Sieci Bezprzewodowe Topologie sieci WLAN Sieć tymczasowa (ad

dr inż. Krzysztof Hodyr
Sieci Bezprzewodowe
Część 4
Topologie sieci WLAN
sieć tymczasowa (ad-hoc)
sieć stacjonarna (infractructure)
Topologie sieci WLAN
Standard WiFi – IEEE 802.11
Sieć tymczasowa (ad-hoc)
Współdzielenie zasobów swoich komputerów w trybie
peer-to-peer.
Wzajemny dostęp do swoich zasobów, ale brak dostępu
do zasobów sieci przewodowej np. do Internetu czy
poczty elektronicznej.
Sieć stacjonarna (infractructure)
Zapewnia komputerom wyposażonym w bezprzewodowe
karty sieciowe dostęp do sieci przewodowej oraz
wzajemny ich dostęp do siebie.
Do magistrali przewodowej sieci stacjonarnej dołączony
jest jeden lub więcej punktów dostępu (Access Point).
Stanowią one węzły pośredniczące w transmisji między
siecią bezprzewodową a przewodową.
Wyróżniamy kilka istotnie się różniących trybów pracy
punktów dostępowych.
IBSS - Independent Basic Service Set
Access Point
Access Point
Punkt dostępowy zapewnia komunikację z siecią
przewodową terminalom wyposażonym w bezprzewodowe
karty sieciowe
Możliwość poruszania się w zasięgu zespołu punktów
dostępowych nazywamy roamingiem w sieci WLAN
BSS - Basic Service Set
ESS – Extended Service Set (ESSID)
1
Access Point Client
Pozwala podłączyć odległą sieć LAN do głównej sieci
bezprzewodowej. Nie ma możliwości obsługi ruchu terminali
bezprzewodowych znajdujących się w jego zasięgu. Jest
klientem w stosunku do innego punktu dostępowego, który
obsługuje zarówno jego jak i inne terminale bezprzewodowe.
Wireless Bridge Point-to-Point
Pozwala uzyskać połączenie z innym punktem pracującym w
tym samym trybie lub w trybie Point-to-Multipoint. Tworzy
most umożliwiający łączenie odległych segmentów sieci
lokalnej
Uniemożliwia wykorzystanie dowolnego z punktów
dostępowych łącza do jednoczesnej obsługi
bezprzewodowych terminali klienckich
Wireless Bridge Point-to-Multipoint
Zapewnia połączenie z innymi punktami w tym samym trybie
lub w trybie Point-to-Point, pracującymi na tym samym
kanale. Umożliwia łączenie odległych segmentów sieci
lokalnej topologii wielobocznej
Uwaga
Repeater
Zapewnia przekazywanie połączeń od bezprzewodowych
terminali klienckich do punktu dostępowego położonego
poza zasięgiem bezpośredniej komunikacji
IEEE 802.11
Wykorzystanie punktu dostępowego w trybach:
powstał w 1997 roku
- Access Point Client
- Wireless Bridge
- Repeater
przepływność do 2 Mb/s
wymaga wpisania do tabeli autoryzacji adresów sprzętowych
MAC odpowiednich punktów dostępowych
trzy rodzaje mediów transmisyjnych:
- fale radiowe zakresu 2,4 GHz, rozpraszanie widma DSSS,
BPSK dla 1 Mb/s, QPSK dla 2 Mb/s, 12 kanałów o
szerokości 5 MHz w paśmie 2,4 ÷ 2,4835 GHz
- fale radiowe zakresu 2,4 GHz, rozpraszanie widma FHSS,
2-GFSK 1Mb/s, 4-GFSK dla 2 Mb/s, 79 kanałów o szerokości
1 MHz i 78 wzorców przeskoków częstotliwości w paśmie
2,4 ÷ 2,4835 GHz
- fale optyczne z zakresu 850-950 nm, modulacja położenia
impulsów 4-PPM dla 1Mb/s, 16-PPM dla 2 Mb/s
2
IEEE 802.11
IEEE 802.11b – warstwa fizyczna
Najbardziej rozpowszechnione dziś standardy IEEE 802.11:
powstał w 1999 roku
przepływność do 11 Mb/s (802.11b+ do 22 Mb/s)
- w paśmie 5,8 GHz
802.11a
- w paśmie 2,4 GHz:
802.11b
802.11g
Europejskie standardy ETS 300 328, ETS 300 339
fale radiowe zakresu 2,4 – 2,4835 GHz, rozpraszanie widma
DSSS
BPSK dla 1 Mb/s, QPSK dla 2 Mb/s
11-elementowy rozpraszający kod Barkera (10110111000)
BPSK/CCK dla 5,5 Mb/s, QPSK/CCK dla 11 Mb/s
kod rozpraszający CCK (Complementary Code Keying),
opracowany przez Lucent Technologies oraz Harris
Semiconductor w 1998 roku
Europa – 13 kanałów o szerokości 22 MHz z rastrem 5 MHz
EIRPmax +20 dBm (100mW)
IEEE 802.11b – warstwa fizyczna
IEEE 802.11b – kanały w sieci
IEEE 802.11b – kanały w sieci
IEEE 802.11b – protokół DFWMAC
Tryby pracy sieci:
- tryb z rozproszoną funkcją koordynacji – DCF (ang.
