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Redes Ad-Hoc Protocolos MAC

Redes Ad-Hoc Protocolos MAC. Computação Móvel. Celso Brito Nº 25074 Renato Santos Nº 24143. Sumário:. Conceitos gerais Redes sem fios WLAN Modos de operação de uma WLAN Modo Infra-estrutura Modo Ad-Hoc Redes Ad-Hoc: O que é? Aplicações das redes AD-Hoc

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Presentation Transcript

  1. Redes Ad-HocProtocolos MAC Computação Móvel Celso Brito Nº 25074 Renato Santos Nº 24143

  2. Sumário: • Conceitos gerais • Redes sem fios • WLAN • Modos de operação de uma WLAN • Modo Infra-estrutura • Modo Ad-Hoc • Redes Ad-Hoc: • O que é? • Aplicações das redes AD-Hoc • Vantagens VS Desvantagens • Protocolos de encaminhamento • Reactivos • Proactivos • Protocolos MAC: • Endereço MAC • Camada MAC • Protocolos MAC • Protocolos MAC em redes Ad-Hoc • Protocolo MAC do IEEE 802.11 • DCF com CSMA/CA • DCF com RTS/CTS • Conclusões • Referências

  3. Conceitos gerais

  4. Redes sem fios: • A rede sem fios (Wireless): • permite a troca de informações sem uma conexão física de fios entre dispositivos. • é uma tecnologia que está sendo implementada cada vez mais em todo o mundo;

  5. WLAN: WLAN (Wireless Local Area Network - Rede Local Sem Fios) É um tipo de rede que utiliza ondas de rádio de alta frequência em vez de cabos para comunicação e transmissão de dados entre dispositivos.

  6. WLAN: • Modos de Operação de uma WLAN • As redes locais sem fios suportam dois modos de operação: • Modo Infra-estrutura; • Modo Ad-Hoc oupeer-to-peer (ponto a ponto);

  7. Modos de Operação de uma WLAN Modo Infra-estrutura Neste modo as estações comunicam-se através de um AP(Access Point). E o modo Infra-estrutura é o mais usado em redes sem fios.

  8. Modos de Operação de uma WLAN: Modo Ad-Hoc O modo de operação Ad-Hoc é um tipo de topologia básica (Independent Basic Service Set - IBSS), assim os terminais remotos fazem trocas de dados sem necessidade de um access point (AP).

  9. Redes Ad-Hoc

  10. Redes Ad-Hoc: O que é? As redes móveis Ad-Hoc são tecnologias de comunicação Sem-Fios, onde os dispositivos computacionais móveis são capazes de trocar informação directamente entre si sem a necessidade de uma infra-estrutura de comunicação.

  11. Redes Ad-Hoc: Aplicações das redes AD-Hoc • PANs • Telemóvel, laptop, PDA; • Fins Militares • Comunicação em cenários de batalha; • Civis • Redes de taxi; • Salas de reunião; • Estádios desportivos; • Operações de emergência • Busca e Resgate; • Polícia, Bombeiros;

  12. Vantagens VS Desvantagens: • Vantagens das redes Ad-Hoc • Fácil instalação: redes Ad-Hoc podem ser instaladas rapidamente; • Tolerância a falhas: as perdas de conectividade entre os nós são facilmente resolvidas; • Mobilidade: esta é uma vantagem primordial em relação às redes fixas; • Conectividade: Os nós dentro da área de alcance podem trocar informações directamente;

  13. Vantagens VS Desvantagens: • Desvantagens das redes Ad-Hoc • Transmissão / acesso ao meio • Perda de pacotes devido a erros de transmissão • Ligações de capacidade limitada e variável • Ausência de gestão de recursos partilhados • Mobilidade • Topologia/Rotas mudam dinamicamente • Frequentes quebras de ligação • Perda de pacotes • Outras: • Facilidade de captura de mensagens (segurança) • Dificuldade de assegurar Qualidade de Serviço (QoS) • Interligação de redes ad-hoc à internet

  14. RedesAd-Hoc: • Protocolos de encaminhamento: • Os protocolos de encaminhamento são responsáveis por encontrar, estabelecer e manter caminhos entre dois nós que se desejam comunicar. • Existem dois protocolos de encaminhamento mais comuns em redes Ad-Hoc: • Reactivos; • Proactivos;

  15. Protocolos de Encaminhamento: • Protocolo Reactivo: • Overhead menor (as rotas são determinadas apenas quando necessário) • Atraso significativo na determinação da rota • Baseados em flodding (procura global)

  16. Protocolos de Encaminhamento: • Exemplos de Protocolos Reactivos: • DSR (Dynamic Source Routing); • AODV (Ad-Hoc On-Demand Distance Vector Routing); • TORA (Temporary Ordered Routing Algorithm); • ABR (Associative-Based Routing); • LAR (Location-Aided Routing); • ARAN (Authenticated Routing for Ad-Hoc Networks).

  17. Protocolos de Encaminhamento: • Protocolo Proactivo: • ‘Mantêm sempre as rotas’ • Pequeno atraso para determinação de rotas • Maior overhead • Rotas que poderão nunca ser utilizadas

  18. Protocolos de Encaminhamento: • Exemplos de Protocolos Proactivos: • GSR (Global State Routing); • DSDV (The Destination-Sequenced Distance-Vector Routing Protocol); • WRP (The Wireless Routing Protocol) ; • OLSR (Optimized Link State Routing); • FSR (Fisheye State Routing).

