Redes Inalámbricas Estándar 802.11

1. Redes InalámbricasEstándar 802.11

2. Redes inalámbricas (+) Movilidad Facilidad de instalación (tiempo, costo) Flexibilidad Comodidad Productividad Expansión geográfica (+/-) Crecimiento en máquinas (+/-) Acceso (+/-)

3. Redes inalámbricas (-) Alcance Costo adicionales por más APs Interferencia Ruido de dispositivos externos, microndas, teléfonos inalámbricos, bluetooth Velocidad Lenta con respecto a LANs alambradas (+/-) Congestión Consumo de potencia Más alcance → más potencia Laptops Seguridad

4. Seguridad en redes inalámbricas Facilidad de acceso Una de las ventajas Principal desventaja con respecto a seguridad Wardriving Espías externos Consumo de capacidad Puntos de acceso no autorizados Redes no autorizadas Y no vigiladas por los administradores

5. Red Aloha Universidad de Hawaii Junio de 1971 Norman Abramson Permitir a 7 campus en 4 islas acceder a la computadora central (mainframe) IBM 360/65 con 750 Kbytes de RAM Por medio de canales de radio UHF Canales de 100 Khz. 407.350 MHz. Y 413.475 MHz.

6. Sistema ALOHA

7. MENEHUNE Versión hawaiana del IMP de ArpaNet (Internet) Interface Message Processor Inglés Imp: diablillo, demonio Hawaii Menehune: Duende legendario

8. Terminal Control Unit Terminal ↔ TCU interfaz RS-232 Paquetes de 704 bits 32 bits identificación 32 bits de paridad 80 caracteres de información Transmisión 24,000 bauds 24 milisegundos por paquete

9. Funcionamiento Aloha

10. Funcionamiento Aloha Las estaciones transmiten por la banda de 405.35 MHz. El acceso al medio es aleatorio y sin necesidad de sincronía El Menehune transmite por la banda de 413.475 MHz. La transmisión es broadcast Después de que una estación transmite espera un tiempo para recibir un ACK, en caso de que no lo reciba retransmite el paquete

11. Por qué no se uso el sistema tradicional de transmisión por teléfono (dial-up) o líneas dedicadas (leased lines) Para distancias largas es muy caro El tiempo de establecimiento conexión para líneas dial-up es muy grande para la cantidad de tráfico Tráfico en ráfagas con tiempos de ocio grandes Naturaleza asimétrica de la comunicación La calidad de las líneas no era muy buena

12. Aloha “La principal innovación de Aloha no fue el uso de comunicaciones inalámbricas para computadoras” “Sino el uso de una arquitectura de comunicación broadcast para el acceso aleatorio al canal” No se usó lo tradicional FDMA o TDMA

14. Operación Estaciones conectadas a un Medio Compartido No hay Controladora Central Transmisión serial al medio CSMA/CD Colisiones

15. Medio Compartido

16. Transmisión en el BUS Estaciones conectadas a un medio compartido Sin controladora central o primaria Sin banda de señalización

17. Colisiones Colisión

18. Persistencia y No persistencia

19. Persistente p

20. Métodos de persistencia ¿Cuál es el mejor? ¿Cuál seleccionó Ethernet?

21. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Usada por Ethernet Maneja colisiones Persistente 1 Estación lista para transmitir Escuchar canal Esperar tiempo aleatorio (Algoritmo BEB) Ocupado Libre Transmitir escuchando Detener transmisión y Enviar señal “jamming” Colisión Transmisión exitosa

22. Problemas de CSMA/CD en inalámbricas Limitantes de CSMA/CD Detección de colisiones: Costosa difícil (diferencial de energía) no detectadas (estación escondida) Mejoras a CSMA/CD No ser tan agresivo al acceder al medio Si el medio se detecta ocioso, esperar hasta que transcurra un tiempo adicional Usar ACKs

23. CSMA/CA IFS: InterFrame Space IFS puede ser usado para definir prioridades Ventana de contienda usa el algoritmo BEB Binary Exponential Backoff

24. CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance El ciclo total se realiza 16 veces k > 15 No detecta colisiones Por eso usa reconocimientos (ACKs) Funciona mejor que CSMA/CDpero............. Estación lista Escuchar canal Ocupado Libre Esperar IFS Ventana de contienda para el cálculo de R aleatorio entre 0 y 2k-1 Esperar R ranuras Todavía ocupado? Si No Enviar frame Esperar SIFS ACK recibido? No Si Transmisión exitosa

25. Estación escondida B no detecta que A está transmitiendo Si B intenta transmitir a AP hay colisión con la señal de A Solución .......... AP A B

26. RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send) A quiere transmitir a B A transmite un RTS a B Lo escuchan todas las máquinas en el rango de A (B, C y E Pero no lo escucha D, que potencialmente puede causar una colisión B transmite un CTS en respuesta a A Ahora sí D que está en el rango de A escucha el aviso C no lo escucha pero no importa porque ya escuchó el RTS Rango de A Rango de B

27. CSMA/CA y NAV Se evitan las colisiones DIFS: Distributed InterFrame Space SIFS: Short InterFrame Space Tanto el RTS y el CTS llevan la duración de la transmisión del marco Emisor Receptor Otras estaciones Marco (Datos) No sensan el medio tiempo tiempo tiempo tiempo

28. RTS/CTS RTS/CTS consume capacidad, así es que se usa solamente en ambientes de alta capacidad y con muchos usuarios En ambientes pequeños la estación escondida no es un problema En ambientes empresariales si la cobertura es lo suficientemente densa tampoco es problema RTS Threshold determina que para frames más grandes se usará RTS/CTS NAV es un carrier sense virtual establecido por el campo de duración (en ?segs) de la mayoría de los frames ¿Por qué no se usa un ACK virtual estilo Ethernet?

29. DCF (CSMA/CA)

30. IEEE 802.11

31. 802.11 MAC Short Interframe Spacing Transmisiones de la más alta prioridad (RTS/CTS) PCF Interframe Spacing Para dar prioridad sobre las transmisiones de DCF DCF Interframe Spacing Para transmisiones de DCF Extended Interframe Spacing

32. MAC 802.11

33. Backoff 802.11

34. Fragmentación MTU = 2304

35. Bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical)

36. Canales DSSS

37. Canales 802.11

38. Cobertura empresarial

39. Cobertura empresarial

40. Frequency Hopping Spread Spectrum Dwell Time: 400 mseg Banda de 2.4 Ghz (ISM) 79 sub-bandas de 1 MHz FSK: 1 ó 2 bits por baud Frec. (Hz) f9 f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1 f0 Tiempo

41. Direct Sequence Spread Spectrum Chip code para 1: 100110 Chip code para 0: 011001 1 0 0 1 1 0 100110 011001 011001 100110 100110 011001 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0

42. Direct Sequence Spread Spectrum Chip codes también se llaman PN codes (Pseudorandom Noise codes) Consume más potencia por la frecuencia que se necesita en la transmisión y recepción de los códigos PN, que es mucho mayor que la frecuencia de los datos 802.11 usa la secuencia de Barker 10110111000 0 → 10110111000 1 → 01001000111

43. 802.11a Octubre 1999 5 GHz 54 Mbps (max)/ 23 Mbps (tip) 35 mts (int), 110 mts (ext) OFDM

44. 802.11b Octubre 1999 2.4 GHz 11 Mbps 30 mts (int), 100 mts (ext) DSSS

45. 802.11g Junio 2003 2.4 GHz 54 Mbps (max), 20 Mbps (tip) 35 mts (int), 110 mts (ext) OFDM

46. 802.11n Fecha: 2009 (Draft 2007) 2.4 Ghz/5 GHz 300 Mbps (max), 120 Mbps (tip) 70 mts (int), 160 mts (ext) MIMO Multiple Input Multiple Output

47. IEEE 802.11 Independent BSS (IBSS)

48. IEEE 802.11

49. Frame 802.11 HaciaDS DesdeDS Address1 Address2 Address3 Address4 Estación Destino Estación Origen 0 0 BSS ID N/A Estación Destino AP transmisor Estación Origen 0 1 N/A AP receptor Estación Origen Estación Destino 1 0 N/A AP receptor AP transmisor Estación Destino Estación Origen 1 1

50. Direccionamiento