Securing route optimisation in NEMO

Third International Symposium on Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc,and Wireless Networks. 4-6 April 2005. Riva del Garda, Trentino, ItalyThe network mobility (NEMO) basic support protocol enables mobile networks to change their point of attachment to the Internet, while preserving established sessions of the nodes within the mobile network. When only a nonnested mobile network is considered, the so-called triangle routing is the main problem that should be faced. In mobile IPv6, the route optimisation mechanism solves this problem, and the return routability mechanism aims to limit the security concerns originated because of the route optimisation. Nowadays return routability is considered a weak solution (i.e., based on strong assumptions). In this article we explore different approaches to route optimisation in NEMO and we devise how to adapt some of the terminal mobility solutions to a NEMO environment, where, as we propose, a delegation of signalling rights from the mobile network node to the mobile router is necessary.Publicad

A network mobility management architecture for a heteregeneous network environment

Network mobility management enables mobility of personal area networks and vehicular networks across heterogeneous access networks using a Mobile Router. This dissertation presents a network mobility management architecture for minimizing the impact of handoffs on the communications of nodes in the mobile network. The architecture addresses mobility in legacy networks without infrastructure support, but can also exploit infrastructure support for improved handoff performance. Further, the proposed architecture increases the efficiency of communications of nodes in the mobile network with counter parts in the fixed network through the use of caching and route optimization. The performance and costs of the proposed architecture are evaluated through empirical and numerical analysis. The analysis shows the feasibility of the architecture in the networks of today and in those of the near future.Verkkojen liikkuuvudenhallinta mahdollistaa henkilökohtaisten ja ajoneuvoihin asennettujen verkkojen liikkuvuuden heterogeenisessä verkkoympäristössä käyttäen liikkuvaa reititintä. Tämä väitöskirja esittää uuden arkkitehtuurin verkkojen liikkuvuudenhallintaan, joka minimoi verkonvaihdon vaikutuksen päätelaitteiden yhteyksiin. Vanhoissa verkoissa, joiden infrastruktuuri ei tue verkkojen liikkuvuutta, verkonvaihdos täytyy hallita liikkuvassa reitittimessa. Standardoitu verkkojen liikkuvuudenhallintaprotokolla NEMO mahdollistaa tämän käyttäen ankkurisolmua kiinteässä verkossa pakettien toimittamiseen päätelaitteiden kommunikaatiokumppaneilta liikkuvalle reitittimelle. NEMO:ssa verkonvaihdos aiheuttaa käynnissä olevien yhteyksien keskeytymisen yli sekunnin mittaiseksi ajaksi, aiheuttaen merkittävää häiriötä viestintäsovelluksille. Esitetyssä arkkitehtuurissa verkonvaihdon vaikutus minimoidaan varustamalla liikkuva reititin kahdella radiolla. Käyttäen kahta radiota liikkuva reititin pystyy suorittamaan verkonvaihdon keskeyttämättä päätelaitteiden yhteyksiä, mikäli verkonvaihtoon on riittävästi aikaa. Käytettävissa oleva aika riippuu liikkuvan reitittimen nopeudesta ja radioverkon rakenteesta. Arkkitehtuuri osaa myös hyödyntää infrastruktuurin tukea saumattomaan verkonvaihtoon. Verkkoinfrastruktuurin tuki nopeuttaa verkonvaihdosprosessia, kasvattaenmaksimaalista verkonvaihdos tahtia. Tällöin liikkuva reitin voi käyttää lyhyen kantaman radioverkkoja, joiden solun säde on yli 80m, ajonopeuksilla 90m/s asti ilman, että verkonvaihdos keskeyttää päätelaitteiden yhteyksiä. Lisäksi ehdotettu arkkitehtuuri tehostaa kommunikaatiota käyttäen cache-palvelimia liikkuvassa ja kiinteässä verkossa ja optimoitua reititystä liikkuvien päätelaitteiden ja kiinteässä verkossa olevien kommunikaatiosolmujen välillä. Cache-palvelinarkkitehtuuri hyödyntää vapaita radioresursseja liikkuvan verkon cache-palvelimen välimuistin päivittämiseen. Heterogeenisessä verkkoympäristossä cache-palvelimen päivitys suoritetaan lyhyen kantaman laajakaistaisia radioverkkoja käyttäen. Liikkuvan reitittimen siirtyessä laajakaistaisen radioverkon peitealueen ulkopuolelle päätelaitteille palvellaan sisältöä, kuten www sivuja tai videota cache-palvelimelta, säästäen laajemman kantaman radioverkon rajoitetumpia resursseja. Arkkitehtuurissa käytetään optimoitua reititystä päätelaitteiden ja niiden kommunikaatiokumppaneiden välillä. Optimoitu reititysmekanismi vähentää liikkuvuudenhallintaan käytettyjen protokollien langattoman verkon resurssien kulutusta. Lisäksi optimoitu reititysmekanismi tehostaa pakettien reititystä käyttäen suorinta reittiä kommunikaatiosolmujen välillä. Esitetyn arkkitehtuurin suorituskyky arvioidaan empiirisen ja numeerisen analyysin avulla. Analyysi arvioi arkkitehtuurin suorituskykyä ja vertaa sitä aikaisemmin ehdotettuihin ratkaisuihin ja osoittaa arkkitehtuurin soveltuvan nykyisiin ja lähitulevaisuuden langattomiin verkkoihin.reviewe