  19. Protocolos MAC

  20. Endereço MAC: • O que é? • MAC - Medium Access Control • É o endereço físico da estação • É um endereço universal • Não existem duas placas com o mesmo endereço MAC

  21. Endereço MAC: • MAC (Medium Access Control) • 48 bits em hexadecimal: • 00:00:5E:00:01:03 • Os três primeiros octetos são destinados à identificação do fabricante • Os três posteriores são fornecidos pelo fabricante

  22. Camada MAC: Sub camada da camada 2 da pilha de protocolos OSI Controla a transmissão, a recepção e actua directamente com o meio físico Cada tipo de meio físico requer características diferentes da camada MAC

  23. Camada MAC: • Características da Camada MAC: • Modo de transmissão half-duplex, evoluindo para full-duplex • Encapsulamento dos dados das camadas superiores • Desencapsulamento dos dados para as camadas superiores • Transmissão dos quadros • Recepção dos quadros

  24. Protocolos MAC: • Definem regras que governam o acesso ao meio compartilhado, isto é, determinam que computador tem permissão para transmitir dados • Devem evitar/diminuir número de colisões

  25. Protocolos MAC: Acessos Centralizados: - FDMA (Frequency Division Multiple Access) - CDMA (Code Division Multiple Access) - TDMA (Time Division Multiple Access) - Polling Acessos Distribuídos: - FAMA (Floor Acquisition Multiple Access) - MACA (Multiple Access Collision Avoidance) - MACAW (Multiple Access Collision Avoidance Wireless) - CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

  26. Protocolos MAC em redes ad-hoc: • Detectar colisões em redes sem fios é impraticável • Problemas conhecidos: • Hidden Node • Exposed Node

  27. Protocolos MAC em redes ad-hoc: • Protocolo MAC do IEEE 802.11 • Permite dois métodos de controle de acesso: • PCF – Point Coordination Function: • - Requer a existência de uma entidade que controle as transmissões de todos os terminais • - Caracteriza o canal como livre de contenção • DCF – Distributed Coordination Function: • - Não requer uma unidade controladora central • - Utilizado em redes Ad-Hoc

  28. Protocolos MAC em redes ad-hoc: • Protocolo MAC do IEEE 802.11 • O DCF pode ser realizado de duas formas: • Um esquema básico usando o CSMA/CA, de implementação obrigatória; • Um esquema de acesso opcional que adiciona ao esquema básico o emprego de quadros de pedidos (RTS) e permissões (CTS) para transmitir; • Verifica se o meio está livre antes de transmitir • - se sim, transmite; • - se não, aguarda um período de tempo aleatório e volta a verificar;

  29. Protocolos MAC em redes ad-hoc: DCF com CSMA/CA Contention Window (CW) – mecanismo de espera aleatório, entre um CWMin e um CWMax, onde CWMax aumenta exponencialmente com o número de tentativas mal sucedidas. Distributed Inter Frame Spacing (DIFS) - espaço entre quadros da DCF, indica o maior tempo de espera para transmitir um quadro; Network Allocation Vector (NAV) – o tempo de espera até à próxima tentativa de acesso ao meio; Short Inter Frame Space (SIFS) – para transmissão de quadros com respostas imediatas, como ACK ou CTS, que possuem maior prioridade;

  30. Protocolos MAC em redes ad-hoc: • DCF com RTS/CTS • - RTS Ready To Send • CTS Clear To Send • Evita colisões entre nós que estão em regiões de cobertura diferentes

  31. Protocolos MAC em redes ad-hoc: • DCF com RTS/CTS • Trata dos problemas de terminal exposto e escondido • Cada pacote recebido correctamente é verificado pelo receptor • Assim, só acontecem colisões no início

  32. Conclusões

  33. Conclusão: As redes Ad-Hoc não necessitam de AP, cada nó faz o papel de router e as informações passam de nó em nó até o seu destino. Uma rede Ad-Hoc apresenta várias limitações de recursos, como largura de banda e potencia da bateria. No entanto, com o avanço das tecnologias, as aplicações de redes Ad-Hoc tornaram-se muito mais abrangentes. Os protocolos MAC controlam os acessos ao meio mas em redes Ad-Hoc tornam-se mais complexos. Vários já foram implementados, como o protocolo do IEEE 802.11 mas outros encontram-se ainda em estudo.

  34. Referências

  35. Referências: • http://piano.dsi.uminho.pt/disciplinas/EIRC/nivelLogico.pdf • http://www.islagaia.pt/jmoreira/GSIM/2003-2004/CD/CD%20cap06%20-%20Enderecamento%20MAC.pdf • http://mesonpi.cat.cbpf.br/naj/ethernet.pdf • http://www-di.inf.puc-rio.br/~endler/courses/Mobile/transp/Tecnologias.pdf • http://www.gta.ufrj.br/ftp/gta/TechReports/RoDu02.pdf • http://www.metrored.com.br/artigos/artigo_redes_moveis_ad_hoc.php • http://www.dcc.fc.up.pt/~slc/aulas/0405/TIAs/Ad-Hoc%20Networks.pdf • http://www.lockabit.coppe.ufrj.br/downloads/academicos/seguranca_redes_adhoc.pdf • http://w3.ualg.pt/%7Ebamine/CMol_06_07.ppt

  36. FIM Agradecemos a vossa presença…

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