Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

IEEE 802.11 Teil 2 Dr. Hannes Hartenstein NEC Europe Ltd., Heidelberg Sommersemester 2001, Universität Mannheim.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "IEEE 802.11 Teil 2 Dr. Hannes Hartenstein NEC Europe Ltd., Heidelberg Sommersemester 2001, Universität Mannheim."—  Präsentation transkript:

1 IEEE Teil 2 Dr. Hannes Hartenstein NEC Europe Ltd., Heidelberg Sommersemester 2001, Universität Mannheim

2 May 2001H. Hartenstein: IEEE Struktur der heutigen Vorlesung MAC Verfahren in Rahmenformat in –Beispiele Control Frames –Beispiele Data Frames MAC Management –Synchronization –Authentication (+Privacy) –Association –Roaming –Power Management

3 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Verkehrsarten –Asynchroner Datendienst (standard) Austausch von Datenpaketen auf best-effort- Basis Unterstützung von Broadcast und Multicast –Zeitbegrenzte Dienste (optional) implementiert über PCF (Point Coordination Function)

4 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Zugriffsarten –DFWMAC-DCF CSMA/CA (standard) Kollisionsvermeidung durch zufälligen backoff- Mechanismus Mindestabstand zwischen aufeinanderfolgenden Paketen Empfangsbestätigung durch ACK (bei Unicast) –DFWMAC-DCF mit RTS/CTS (optional) Distributed Foundation Wireless MAC Vermeidung des Problems versteckter Endgeräte –DFWMAC-PCF (optional) Polling-Verfahren mit einer Liste im Access Point zentral dezentral

5 May 2001H. Hartenstein: IEEE Kanalzugriff Kanalzugriff: ein Alltags- problem! t Medium belegt SIFS PIFS DIFS nächster RahmenWettbewerb

6 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Prioritäten –werden durch Staffelung der Zugriffszeitpunkte geregelt –keine garantierten Prioritäten –SIFS (Short Inter Frame Spacing) höchste Priorität, für ACK, CTS, Antwort auf Polling –PIFS (PCF IFS) mittlere Priorität, für zeitbegrenzte Dienste mittels PCF –DIFS (DCF, Distributed Coordination Function IFS) niedrigste Priorität, für asynchrone Datendienste

7 May 2001H. Hartenstein: IEEE DFWMAC-DCF CSMA/CA: Überblick Listen-before-talk: Sendewillige Stationen hören das Medium ab (carrier sensing). Ist das Medium für die Dauer eines Inter-Frame Space (IFS) frei, wird gesendet. Ist das Medium belegt, wird auf einen freien IFS gewartet und dann zusätzlich um eine zufällige Backoff-Zeit verzögert Wird das Medium während der Backoff-Zeit von einer anderen Station belegt, bleibt der Backoff- Timer so lange stehen CS CA

8 May 2001H. Hartenstein: IEEE Backoff-Algorithmus Contention window ist in slots unterteilt. Auswählen der Backoff-Zeit: Gleichverteilung über {0,...,CW(i) - 1}. Grösse des contention window abhängig vom retry counter i. CW(0) = 8; i>1: CW(i) = 2*CW(i-1); max CW = 256. Wie bei Ethernet: Adaption von Zugriffsverzögerung bzw. Kollisionswahrscheinlichkeit an Auslastung. Short retry counter und long retry counter; typischerweise auf 8 gesetzt. Wenn idle medium detektiert wird, wird Backoff- timer um eins heruntergesetzt; bei 0 wird gesendet.