Algorithmes d'adressage et routage pour des réseaux fortement mobiles à grande échelle

After successfully connecting machines and people later (world wide web), the new era of In-ternet is about connecting things. Due to increasing demands in terms of addresses, mobility, scalability, security and other new unattended challenges, the evolution of current Internet archi-tecture is subject to major debate worldwide. The Internet Architecture Board (IAB) workshop on Routing and Addressing report described the serious scalability problems faced by large backbone operators in terms of routing and addressing, illustrated by the unsustainable growth of the Default Free Zone (DFZ) routing tables. Some proposals tackled the scalability and IP semantics overload issues with two different approaches: evolutionary approach (backward com-patibility) or a revolutionary approach. Several design objectives (technical or high-level) guided researchers in their proposals. Mobility is definitely one of the main challenges.Inter-Vehicle Communication (IVC) attracts considerable attention from the research com-munity and the industry for its potential in providing Intelligent Transportation Systems (ITS) and passengers services. Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs) are emerging as a class of wire-less network, formed between moving vehicles equipped with wireless interfaces (cellular and WiFi) employing heterogeneous communication systems. A VANET is a form of mobile ad-hoc network that provides IVC among nearby vehicles and may involve the use of a nearby fixed equipment on the roadside. The impact of Internet-based vehicular services (infotainment) are quickly developing. Some of these applications, driver assistance services or traffic reports, have been there for a while. But market-enabling applications may also be an argument in favor of a more convenient journey. Such use cases are viewed as a motivation to further adoption of the ITS standards developed within IEEE, ETSI, and ISO.This thesis focuses on applying Future Internet paradigm to vehicle-to-Internet communica-tions in an attempt to define the solution space of Future Vehicular Internet. We first introduce two possible vehicle-to-Internet use cases and great enablers for IP based services : eHealth and Fully-electric Vehicles. We show how to integrate those use cases into IPv6 enabled networks. We further focus on the mobility architectures and determine the fundamental components of a mobility architecture. We then classify those approaches into centralized and distributed to show the current trends in terms of network mobility extension, an essential component to vehicular networking. We eventually analyze the performance of these proposals. In order to define an identifier namespace for vehicular communications, we introduce the Vehicle Identification Numbers are possible candidates. We then propose a conversion algorithm that preserves the VIN characteristics while mapping it onto usable IPv6 networking objects (ad-dresses, prefixes, and Mobile Node Identifiers). We make use of this result to extend LISP-MN protocol with the support of our VIN6 addressing architecture. We also apply those results to group IP-based communications, when the cluster head is in charge of a group of followers.Cette thèse a pour objectif de faire avancer l'état de l'art des communications basée sur Internet Protocol version 6 (IPv6) dans le domaine des réseaux véhiculaires, et ce dans le cadre des évolutions récentes de IP, notamment l'avènement du Future Internet. Le Future Internet (F.I.) définit un ensemble d'approches pour faire évoluer l'Internet actuel , en particulier l'émergence d'un Internet mobile exigeant en ressources. Les acteurs de ce domaine définissent les contraintes inhérentes aux approches utilisées historiquement dans l'évolution de l'architecture d'Internet et tentent d'y remédier soit de manière évolutive soit par une rupture technologique (révolutionnaire). Un des problèmes au centre de cette nouvelle évolution d'Internet est la question du nommage et de l'adressage dans le réseau. Nous avons entrepris dans cette thèse l'étude de ce problème, dans le cadre restreint des communications véhiculaires Internet.Dans ce contexte, l'état de l'art du Future Internet a mis en avant les distinctions des approches révolutionnaires comparées aux propositions évolutives basées sur IPv6. Les réseaux véhiculaires étant d'ores-et-déjà dotés de piles protocolaires comprenant une extension IPv6, nous avons entamé une approche évolutive visant à intégrer les réseaux véhiculaires au Future Internet. Une première proposition a été de convertir un identifiant présent dans le monde automobile (VIN, Numéro d'Identification de Véhicule) en un lot d'adresses réseau propres à chaque véhicule (qui est donc propriétaire de son adressage issu de son identifiant). Cette proposition étant centrée sur le véhicule, nous avons ensuite intégré ces communications basés dans une architecture globale Future Internet basée sur IPv6 (protocole LISP). En particulier, et avec l'adressage VIN, nous avons défini un espace d'adressage indépendant des fournisseurs d'accès à Internet où le constructeur automobile devient acteur économique fournissant des services IPv6 à sa flotte de véhicules conjointement avec les opérateurs réseau dont il dépend pour transporter son trafic IP. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'entourage proche du véhicule afin de définir un nouveau mode de communication inter-véhiculaire à Internet: le V2V2I (Angl. Vehicle-to-Vehicle-to-Infrastructure). Jusqu'à présent, les modes de transmission de données à Internet dans le monde du véhicule consistaient en des topologies V2I, à savoir véhicule à Internet, où le véhicule accède à l'infrastructure directement sans intermédiaire. Dans le cadre des communications véhiculaires à Internet, nous proposons une taxonomie des méthodes existantes dans l'état de l'art. Les techniques du Future Internet étant récentes, nous avons étendu notre taxonomie par une nouvelle approche basée sur la séparation de l'adressage topologique dans le cluster de celui de l'infrastructure. Le leader du cluster s'occupe d'affecter les adresses (de son VIN) et de gérer le routage à l'intérieur de son cluster. La dernière contribution consiste en la comparaison des performances des protocoles de gestion de mobilité, notamment pour les réseaux de véhicules et des communications de type vehicule-à-Internet. Dans ce cadre, nous avons proposé une classification des protocoles de gestion de mobilité selon leur déploiement: centralisé (basé réseau ou host) et distribué. Nous avons ensuite évalué les performances en modélisant les durées de configurations et de reconfigurations des différents protocoles concernés

