживаться, если хост движется: в таком случае придется устанавливать новые соединения. С этими проблемами может справиться мобильность на сетевом уровне.

В основе мобильной маршрутизации в сети Интернет и сетях сотовой связи лежит следующая идея: мобильный хост должен сообщать о том, где он находится, хосту, имеющему домашнее местоположение. Этот хост, выполняющий операции от имени мобильного хоста, называется внутренним агентом( home agent). Как только он узнает текущее местоположение мобильного хоста, он может перенаправлять пакеты, которые должны быть ему доставлены.

Рисунок 5.17 наглядно демонстрирует работу мобильной маршрутизации. Отправитель из северо-западного города Сиэтла хочет отправить пакет хосту, который обычно находится по другую сторону США, в Нью-Йорке. Нас интересует ситуация, при которой мобильный хост располагается не дома. Временно он находится в Сан-Диего. Для работы в сети мобильный хост в Сан-Диего должен получить локальный сетевой адрес. Это обычная процедура; о том, как она работает для сети Интернет, мы поговорим позже. Такой локальный адрес называется адресом для передачи( care of address). Как только мобильный хост узнает этот адрес, он может сообщить внутреннему агенту свое местонахождение. Для этого он отправляет внутреннему агенту регистрационное сообщение (этап 1), содержащее адрес для передачи. На рис. 5.17 это сообщение выделено пунктирной линией, чтобы показать, что оно является управляющим, а не информационным.

Далее отправитель посылает пакет с данными на мобильный хост с помощью постоянного адреса (этап 2). Сеть передает этот пакет на домашнее местоположение хоста, так как именно ему принадлежит этот домашний адрес. В Нью-Йорке внутренний агент перехватывает этот пакет, поскольку мобильный хост находится далеко от дома. Затем он формирует пакет с новым заголовком ( инкапсулирует— encapsulates, или, как иногда говорят, «заворачивает» — wraps) и отправляет все это на адрес для передачи (этап 3). Такой прием называется туннелированием( tunneling). Поскольку он имеет важное значение в работе сети Интернет, далее мы поговорим о нем более подробно.

Когда этот пакет прибывает на адрес для передачи, мобильный хост разворачивает пакет и считывает данные, полученные от отправителя. Далее мобильный хост напрямую посылает отправителю ответный пакет (этап 4). Весь этот путь называется треугольной маршрутизацией( triangle routing); он может быть непрямым, если удаленное местоположение расположено на большом расстоянии от домашнего местоположения. На этапе 4 отправитель может узнать текущий адрес для передачи. Последующие пакеты могут направляться напрямую на мобильный хост, передаваясь по туннелю на адрес для передачи (этап 5), полностью минуя домашний адрес мобильного пользователя. Если соединение будет прервано из-за перемещения мобильного устройства, для связи с ним всегда можно использовать домашний адрес.