Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLAN. Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Πρόσβασης (WLANs) WLAN (Wireless Local Area Networks) Επίσης (κακώς) γνωστά και.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLAN. Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Πρόσβασης (WLANs) WLAN (Wireless Local Area Networks) Επίσης (κακώς) γνωστά και."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLAN

2 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Πρόσβασης (WLANs) WLAN (Wireless Local Area Networks) Επίσης (κακώς) γνωστά και ως WiFi (Wireless Fidelity) Κίνητρο: Αντικατάσταση του καλωδίου και ώθηση της ad-hoc επικοινωνίας (π.χ. υπολογιστές σε ένα meeting) Υπάρχουν πολλά standards για τα WLANs (ευρωπαϊκά, αμερικανικά, ιαπωνικά) με επικρατέστερο το ΙΕΕΕ

3 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Standards Τοπικών Ασύρματων Δικτύων Πρόσβασης Wireless LAN 2.4 GHz5 GHz (2 Mbps) b (11 Mbps) g (22-54 Mbps) HiSWANa (54 Mbps) a (54 Mbps) HiperLAN2 (54 Mbps) HomeRF 2.0 (10 Mbps) Bluetooth (1 Mbps) HomeRF 1.0 (2 Mbps) e (QoS) i (Security) n (248 Mbps based on MIMO) Προσωπικά Ασύρματα Δίκτυα (PANs)

4 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Πλεονεκτήματα των WLANs Δεν απαιτείται κανένα είδος καλωδίωσης Τα κινητά τερματικά είναι ευέλικτα (εννοείται: μέσα στην περιοχή κάλυψης) Εύκολη δημιουργία ad-hoc δικτύου χωρίς κανέναν σχεδιασμό εκ των προτέρων

5 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Μειονεκτήματα των WLANs Παρουσιάζουν μικρότερο throughput (~11 – 54 Mbps) σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ενσύρματα τοπικά δίκτυα (10Mbps – 100Mbps – 1Gbps), λόγω περιορισμών στην ασύρματη μετάδοση, όπως: Μεγαλύτεροι ρυθμοί λαθών (error rates), λόγω παρεμβολών Μεγαλύτερη καθυστέρηση (delay), λόγω μηχανισμών διεξοδικού ελέγχου λαθών (error detection) Μεγαλύτερη διακύμανση καθυστέρησης (jitter), λόγω μηχανισμών διεξοδικής διόρθωσης λαθών (error correction) >> χαμηλή ποιότητα υπηρεσίας (QoS) Πολλές ιδιοταγείς (proprietary) λύσεις προσφέρονται από εταιρίες, επειδή τα standards αργούν να οριστικοποιηθούν, με αποτέλεσμα την επίτευξη διαλειτουργικότητας μόνο σε ομογενή περιβάλλοντα (μόνο π.χ. όταν όλοι οι χρήστες έχουν εξοπλισμό της ίδιας εταιρίας) Τα προϊόντα των ασύρματων τοπικών δικτύων δεν είναι παγκόσμιας εμβέλειας (υπακούουν σε “εθνικούς περιορισμούς”), οπότε δεν αποτελούν παγκόσμια λύση

6 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Οι βασικότεροι Στόχοι των WLANs Να είναι ομοιόμορφη η λειτουργία των προϊόντων WLAN και να παρέχει διαλειτουργικότητα Να επιτευχθεί χαμηλή κατανάλωση ενέργειας (μπαταρία), με χρήση κανόνων διαχείρισης ενέργειας ανάλογα με τη λειτουργία Να μην χρειάζεται ειδική άδεια για την εκπομπή (license-free band) Nα χρησιμοποιήσει εύρωστη και σταθερή τεχνολογία μετάδοσης Να είναι εύκολο προς τον καθένα να το χρησιμοποιήσει και να μην επιβάλει πολυπλοκότητα στη διαχείριση του δικτύου Να προσφέρει διαλειτουργικότητα με τα αντίστοιχα ενσύρματα τοπικά δίκτυα (υποστηρίζοντας ίδια πρωτόκολλα, υπηρεσίες και μηχανισμούς) Να παρέχει ασφάλεια και ιδιοτικότητα (privacy), ώστε να μην μπορεί να έχει πρόσβαση ο ένας στα δεδομένα του άλλου Να χρησιμοποιεί χαμηλή ισχύ εκπομπής, ώστε ένα τέτοιο δίκτυο να είναι όσο το δυνατόν λιγότερο βλαβερό για τον άνθρωπο