9 May 2001H. Hartenstein: IEEE Acknowledgements (Unicast-Fall) Problem: collision detection wie bei Ethernet funktioniert nicht. Deshalb: explizite Empfangsbestätigungen. Wenn Sender keine Empfangsbestätigung erhält, dann erfolgt Retransmission. t SIFS DIFS Daten Ack Wartezeit weitere Stationen Empfänger Sender Daten DIFS Wettbewerb SIFS < slot time

10 May 2001H. Hartenstein: IEEE Beispiel t busy bo e Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Paketankunft am MAC-SAP DIFS bo e busy verstrichene backoff Zeit bo r verbleibende backoff Zeit busy Medium belegt (frame, ack etc.) bo r DIFS bo e bo r DIFS busy DIFS bo e busy bo e bo r

11 May 2001H. Hartenstein: IEEE DFWMAC-DCF mit RTS/CTS optional; nur für unicast. Für kurze Packete meist nicht sinnvoll. Erweiterung des carrier sense Mechanismus um Network Allocation Vector (virtual carrier sense mechanism) t Wartezeit weitere Stationen Empfänger Sender Wettbewerb SIFS DIFS data ACK data DIFS RTS CTS SIFS NAV (RTS) NAV (CTS)

12 May 2001H. Hartenstein: IEEE DFWMAC-PCF Point coordinator immer eine Access point. PCF ist über DCF konstruiert worden; PCF und DCF können gleichzeitig verwendet werden. Contention-free period (CFP). PCF verwendet PIFS um das Medium zu kontrollieren. Ebenso wird NAV verwendet, um die CFP den Stationen mitzuteilen. Poll/response protocol. Der point coordinator fragt während der CFP alle Stationen der polling list ab.

13 May 2001H. Hartenstein: IEEE PCF Beispiel PIFS NAV der Stationen drahtlose Stationen point coordinator D1D1 U1U1 SIFS NAV SIFS D2D2 U2U2 Superrahmen t0t0 Medium belegt t1t1 t D3D3 NAV PIFS D4D4 U4U4 SIFS CF end Wettbewerb wettbewerbsfreie Periode t2t2 t3t3 t4t4 NAV der Stationen drahtlose Stationen point coordinator

14 May 2001H. Hartenstein: IEEE Recap MAC Basics CSMA/CA RTS/CTS Poll/ response

15 May 2001H. Hartenstein: IEEE Struktur der heutigen Vorlesung MAC Verfahren in Rahmenformat in –Beispiele Control Frames –Beispiele Data Frames MAC Management –Synchronization –Authentication (+Privacy) –Association –Roaming –Power Management

16 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Rahmenstruktur Frame Control Duration ID Address 1 Address 2 Address 3 Sequence Control Address 4 DataCRC Bytes Version, Typ, Fragmentierung, Sicherheit,... Typen –Steuerrahmen, Management-Rahmen, Datenrahmen Sequenznummern –wichtig für duplizierte Pakete aufgrund verlorengegangener ACKs Adressen –Empfänger, Transmitter (physikalisch), BSS Identifier, Sender (logisch) Sonstiges: Sendedauer, Prüfsumme, Daten Nicht alle Felder in allen Rahmen!

17 May 2001H. Hartenstein: IEEE Frame Control Field (1) Type: Management, Control, Data, Reserved. Management: Association Request/Response, Reassociation Request/Response, Probe Request/Response, Beacon, Announced traffic indication message, Disassociation, Authentication, Deauthentication, Reserved. Control: Power save poll, RTS, CTS, ACK, Contention free end,... Data: Data, Data+CF-ACK, Data+CF-Poll, Data+CF-ACK+CF- Poll, Null, CF-ACK, CF-Poll, CF-ACK+CF-Poll, reserved... VersionTypeSubtype ToDSFromDSFrags Retry Power WEP OrderMore

18 May 2001H. Hartenstein: IEEE Frame Control Field (2) ToDS flag: zeigt an, dass Rahmen an einen AP gesendet wird. FromDS: zeigt an, dass Rahmen von einem AP aus gesendet wird. More Fragments: zeigt an, ob noch mehr Fragmente folgen. Retry: zeigt an, ob es sich um eine Retransmission handelt. Power Management: active, idle More data: AP hat mind. noch einen Rahmen im Buffer für Station. WEP: gibt an, ob WEP benutzt wird oder nicht. Order: Request für strictly ordered service. VersionTypeSubtype ToDSFromDSFrags Retry Power WEP OrderMore

19 May 2001H. Hartenstein: IEEE Adressierung DS: Distribution System AP: Access Point DA: Destination Address SA: Source Address BSSID: Basic Service Set Identifier RA: Receiver Address TA: Transmitter Address

20 May 2001H. Hartenstein: IEEE Adressen IEEE 48-bit MAC Adressen. 1. Bit: Individuum oder Gruppe? –unicast bzw. multicast? –all 1s: broadcast. 2. Bit: universal oder lokal? –Ist Adresse von IEEE vergeben oder lokal vergeben worden?

