1. Mobilidade em NGN: Estudo, Análise de
Protocolos e Proposta de Modelo de
Simulação HIP
Paulo César da Silva & Antônio Marcos Alberti
Abstract – This paper aims the study and analysis of mobility II. NEXT GENERATION NETWORK (NGN)
management in NGN’s context, besides analysis of HIP (Host
De acordo com a Recomendação Y.2001 do ITU-T, pode-
Identity Protocol).
Resumo – Este artigo tem por objetivo o estudo e a análise do se definir NGN tal qual mostrado na Figura 1.
gerenciamento de mobilidade no contexto das redes NGN, além
da análise do protocolo HIP (Host Identity Protocol).
Palavras chave – HIP, mobilidade, NGN.
I. INTRODUÇÃO
Atualmente, um dos temas mais discutidos na área de redes
de comunicações é como se dará a convergência de serviços
em uma única rede. Esta rede tem sido chamada de rede de
próxima geração ou NGN – Next Generation Network. Ela
Figura 1 - Definição de NGN.
promete concretizar o velho sonho de uma plataforma comum
para o transporte de vídeo, voz, imagens e dados. A NGN
Ou seja, uma rede de comutação de pacotes capaz de prover
deverá permitir que aplicações como telefonia sobre IP, acesso
serviços de telecomunicações que fazem uso de múltiplas
a Web através de telefones móveis, distribuição de vídeo
tecnologias banda larga com suporte a QoS e cujas funções de
sobre demanda e vídeo telefonia se tornem realidade.
transporte são independentes das funções relativas aos
Um dos principais desafios existentes para prover essa
serviços.
integração é o gerenciamento da mobilidade. O principal
A principal característica da NGN é a separação de serviços
problema na mobilidade IP é a sobrecarga de funções que o
do transporte, permitindo serem oferecidos separadamente e
endereço IP possui, isto é, um endereço IP identifica o
desenvolvidos independentemente.
endereço do dispositivo na topologia da rede na camada de
As funções de transporte são realizadas por redes de
rede, e também identifica o host na camada de transporte.
comutação de pacotes IP. O protocolo SIP deve ser usado no
Dentre alguns protocolos que dão suporte a redes de dados
controle de sessões. A separação entre serviços e transporte é
móveis com enfoque na mobilidade, está o protocolo HIP
representada por dois blocos distintos ou estratos de
(Host Identity Protocol). Ele foi escolhido neste trabalho por
funcionalidade. As funções de transporte residem no Estrato
se tratar de um protocolo ainda experimental que tem como
de Transporte e as funções relacionadas a aplicações residem
objetivo lidar com a mobilidade IP e a segurança na
no Estrato Serviço, tal qual mostrado na Figura 2.
comunicação, usando uma abordagem diferente, podendo
O estrato de serviço pode envolver um conjunto complexo
ainda ser combinado com outros protocolos. O HIP possibilita
de plataformas de serviços distribuídas geograficamente ou
o desacoplamento das camadas de rede e transporte, surgindo
em um caso simples, funções de serviço em dois sites de
então o que tem sido chamado de camada de identificação de
usuários finais. Há um conjunto de funções de aplicações
host (Camada 3,5). Essa nova estrutura na pilha TCP/IP é
relacionadas aos serviços a serem invocados. Neste estrato de
capaz de lidar com a troca de endereço IP de forma dinâmica.
serviços pode estar, por exemplo, serviços de voz, serviços de
No nosso trabalho serão levantados os requisitos de uma
dados, ou serviços de vídeo, ou alguma combinação destes
implementação de um modelo de comunicação e mobilidade
(serviços multimídia).
sobre o protocolo HIP.
P. C. Silva (pcsilva@gee.inatel.br) e A. M. Alberti (alberti@inatel.br)
pertencem ao Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel. Av. João de
Camargo, 510 - Santa Rita do Sapucaí - MG - Brasil - 37540-000.

2. ele irá armazenar o mapeamento entre o FQDN e o endereço
IP do RVS correspondente. O mapeamento direto entre o HI e
o endereço IP será armazenado no RVS. Logo, um host móvel
que irá se registrar no RVS e atualizará sua gravação no DNS
para atualizar o mapeamento entre o do FQDN e IP do RVS.
Então, quando outro host estiver procurando pelo host móvel
no servidor DNS, ele irá obter o HI do host móvel e o
endereço IP do seu RVS.
Figura 2 - Separação das funções de transporte das funções de serviços.
