IETF 이동성표준기술동향 2009 년 1 월 경북대학교통신프로토콜연구실 김지인 ( jiin16@gmail.com) 요약 본글에서는 IETF(International Engineering Task Force) 에서진행중인 IP 이동성표준기술 동향을 WG 별로주요 Draft Document 중심으로살펴보았다. 1
목 차 1. 서론... 3 2. MEXT (MOBILITY EXTENSIONS FOR IPV6) WG... 4 2.1 MOBILITY SUPPORT IN IPV6... 4 2.2 MOBILITY IPV6 SUPPORT FOR DUAL STACK HOSTS AND ROUTERS (DSMIPV6)... 4 2.3 MULTIPLE CARE-OF ADDRESSES REGISTRATION... 5 3. MIP4 (MOBILITY FOR IPV4) WG... 6 3.1 IP MOBILITY SUPPORT FOR IPV4... 6 3.2 DUAL STACK MOBILE IPV4... 6 4. NETLMM (NETWORK-BASED LOCALIZED MOBILITY MANAGEMENT) WG... 7 4.1 IPV4 SUPPORT FOR PROXY MOBILE IPV6... 7 4.2 INTERACTIONS BETWEEN PMIPV6 AND MIPV6... 8 5. MIPSHOP WG...10 5.1 OVERVIEW...10 5.2 FAST IPV4 SUPPORT FOR PROXY MOBILE IPV6...10 6. 결론...12 참고문헌...13 2
1. 서론 IP 기술의활성화에따라차세대통신망은 IP 기반의핵심망을기반으로하여다양한종류의액세스망을수용하는형태로발전하고있다. 뿐만아니라액세스망도기존의무선 LAN을포함하여 IP 기술을기반으로하는액세스망들이점차주류로등장하고있다. 이러한차세대망구조에서효율적인이동성지원을위해 IP 기술에기반한이동성지원기술이필수적이다. 현재대표적인 IP 이동성프로토콜로는 IETF에서표준화한 Mobile IPv6(MIPv6) 가있다 [1]. Mobile IPv6는이동단말 (Mobile Node) 이홈네트워크에서사용하는 Home Address (HoA) 외에이동단말의현위치를알려주는 Care of Address (CoA) 를가지며이를위치변경시마다 Home Agent (HA) 또는상대단말 (Correspond Node) 에등록 ( 또는 Binding Update) 함으로써연결성을유지한다. 그러나이러한방법은실시간성이요구되거나패킷손실에민감한응용에서는문제점을가질수있으며, 기존에사용중인 IPv4 네트워크에적용이불가능하다. 그리고이동단말의제한적인특성상 Mobile IP stack 구현의어려움등호스트기반 IP 이동성관리기술의한계점이존재한다. 이러한 MIPv6의문제점을보완하기위해서 IETF에서는 Mobile IP WG 이후 IP 이동성과관련한 4개의 WG을개설하여현재표준문서작업을진행중이다. 이에본고에서는 IETF에서진행중인 IP 이동성표준기술동향에대해살펴보고, 나아가향후에전개될주요표준화이슈에대하여살펴보고자한다. 먼저 2절에서는 IETF WG과 WG에서개발주인주요권고안문서들에대해서살펴보고, 3절에서는향후 IP 이동성표준기술에대한전망과함께결론을맺고자한다. 3
2. MEXT (Mobility EXTensions for IPv6) WG MEXT WG 은기존의 Mobile IPv6 (MIP6), NEtwork MObility (NEMO), MObile Nodes And Multiple Interfaces in IPv6 (MONAMI6) WG 의개발작업을계속해서수행하고있다. MEXT WG 의주요연구내용은다음과같다. 1 기존 Mobile IPv6 의확장 (Mobile IPv6-bis) 2 Dual-stack operation 이가능한 solution (DSMIPv6) 3 Multiple Interface 의사용 (Multiple CoAs 사용 ) 4 NEMO Route Optimization 5 Home Network 지원을위한 DSMIPv6 확장 이중에서본고에서는기존 Mobile IPv6 의확장, DSMIPv6, Multiple CoAs 사용에대해서알 아볼것이다. 2.1 Mobility Support in IPv6 Draft-ietf-mext-rfc3775bis-02 문서는 RFC 3775인 Mobility Support in IPv6 문서를추가수정하고있는문서이다 [2]. 