21 May 2001H. Hartenstein: IEEE Control Frame: RTS/CTS RTS: 20 bytes; CTS: 14 bytes. RTS: warum keine 4 Adressen? CTS: warum nur eine Adresse? Frame control DurationRA TA FCS Frame control DurationRA FCS RTS CTS

22 May 2001H. Hartenstein: IEEE Data frames Minimale Länge: 29 bytes (3 Adressen + 1 Datenbyte). Maximale Länge: 2346 bytes. Piggybacking von CF-ACK, CF-Poll, CF-ACK+CF-Poll möglich im CF Modus. CF-ACK, CF-Poll, CF-ACK+CF-Poll auch ohne Data möglich Frame Control Duration ID Address 1 Address 2 Address 3 Sequence Control Address 4 DataCRC Bytes Version, Typ, Fragmentierung, Sicherheit,...

23 May 2001H. Hartenstein: IEEE Struktur der heutigen Vorlesung MAC Verfahren in Rahmenformat in –Beispiele Control Frames –Beispiele Data Frames MAC Management –Synchronization –Authentication (+Privacy) –Association –Roaming –Power Management

24 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Management Synchronisation –Finden eines LANs, versuchen im LAN zu bleiben –Timer etc. Assoziation/Reassoziation –Eingliederung in ein LAN –Roaming, d.h. Wechseln zwischen Netzen von einem Access Point zu einem anderen –Scanning, d.h. aktive Suche nach einem Netz Power Management –Schlafmodus ohne eine Nachricht zu verpassen –periodisches Schlafen, Rahmenpufferung, Verkehrszustandsmessung MIB - Management Information Base –Verwalten, schreiben, lesen

25 May 2001H. Hartenstein: IEEE MAC Management Management frames: –Beacon, Probe Request/Response, Authentication, Deauthentication, Association Request/Response, Reassociation Request/Response, Disassiciation, Announcement Traffic Indication Message. –all management frames include: frame control, duration, address 1,2,3, sequence control, framebody, and FCS. Framebody: Feste Felder + variable information elements im Type-Length-Value Stil.

26 May 2001H. Hartenstein: IEEE Synchronisation (1)... durch Leuchtfeuer. Beacon: beinhaltet timestamp, beacon interval, capability information als feste Felder und einige information elements. Beacon interval: 16-bit Feld, Einheit ist 1024 usec. t Medium Zugangs- punkt busy B BBB Wert des Zeitstempels B Beacon-Paket Infrastruktur:

27 May 2001H. Hartenstein: IEEE Synchronisation (2) t Medium Station 1 busy B1B1 Beacon-Intervall busy B1B1 Wert des Zeitstempels B beacon Paket Station 2 B2B2 B2B2 zufällige Verzögerung Independent Basic Service Set:

28 May 2001H. Hartenstein: IEEE Authentication (1) Authentifizierung soll durchgeführt werden zwischen mobiler Station und AP. –Achtung: die Identität der mobilen Station wird geprüft, nicht die des AP (Erweiterungen des Standards werden derzeit diskutiert). Authentifizierung kann durchgeführt werden in einem Independent Service Set. Zwei verschiedene Dienste: –Open System, Shared Key. Open System: null authentication algorithm (falls WEP nicht vorhanden). Shared Key: benötigt WEP.

