Overview of IEEE 802.11 Standard. Η οικογένεια προτύπων 802.x... IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 Token Bus IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.11 Wireless IEEE.

Παρουσίαση με θέμα: "Overview of IEEE 802.11 Standard. Η οικογένεια προτύπων 802.x... IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 Token Bus IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.11 Wireless IEEE."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Overview of IEEE 802.11 Standard

2 Η οικογένεια προτύπων 802.x... IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 Token Bus IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.11 Wireless IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC) OSI Layer 2 (Data Link) OSI Layer 1 (Physical) MAC PHY

3 802.11 Με Υποδομή BSS 1 Access Point Access Point BSS 2 Portal 802.x LAN Distribution System 802.11 LAN STA 1 STA 3 STA 4 Station (STA) – terminal with access mechanisms to the wireless medium and radio contact to the access point Basic Service Set (BSS) – group of stations using the same radio frequency Access Point – station integrated into the wireless LAN and the distribution systemPortal – bridge to other (wired) networks Distribution System – interconnection network to form one logical network (EES: Extended Service Set) based on several BSS STA 2 ESS

4 802.11 Ad-Hoc – Station (STA): – Station (STA): terminal with access mechanisms to the wireless medium – Independent Basic Service Set – Independent Basic Service Set (IBSS): (IBSS): group of stations using the same radio frequency without an Access Point IBSS 1 IBSS 2 802.11 LAN STA 1 STA 2 STA 3

5 Στοίβα Πρωτοκόλλων 802.11

6 802.11 – Ασύρματη Επέκταση του Ethernet 802.11 WLAN radio Bridge control 802.11 WLAN radio Ethernet ApplicationsApplication Application Level Data TCP/IP stack IP routing TCP/IP Network addressing, routing Διάφανη υποστήριξη IP εφαρμογών

7 Τεχνικά Χαρακτηριστικά

8 To ΜAC είναι υπεύθυνο για δέσμευση του καναλιού δέσμευση του καναλιού διευθυνσιοδότηση (addressing) διευθυνσιοδότηση (addressing) δομή των πλαισίων μετάδοσης δομή των πλαισίων μετάδοσης έλεγχο λαθών (επαναμεταδόσεις) έλεγχο λαθών (επαναμεταδόσεις) fragmentation/reassembly fragmentation/reassembly Τρία είδη πλαισίων: management (association, synchronization, authentication) management (association, synchronization, authentication) control (acks, end of contention-free period) control (acks, end of contention-free period) data data

9 Distributed Coordination Function (DCF) - υποχρεωτική - η βασική μέθοδος πρόσβασης - βασίζεται στον ανταγωνισμό για το μέσο (contention) Point Coordination Function (PCF) - προαιρετική - χωρίς ανταγωνισμό - μειώνει τις μεταβολές στις καθυστερήσεις μετάδοσης - μόνο στη δομημένη διάρθρωση Μέθοδοι Πρόσβασης

10 Sense the medium medium free for t > DIFS ? Send RTS Collision ? Receive CTS Send data Receive ACK Yes No Yes (Retransmission) Error ? No Yes Backoff Distributed Coordination Function (I) (Listen Before Talk - CSMA/CA) DIFS: DCF Interframe Space

11 Collision Hidden Terminal Problem

12 Πολύ σημαντική η ενημέρωση των NAVs με τη χρήση των RTS/CTS/data MPDUs (επιλύει το πρόβλημα του “κρυμένου τερματικού” - hidden terminal problem)

