Wireless - Cursuri Automatica si...

Universitatea POLITEHNICA Bucureşti

Reţele Locale de Calculatoare

Reţele Wireless

– curs 5 –02.11.200904.11.2009

Reţele Locale de Calculatoare 2

Cuprins

1. Rolul reţelelor wireless2. Undele electromagnetice3. Transmisia în spectru împrăştiat4. Echipamente specifice5. Topologii specifice6. Standarde pentru reţele locale7. Accesul la mediu8. Formatul cadrului 802.119. Canalele de comunicaţie10. Mecanisme de securitate


Cuprins



1. Rolul reţelelor wireless

Reţelele de calculatoare pot fi:

1.LAN

2.MAN

3.WAN Reţele wireless



LAN – Alternativă la cupru



Avantaje:

– Mobilitate– Investiţii reduse– Reconfigurare uşoară– Nu modificăm spaţiul

Dezavantaje:

– Bandă redusă• Half-duplex• Mediu de transmisie partajat

– Stabilitate a conexiunii scăzută

LAN – Alternativă la cupru



MAN - Conexiuni punct-la-punctAlternativă la fibra optică



Avantaje:

– Mobilitate– Costuri reduse– Nu e nevoie de aprobare

Dezavantaje:

– Bandă redusă– Stabilitate a conexiunii

scăzută

MAN - Conexiuni punct-la-punctAlternativă la fibra optică



O nouă perspectivăMAN - Conexiuni punct-la-multipunct



MAN - Conexiuni punct-la-multipunctO nouă perspectivă



În concluzie, reţelele fără fir:

Deschid noi perspective în comunicaţia de date

Nu vin să înlocuiască reţelele cu fir

Tendinţe: wired pe backbone/wireless la nivel distribuţie


Cuprins



2. Undele electromagnetice

Suportul comunicaţiei wireless• Undele electromagnetice

Mediul comunicaţiei wireless• Atmosfera terestră (adesea, dar poate să lipsească )



Spectrul electromagnetic:



• Absorbţia în atmosferă creşte cu creşterea frecvenţei

• Capacitatea de penetrare scade cu creşterea frecvenţei

• Undele înalte sunt mai costisitoare

• Undele înalte sunt mai nocive



Frecvenţa Frecvenţe mici Frecvenţe mari

Distanţa de propagare Mare Mică

Interferenţe Mari Mici

Costuri echipamente Mici Mari

Influenţa asupra organismelor

Mici Mari

.... Undele joase sunt deci “mai bune”



17

Mediu Proprietate

Unde electromagnetice Semnal electric

Delimitarea zonei de propagare

In general NU există (semnalul se degradează odată cu distanţa)

Izolator

Protejarea semnalului

Nu există (unde emise pe aceeaşi frecventa = interfera)

Izolatori speciali folosiţi pentru ecranare (STP, FTP)

Atenuarea semnalului

Prezentă Prezentă

Licenţă pentru transmisie

Uneori Da Nu



Unde în spectru avem loc?

• Frecvenţele joase sunt deja ocupate: – televiziune– radio– comunicaţii militare– aviaţie– telefonie mobilă

• Frecvenţele înalte sunt singurele libere



Benzile ISM şi UNII(Industrial Scientific&Medical)(Unlicensed National Information Infrastructure)

• Nu necesită licenţierea emisiei • Reţele wireless, telefoane cordless, telecomenzi, mouse-uri şi tastaturi wireless• Frecvenţe....înalte• Banda 902-928 MHz a fost retrasă în 2006

902-928MHz

2.401-2.483GHz

3 KHz 3 GHz 3 THz

5.470-5.725GHz

unde radio microunde

5.725-5.850 GHz



Reţelele wireless folosesc microunde...



Reţelele wireless folosesc microunde...

• Se absorb foarte uşor în atmosferă• Se reflectă uşor• Sunt destul de costisitor de utilizat

• Sunt dăunătoare !?

Nu, căci se utilizează puteri foarte mici


Cuprins



3. Transmisia în spectru împrăştiat

Benzile ISM sunt foarte aglomerate:



Benzile ISM sunt foarte aglomerate:



Benzile ISM sunt foarte aglomerate...