아직까지내용측면에서많은수정이이루어진것은아니며, RFC 3775 문서가 2004년제정된표준문서이기때문에관련 Reference에많은변화가있으며, 새로추가된 Reference 문서도있다. 그리고 MIPv6의동작과정에서이동단말의 Home prefix 설정시이동단말이 HA를발견하고 HoA를구성하는가정도추가되었다. 그리고기존 RFC 문서에서의 Site-Local Addressability 부분이 Unique-Local Addressability 부분으로수정되었다. HoA와 CoA는 unicast routable address일필요는없으며, 만약사용된다면, global unicast IPv6 address로취급되어사용된다는점이수정되었다. 그리고이동단말에서의 Home link를찾는부분이추가되었다. 2.2 Mobility IPv6 Support for Dual Stack Hosts and Routers (DSMIPv6) 현재의 MIPv6 와 NEMO 표준은 IPv6 만을지원한다. 이에, Draft-ietf-mext-nemo-v4traversal- 07 문서는터널을통해 HA 에전달되는 IPv4 와 IPv6 모두사용할수있도록하는해결책을 제시하고있다 [3]. 이를위해, 이동단말과 HA 는 Dual Stack 을가지며, IPv4 와 IPv6 packet 을 4
모두처리하고, 이동단말과 HA 사이에는 MIPv6 를사용하여시그널링을수행한다. DSMIPv6 를적용하기위해다음과같은시나리오를고려한다. 1 Foreign Network 가 IPv4 만지원하는경우 2 이동단말이 NAT 하에존재하는경우 3 HA 가 NAT 하에존재하는경우 4 IPv4 만지원하는응용을사용하는경우 위시나리오에서의 IP 이동성지원을위해 DSMIPv6 는 Home Agent Address Discovery, Mobile Prefix Solicitation and Advertisement, Binding Management, Route Optimization, Dynamic IPv4 Home Address Allocation 등의기능확장이요구된다. 2.3 Multiple Care-of Addresses Registration 현재 MIPv6 표준에따르면, 이동단말은여러개의 CoA를가지더라도 primary CoA라불리는단하나의 CoA만을 HA에등록하여사용할수있다. 그러나 bandwidth, delay, cost 등여러가지측면에서볼때, 이동단말이 multiple access를가지는것이유리하다. 이를위해 mext WG에서는 multiple CoA 등록에대한표준을제정중에있다. Mutiple CoA 지원을위해 draft-ietf-monami6-multiplecoa-11 문서에서는 Binding Identification Number (BID) 를정의하고있다 [4]. 만약이동단말이여러개의 global IPv6 address를가질경우, 이주소들을 HA에 CoA로여러개등록할수있다. 만약이동단말이여러개의 binding 정보를한번에등록하려면각각의 CoA에대한 BID를생성하여 Binding Update List에함께등록해야한다. BID는 Binding Identifier Mobility Option에포함이되고, Binding Identifier Mobility Option이포함된 Binding Update를받은 HA는 BID를복사해서 Binding Cache Entry에저장한다. 그리고만약 BID가다른이동단말에대한 Binding cache entry가존재할경우, HA는이동단말을위한새로운 Binding cache entry를생성한다. 이렇게이동단말은하나의 Binding Update를통해한번에여러개의 CoA에대해 Binding Update를수행할수있다. 5
