Hozzáférési hálózatok

Hozzáférési hálózatok Vida Rolland 2005.11.28

Bluetooth profilok • Általában a hálózati protokollok csak csatornákat adnak a kommunikáló eszközök számára • Nem szabják meg hogy mire használják azokat • A Bluetooth SIG specifikáció más • 13 konkrét támogatandó alkalmazást (profile-t) nevez meg • Újabb és újabb profile-ok jelennek meg • GAP – Generic Access Profile • Alap hozzáférés • Nem egy alkalmazás, inkább egy bázis amire más alkalmazások épülnek • Biztonságos csatornákat épít ki és tart fenn a mester és a szolgák között • SDAP – Service Discovery Application Profile • Protokoll a felkínált szolgáltatások felfedezésére • Minden Bluetooth eszköznek implementálnia kell (az GAP-al együtt) • LAP – LAN Access Profile • A 802.11 versenytársa • Lehetővé teszi, hogy egy Bluetooth eszköz csatlakozzon a vezetékes hálózathoz 2005.11.28

Bluetooth profilok • DNP – Dial-up Networking Profile • Betárcsázós hálózati profil • Egy laptop egy beépített modemet tartalmazó mobiltelefonon keresztül csatlakozhat az internethez • IP – Intercom Profile • Két telefon rádiós adó-veőként való összekötése • HS – Headset Profile • Kéz használata nélküli beszédkommunikáció a fejhallgató és a bázisállomása között • Autóvezetés közbeni telefonálás 2005.11.28

Rádiós réteg • Alacsony teljesítményű rendszer • 10 m hatósugár • 2.4 GHz-s ISM sávban • Industrial, Scientific and Medical • 900 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz • Nem engedélyköteles • 79 db 1 MHz-es csatorna 2.402 GHz és 2.480 GHz között • Az IEEE 802.11 is ugyanezen a sávokon működik • Zavarják egymást a Bluetooth-al • Mindekettő IEEE szabvány, mégse könnyű megoldást találni • Mindenki az ISM sávot akarja • A 802.11a a másik ISM sávot (5 GHz) használja • Kisebb a hatósugara, nem mindig jó megoldás • Egyes vállalatok betiltották teljesen a Bluetooth-ot 2005.11.28

IEEE 802.11 • WLAN – Wireless Local Area Network • A legelterjedtebb WLAN megoldást az IEEE 802.11 szabvány definiálja • Mire jó? • Épületen belüli WLAN-ok • Épületek közötti összeköttetés • Otthoni alkalmazás • Vezetéknélküli kiterjesztése az otthoni szélessávú előfizetésnek • Nyílvános internetszolgáltatások (hotspot) • Reptereken, szállodákban, internet-kávézókban • Egyszerű alternatíva szélessávú internetezésre ott ahol vezetékes szolgáltatás (pl. ADSL) nem lehetséges 2005.11.28

A 802.11 protokollkészlete • MAC alréteg – dönt a csatornakiosztásról • Ki lesz a soron következő adó • LLC alréteg – Logical Link Control • Elrejti a különböző 802-es változatok eltéréseit a hálózati réteg elől 2005.11.28

Infravörös átvitel • A 802.11-es szabvány (1997) három átviteli módszert rögzít a fizikai rétegben: • Infravörös • FHSS • DSSS • Infravörös • Hasonló a televiziók távirányítójában lévő megoldáshoz • Közvetlen rálátést nem igényel • Kis sávszélesség • 1 vagy 2 Mb/s sebesség • Az infravörös jelek nem hatolnak át a falakon • A különböző helységekben lévő cellák jól elkülönülnek egymástól • A napfény is elnyomja az infravörös sugarakat • Nem egy népszerű megoldás 2005.11.28

FHSS • Frequency Hopping Spread Spectrum • Frekvenciaugrásos szórt spektrum • 2.4 GHz-s ISM sávban • 79 db 1 MHz-es csatorna 2.402 GHz és 2.480 GHz között • 1 Mb/s csatornánként • Alvéletlenszám generátor segítségével előállított frekvencia ugrássorozatok • Ha két állomás ugyanazt a kezdőértéket használja, akkor ugyanazokat a frekvenciakat fogjak egyszerre végigjárni • Időben szinkronban kell maradniuk • A tartózkodási idő (dwell time) az egyes frekvenciákon állítható • Nem lehet nagyobb 400 ms-nál • Valamennyire biztonságos • Aki nem ismeri az ugrássorozatot vagy a tartózkodási időket, nem tud lehallgatni 2005.11.28