Zgomotul este, în general, de bandă îngustă..

..Se foloseşte transmisia în spectru împrăştiat

Put

ere

Frecvenţă

Put

ere

Frecvenţă



• FHSS = Frequency Hopping Spread Spectrum– schimbarea periodică a frecvenţei de lucru

• DSSS = Direct Sequence Spread Spectrum– înlocuirea fiecărui bit cu o secvenţă de mai mulţi biţi (chipping)

• OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing– transmisie în paralel pe mai multe purtătoare ortogonale între ele


Cuprins



4. Echipamente

• Standard:– Adaptoare wireless– Access Point (AP)– Bridge– Range expander– Antene

• Combo:– AP/Bridge– Router wireless– Bridge/Switch


4. Echipamente

Adaptoare wireless:

• Mini-PCI

• USB

• PCI

• PCMCIA


4. Echipamente

Access Point-uri


4. Echipamente

Funcţiile unui access point

• Asociere/Dezasociere/Reasociere

• Autentificare

• Criptare


4. Echipamente

Bridge-uri


4. Echipamente

Range Expander - în realitate acesta este un repetor


4. Echipamente

Antene

Antena omnidirecţională 12 dBi

Antena unidirecţională 28 dBi

Antena sectorială 14 dBi

Antena unidirecţională 14 dBi


Cuprins



5. Topologii specifice

Topologie IBSS Reţea ad-hoc



Topologie BSS Reţea infrastructură



Interconectarea wireless a reţelelor

Access Point Bridge

Switch Switch

A B

1. Distanţe mici

Ca funcţionare ambele sunt bridge-uri, ca hardware avem un AP şi un bridge, sau 2 AP-uri




2. Distanţe mari




2. Distanţe mari

Bridge

Switch Switch

Bridge



Wireless Distribution System - WDS



43

UPS

IP phone

Access Point

• Power over Ethernet• 48 V – suficient pentru dispozitive de tip AP• Avantajul topologiei fizice (plasarea AP-ului independent de reţeaua electrică)

01010


Cuprins



6. Standarde pentru reţele locale

Standardul 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

Frecvenţă 5 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 || 5 GHz

Bandă 54 Mbps 11Mbps 54Mbps 600 Mbps (MIMO)

Spread spectrum

OFDM DSSS OFDM OFDM

Avantaje Interferenţă scăzutăBandă mareMulte staţii

Distanţă marePreţ scăzut

Bandă mareDistanţă marePreţ scăzutCompatibil b

Bandă mareDistanţă mare (4x)Preţ scăzut

Dezavantaje Distanţă micăPreţ ridicatIncompatibilitate

Bandă mică Interferenţemai mari

ca la a

Draftul 4.0

Popularitate


Cuprins



7. Accesul la mediu

Mediul de transmisie este partajat......dacă două staţii transmit simultan rezultă o coliziune

Este nevoie de o tehnică de acces la mediu......care să trateze problema coliziunilor


7. Accesul la mediu

De ce nu CSMA/CD ?

Problema statiei ascunse


7. Accesul la mediu

Două soluţii:

• Coordonare centralizată: Access Point-ul face jocul

• Coordonare distribuită: CSMA-CA (cel mai adesea)– CSMA/CA se poate poate implementa:

• ACK : dacă nu s-a primit ACK pentru un pachet se consideră pierdut -> se retransmite după un timp random

• RTS/CTS : rezervarea canalului în avans


7. Accesul la mediu

CSMA/CA Carrier-Sense Multiple Access

with Collision Avoidance

SIFS – Short Interframe SpaceDIFS – Distributed Interframe Space


Cuprins



8. Formatul cadrului 802.11

Versiune

2

control cadru

2

durată

2adresă

1

6adresă

2

6adresă

3

6secvenţăcontrol

2adresă

4

6

date

0-2312

CRC

4

tip

2

subtip

4către AP

1de la AP

1

frag.