É neste contexto que se encaixa a gerencia de mobilidade
generalizada, que é termo designado pelo ITU-T para
caracterizar a situação onde os usuários da rede devem ser
reconhecidos como uma única pessoa mesmo utilizando
diferentes tecnologias de acesso.
A mobilidade generalizada permitirá aos usuários gerenciar
consistentemente seus serviços através dos limites existentes
na rede.
No futuro, os usuários terão disponibilidade de um número Figura 3 - Estabelecendo uma conexão HIP [3].
muito maior de tecnologias de acesso, e os mesmos desejarão
fazer o roaming entre estas redes, mantendo o acesso Mobilidade no meio da sessão pode ser executada através
consistente aos serviços contratados. do pacote UPDATE com o parâmetro Readdress (REA).
Quando um dos hosts estiver mudando seu endereço IP, ele
III. HOST IDENTITY PROTOCOL (HIP) enviará o pacote UPDATE para os outros hosts e para seu
RVS, informando a troca de endereço IP.
Host Identity Protocol é um novo protocolo proposto pela No futuro, os dispositivos móveis terão mais de uma
IETF por Robert Moscowitz. HIP introduz um novo espaço de interface de rede. Um pacote de dado poderá alcançar o
nomes baseado em chaves públicas – HI (Host Identity) e uma dispositivo móvel através de diferentes interfaces, no qual
nova camada - Camada de Identificação de Host (Camada 3,5) chamamos de multi-homing. HIP suporta multi-homing e é um
[1,2], possibilitando assim o desacoplamento das camadas de dos candidatos a prover multi-homing no IPv6.
rede e transporte.
Logo, a principal idéia do HIP é separar a localização da IV. PROPOSTA DE MODELO DE SIMULAÇÃO
identificação. Isto é feito pelo uso de um identificador de
terminal (Host Identifier). A proposta do protocolo tem como Dentre alguns protocolos que dão suporte a redes de dados
móveis com enfoque na mobilidade, está o protocolo HIP
princípios prover o gerenciamento da segurança e dar suporte
(Host Identity Protocol). Ele foi escolhido neste trabalho por
a mobilidade em redes sem fios heterogêneas. Isso é feito pelo
se tratar de um protocolo ainda experimental que tem como
vinculo da conexão da camada de transporte ao HI, ao invés
objetivo lidar com a mobilidade IP e a segurança na
do endereço IP. comunicação, usando uma abordagem diferente, podendo
Na tradicional arquitetura TCP/IP, o endereço IP é ainda ser combinado com outros protocolos.
sobrecarregado com as funções de identificador e localizador, Serão modelados e implementados em simulador de eventos
criando assim uma série de problemas para mobilidade e discretos os aspectos referentes ao estabelecimento da
multihoming. No HIP o endereço IP, independente da versão conexão HIP e o gerenciamento de mobilidade. O objetivo é
(IPv4 ou IPv6), é puramente um localizador, enquanto o HI, iniciar a implantação de um conjunto de modelos básico, que
usualmente representado através do HIT (Host Identity Tag), é futuramente será ampliado para contemplar outras funções e
quem identifica o host. combinações com outros protocolos.
O HI será mapeado para um endereço IP, automaticamente.
Isso pode ser feito através do servidor DNS (Domain Name
A. Estabelecendo uma conexão HIP
System) ou servidor Rendezvous (RVS). No atual modelo da
Internet, o mapeamento entre o FQDN (Fully-Qualified O HIP estabelece uma conexão através do four-way
handshake, que contém uma chave a ser trocada entre os
Domain Name) e o endereço IP é armazenado no DNS.
hosts. A Figura 4 mostra a conexão HIP sendo estabelecida
Entretanto, quando um host está em roaming, o DNS não é
através do four-way handshake.
capaz de se atualizar imediatamente. Para resolver este
problema é introduzido o servido Rendezvous (RVS). Assim o
DNS não armazenará mais o FQDN e o endereço IP do host;

3. simulador de eventos discretos, será feita a análise de
desempenho do protocolo HIP, em vários aspectos como
análise de handoff, tempo de atraso, desempenho, funções,
entre outros.
Esperamos através deste trabalho, poder implementar o
protocolo HIP combinado com outros protocolos, como MIP
(Mobile IP); SIP (Session Initiation Protocol), entre outros,
para analisarmos um ambiente de mobilidade completa, com
análise no transporte e nos serviços.
Figura 4 - Four-way handshake [3].