3. MIP4 (Mobility for IPv4) WG MIPv4 WG 은기존의 IP mobility support for IPv4 (RFC 3344) 문서를기반으로 IPv4 중심의 IP 이동성표준기술에대한개발을진행중에있다 [5]. MIP4 WG 의주요연구내용은다음과같다. 1 기존 Mobile IPv4 의확장 (Mobile IPv4-bis) 2 Dual-stack Support (DSMIPv4) 3 MIPv4 Moving Network Support 이중에서본고에서는기존의 Mobile IPv4 의확장, DSMIPv4 사용에대해서좀더자세히 알아볼것이다. 3.1 IP Mobility Support for IPv4 Draft-ietf-mip4-rfc3344bis-07 문서는 RFC 3344인 IP Mobility Support for IPv4 문서를재검토하고있는문서이다 [6]. 아직까지내용측면에서수정은이루지지않았으며, RFC 3344 문서가 2002년에표준으로제정된문서이기때문에관련 Reference의업데이트와문법수정및문서자체의편집의수정만이이루어졌다. 3.2 Dual Stack Mobile IPv4 Draft-ietf-mip4-dsmipv4-10 문서는 Mobile IPv4에서의 IPv6 확장을제공하는표준문서이다 [7]. 이문서에서는 Dual stack 단말이 IPv4와 dual stack 네트워크사이의이동뿐만아니라 IPv4와 IPv6 home address를사용하는것에대한내용이다. 본래이표준은 Mobile IPv4를기준으로 IPv6에대한확장을제공하는것으로 Mobile IPv6에서와같은 Route Optimization 을제공하지는못하고, Mobile IPv6의 CoA 등록을제공하지못하는단점이존재한다. 하지만터널링을통해통상의 IPv4 home address 등록과함께 IPv6 home prefix를같이등록할수있도록하는해결책을제시하고있다. 6
4. NETLMM (NETwork-based Localized Mobility Management) WG IETF는 local과 global 이동성관리프로토콜을정의했다. 하지만이들은호스트기반의이동성관리프로토콜로이동성지원을위해이동단말의수정이필요하다. 이와는달리, NETLMM WG에서는이동단말의수정없이 local IP 이동성제공을위한네트워크기반의이동성관리프로토콜에대한표준을제정하였다 [7]. 그리고현재이를기반으로여러가지연구가진행중이다. NETLMM WG 의주요연구내용은다음과같다. 1 PMIPv6 MAG 와이동단말사이의 interface 2 PMIPv6 를위한 IPv4 지원 3 MIPv6 와 PMIPv6 사이의연동 4 Automatic LMA 발견 이중에서본고에서는 PMIPv6 를위한 IPv4 지원과 MIPv6 와 PMIPv6 사이의연동에대해서 좀더자세히알아볼것이다. 4.1 IPv4 Support for Proxy Mobile IPv6 IPv4에서 IPv6로의변환과정은길고이변환기간동안두프로토콜은같은네트워크인프라상에서작동될수있다. 그래서, PMIPv6 도메인에서의이동단말은 IPv4만지원하거나, IPv6만지원하거나, Dual stack 모드에서동작을해야하고, LMA와 MAG 사이의네트워크가 IPv4 네트워크또는 IPv6 네트워크에상관없이동작을해야한다. 하지만기존의 PMIPv6는 PMIPv6 도메인에국한되어서작동을하는문제점이있다. 따라서 IPv4 지원을위한 PMIPv6 의확장이필요하다. PMIPv6에서 IPv4 지원을위해서는다음두가지문제가해결되어야한다. 첫째, IPv4 Home Address Mobility Support이고, 둘째 IPv4 Transport Network Support이다. 우선 IPv4 Home Address Mobility Support를위해서, IPv4 stack을가진이동단말은 IPv4 주소를획득하고, PMIPv6 도메인내에서어떤 access network에서도그주소를사용할수있어야한다. 즉, 이동단말은 IPv4 home address 지원을위해 IPv6 주소를할당받아서는안된다. 다음으로, IPv4 Transport Network Support를위해서, PMIPv6 도메인내에존재하는 mobility entity들 7
은 IPv4 망에있거나 MAG가 IPv4 private address를사용하는경우, MAG와 LMA의경로사이에 NAT translation 장비가있어도 PMIPv6 signaling 메시지를주고받을수있어야한다. 위와같은문제에대한해결책을 draft-ietf-netlmm-pmip6-ipv4-support-09 문서에서정의하고있다 [8]. 4.2 Interactions between PMIPv6 and MIPv6 PMIPv6는 IETF에서표준화한 local 이동성지원을위해고안된프로토콜이다. 따라서 global 이동성지원에있어서문제가존재한다. 이를위해 MIPv6와함께사용하는경우가많이있다. 예를들면, local 이동성지원은 PMIPv6로 global 이동성지원은 MIPv6로하는경우가여기에해당한다. 따라서, draft-ietf-netlmm-mip-interactions-01 문서에서는 MIPv6와 PMIPv6 사이의상호작용이요구되는모든상황을분류하여, 시나리오별로이슈를제시한다 [9]. 여기에서고려하는시나리오는다음과같다. 1 Local 이동성관리는 PMIPv6 이 global 이동성관리는 MIPv6 가사용되는경우 그림 1. PMIPv6-MIPv6 interaction Scenario A 이경우의특별한이슈는없으며, HMIPv6-MIPv6 기법과유사하다. 8
2 이동단말에따라서 MIPv6 와 PMIPv6 가사용되는경우 그림 2. PMIPv6-MIPv6 Interaction Scenario B 기본적으로 PMIPv6의경우모든이동단말에대해지원이가능하지만 MIPv6의경우이동단말이지원을할경우에만사용이가능하다. 이경우이동단말에따라서 MAG는 PMIPv6를지원하기위해 HNP를광고하거나, MIPv6를지원을위해현재 local IP prefix를광고모두해야하는문제점이발생한다. 3 이동단말이다른 access network 사이를이동하는경우 그림 3. PMIPv6-MIPv6 Interaction Scenario C 이경우 PMIPv6의 Binding cache entry와 HA의 Binding cache entry가서로공유가되어야한다. 이동단말이 PMIPv6 도메인에있다가 PMIPv6이아닌다른도메인으로이동할경우도메인에상관없이 binding 정보관리가이루어져야하는문제점이발생한다. 9
5. MIPSHOP WG 5.1 Overview Mobile IPv6는 home address 를사용하여이동단말이접속링크가변화하더라도계속해서통신이가능하도록한다. 이를 handoff라하며이때는지연시간과패킷손실이발생한다. MIPSHOP WG에서는이두가지문제를해결하기위해연구를진행하고있다. 해결책으로현재두가지방법이있다. 첫째, Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6) 는이동단말과 HA 혹은상대단말사이의 signaling을줄인다 [11]. 둘째, Mobile IPv6 Fast Handovers (FMIPv6) 는이동단말이새로운링크에접속할때가능한한빠르게 IP 연결을제공함으로써패킷손실을줄인다 [12]. MIPSHOP WG은 HMIPv6와 FMIPv6처럼 MIPv6의성능을향상시킬수있는프로토콜확장에대해연구를할것이다. MIPSHOP WG 의주요연구내용은다음과같다. 1 FMIPv6 이동단말과 Access Router(AR) 간의 AAA 를사용한보안 2 PMIPv6 핸드오버시의핸드오버최적화 (PFMIPv6) 3 IEEE 802.21 과관련된프로토콜연구 이중에서본고에서는 PMIPv6 핸드오버시의핸드오버최적화에대해서중점적으로알아 볼것이다. 5.2 Fast IPv4 Support for Proxy Mobile IPv6 Draft-ietf-mipshop-pfmip6-01문서는 PMIPv6가이동성관리프로토콜로사용될때 FMIPv6 의방법을사용하는것을연구하는표준문서이다 [13]. 이동단말이 MIPv6 또는 FMIPv6 동작을수행하기위한이동성관련기능이없기때문에 FMIPv6를지원하기위한확장이필요하다. 핸드오버시성능향상을위해서, PFMIPv6에서는 New MAG (NMAG) 와 Previous MAG (PMAG) 사이에양방향터널을설정한다. 그리고 NMAG가 PBU를보내기위해서, FMIPv6에정의된 Handover Initiate (HI) 와 Handover Acknowledge (Hack) 메시지를사용한다. 그리고이메시지를통해이동단말의 NAI, Home Network Prefix (HNP) 등을 PMAG로부터받게된다. 하지만이동단말에직접적으로 IP 이동성프로토콜동작을추가할수없으므로, 10
FMIPv6 에서사용되던 Router Solicitation for Proxy Advertisement (RtSolPr), Proxy Router Advertisement (PrRtAdv), Fast Binding Update (FBU), Fast Binding Acknowledgement (FBack), Unsolicited Neighbor Advertisement (UNA) 메시지등은사용되지않는다. 간단한동작과정을살펴보면다음과같다. 그림 4. PFMIPv6 operation (predictive mode) PFMIPv6 도 FMIPv6 와마찬가지로 predictive mode 와 reactive mode 가존재한다. 다음그림 은 reactive 에대한동작과정을나타낸것이다. 11