Distributed Coordination Function) - algorytm podstawowy
- tryb z punktową funkcją koordynacji – PCF (ang. Point
Coordination Function), przeznaczony wyłącznie dla sieci
stacjonarnych, wyposażonych w punkty dostępowe
spełniające wymagania QoS (np. synchroniczna transmisja
pakietów audio/wideo)
3
IEEE 802.11b – protokół DFWMAC
IEEE 802.11b – format ramki MAC
- nagłówek MAC: pole sterujące, informacja o czasie
zajętości kanału (lub identyfikator ID stacji pracującej w
trybie oszczędzania energii), dane adresowe źródła i stacji
docelowej (lub adres stacji nadającej i odbierającej ramki),
numer kolejny ramki w ciągu pozwalający na odtworzenie
kolejności przekazu ramek i sterowanie ich przepływem
- treść ramki: od 0 do 2312 bajtów, zależna od typu ramki
- 4-bajtowy ciąg kontrolny CRC
IEEE 802.11b – format ramki MAC
Pola adresowe o numerach 2, 3, 4, oraz numer kolejny ramki
i treść ramki są elementami opcjonalnymi, pojawiającymi się
nie we wszystkich rodzajach ramek MAC
Szczególnie istotna jest rola 16-bitowego pola sterującego
ramki MAC
IEEE 802.11b – format ramki MAC
- retransmisja – stan "1" sygnalizuje ponowne przesłanie
ramki np. po kolizji ramki potwierdzającej poprawne
odebranie danych ACK
- zarządzanie energią – tryb pracy, do którego przechodzi
stacja po udanym zakończeniu wymiany ramek
- dane buforowane – pole informujące stację, pracującą w
trybie oszczędnym o przeznaczonych dla niej ramkach
buforowanych w punkcie dostępu; w celu przyspieszenia
wymiany danych, stacja może wtedy zmienić tryb pracy z
oszczędzaniem energii na aktywny,
- WEP – szyfrowanie zawartości ramki, stan „1” wskazuje na
użycie algorytmu WEP
- kolejność – stan „1” zezwala na realizację procedur
gwarantujących sekwencyjność w przekazie ramek
IEEE 802.11b – format ramki MAC
Bity pola sterującego:
- wersja protokołu – numer wersji protokołu, w bieżących
realizacjach ustawiona na "00"
- typ ramki – jeden z trzech typów ramek (danych, sterująca,
zarządzająca)
- podtyp ramki – np. RTS, CTS, ACK w przypadku ramki
sterującej
- To DS – do systemu dystrybucji – stan "1" oznacza, że
wysyłana ramka jest adresowana do punktu dostępowego
- From DS – z systemu dystrybucji – stan "1" sygnalizuje, że
odbierana ramka pochodzi z punktu dostępowego
- fragmentacja – stan "1" oznacza, że odebrana ramka
jest fragmentem większej wiadomości
IEEE 802.11g – warstwa fizyczna
zatwierdzony w 2003 roku
przepływność do 54 Mb/s (802.11g+ do 108 Mb/s)
fale radiowe zakresu 2,4 – 2,4835 GHz, rozpraszanie widma
DSSS oraz OFDM
52 niezależnie modulowane podnośne (4 piloty dla BPSK,
48 modulowanych z wykorzystaniem metod: BPSK, QPSK,
16-QAM i 64-QAM, w zależności od przepływności łącza)
Odstęp między podnośnymi 312,5 kHz, czas trwania każdego
symbolu (stanu podnośnej) wynosi 4 µs
modulacja PBCC (Packet Binary Convolutional Code)
pozwala uzyskać większe przepływności, zapewniając
jednocześnie wsteczną zgodność systemu
Europa – 13 kanałów o szerokości 20 MHz z rastrem 5 MHz
4
IEEE 802.11g – warstwa fizyczna
IEEE 802.11 – inne rozszerzenia
802.11a – 1999r, 6 do 54 Mb/s, EIRPmax +30 dBm (1000 mW)
802.11c – udoskonalone procedury zestawiania mostów
bezprzewodowych między punktami dostępowymi 1998r
802.11d – regionalne dopasowanie kanałów częstotliwości
802.11e – transmisja o podwyższonej jakości usług – QoS
802.11f – roaming stacji między punktami dostępowymi
(certyfikat Wi-Fi tj. Wireless Fidelity)
802.11h – zarządzanie warstwą fizyczną w 802.11a zwane
Spectrum Managed 802.11a - dynamiczny wybór kanału
(DCS - dynamic channel selection) oraz regulacja mocy
nadajnika (TPC - transmit power control)
802.11i - pewniejszy mechanizm autoryzacji, oparty na
802.1x, wykorzystuje EAP (Extensible Authentication
Protocol), zamiast WEP
802.11j – wersja 802.11a dla w Japonii, zakres 4,9–5 GHz
802.11n – 100 do 300 Mb/s w paśmie 5,2 GHz
5