1 / 34

Hálózati technológiák és alkalmazások

Hálózati technológiák és alkalmazások. Vida Rolland 2008.04.14. Ad-hoc mód. Minden csomópont közvetlenül kommunikál a hatósugarán belüli többi csomóponttal Távolabbi csomópontok közötti kommunikáció ad-hoc útválasztással AODV, DSR, DSDV, stb. Minden állomás egyben router is

quincy
Download Presentation

Hálózati technológiák és alkalmazások

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Hálózati technológiákés alkalmazások Vida Rolland 2008.04.14

  2. Ad-hoc mód • Minden csomópont közvetlenül kommunikál a hatósugarán belüli többi csomóponttal • Távolabbi csomópontok közötti kommunikáció ad-hoc útválasztással • AODV, DSR, DSDV, stb. • Minden állomás egyben router is • Többugrásos ad-hoc hálózatok • Nincs szükség AP-ra • Nagyon gyorsan fel lehet építeni egy ideiglenes hálózatot • Egy rendezvény vagy konferencia résztvevői között 2008.04.14

  3. Infrastruktúra mód • Cellás rendszer • Basic Service Set (BSS) – cella • Access Point (AP) – hozzáférési pont • Minden cellát egy AP vezérel • A csomópontokat periódikusan lekérdezve (polling) a csomagküldést vezérli • Elosztó hálózat – Distribution System (DS) • Az AP-kat egymáshoz kapcsoló vezetékes (Ethernet) vagy vezeték nélküli hálózat • Több cella alkot egy kiterjesztett szolgáltatási hálózatot • Extended Service Set – ESS Elosztó hálózat AP2 AP1 BSS-A BSS-B 2008.04.14 ESS

  4. 802.11b csatornák • Milyen frekvencián kommunikáljunk a cellán belül? • 802.11b a 2.4 GHz-es ISM sávban • Max. 14 csatorna • Részben egymásra lapolódnak • Országonként változó szabályozás • Magyarországon és Európában általában az 1-13 csatornák • Franciaországban csak a 10-13 csatornák • Az USA-ban 1-11 csatornák • Japánban mind a 14 csatorna Az USA-ban használt IEEE 802.11b csatorna frekvenciák 2008.04.14

  5. 802.11b csatornák • Kis cellákat alakítunk ki • Minden szomszédos cella más-más frekvencián kommunikál • A cellákban használt frekvenciák nem fedik egymást 11 6 1 11 1 2008.04.14

  6. 802.11b csatornák • A csatornák az adóvevők által használt központi frekvenciát jelentik • Pl. 2,412 GHz az 1. csatorna, 2,417 GHz a 2. csatorna • Csak 5 MHz eltérés a központi frekvenciák között • A 802.11b jel kb. 30 MHz-es spektrumot fed le • A jel kb. 15 MHz-et foglal el a központi frekvencia mindkét oldalán • Átfedés jön létre több szomszédos csatorna frekvenciasávja között • Cellás megoldásban a szomszédos cellák frekvenciatávolságának legalább 5 csatornának kell lennie • Használhatjuk pl. az (1, 6, 11) kombinációt 2008.04.14

  7. Csatlakozás egy új cellához • Egy állomás csatlakozhat egy létező BSS-hez... • Bekapcsolás után • Alvó módból való kilépéskor • A BSS területére lépéskor • Passive Scanning • Az állomás egy Beacon Frame-et vár az AP-tól • Az AP periódikusan küldi azt, szinkronizációs információt hordoz • Active Scanning • Az állomás megpróbál egy AP-t találni magának • Probe Request kereteket küld • Probe Response választ vár az AP-któl • Ha több AP válaszol, kiválasztja a „legjobbat” • Legjobb jel/zaj viszony • SNR – Signal to Noise Ratio 2008.04.14

  8. 802.11 MAC alréteg • Eltér az Ethernet megfelelő protokolljától (CSMA/CD) • Egy Ethernet állomás vár ameddig csend nem lesz, aztán elkezd adni • Ha nem hall zajlöketet, akkor nem volt ütközés • Vezeték nélküli környezetben nem működik • Rejtett állomás problémája • Nem minden állomás tartózkodik az összes többi vételkörzetében • C ad a B-nek • A nem hall semmit a csatornán • Ő is elkezd adni B-nek C rádiójának hatósugara A B C C adása 2008.04.14