13 Παράδειγμα Μετάδοσης με DCF RTS CTS

14 Point Coordination Function (I) Ενεργοποιείται από το ΑΡ όποτε αυτό κρίνει ότι πρέπει να περάσει Ενεργοποιείται από το ΑΡ όποτε αυτό κρίνει ότι πρέπει να περάσει σε contention-free period (πιθανόν για να επιλύσει πολλαπλές σε contention-free period (πιθανόν για να επιλύσει πολλαπλές συγκρούσεις) συγκρούσεις) Σε αυτή τη λειτουργία το ΑΡ ονομάζεται και Point Coordinator Σε αυτή τη λειτουργία το ΑΡ ονομάζεται και Point Coordinator Έχει προτεραιότητα σε σχέση με την DCF γιατί ενεργοποιείται μετά Έχει προτεραιότητα σε σχέση με την DCF γιατί ενεργοποιείται μετά από idle χρόνο PIFS<DIFS από idle χρόνο PIFS<DIFS

15 Synchronization beacon (Including the Target Beacon Transition Time - TBTT) Variable duration of Contention Free Period Point Coordination Function (II)

16 SIFS Μόλις έρθει η σειρά του, ένα STA επιλέγει να μεταδώσει σε ένα άλλο STA στο ίδιο BSS Mόλις το άλλο STA λάβει τα δεδομένα, απαντά με ένα DCF Ack στο πρώτο STA To AP περιμένει χρόνο ίσο με PIFS πριν συνεχίσει με το επόμενο STA Στην περίπτωση που ένα STA θέλει να μιλήσει σε ένα άλλο STA κατά τη διάρκεια της PCF Point Coordination Function (III) (TBTT)

17 Ασφάλεια στο 802.11 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 περιορισμοί στις μεθόδους κρυπτογράφησης, ειδικά όσον αφορά την εξαγωγή τους

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

19 Κρυπτογράφηση (Encryption) Υλοποιείται με ένα κρυφό κλειδί μήκους 40 bits αποθηκευμένο μόνιμα στους σταθμούςΥλοποιείται 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 κλειδίΤο κλειδί αυτό περνά από μια γεννήτρια για να παραχθεί μια ακολουθία χαρακτήρων βασισμένη στο κρυφό κλειδί Η ακολουθία και τα δεδομένα τροφοδοτούν μια XORΗ ακολουθία και τα δεδομένα τροφοδοτούν μια XOR Το αποτέλεσμα τροφοδοτείται για μετάδοσηΤο αποτέλεσμα τροφοδοτείται για μετάδοση

20 Έστω ότι το διαδικό 2 (00000010) 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 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 XOR 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 Κρυπτογραφημένο κείμενο Όταν λαμβάνεται το κρυπτογραφημένο κείμενο περνά πάλι από μια XOR Με το ίδιο κλειδί για να ανακτηθεί το αρχικό κείμενο. 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 Κρυπτογραφημένο κείμενο XOR 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 H I Παράδειγμα Κρυπτογράφησης

21 Πιστοποίηση (Authentication) Χρησιμοποιεί το ίδιο κρυφό κλειδί με την κρυπτογράφηση (όχι και τόσο καλό από άποψη ασφάλειας)Χρησιμοποιεί το ίδιο κρυφό κλειδί με την κρυπτογράφηση (όχι και τόσο καλό από άποψη ασφάλειας)

22 Shared Key Authentication Access PointNode

23 Shared Key Authentication Authentication Req Access PointNode

24 Shared Key Authentication Authentication Req Access PointNode Challenge Text

25 Authentication Req Access PointNode Challenge Text WEP Encryption of Challenge Text Shared Key Authentication

26 Authentication Req Access PointNode Challenge Text WEP Encryption of Challenge Text Encrypted Challenge Text

27 Shared Key Authentication Authentication Req Access PointNode Challenge Text WEP Encryption of Challenge Text Encrypted Challenge Text WEP Decryption of Encrypted Challenge Text

28 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

29 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

30 Κινητικότητα A STA associated with a BSS Poor connection quality ? Scan the medium Find a better connection ? Reassociation request to new AP STA has roamed to a new AP New AP informs DS Old AP is notified through DS Yes No Yes Reassosiation response Yes No