VI. AGRADECIMENTOS
A troca de mensagens se dá através de dois elementos da Gostaríamos de agradecer a FAPEMIG (Fundação de
rede, chamados de Initiator e Responder. O Initiator é Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais) pelo suporte a
responsável por iniciar a sessão, sendo o Responder o host que este trabalho.
é chamado, é ele quem inicia a troca de dados.
O processo de estabelecimento de conexão, também REFERÊNCIAS
chamado de HIP Base Exchange, serve para gerenciar o [1] R. Moskowitz, et al., "Host Identity Protocol," draft-ietfhip-base-01
estabelecimento dos estados entre o Initiator e o Responder. A (work in process), Internet Draft, IETF, 25October 2004.
troca de mensagens é iniciada quando o Initiator envia a [2] R. Moskowitz and P. Nikander, "Host Identity Protocol Architecture,"
mensagem de gatilho, I1, ao Responder. Mas é o segundo draft-ietf-hip-arch-00 (work in process), Internet Draft, IETF, 16
pacote, R1, que inicia a troca de informações. Esse pacote October 2004.
contém um quebra-cabeça, um desafio criptografado, que
[3] So, J.Y.H.; Jidong Wang; Jones, D., “SHIP mobility management hybrid
deve ser resolvido pelo Initiator para continuar a troca de SIP-HIP scheme (artigo aceito para publicação em periódico),” IEEE.
informações. Em sua resposta, I2, o Initiator deve mostrar a
[4] Internet Engineering Task Force IETF. http://www.ietf.org
solução do quebra-cabeça. Sem a solução a mensagem I2 é
simplesmente descartada. [5] ITU-T Rec Q.1706/Y.2801 (2006), “Mobility management requirements
for NGN”.
Esta troca de mensagens estabelece um canal IPsec,
garantindo segurança e proteção na comunicação de dados [6] P. Nikander, et al., "End-Host Mobility and Multi-Homing with Host
Identity Protocol," draft-ietf-hip-mm-00 (work in process), Internet
entre os hosts. Draft, IETF, 17 October 2004.
[7] P. Nikander and T. Henderson, "Considerations on HIP based IPv6
B. Mobilidade HIP (Roaming) multi-homing," draft-nikander-multi6-hip-01 (work in process), Internet
Para prover mobilidade durante a conexão, é definido o Draft, IETF, 15 July 2004.
parâmetro REA (parâmetro de re-endereçamento). Esse
parâmetro permite que os hosts possam trocar informações
sobre seus endereços IP e sobre quaisquer mudanças nesses Paulo César da Silva nasceu em Furnas, MG, em 1986. Possui o título de
técnico em telecomunicações (Instituto Educacional “Máris Célis”, 2004). É
endereços. estudante do sexto período em Engenharia Elétrica pelo Instituo Nacional de
Um host móvel pode algumas vezes trocar o endereço IP Telecomunicações.
associado a ele. Esta troca pode ser feita devido a vários
fatores, sendo um deles o movimento do host para outra sub- Antônio Marcos Alberti nasceu em Tucunduva, RS, em 1972. Graduou-se
rede. Em ordem de manter a comunicação, o host deve em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM),
informar ao seu parceiro sobre seu novo endereço IP. RS, em 1996. Recebeu os títulos de mestre e de doutor em Engenharia Elétrica
pela Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, SP, em
No caso geral, quando um host móvel está se movendo para 1998 e 2003, respectivamente. Está no Inatel desde 2004, onde é professor
outra rede, ele é desconectado do seu parceiro por um breve adjunto e atua na graduação e pós-graduação. Faz parte do conselho editorial
período de tempo enquanto ele troca de um endereço IP por da revista Telecomunicações. Em 2006, fez parte do comitê técnico das
conferências Globecom, TEMU, ICDT e ANSS. Possui vários artigos
outro. Depois de obter um novo endereço IP, o host móvel
publicados em congressos e revistas, nacionais e internacionais. Sua principal
envia o parâmetro REA ao outro host através de uma área de atuação é redes de comunicações, tendo atuado no projeto,
mensagem UPDATE. No REA são informados todos os dados modelamento, simulação, análise de desempenho e otimização destas redes.
da nova conexão, além do novo endereço IP do host móvel.
V. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Um tema que vêm sendo largamente discutido sobre as
redes de próxima geração é como se dará o gerenciamento de
mobilidade para todos os tipos de serviços. É nesse contexto
que aparece o protocolo HIP.
Através dos resultados a serem obtidos por meio do