1

retry

1powermgt

1

date

1

WEP

1

Rsvd

1

• Protocol Version – deocamdată 00• Type – Management / Control / Data• Subtype – Association Request, ACK, Data, etc.• către AP/de la AP – 1 dacă destinaţia/sursa este reţeaua cu fir• frag. – Mai sunt fragmente de transmis• Retry – retransmisie a unui fragment transmis anterior• Power mgt – statia va intra in mod consum redus, imediat dupa transmisie• More Data – mai sunt frame-uri în bufferul de transmisie• WEP – cadrul este criptat


8. Formatul cadrului 802.11

• către AP sau DS (Distribution System) = către reţeaua cu fir• Durată – timpul de transmisie fragment + 1 CTS + 1 ACK + 3 x SIFS• control secvenţă – numărul de secvenţă al fragmentului• CRC – suma ciclică de control pe 32 de biţi

către AP de la AP adresa 1 adresa 2 adresa 3 adresa 4

0 0 destinaţie sursă BSSID -

0 1 destinaţie BSSID sursă -

1 0 BSSID sursă destinaţie -

1 1 Adresă receptor Adresă transmiţător destinaţie sursă

Versiune

2

control cadru

2

durată

2adresă

1

6adresă

2

6adresă

3

6control

secvenţă

2adresă

4

6

date

0-2312

CRC

4

tip

2

subtip

4către DS

1de la DS

1

frag.

1

retry

1powermgt

1

date

1

WEP

1

Rsvd

1


Cuprins



9. Canale multiple

• Mediul este partajat

• Staţiile dintr-o reţea se coordonează pentru accesul la mediu

Pot mai exista mai multe reţele în acelaşi spaţiu?

DA, dar în condiţii speciale!


9. Canale multiple

- Ce bandă utilizează o reţea wireless? - Paaai...., în funcţie de banda digitală, de metoda de transmisie în spectru împrăştiat şi bine-nţeles, de modulare.- Bine, atunci cât utilizează o reţea standard, să spunem 802.11g?- Cam 22 MHz.- Şi 802.11g utilizează banda ISM de 2.4 GHz, nu?- Da...

Wireless, dragă!


9. Canale multiple

- Păi lăţimea benzii este de 2.473 – 2.401 = 72 MHz !- Văd unde baţi, păi înseamnă că ar fi loc de 72/22 = 3 reţele.- Exact.- Nu am putea pune atunci 3 reţele în acelaşi spaţiu, fără să ne mai punem problema coliziunilor ?- Ba cred că da, pentru că avem practic o multiplexare în frecvenţă!- Aşa e .

Îmi iau şi eu!


9. Canale multiple


9. Canale multiple

Aplicaţii ale canalelor multiple:

• Colocalizarea mai multor reţele• Extinderea benzii şi a razei de acoperire• Roaming

Amendamente recente:

802.11h - încorporat în 802.11 în 2007 specifică 23/19 (SUA/Europa) canale pentru 802.11a, obţinute prin folosirea benzilor UNII


9. Canale multiple

Topologie ESS – Cele două BSS-uri utilizează canale disjuncte


9. Canale multiple

Acoperirea unei suprafeţe mari folosind doar 3 canale

Canalul1

Canalul1

Canalul6

Canalul11

Canalul11

Canalul11

Canalul1

Canalul6

Canalul6

Canalul6


9. Canale multiple

Interesant mai ales pentru reţele publice


Cuprins



10. Mecanisme de securitate• Manipularea semnalului

– Diminuarea puterii de emisie– Folosirea de antene direcţionale

• Eliminare SSID broadcast

• MAC Filtering

• WEP (Wired Equivalent Privacy)– Autentificare şi Criptare RC4– Cheia de criptare statică (spart !!)

• WPA (Wi-Fi Protected Access)– TKIP (Temporary Key Integrity Protocol)– WPA personal şi WPA enterprise (server RADIUS)

• Din 06.2004 s-a standardizat WPA2 – 802.11i– bazat AES


10. VLAN-uri în Wireless

• Maparea a mai multe SSID-uri pe mai multe VLAN-uri• Separarea reţelei după diferite privilegii de securitate.• Trebuie folosit acelaşi canal

66

Wireless - Cursuri Automatica si...

Documents

Transcript of Wireless - Cursuri Automatica si...