29 May 2001H. Hartenstein: IEEE Authentication (2) WEP verwendet RC4 von RSA. RC4: symmetric stream cipher. Shared key müssen vor Verwendung ausgetauscht werden : keine Unterstützung im Key Management. MSAP assertion challenge response result

30 May 2001H. Hartenstein: IEEE Association Association stellt logische Verknüpfung von mobiler Station und AP dar. Association request: beinhaltet u.a. unterstützte Datenraten, PHY Optionen, WEP, und Requests bzgl. contention-free service. AP policies bzgl. Annahme/Ablehnung sind nicht spezifiziert. Typisch ist load factor. Association response: Status information. AP ist für den Datenverkehr zwischen DS und assoziierter Stationen zuständig.

31 May 2001H. Hartenstein: IEEE Interaktion Authentication-Association State 1: unauthenticated, unassociated State 2: authenticated, unassociated State 1: authenticated, associated

32 May 2001H. Hartenstein: IEEE Roaming Keine oder schlechte Verbindung? - Dann: Scanning –Abtasten der Umgebung (Medium nach Leuchtfeuer von APs abhören oder Probe ins Medium senden und Antwort abwarten) Reassociation Request –beinhaltet Information ueber den bisherigen AP. Reassociation Response –bei Erfolg, d.h. ein AP hat geantwortet, nimmt Station nun teil –bei Mißerfolg weiterhin Scanning AP akzeptiert Reassociation Request –Anzeigen der neuen Station an das Distribution System –Distribution System aktualisiert Datenbestand (d.h. wer ist wo) –normalerweise wird alter AP vom Distribution System informiert

33 May 2001H. Hartenstein: IEEE Inter-Access-Point Protocol Bislang: APs von verschiedenen Herstellern konnten i.A. nicht miteinander kommunizieren Meeting Maerz 2001: erste Version eines IAPPs. Lucent: –IAPP, Internet draft, Henri Moelard et al. –Fast and scalable Handoffs for Wireless Internetworks, R. Caceres, Padmanabhan, MobiCom96: ARP-based handoffs.

34 May 2001H. Hartenstein: IEEE Power Management (1) Ausschalten der Sende/Empfangseinheit wenn nicht benötigt Zustände einer Station: schlafend und wach Timing Synchronization Function (TSF) –Sicherstellung, dass alle Stationen zur gleichen Zeit aufwachen. Ad-hoc –Ad-hoc Traffic Indication Map (ATIM) Bekanntmachung von Empfängern zwischengespeicherter Pakete durch die speichernden Stationen komplexer, da kein zentraler AP Kollisionen von ATIMs möglich (Skalierbarkeit?)

35 May 2001H. Hartenstein: IEEE Power Management (2) wach A ATIM-Übertragung D Datenübertragung t Station 1 B1B1 B1B1 B Beacon-Paket Station 2 B2B2 B2B2 zufällige Verzögerung A a D d ATIM- Fenster Beacon-Intervall a Bestätigung v. ATIM d Bestätigung der Daten tradeoff: beacon interval - power savings

36 May 2001H. Hartenstein: IEEE Power Management (3) Traffic Indication Map (TIM) –Liste von unicast-Empfängern, von AP ausgesendet Delivery Traffic Indication Map (DTIM) –Liste von broadcast/multicast-Empfängern, von AP ausgesendet TIM Intervall t Medium Zugangs- punkt busy D TTD T TIM D DTIM DTIM Intervall BB B broadcast/multicast Station wach p PS poll p d d d Datenübertragung von/zu der Station Infrastruktur:

37 May 2001H. Hartenstein: IEEE Diskussion Warum verwendet nur einen spreading code? Was sind Vorteile/Nachteile von PCF gegenüber DCF? Wann sollte RTS/CTS verwendet werden? Was sind Sonderheiten eines Rahmes gegenüber Ethernet? Wie sicher ist ? Wo liegen die Probleme beim Roaming?


Herunterladen ppt "IEEE 802.11 Teil 2 Dr. Hannes Hartenstein NEC Europe Ltd., Heidelberg Sommersemester 2001, Universität Mannheim."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen