Relatore: Ing. Francesco Lo Presti Correlatore: Ing. Stefano Salsano UPMT: progetto e realizzazione di una soluzione di mobilità verticale e overlay networking basata su segnalazione SIP e tunnelling IP in UDP Università degli Studi di Roma Tor Vergata Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica 22 Novembre 2010 Laureando: Andrea Gambitta

 L’Handover verticale Pag. 1/12 UMTS L’handover verticale consiste nella capacità di un terminale di muoversi all’interno di reti IP eterogenee per tecnologia di accesso impiegata, mantenendo attive le sessioni di comunicazione esistenti.

 I problemi relativi alla mobilità IP Pag. 2/12 NAT1 NAT2 Anchor Node (AN) Mobile Host (MH) Correspondent Host (CH) LAN1 LAN2 Internet R1 R2 IF1 IF2

Pag. 3/12  I requisiti La soluzione che si vuole sviluppare per consentire handover verticale tra le interfacce di rete disponibili deve soddisfare i seguenti requisiti:  Mantenimento delle comunicazioni UDP e connessioni TCP attive, sia in caso di “break before make” che in caso di “make before break”, minimizzando il disturbo.  Nessun requisito aggiuntivo è richiesto alla rete di accesso.  Funzionalità di NAT traversal (NAT - T).  Completa trasparenza per le applicazioni “legacy”.  Scalabilità del sistema, distribuendo il carico dei nodi.  Ottimizzazione della comunicazione in caso di destinatario aware.  Capacità di handover separato per ciascuna applicazione.

 La soluzione UPMT NAT1 NAT2 Anchor Node (AN) Mobile Host (MH) Correspondent Host (CH) Internet R1 R2 “Second level” NAT Virtual IF IF1 IF2 LAN1 LAN2 Pag. 4/12  Universal Per-application Mobility management using Tunnels

Pag. 5/12 IPUDP or TCP application Tunnel header IP src: real_iface_addr IP dest: AN_addr Original header IP src: virt_iface_addr IP dst: CH_addr IPUDP  Il pacchetto IP  Utilizzando un’interfaccia di rete virtuale le applicazioni non verranno influenzate né dai cambiamenti degli indirizzi IP delle interfacce reali né dal cambiamento dell’interfaccia utilizzata.  L’header IP/UDP del tunnel cambierà quando il terminale sceglierà di effettuare mobilità da una interfaccia di rete all’altra.  L’intestazione del pacchetto interno trasporterà l’indirizzo del nodo di destinazione e l’indirizzo dell’interfaccia virtuale come indirizzo sorgente.

Pag. 6/12  Il mio lavoro  Progettazione dell’architettura ◦ Distribuzione del carico ◦ Ottimizzazione della connessione con gli host aware  Coordinazione delle entità ◦ Analisi del protocollo SIP ◦ Definizione delle procedure e dei messaggi  Realizzazione delle entità coinvolte ◦ Rilevamento interfacce e misura dei loro parametri ◦ Gestione delle “Policy” assegnate alle applicazioni ◦ Assegnazione dei VIPA 1

Internet Pag. 7/12 Mobile Host (MH) AN1 AN2 (public IPs) AN3 Fixed Host Anchor Node (AN) Local NAT Anchor NAT Anchor Node (AN) 2  Lo scenario ampliato  Utilizzo di Anchor Node multipli  Utilizzo di tunnel diretti verso Fixed Host aware

Pag. 8/12  Il mio lavoro  Progettazione dell’architettura ◦ Distribuzione del carico ◦ Ottimizzazione della connessione con gli host aware  Coordinazione delle entità ◦ Analisi del protocollo SIP ◦ Definizione delle procedure e dei messaggi  Realizzazione delle entità coinvolte ◦ Rilevamento interfacce e misura dei loro parametri ◦ Gestione delle “Policy” assegnate alle applicazioni ◦ Assegnazione dei VIPA 2

Pag. 8/12 MH AN CH SIP Proxy SIP User Agent SIP Registra r SIP SBC  Architettura SIP Internet

Pag. 8/12 MH AN CH SIP SBC SIP Proxy SIP Registra r SIP User Agent UDP:5066 UDP:5060 NAT-port UPMT signalin g entity SIP User Agent UPMT signalin g entity SIP User Agent UPMT signalin g entity  Architettura SIP Internet

Pag. 9/12  Procedure e messaggi Mobile Host Anchor Node  Procedura di associazione (Ricevuto: VIPA)  Procedura di instaurazione tunnel (Ricevuto: TID1) (Ricevuto: TID2)  Procedura di handover (Inviato: App1,TID2) Association request Association response Tunnel Setup Request Tunnel Setup Response DATA Tunnel Setup Request Tunnel Setup Response DATA Handover Request Handover Response DATA App1 nel tunnel 1 App1 nel tunnel 2

 Il mio lavoro  Progettazione dell’architettura ◦ Distribuzione del carico ◦ Ottimizzazione della connessione con gli host aware  Coordinazione delle entità ◦ Analisi del protocollo SIP ◦ Definizione delle procedure e dei messaggi  Realizzazione delle entità coinvolte ◦ Rilevamento interfacce e misura dei loro parametri ◦ Gestione delle “Policy” assegnate alle applicazioni ◦ Assegnazione dei VIPA 3 Pag. 10/12

vif Legac y appls UPM T appls Legac y appls MMC MMOCE MM-ME MM-SE if2 if n … if1 Real interfaces MMGUI t2 tn t1 Kernel Space MM-AME Users Space SIP messages to AN (using both real and virtual interfaces) UPMT socket API PAFT MM-EE IP Network interfaces  Il Mobile Host … Pag. 10/12

 L’Anchor Node MMS MMOCE MM-VME t2 tn t1 Kernel Space Users Space SIP messages to MH (using both real interface or tunnels) TSA MM-SE To MH To CH PAFT MM-EE IP Network interface (with public IP address) … Pag. 11/12

Conclusioni Gli sviluppi futuri:  Adattamento della soluzione UPMT alla piattaforma Android basata su sistema operativo Linux.  Integrazione con il Protocollo IPsec per rendere sicuro il payload del pacchetto incapsulato.  Connessione diretta verso un terminale aware, anche nel caso in cui si trovi dietro NAT, tramite protocollo ICE (Interactive Connectivity Establishment). Pag. 12/12

GRAZIE A TUTTI DELLA CORTESE ATTENZIONE Università degli Studi di Roma Tor Vergata Facoltà di ingegneria Informatica Andrea Gambitta