  9. Látható állomás problémája • B akar küldeni C-nek • Belehallgat a csatornába, és látja hogy foglalt A által • Arra következtet, hogy nem küldhet C-nek • Lehet, hogy A D-nek küld, nem zavarná C-t A rádiójának hatósugara D A B C A adása 2008.04.14

  10. DCF vs. PCF • Fél-duplex rádiók • Nem képesek egyidejűleg adni és zajlöketet venni ugyanazon a csatornán • A 802.11 ezért nem használ CSMA/CD-t • Két másik megoldás: • DCF – Distributed Coordination Function • Nem használ központi vezérlést • Minden megvalósításnak támogatnia kell • PCF – Point Coordination Function • A bázisállomás segítségével vezényel minden tevékenységet a cellában • Támogatása opcionális 2008.04.14

  11. 802.11 DCF • CSMA/CA-t használ • Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance • CSMA ütközéselkerüléssel • Kétféle működési elv: • Fizikai és virtuális csatornaérzékelés • Fizikai csatornaérzékelés: • Ha egy állomás adni akar, belehallgat a csatornába • Ha szabad, elkezd adni • Nem figyeli a csatornát adás közben • Lehet, hogy interferencia miatt a vevőnél megsemmisül • Ha foglalt a csatorna, megvárja míg szabad lesz és akkor kezd el adni 2008.04.14

  12. MACAW • Multiple Access with Collision Avoidance for Wireless • Virtuális csatornaérzékelés • A szeretne küldeni B-nek • C az A állomás vételkörzetében van • D a B állomás vételkörzetében, de az A vételkörzetén kívül A rádiójának hatósugara B rádiójának hatósugara C A B D 2008.04.14

  13. MACAW • A egy RTS keretet küld B-nek, és engedélyt kér egy adatkeret küldésére • Request To Send • Ha B megadja az engedélyt, visszaküld egy CTS keretet • Clear To Send • A elküldi a keretet és elindít egy ACK időzítőt • Ha B megkapja rendben az adatokat, válaszol egy ACK kerettel • Ha az A időzítője lejár mielőtt megkapná az ACK-ot, újból kezdődik az egész Adat RTS B D C A CTS ACK 2008.04.14

  14. MACAW • C hallja A-t, megkaphatja az RTS keretet • Rájön, hogy nemsokára valaki adatokat fog küldeni • Eláll adatküldési szándékától, amíg az üzenetváltás véget nem ér • Hogy mikor lesz vége tudja az ACK időzítőből • Foglaltra állít magának egy virtuális csatornát • NAV – Network Allocation Vector • D nem hallja az RTS-t, de a CTS-t igen • Ő is beállítja magának a NAV-ot • A NAV belső emlékeztető hogy csendben kell lenni, nem küldik el C A B D NAV RTS Adat CTS ACK NAV Idő 2008.04.14

  15. Fragment burst • Vezeték nélküli hálózatokban nagy zaj, nagy csomagvesztés • Minél nagyobb egy keret, annál nagyobb a valószínűsége a hibának • A kereteket fel lehet darabolni • Ha RTS/CTS-el megszerzi a csatornát, több részt küldhet egymás után • Fragment burst - részlöket • Nő az átbocsátóképesség • Ha hiba van, nem kell a teljes keretet újraküldeni • A NAV eljárás csak az első részre kerüli el az ütközést • Más megoldásokkal egy teljes részlöket átküldhető ütközés nélkül Részlöket C A B D NAV RTS 1. rész 2. rész 3. rész CTS ACK ACK ACK NAV Idő 2008.04.14