7 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα τοπικά δίκτυα τύπου ΙΕΕΕ

8 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα τοπικά δίκτυα τύπου ΙΕΕΕ

9 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLANs με υποδομή Access Point – Σημείο Πρόσβασης Σταθμός, ο οποίος επικοινωνεί τόσο με το ασύρματο τοπικό δίκτυο, όσο και με το σύστημα διανομής (distribution system) Station (STA) - Σταθμός τερματικό με μηχανισμούς πρόσβασης στο ασύρματο μέσο και δυνατότητα επικοινωνίας με το Access Point Basic Service Set (BSS) ομάδα σταθμών που χρησιμοποιούν την ίδια ραδιο-συχνότηταPortal γέφυρα μεταξύ του συστήματος διανομής και εξωτερικών δικτύων Distribution System – Σύστημα Διανομής δίκτυο διασύνδεσης πολλών BSS σε ένα ESS (Extended Service Set) BSS 1 AP BSS 2 Portal 802.x LAN Distribution System LAN STA 1 STA 3 STA 4 STA 2 ESS AP

10 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLANs χωρίς υποδομή (ad-hoc WLANs) Station (STA) Tερματικό με μηχανισμούς πρόσβασης στο ασύρματο μέσο Independent Basic Service Set (IBSS) Oμάδα σταθμών που χρησιμοποιούν την ίδια ραδιο-συχνότητα, χωρίς την παρεμβολή σημείου πρόσβασης IBSS 1 IBSS LAN STA 1 STA 2 STA 3

11 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης – Ασύρματη Επέκταση του Ethernet WLAN radio Bridge control WLAN radio Ethernet ApplicationsApplication Δεδομένα Εφαρμογής TCP/IP stack IP routing TCP/IP Διευθυνσιοδότηση και Δρομολόγηση Διάφανη υποστήριξη IP εφαρμογών

12 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Στοίβα πρωτοκόλλων στο ΙΕΕΕ Μετάδοση στο φυσικό μέσο - Διαμόρφωση σήματος - Επεξεργασία IRFHSSDSSS (LLC, Logical Link Control) (MAC, Medium Access Control) - Έλεγχος Πολλαπλής Πρόσβασης - Ανίχνευση/Διόρθωση Λαθών - Επαναμετάδοση πακέτων

13 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (IR) IR (InfraRed) Ορίστηκε και χρησιμοποιούνταν στην πρώτη original version του standard το 1997 (“IEEE Legacy”) ΒΑΣΙΚΟΤΕΡΑ MEIONEKTHMAΤΑ: Χαμηλοί ρυθμοί μετάδοσης (~1-2 Mbps) και μεγάλη εξασθένιση από φυσικά εμπόδια

14 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (DSSS-α) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Χρησιμοποιείται από το ΙΕΕΕ b Αποκαλείται από πολλούς και ως DS-CDMA, διότι η μεταδιδόμενη πληροφορία διαμορφώνεται πολλαπλασιαζόμενη με μία ακολουθία, όπως ο κώδικας του CDMA Η ακολουθία s(t) των data bits διαμορφώνεται από τον «κώδικα», την λεγόμενη chip sequence s c (t) s(t)s c (t) T b =KT c Tc Tc S(f) S c (f) 1/ T b 1/ T c S(f) * S c (f)

15 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (DSSS-β) s(t)=±1, s c (t)=±1 Το σήμα που στέλνεται είναι: x(t)=s(t) (XNOR) s c (t) Αυτό διευρύνει το χρησιμοποιούμενο εύρος ζώνης κατά ένα μεγάλο παράγοντα K Η αποκωδικοποίηση γίνεται με πολλαπλασιασμό (XNOR) πάλι με το s c (t) στον δέκτη ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Τι κερδίζουμε από αυτή τη “σπατάλη” φάσματος? Ανοσία σε διάφορους τύπους θορύβου και στη παρεμβολή πολλαπλών διαδρομών Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απόκρυψη και κρυπτογράφηση σημάτων Πολλαπλοί χρήστες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ίδιο κανάλι φάσματος με πολύ μικρή παρεμβολή

16 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (DSSS-γ)