Cost and Efficiency Analysis of NEMO Protocol Entities

To support IP-mobility of networks in motion, IETF proposed Network Mobility (NEMO) protocol that uses various signaling messages to ensure connectivity of the mobile nodes with the Internet and to maintain security of ongoing sessions by protecting the binding updates. As the next-generation wireless and mobile network is supposed to be a unified network based on all-IP technology, compounded by the fact that the number of mobile nodes requiring mobility support has increased significantly, the cost analysis of mobility protocols and the underlying mobility management entities have become essential to avoid their performance degradation. However, there has been no comprehensive cost analysis of NEMO protocol entities that considers all possible costs. In this paper, we have developed analytical models to estimate total costs of key mobility management entities of NEMO. We have defined a metric to compute the efficiency of mobility protocol as well as the mobility entities to find out the percentage of resources used for data (payload) delivery. We have presented numerical results to demonstrate the impact of network size, mobility rate, traffic rate and data volume on the total costs and the efficiency of the NEMO protocol and its key entities. Our results show that a significant amount of resources (bandwidth, processing power, transmission power) are required by the mobility entities for transmission, processing of various signaling messages, as well as searching location database. Our cost analysis will thus help network engineers in estimating actual resource requirements for the key entities of the network in future design while analyzing the data transmission efficiencies of these entities.YesPeer-reviewed journal article