  16. 802.11 PCF • A bázisállomás vezérli a kommunikációt • Nincsenek ütközések • Körbekérdezi a többi állomást, hogy van-e elküldésre váró keretük • A szabvány csak a körbekérdezés menetét szabályozza • Nem szabja meg annak gyakoriságát, sorrendjét • Nem írja elő, hogy minden állomásnak egyenlő kiszolgálásban kell részesülnie • A bázisállomás periódikusan elküld egy beacon frame-et • 10-100 beacon/s • Rendszerparamétereket tartalmaz • Ugrási sorozatok és tartózkodási idő (FHSS-nél), óraszinkronizáció, stb. • Ezzel hívja az új állomásokat is, hogy csatlakozzanak a körbekérdezéshez • A bázisállomás utasíthatja az állomásokat, menjenek készenléti állapotba • Addig amíg a bázisállomás vagy a felhasználó fel nem ébreszti őket • Kíméli az állomások akkumulátorát • A bázisállomás puffereli a készenléti állapotban lévőknek szánt kereteket 2008.04.14

  17. Itt lehet elküldeni a vezérlőkeretet vagy a következő részkeretet SIFS ACK Idő PCF vs. DCF • A PCF és a DCF egy cellán belül egyszerre is működhet • Egyszerre elosztott és központosított vezérlés? • Gondosan definiálni kell a keretek közti időintervallumot • Egy keret elküldése után kell egy holtidő, mielőtt bárki elkezdene küldeni valamit • Négy ilyen intervallumot rögzítettek • SIFS – Short Inter-Frame Spacing • A legrövidebb intervallum, a rövid párbeszédet folytatókat részesíti előnyben • A SIFS után a vevő küldhet egy CTS-t egy RTS-re • Egy vevő küldhet egy ACK-ot egy részre vagy a teljes keretre • A részlöket adója elküldheti az újabb részt, új RTS nélkül 2008.04.14

  18. Itt lehet elküldeni a vezérlőkeretet vagy a következő részkeretet SIFS Itt lehet elküldeni a PCF kereteket PIFS ACK Idő PCF vs. DCF • PIFS – PCF Inter-Frame Spacing • PCF keretek közti időköz • A SIFS után mindig egyvalaki adhat csak • Ha ezt nem teszi meg a PIFS végéig, a bázisállomás elküldhet egy új beacon-t vagy egy lekérdező keretet • Az adatkeretet vagy részlöketet küldő nyugodtan befejezheti a keretet • A bázisállomásnak is van alkalma magához ragadnia a csatornát • Nem kell a mohó felhasználókkal versengenie érte 2008.04.14

  19. Itt lehet elküldeni a vezérlőkeretet vagy a következő részkeretet SIFS Itt lehet elküldeni a PCF kereteket PIFS Itt lehet elküldeni a DCF kereteket DIFS Itt kezdődhet a hibás keretek javítása EIFS ACK Idő PCF vs. DCF • DIFS – DCF Inter-Frame Spacing • DCF keretek közti időköz • Ha a bázisállomásnak nincs mondanivalója, a DIFS elteltével bárki megpróbálhatja megszerezni a csatornát • Szokásos versengési szabályok • Kettes exponenciális visszalépés ütközés esetén • EIFS – Extended Inter-Frame Spacing • Olyan állomások használják, akik egy hibás vagy ismeretlen keretet vettek, és ezt próbálják jelenteni • Legalacsonyabb prioritás 2008.04.14

  20. Hotspot • Egy adott földrajzi terület, ahol egy hozzáférési pont segítségével publikus szélessávú internet hozzáférést biztosítanak mobil felhasználók számára egy WLAN-on keresztül • Általában forgalmas helyeken • reptér, pályaudvar, bevásárlóközpont, könyvtár, szállodák, stb. • Viszonylag kis területek Hotspot keresők 2008.04.14

  21. Hotspot-ok Magyarországon • Hotspotter.hu • Magyarországi hotspot adatbázis • > 1100 hotspot, >120 városban • Budapest (567), Siófok (32), Sopron (32), Eger (28), stb. • étterem (280), hotel (204), kávézó (113), üzlet/bevásárlóközpont (91) közterület (30), iskola/egyetem (20), stb. • Nagyobb szolgáltatók: • Fizetős: T-Com, Wiera, T-Mobile • Ingyenes: HuWiCo • FON hotspotok • HuWiCo – Hungarian Wireless Community • Non-profit közösség • Vezeték nélküli technológiák terjesztése, népszerűsítése • Egy ingyenes Wi-Fi hálózat kiépítése 2008.04.14