17 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (FHSS-α) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Το σήμα μεταδίδεται πάνω από μια ψευδοτυχαία ακολουθία από ραδιοσυχνότητες Ανατίθεται ένας αριθμός καναλιών για το FH σήμα Το εύρος κάθε καναλιού αντιστοιχεί στο εύρος ζώνης του σήματος εισόδου Το σήμα αναπηδά από συχνότητα σε συχνότητα σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα Ο πομπός λειτουργεί σε ένα κανάλι κάθε στιγμή Στο κάθε επόμενο χρονικό διάστημα επιλέγεται μια νέα φέρουσα Η ακολουθία καναλιών καθορίζεται από τον κώδικα διεύρυνσης (spreading code) Ο δέκτης αναπηδά ανάμεσα στις συχνότητες σε συγχρονισμό με τον πομπό και λαμβάνει το μήνυμα

18 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (FHSS-β)

19 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (FHSS-γ) time Frequency

20 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer (FHSS-δ) ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Έχει ως αποτέλεσμα ένα σύστημα, το οποίο είναι αρκετά ανθεκτικό στην παρεμβολή από τρίτους (jamming) Ο κακόβουλος παρεμβολέας πρέπει να παρεμβάλει όλες τις συχνότητες... Προσπάθειες για παρεμβολή σήματος σε μια συχνότητα καταφέρνουν μόνο να καταστρέψουν μερικά bit (όχι όμως όλα) Οι «ωτακουστές» (υποκλοπείς), μπορούν να λάβουν μόνο μέρος της πληροφορίας (το κομμάτι πληροφορίας που μεταδίδεται στην συχνότητα που υποκλέπτεται) Με δεδομένη συνολική ισχύ, μειώνεται η ισχύς της παρεμβολής σε κάθε περιοχή συχνοτήτων (αφού η ισχύς διασπείρεται σε διάφορες συχνότητες για μικρό χρονικό διάστημα)

21 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης ΙΕΕΕ – Physical Layer ΣΥΝΟΨΙΖΟΝΤΑΣ, ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΕΧΟΥΜΕ: Standard a802.11b802.11g ΔιαμόρφωσηIR/FHSS/DSSSOFDMDSSSOFDM

22 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC (Medium Access Control) Αναλαμβάνει να ελέγχει την προσπέλαση στο μέσο Ακολουθεί το πρωτόκολλο CSMA (Carrier Sense Multiple Access), Πολλαπλής Προσπέλασης Ανίχνευσης Φέροντος Ένας κόμβος μπορεί να “ακούσει” αν άλλοι κόμβοι μεταδίδουν Εφόσον οι κόμβοι μπορούν να “ακούσουν” μεταδόσεις άλλων, μπορούν να αναβάλουν τη μετάδοσή τους, ώστε να αποφύγουν μια βέβαιη σύγκρουση Παραλλαγές: Μη επίμονο (non-persistent) CSMA 1-Επίμονο (1-Persistent) CSMA p-Επιμονο (p-Persistent) CSMA Δεν αποφεύγονται όλες οι συγκρούσεις εξαιτίας της αργοπορημένης ανίχνευσης μετάδοσης (καθυστέρηση διάδοσης σήματος)

23 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (Ethernet) Ακολουθεί το πρωτόκολλο CSMA με «ανίχνευση σύγκρουσης» - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) Ο χρήστης ακούει το μέσο (να διαπιστώσει αν είναι ελεύθερο ή όχι) Αν το μέσο είναι απασχολημένο, περιμένει έως ότου ελευθερωθεί Αν το μέσο είναι ελεύθερο, ξεκινά τη μετάδοση των δεδομένων συνεχίζοντας να ακούει το μέσο Αν - κατά τη διάρκεια της μετάδοσης – αντιληφθεί σύγκρουση (ότι δηλ. κάποιος άλλος πήγε να μεταδώσει) τότε σταματά τη μετάδοση

24 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (I) To CSMA έχει νόημα και στο ασύρματο τοπικό δίκτυο: Αν μόνο ένας μεταδίδει, καλό είναι να χρησιμοποιεί όλο το διαθέσιμο bandwidth (όπως και στο Ethernet) Αν ακούς κάποιον να μεταδίδει, προσπάθησε να μην προξενήσεις σύγκρουση Ποια είναι όμως τα προβλήματα??? Η ισχύς του σήματος μειώνεται σημαντικά βάσει του τετραγώνου της απόστασης, μπορεί δηλαδή να μην «ακούει καθαρά» το μέσο ή να μην «ακούσει καθαρά» μία σύγκρουση Τα δύο σημαντικότερα προβλήματα για τον καθορισμό της πρόσβασης στο μέσο: Κάποιος χρήστης να μην ακούει το μέσο επειδή το τερματικό του είναι «κρυμμένο» ( “Hidden Terminal” Problem ) Κάποιος χρήστης να ακούει το μέσο (το οποίο είναι κατειλημμένο) και για τον λόγο αυτόν δεν εκπέμπει προς κάποιον τρίτο. Γνωστό και ως πρόβλημα του «Εκτεθειμένου Τερματικού» (“Exposed Terminal” Problem)

