Wireless LAN (b)

Transcripción

1 Wireless LAN (b) Francisco López Ortiz Objetivos Conocimientos de Arquitectura MAC y PHY Acceso al medio CSMA/CA y MACA Operación en modos ad- hoc infraestructura b. Modificaciones a la norma Nociones de seguridad

2 Introducción IEEE Redes inalámbricas para 1-2Mbps en la banda 2.4 GHz usando salto de frecuencia(fhss) secuencia directa (DSSS) infrarrojos (IR) IEEE802.11b. Extensión para 5,5 y 11Mbps usando DSSS. Protocolos

3 Componentes y Servicios Nivel Físico (PHY) Formado por dos protocolos: PLCP. Convergencia de capa física. Mapea MPDUs de MAC en tramas PMD. PMD. Protocolo dependiente del medio. Define características eléctricas y de RF del medio. Acepta primitivas de PLCP retornando data streams información de timing parámetros asociados a la señal RF Especifica frecuencias y modulación de la señal 3

4 Formato trama PLCP SYNC contiene 128 bits aleatorizados SIGNAL indica modulación DBPSK (X 0A ) o DQPSK (X 14 ) LENGTH. Microsegundos para tx. MPDU. Preámbulo+Header modula a DBPSK. Transmisión y Recepción PLCP 4

5 Funcionamiento PMD. DSSS Opera en rango GHz (Japón ddto) España opera GHz(Ch 10-11) La modulación SS usa secuencia PN 11chip Barker el AB se esparce 11 veces Generador iniciado en tx y rx con misma semilla La suma XOR (señal+pn) se modula según: DBPSK a 1Mbits DQPSK a 2Mbits Acceso al Medio CSMA/CA En redes wireless,no se puede escuchar y transmitir a la vez:no se detectan colisiones Funcionamiento de CSMA/CA: Antes de tx, estación testea el medio (libre/ocupado) Si no está ocupado, espera un tiempo IFS Si en este tiempo está ocupado, espera al final para realizar cualquier acción Una vez finalizada, se ejecuta el algoritmo de Backoff, con una espera aleatoria uniforme en el intervalo de contienda (CW) Se espera reduciendo el Backoff múltiplo de slots times. Si llega a cero, tx; Si alguien tx, se para descuento 5

6 Acceso al Medio CSMA/CA CWmin Problemas de CSMA/CA A) NODOS OCULTOS B) NODOS EXPUESTOS 6

7 Solución:MACA(Multiple Access CA) Tx y Rx intercambian frames antes de tx Tx envia RTS con tiempo que ocupará medio El Rx contesta con CTS, repitiendo tiempo Comportamiento nodos: Al ver RTS, hay que esperar al CTS (tx cerca), y si no llega CTS, puede transmitir Al ver CTS, esperar longitud (rx cerca) La colisión de RTS/CTS se evita con CSMA/CA Configuraciones y Servicios WLAN Configuraciones. A)Peer to Peer B) Sistema Distribución C)Enlace entre LANs Servicios de datos. Servicios de tipo asíncrono. Servicios de tipo síncrono. No permiten contienda. 7

8 Sistema de Distribución Algunos nodos se desplazan y otros no Los nodos conectados a red se llaman AP o Puntos de Acceso Cada zona AP-x es análoga a célula Servicios del Sistema de Distribución Cada servicio se soporta con una o más tramas MAC Los 5 primeros los integra el AP; los 4 últimos los STAs DISTRIBUCIÓN.Lleva paquete de AP origen a APdestino. INTEGRACIÓN.Modifica direcciones hacia y desde portal. ASOCIACIÓN. Siempre se inicia por el STA. REASOCIACIÓN. Cambio de AP o atributos de conexión. DISOCIACIÓN. Lo realiza un AP, nunca un STA. AUTENTICACIÓN/DEAUTENTICACIÓN.Requisito previo. PRIVACIDAD. Usa WEP que encripta info en el medio. Reparto MSDU entre STAs. 8

9 Asociación Activa.Algoritmo Especifica cómo los nodos seleccionan AP El nodo envía un frame de prueba Los AP alcanzados responden con respuesta a prueba El nodo selecciona (nivel de señal) enviando un frame de requerimiento de asociación El AP responde con respuesta a asociación La desasociación no la provoca STA sino AP Trama MAC genérica Cabecera MAC con control, duración, direcciones y secuencia Body contiene info específica del tipo de trama FCS: 32 bit CRC Campo de Control. Tipo de trama y relación con DS 9