  22. Hotspot-ok Budapesten 2008.04.14

  23. WLAN rendszerek külföldön • MobileStar • 1996-ban alapították • Az egyik első hotspot üzemeltető • Az egész USA-ban kiterjedő hálózat • Wi-Fi hotspot-ok a Starbucks Coffee láncban • 2001-ben megvásárolja a VoiceStream Wireless • Cometa Networks • Az AT&T, az IBM és az Intel közös vállalkozása • McDonalds éttermekben – 1 órás ingyenes hozzáférés minden menühöz • 2004-ben a McDonalds a Wayport-ot bízza meg egy WiFi hálózat kiépítésével • A Cometa bezár 2008.04.14

  24. Wayport hálózat Több mint 12.000 hotspot, 35 országban 2008.04.14

  25. WLAN rendszerek külföldön • Boingo • A világ (egyik) legnagyobb hotspot szolgáltatója • Több mint 100.000 hotspot • Több mint 10.000 Angliában és Oroszországban • Magyarországon 143 • $21.95 korlátlan havi előfizetés • iPass • Több mint 90.000 hotspot, a világ 70 országában • Több mint 40.000 Európában, 75 Budapesten • Rengeteg más szolgáltató nagy hotspot hálózattal • Korea Telecom, Metronet, Netcheckin, NTT DoCoMo, SingTel, Sonera, Starhub, stb. 2008.04.14

  26. WLAN rendszerek külföldön • Macedónia • Európa egyik legelmaradottabb országa az internetfelhasználók számában • Magyarország is hátul, utolsó helyen az uniós tagállamok között (33,2%) • Fessel Gfk adatok, 2005 december • Az egyik legnagyobb WiFi hálózatot építették ki • A lakosság 95%-a hozzáférhet • WiFi hotspotok és mesh hálózatok • A MakTel monopóliumának felszámolása 2004 december 31-én 2008.04.14

  27. WLAN rendszerek külföldön • Önkormányzati hálózatok • Sok amerikai városban terveznek önkormányzati forrásokból a város teljes területét lefedő WiFi hálózatot létrehozni • Los Angeles, Boston, Philadelphia, stb. • Budapesten is? • Sokan ellenzik az ötletet • Sokba kerül, az adófizetők pénzéből • Az önkormányzati források szűkösek, sok mást lehetne csinálni a pénzzel • A technológia hamar elavulhat, anélkül hogy a befektetés megtérülne • Rossz hatással lenne a helyi, kis szolgáltatókra • Sokak szerint gazdasági fellendülést hozhat egy városnak a WiFi lefedettség • A közvetlen kapcsolat nem bizonyított • B. Cox, et. al, “Not In The Public Interest - The Myths of Municipal Wi-Fi Wireless Networks, Why Municipal Schemes To Provide Wi-Fi BroadBand Services Are Ill-Advised, ” New Millennium Research Council, Wash. D.C. Feb. 2005. http://www.heartland.org/pdf/17737.pdf 2008.04.14

  28. P2P alapú WiFi hálózat • Központosított, egységes rendszer helyett bízzuk a felhasználókra • Pl. a FON nevű spanyol cég kezdeményezése • A Google és a Skype támogatásával (21.7 millió dollár, 2006 február) • Miért fizess egy hotspot-os hozzáférésért, ha már otthon van egy előfizetésed ? • Három fajta FON felhasználó • Linus • A saját vezetékes internet hozzáférését kibővíti egy mini hotspottal • Ha azt megosztja, ő is ingyenesen hozzáfér a többi peer hotspotjához • Alien • Nem tudja/akarja megosztani a hozzáférését, de használni akarja a FON hálózatot • Alkalmi felhasználó, fizetni fog • Bill • Olyan felhasználó, akit nem érdekel az ingyenes roamingolás • Megosztja a hozzáférését, de roamingolás helyett pénzt kap cserébe • Az ő hozzáférését használó Alien-ek által fizetett összeg felét 2008.04.14