25 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (II) Hidden Terminal Problem (Πρόβλημα Κρυμμένου Τερματικού) O A στέλνει στον B ο C δεν μπορεί να λάβει από τον A (π.χ. λόγω κάποιου εμποδίου) Ο C θέλει να στείλει στον B, οπότε «ακούει» το μέσο Δηλ. το Carrier Sense (από το CSMA/CD) αποτυγχάνει...γιατί???? O C αρχίζει κι αυτός να στέλνει στον Β (προκαλώντας σύγκρουση στον Β) Ο Α δεν μπορεί να αντιληφθεί τη σύγκρουση Δηλ. το Collision Detection (CSMA/CD) αποτυγχάνει...γιατί??? Λέμε ότι ο Α είναι «κρυμμένος» για τον C

26 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (III) Exposed Terminal Problem (Πρόβλημα Εκτεθειμένου Τερματικού) O Β στέλνει στον Α Ο C θέλει να στείλει σε ένα άλλο τερματικό (όχι στο Α ή στο Β), έστω στο D O C πρέπει να περιμένει, αφού «ακούει» (λόγω του CS) ότι γίνεται χρήση του μέσου (αφού βρίσκεται στην εμβέλεια του Β, ο οποίος εκπέμπει) Όμως ο A είναι εκτός εμβέλειας του C, με αποτέλεσμα να μην απαιτείται στην πράξη αναμονή για εκπομπή (για να στείλει στον D) Λέμε ότι ο C είναι «εκτεθειμένος» στον Β D Εμβέλεια του Α Εμβέλεια του Β Εμβέλεια του C

27 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (IV) Η λύση: CSMA/CA (Collision Avoidance – Αποφυγή Σύγκρουσης) Η ανίχνευση φέροντος (Carrier Sensing) συνδυάζεται με μηνύματα σηματοδοσίας για την αποφυγή σύγκρουσης και την επίτευξη πιο «δίκαιου» τρόπου κατανομής του μέσου μεταξύ των τερματικών RTS (Request to Send): ένα τερματικό που θέλει να μεταδώσει (Αποστολέας), πριν στείλει τα πακέτα δεδομένων, ζητά πρώτα την άδεια από τον μελλοντικό Παραλήπτη (με την αποστολή ενός RTS πακέτου σηματοδοσίας) CTS (Clear to Send): ο Παραλήπτης αποκρίνεται στον Αποστολέα και του δίνει το δικαίωμα να στείλει πακέτα δεδομένων, όταν είναι σε θέση να μπορεί να δεχτεί (με την αποστολή ενός CTS πακέτου σηματοδοσίας) Τα πακέτα σηματοδοσίας (RTS και CTS) περιέχουν Διεύθυνση αποστολέα Διεύθυνση παραλήπτη Μήκος πακέτου (που πρόκειται να στείλει/δεχτεί κατά τη μετάδοση)

28 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (V) Με το CSMA/CA αποφεύγεται το πρόβλημα του «κρυμμένου» τερματικού Έστω ότι ο A και ο C θέλουν να στείλουν στον B Και έστω ότι ο A στέλνει πρώτος RTS [ RTS(A, B, x bytes) ] Ο Β στέλνει CTS στην εμβέλειά του, δηλαδή και στον Α και στο C [ CTS(A, B, x bytes) ] Κατά συνέπεια ο C βλέπει ότι ο Β είναι «απασχολημένος» με τον Α, άρα περιμένει και δεν στέλνει δεδομένα και αποφεύγεται η σύγκρουση («μπλοκάρεται» ο C από το CTS του Β)