10 Direccionamiento Direcciones de 48bits, al igual que Eth En redes ad-hoc, ToDS=FromDS=0 El caso más complejo ToDS=FromDS=1 indica comunicación de STAs a través de DS (APs) 3 Tipos Tramas MAC Tramas de datos Tramas de control RTS/CTS ACKs paquetes libres de contienda CF Tramas de gestión(management) Asociación (servicios DS) Prueba-Respuesta Beacon tramas de tráfico pendiente en AP (ATIM) 10

11 Descripción Funcional MAC Contiene dos funcionalidades básicas: DFC.Usa MACA para servicios asíncronos en contienda PFC. Para servicios síncronos libre de contienda Un AP se convierte en PC (Punto Coordinador) DFC Utiliza MACA (CSMA/CA con RTS/CTS) Necesario ACKs, provocando retx. si no se recibe Usa campo Duration/ID que contiene el tiempo de reserva para transmisión y ACK Implementa fragmentación de datos Concede prioridad a tramas mediante el espaciado entre tramas (IFS) Soporta Broadcast y Multicast sin ACKs 11

12 Espaciado entre Tramas IFS Cuatro IFS se definen para establecer prioridades SIFS (Short). Para reconocimientos,cts y fragmentos PIFS (PFC). Para acceso libre de contienda DIFS (DFC). Tiempo de testeo de medio normal EIFS (Extended) Retardo cuando se rx. trama errónea Conocimiento del medio(nav) Cada STA contiene el NAV (Network Allocation Vector) con una predicción de cuando quedará libre el medio A enviar RTS o recibir CTS se envía/recibe la duración Otras estaciones toman Duration/ID si es mayor que su NAV 12

13 Fragmentación de tramas Una vez ganada la contienda, usaremos SIFS para cada fragmento y reconocimiento Duration/ID contendrá dur(1 frag)+ack, pero al usar SIFS no se realizarán más contiendas hasta enviar burst El STA descartará tramas duplicadas PFC Las STAs pueden bien usar PCF (STA-Pollable), bien situar su NAV según al comienzo de la contienda El PC toma el control, enviando CF-Poll a STA que podrá transmitir una trama MPDU La longitud del CFP es variable y se puede retrasar, pero mantiene una tasa CFPRate en el Beacon 13

14 Funcionamiento PFC PC gana el medio puesto que espera PIFS<DIFS Tx. Beacon con parámetros CF y elemento DTIM Sitúa NAVs de STAs al final del PFC Envía según lista de Polling, cambia reasociando Solapamiento PCs (BSSs) Si varios PC transmiten a CPFRates semejantes, hay riesgo de colisión de CF Usaremos CSMA/CA sobre DIFS+BackOff(1-Cwmin) 14

15 Subnivel de Gestión MAC Contiene las siguientes funcionalidades: Sincronización Gestión de Potencia Asociación/Reasociación Definición MIB (Management Information Base) Sincronización Una función de sincronización (TSF) mantiene los relojes de las STAs sincronizados Modo Infraestructura: el AP controla el TSF, enviada a los STAs en los beacons, que siempre lo aceptarán Modo Ad-Hoc: el intervalo de Beacon (TBTT) lo establece el STA que instancia la red IBSS. La sincronización puede ser activa(probe Response) o pasiva 15

16 Gestión de Potencia Los dispositivos PS-STAs despiertan en instantes esporádicos, solicitando si tiene paquetes pendientes de entrega en el AP El AP contiene un mapa de paquetes almacenados y los STAs de destino AP envía trama TIM al STA para que despierte b Modifica sólo capa física para ofrecer 5.5/11Mbits Añade funcionalidades opcionales: Preámbulo corto Codificación CCK (Code Complementary Keying) CCK 5.5 envía 4bit/symb. d0d1 codifica a DQPSK. D2d3 codifica a CCK CCK 11 envía 8bit/symb. dod1 codifica a DQPSK. Los tres restantes en QPSK Codificación Convolucional PBCC 16

17 Formatos Trama PLCP A) Trama PLCP larga B) Trama PLCP corta Mecanismos de Seguridad Service Set ID (SSID). El uso de diferentes SSID en los Aps permite superposición de redes. Sin embargo, se suele distribuir el SSID por el AP WEP. Método de autenticación y cifrado. El cifrado WEP contrarresta las escuchas y se basa en RC4 con clave de 40 bits, Harmony ofrece WEP de 128 bits. Posee cuatro claves de cifrado estáticas. La autenticación previene acceso no autorizado 17