31 MT Καμία ρύθμιση για τα πακέτα που θα χαθούν κατά τη διάρκεια του handover (αφήνεται στα υψηλότερα επίπεδα - IP)Καμία ρύθμιση για τα πακέτα που θα χαθούν κατά τη διάρκεια του handover (αφήνεται στα υψηλότερα επίπεδα - IP)

32 IEEE 802.11a – compatible MAC – now 5 GHz band – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) – transmission rates up to 54 Mbit/s – close cooperation with BRAN (ETSI Broadband Radio Access Network) - HIPERLAN/2 IEEE 802.11b – combatible MAC – higher data rates at 2.4 GHz – Direct Sequence Spread Specrtum (Complemendary Code Keying) – proprietary solutions already offer 10 Mbit/s Εξέλιξη του 802.11

33 Characteristics802.11802.11b802.11aHiperlan/2 ModulationFH/DSSSDSSSOFDM Carrier Frequency 2.4 GHz 5 GHz Max Physical Rate 2 Mb/s11 Mb/s54 Mb/s Max Data Rate, Layer 3 1.2 Mb/s5 Mb/s32 Mb/s Medium Access Control / Media Sharing CSMA/CA Central Resource Control / TDMA/TDD ConnectivityConn.-less Conn.-oriented MulticastYes

34 IEEE 802.11e Wireless LAN for QoS

35 Περιορισμοί του 802.11 σε QoS To DCF βασίζεται στον ανταγωνισμό και γι’ αυτό το λόγο δεν παρέχει διαφοροποίηση της κίνησης και εγγυημένες καθυστερήσεις ή απώλειες. To DCF βασίζεται στον ανταγωνισμό και γι’ αυτό το λόγο δεν παρέχει διαφοροποίηση της κίνησης και εγγυημένες καθυστερήσεις ή απώλειες. Στο PCF το Beacon μπορεί να καθυστερήσει αν το κανάλι χρησιμοποιείται για μετάδοση, καθυστερώντας τη μετάβαση σε contention-free περίοδο.Στο PCF το Beacon μπορεί να καθυστερήσει αν το κανάλι χρησιμοποιείται για μετάδοση, καθυστερώντας τη μετάβαση σε contention-free περίοδο. Στο PCF είναι άγνωστη η περίοδος μετάδοσης ενός τερματικού στο οποίο δίνεται η άδεια μετάδοσης (polling).Στο PCF είναι άγνωστη η περίοδος μετάδοσης ενός τερματικού στο οποίο δίνεται η άδεια μετάδοσης (polling).

36 EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function) CSMA/CA and Exponential Backoff Eight Traffic Categories (TCs) within one station

37 Inter Frame Space and Contention Window newCW [TC]>=((oldCW[TC]+1)*PF)-1

38 HCF (Hybrid Coordination Function)

39 Inter-Access Point Protocol (IAPP) – 802.11f Στόχος του η δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ Aps για την ανταλλαγή πληροφοριών, ώστε να επιταχυνθεί η διαδικασία μεταπομπής. Θεωρητικά το IAPP δεν περιορίζεται μόνο για το 802.11, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλα συστήματα (π.χ. Bluetooth).

40 Διαδικασία Μεταπομπής

41 Μηνύματα IAPP Μεταδίδονται πάνω από TCP Το Move-Response περιέχει το Context Block –“A container for information defined in other 802.11 standards that needs to be forwarded from one AP to another upon reassociation of a MS”. –Αποτελείται από μια μεταβλητή σειρά Information Elements (IΕs) της μορφής: –To 802.11f δεν ορίζει συγκεκριμένα ΙΕs, εξαρτάται από τη χρήση του

42 WLAN AP GPRS/ UMTS IWU Internet Corresponding Node HLR (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) IP Gateway Διαλειτουργικότητα WLANs με δίκτυα GPRS/UMTS IMSI@network.country Authentication Server EAP-SIM