29 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης MAC στο IEEE (VΙ) Με το CSMA/CA αποφεύγεται το πρόβλημα του «εκτεθειμένου» τερματικού O B θέλει να στείλει στον Α, οπότε στέλνει RTS στην εμβέλειά του, δηλαδή στον Α και στον C [ RTS(Β, Α, x bytes) ] O A βλέποντας τη 2 η παράμετρο του RTS απαντά με CTS στην εμβέλειά του, εφόσον είναι ελεύθερος να δεχτεί δεδομένα [ CTS(Β, Α, x bytes) ] Ο C θέλει να στείλει σε κάποιο άλλο τερματικό (π.χ. στο D) και δεν χρειάζεται να περιμένει, αφού δεν λαμβάνει το CTS του Α Τι θα γινόταν αν ο C λάμβανε το CTS του Α(αν ήταν στην εμβέλεια του Α)? D

30 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασφάλεια στο IEEE Όπου απαιτείται κρυπτογράφηση και πιστοποίηση 3 παράγοντες λαμβάνονται υπόψη οι ανάγκες του χρήστη για ασφάλεια και πόσο αυτές θα κοστίσουν η ευκολία στη χρήση του μηχανισμού οι κυβερνητικοί/εθνικοί περιορισμοί στις μεθόδους κρυπτογράφησης, ειδικά όσον αφορά την εξαγωγή τους

31 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Wired Equivalent Privacy (WEP) Protocol Σχετικά ισχυρό, σε σχέση με το κόστος και τις ανάγκες που καλύπτει «Αυτο-συγχρονιζόμενο» (σταθμοί μπαίνουν και βγαίνουν εύκολα) Χαμηλών υπολογιστικών αναγκών Μπορεί να εξάγεται εκτός ΗΠΑ Προαιρετικό στην υλοποίηση Περιλαμβάνει δύο διαδικασίες (κρυπτογράφηση και πιστοποίηση)

32 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Κρυπτογράφηση (Encryption) Υλοποιείται με ένα κρυφό κλειδί μήκους 40 bits αποθηκευμένο μόνιμα στους σταθμούς Το κλειδί αυτό περνά από μια γεννήτρια για να παραχθεί μια ακολουθία χαρακτήρων βασισμένη στο κρυφό κλειδί Η ακολουθία και τα δεδομένα τροφοδοτούν μια συνάρτηση XOR Το αποτέλεσμα τροφοδοτείται για μετάδοση

33 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Έστω ότι το «δυαδικό 2» ( ) είναι το κλειδί κρυπτογράφησης. Περνάει από μια XOR με το κείμενο που θέλουμε να μεταδώσουμε. Για το παράδειγμά μας το κείμενο είναι το “ HI ” H I XOR Κρυπτογραφημένο κείμενο Όταν λαμβάνεται το κρυπτογραφημένο κείμενο περνά πάλι από μια XOR με το ίδιο κλειδί για να ανακτηθεί το αρχικό κείμενο Κρυπτογραφημένο κείμενο XOR Αποκρυπτογραφημένο κείμενο H I Παράδειγμα Κρυπτογράφησης

34 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Πιστοποίηση (Authentication) Χρησιμοποιεί το ίδιο κρυφό κλειδί με την κρυπτογράφηση (όχι ιδιαίτερα καλό από άποψη ασφάλειας). Γιατί???? να γιατί... Τι θα συμβεί αν παρεμβληθεί κάποιος «ωτακουστής»??

35 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Shared Key Authentication Authentication Req Access PointNode Challenge Text WEP Encryption of Challenge Text Encrypted Challenge Text WEP Decryption of Encrypted Challenge Text Authentication Decision Node Approval based on Decision

36 Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Κινητικότητα και μεταπομπή στο ΙΕΕΕ Ένα τερματικό είναι συνδεδεμένο σε ένα Basic Service Set (BSS) Χαμηλή ποιότητα σύνδεσης? Αναζήτηση νέου μέσου Εύρεση καλύτερης ποιότητας σύνδεσης? Αίτηση συσχέτισης στο νέο Access Point Το τερματικό μεταπέμπεται στο νέο Access Point. To νέο Access Point ειδοποιεί το προηγούμενο, μέσω του Distribution System. Τα IP πακέτα που έχουν ήδη φτάσει στο προηγούμενο Access Point προωθούνται στο νέο Access Point. Yes No Yes Θετική Απάντηση Συσχέτισης από το νέο Access Point Yes No


Κατέβασμα ppt "Δίκτυα Ευρείας Ζώνης WLAN. Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Πρόσβασης (WLANs) WLAN (Wireless Local Area Networks) Επίσης (κακώς) γνωστά και."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google