그림 5. PFMIPv6 operation (reactive mode) 6. 결론 지금까지본고에서는 IETF에서진행되고있는 IP 이동성표준기술현황을 WG별로살펴보았다. 현재 IP 이동성표준기술에대해서연구를진행중인 WG은 MEXT, MIP4, NETLMM, MIPSHOP이있으며, 각자서로다른연구주제를가지고활발히연구중에있다. 그중에서도 MEXT WG의 DSMIPv6, MCoA, NETLMM WG의 PMIPv6를위한 IPv4 지원기술, MIPSHOP WG의 PFMIPv6 등은향후활발한 draft 문서작업이진행될것으로예상된다. 국내에서도이에따른대응이필요할것으로생각되며, 이에대한관심이있는사람에게이문서가조금이나마도움이되길바란다. 12
참고문헌 [1] D. Johnson, C. Perkins, J. Arkko, "Mobility Support in IPv6", IETF RFC 3775, June 2004 [2] D. Johnson, C. Perkins, K. Arkko, Mobility Support in IPv6, IETF draft-ietf-mextrfc3775bis-02, October 2008 [3] H. Soliman, Mobile IPv6 Support for Dual Stack Hosts and Routers (DSMIPv6), IETF draft-iett-mext-nemo-v4traversal-07, December 2008 [4] R. Wakikawa, V. Devarapalli, T. Ernst, K. Nagami, Multiple Care-of Addresses Registration, IETF draft-ietf-monami6-multiplecoa-11, January 2009 [5] C. Perkins, IP Mobility Support for IPv4, IETF RFC 3344, August 2002 [6] C. Perkins, IP Mobility Support for IPv4, revised, IETF draft-ietf-mip4-rfc3344bis-07, October 2008 [7] S. Gundavelli, K. Leung, V. Devarapalli, K. Chowdhury, B. Patil, Proxy Mobile IPv6, IETF RFC 5213, August 2008 [8] R. Wakikawa, S. Gundavelli, IPv4 Support for Proxy Mobile IPv6, IETF draft-ietf-netlmmpmip6-ipv4-support-09, January 2009 [9] G. Giaretta, Interactions between PMIPv6 and MIPv6: scenarios and related issues, IETF draft-ietf-netlmm-mip-interactions-01, November 2008 [10] G. Giaretta, Interactions between PMIPv6 and MIPv6: scenarios and related issues, IETF draft-ietf-netlmm-mip-interactions-01, November 2008 [11] H. Soliman, C. Castelluccia, K. ElMalki, L. Bellier, Hierarchical Mobile IPv6 (HMIPv6) Mobility Management, IETF RFC 5380, October 2008 [12] R. koodli, Mobile IPv6 Fast Handovers, IETF RFC 5268, June 2008 [13] H. Yokota, K. Chowdhury, R. Koodli, B. Patil, F. Xia, Fast Handovers for Proxy Mobile IPv6, IETF draft-ietf-mipshop-pfmipv6-01, December 2008 13