  29. FON • Speciális WiFi router (La Fonera) • Kezdetben 5 $ vagy 5 €, ma már 34 € • Cserébe aktiválni kell a FON szolgáltatást • Meg kell osztani a hozzáférést 2008.04.14

  30. P2P alapú WiFi hálózat • Az Internet szolgáltatók nem fognak örülni • Általában nem engedélyezik a megosztást • Ha megosztom a szomszédommal, elesnek egy potenciális előfizetőtől • Még kevésbé szeretik ha valaki „viszonteladó” lesz (Bill) • Lehet hogy mégis megérné nekik • Kaphatnának egy részt a bevételből • Minden peer amúgy is fizetne a vezetékes hozzáférésért amit megoszt • Annél hatékonyabb, minél több előfizető • Biztonsági kérdések • Ki a felelős az esetleges illegális letöltésekért melyek a WiFi router-emen keresztül mennek? 2008.04.14

  31. A kaotikus hálózatépítés hátrányai • Több „kaotikus” módon létrehozott hotspot összekötése • Nem egy tervezett hálózat • Néhol nagyon sűrű, máshol gyér • Interferenciák a sűrűn lehelyezett AP-k között • 4.5 millió eladott AP a világban csak 2004 harmadik negyedévében • Az AP-kat nem konfigurálják ezek minimalizálására • Nem egy menedzselt hálózat • A hotspotok menedzselése, karbantartása nincs összehangolva • SSID, biztonsági intézkedések, AP-k elhelyezése, teljesítményszabályozása • Legtöbben az alapbeállításokat használják pl. a csatornaválasztásnál • Legtöbb eszköz a 6-os csatornán • Egy önmenedzselő megoldás nagyban javítaná a hozzáférés minőségét 2008.04.14

  32. A kaotikus hálózatépítés hátrányai • Tanulmány a kaotikus hálózatépítésről: • Aditya Akella, Glenn Judd, Srinivsan Seshan, and Peter Steenkiste. „Self-Management in Chaotic Wireless Deployments”, Proc. of ACM Mobicom 2005. Aug. - Sept. 2005, Cologne, Germany • Több amerikai városra vonatkozó AP adatbázis alapján • GPS koordináták minden AP-ra • 50 méteres interferencia határ • Ha két AP ennél közelebb, akkor „szomszédok” 2008.04.14

  33. Egymást zavaró technológiák • Nem csak a közeli 802.11b eszközök zavarják egymást • A Bluetooth és a 802.11b ugyanazt a 2.4 GHz-es ISM sávot használja • Az FHSS-t használó rendszerek (pl. Bluetooth) ki tudják szűrni a zavart frekvenciasávokat • Úgy állítják be a frekvenciaugratást hogy ne legyen gond • A DSSS-t használó megoldások (pl. 802.11b) érzékenyebbek • Minél hosszabb a csomag, annál nagyobb a valószínűsége, hogy egy FHSS eszköz „beugrik” a frekvenciatartományba • Az RTS/CTS sem zárja ki a zavarást • Egy lefoglalt adósávba is „beugorhat” egy Bluetooth eszköz • Interferencia mérési eredmények • Ha egy Bluetooth eszköz 10 cm-nél közelebb van egy 802.11b eszközhöz, annak a 802.11b eszköznek teljesen megszakad a kiépített kapcsolata • Ha 1 méteren belül, akkor 50%-os csomagvesztés • Fordítva is igaz, habár a Bluetooth jobban reagál a zavarásra • Mikrohullámú sütők, orvosi műszerek, stb. is az ISM sávban 2008.04.14

  34. Biológiai kockázatok • A WLAN új technológia • Legfejlettebb helyeken is csak ’98 után terjedt el • A távközlésben használt spektrumot ilyen alacsony adási teljesítmény mellett nem tesztelték • A 2.4 GHz-es tartomány biológiailag veszélyes • Nagy teljesítményen koagulálja az emberben is lévő fehérjéket • Így működik a mikrohullámú sütő, de nagyságrendekkel nagyobb teljesítménnyel (750-800 W) • A teljesítményt szabályozzák • Az USA-ban 1000 mW max sugárzási teljesítmény • Európában 100 mW 2008.04.14

More Related