Mobile IP: Issues, Challenges and Solutions¶

背景

🔥 移动用户增多 -> 无缝衔接的体验需求增多 🔥

Mobile IP -> 在多个区域的 Access Point 切换时，不用重新建立 End2End 的连接

组分

Mobile Node (MN)
Home Network (HN)
Home Agent (HA)
Foreign Network (FN)
Foreign Agent (FA)
Care-of-Address (CoA)
- FA CoA: equals to FA's IP Addr. shared by all connected MNs
- CO CoA: by DHCP Server
Correspondent Node (CN)
Tunneling

其实这些的工作原理都已经在 Mobility Management Slide 中详细解释了 👍

优点

可扩展性: 但凡能用 IP 的设备就能用 Mobile IP
错误恢复: 一个子网连接出问题，可以迅速切换到别的网络
平台无关: Mobile IP 是 standard protocol, 与平台无关
成本节约: 维护简单 + 错误处理强
安全性提升: 🔥🔥🔥
- Integrity: Mobile-Home Authentication Extension (MHAE)
- Authentication: Hash-based message authentication code (HMAC-MD5)

目前存在的问题

(1) Security Issues

Denial Of Service Attacks
- DoS 攻击单一节点 💣
- DoS 使关键链路拥塞 🚗
- Defense: Secret-key Authentication + Integrity Checking
信息窃取
- 未经认证者访问局域网 (WLAN 的本质是 broadcast 的) 🔑
- Defense: Link2Layer Encryption + End2End Enc
内部信息外泄
- 某些心怀不满的员工将内部数据导出外泄 🧨
- Defense: Strict Access Control + User Authentication
Replay Attack
- Attackers 获取一些过期的副本，用假装自己是MN 🕶️
- Defense: Add "Identification Field" (ID 字段)

ID 字段是如何工作的

为了防止上述攻击，移动IP协议设计了一个动态生成的Identification字段，其作用是确保每次注册请求都是唯一且不可重复的：

Identification字段的组成：
- Identification字段可以包含时间戳（timestamp）或随机数（nonce）：
  - 时间戳：移动节点在发送注册请求时，记录当前时间
  - 随机数：移动节点生成一个不可预测的随机值
- 这些值确保每次请求都与之前不同
验证过程：
- 当“家乡代理”（Home Agent，HA）收到注册请求时，它会检查Identification字段：
  - 如果字段中的值是过期的时间戳或与预期不符，则拒绝该请求
  - 如果字段有效，HA会将其复制到响应消息中并返回给移动节点
防御效果：
- 即使攻击者截获了某个合法请求并试图重放，由于Identification字段已经过期或无效，家乡代理能够识别并拒绝该伪造请求

(2) Triangulation Problem

三角路由，解决方式是 cache binding

(3) Reliability Issues

这是移动IP 在设计上的一个争议点，即：是否需要确保基于TCP的连接在移动节点发生“换站” 时能够保持可靠性

支持的观点 (网络承担重传责任):

TCP连接应该在移动节点切换到新的网络时保持不中断，旨在提高用户体验，避免因网络切换导致通信失败

返对的观点 (用户承担重传责任):

很多操作实际上是burst的短时操作。如传输失败，用户习惯于手动重新尝试

📌 目前实际上是用户承担

(4) Latency Issues

Conclusion

存在部分的问题需要解决，但是潜力巨大！💥