DSSS • Direct Sequence Spread Spectrum • Közvetlen sorozatú szórt spektrum • Átviteli kapacitás szintén 1 vagy 2 Mb/s • A „hasznos” adatokat szétszórjuk a teljes frekvencia tartományban • XOR művelet 11 bitből álló chip-kóddal (zaj) • Pseudo-random sorotzat, 1-ből és -1 ből, sokkal nagyobb frekvencián mint az eredeti jel • A zajt a fogadó ki tudja szűrni • Vissza tudja állítani a hasznos adatokat 2005.11.28

802.11a (Wi-Fi5) • A nagyobb sávszélesség érdekében újabb eljárásokat dolgoztak ki (1999) • OFDM • Orthogonal Frequency Division Multiplexing • 5 GHz-es ISM sávban • Akár 54 Mb/s-os átviteli sebesség • 52 frekvencia • 48 az adatoknak, 4 a szinkronizációhoz • Egyidejüleg több frekvencián is átvitel 2005.11.28

802.11b (Wi-Fi) • Wireless Fidelity • Vezetéknélküli torzításmentesség • Ez az első 802.11x szabvány • Nem a 802.11a utóda • HR-DSSS • High Rate Direct Sequence Spread Spectrum • 4 átviteli sebesség a 2,4 GHz-es sávban • 1, 2, 5.5 és 11 Mb/s • Gyakorlatban szinte mindig 11 Mb/s, 100 méteres hatótávolságon • Kissebb sebesség mint a 802.11a, de nagyobb működési tartomány 2005.11.28

802.11g • 2001-ben fogadták el • OFDM-et használ (mint a 802.11a) • A 2,4 GHz-es ISM tartományban (mint a 802.11b) • 54 Mb/s-os adatátviteli sebesség • Nem telepíthető együtt a 802.11b-vel az interferenciák miatt • Inkább helyettesíteni próbálja azt • Nagyon sok telepített 802.11b hálózat, eszköz létezik • Ameddig ezek beszerzési költsége amortizálódik, nembiztos, hogy könnyen terjed majd 2005.11.28

Új javaslatok • 802.11e • Elsődleges célja az interoperabilitás biztosítása a 802.11x változatok között • Kiegészíti a 802.11 MAC rétegét szolgáltatásminőség biztosításával (QoS) • Különböző szolgáltatás osztályokat (Class of Service, CoS) definiál • 802.11f • A hozzáférési pontok közötti protokoll ajánlásait tartalmazza • IAPP – Inter Acces Point Protocol • Különböző gyártók hozzáférési pontjainak együttműködése • 802.11i • Kiegészíti a 802.11 MAC réteget javított biztonsággal és hitelesítési mechanizmussal • A továbbfejlesztett titkosítási szabványt (Advanced Encryption Standard – AES) használja • Wi-Fi Protected Access (WPA) • Két, dinamikusan generált 128 bites kulcsot használ • A jelenlegi szabványok csak egy 128 bites statikus kulcsot használnak 2005.11.28

802.11 MAC • 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 2005.11.28

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 2005.11.28

DCF vs. PCF • Két 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 2005.11.28

DCF • CSMA/CA-t használ • Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance • CSMA ütközés elkerüléssel • Fizikai és virtuális csatornaérzékelés • Kétféle működési elv: • 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 2005.11.28

MACAW • Multiple Access Collision Avoidance Wireless • Virtuális csatornaérzékelés • A szeretne küldeni B-nek • C az A állomás vételkörzetében van • D a B állomás vételkörzetében, de az A vételkörzetén kívül • Először A egy RTS keretet küld B-nek • Request To Send • Engedélyt kér egy keret elküldésére • 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 állomás ACK időzítője lejár mielőtt megkapná az ACK-ot, újból kezdődik az egész 2005.11.28

MACAW • A C hallja A-t, megkaphatja az RTS keretet • Ha ez történik, rájön, hogy nemsokára valaki adatokat fog küldeni • Mindenki érdekében eláll adatküldési szándékától, amíg az üzenetváltás véget nem ér • Hogy mikor lesz vége tudja az ACK időzítőből • Foglalta állít magának egy virtuális csatornát • NAV – Network Allocation Vector • D nem hallja at RTS-t, de a CTS-t igen • Ő is beállítja magának a NAV-ot • Ezeket a jeleket nem adják le, csak belső emlékeztetők hogy csendben kell maradni 2005.11.28

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 valaki RTS/CTS-el megszerezte 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 2005.11.28

Hozzáférési hálózatok