IEEE aneb WiFi

IEEE 802.11 aneb WiFi ●

bezdrátové sítě, v současnosti extrémně populární

●

několik přenosových médií, nejpoužívanější jsou mikrovlny

●

dva režimy práce: –

PCF (Point Coordination Function) činnost sítě řídí centrální základnová stanice (Access Point, AP)

–

DCF (Distributed Coordination Function) bez centrálního řízení stanice soutěží o médium – protokol CSMA/CA

–

lze kombinovat

Architektura IEEE 802.11 distribuční systém

AP

AP

buňka (BSS)

buňka (BSS) ESS

Architektura IEEE 802.11 ●

●

BSS – Basic Service Set –

buňka, skupina stanic komunikujících navzájem

–

dva typy: ●

nezávislá: stanice komunikují přímo

●

infrastrukturní: řízena základnovou stanicí (Access Point, AP)

ESS – Extended Service Set –

skupina propojených spolupracujících buněk

–

propojeny distribučním systémem (lokální sítí)

–

portál – zařízení propojující IEEE 802.11 síť s jinou lokální sítí skupiny 802, typicky integrován v AP

Problémy s přenosem ●

●

nekvalitní médium –

rušení, útlum

–

důsledek: potvrzování; přenos rámce a jeho potvrzení tvoří atomickou operaci

skrytý uzel –

A a C se přímo neslyší, jejich signály se ale ruší B A

C

CSMA/CA ●

Carrier Sense With Multiple Access and Collision Avoidance

●

každá stanice si vede Network Allocation Vector (NAV) – čas, po který je médium někým rezervováno

●

je-li NAV nenulové, je médium obsazeno (virtuální naslouchání)

●

hodnota NAV se přebírá z přenášených paketů

Základní výměna data

SIFS (nejkratší pauza mezi rámci) ACK

NAV

ACK+SIFS

●

pro krátké rámce

●

vysílající posílá rovnou data, příjemce potvrdí

●

NAV si odvozuje každý sám ze známých délek

RTS/CTS výměna RTS

data CTS

ACK ACK+SIFS

NAV

hodnota z RTS (CTS+data+ACK+3*SIFS) hodnota z CTS (data+ACK+2*SIFS)

●

vysílající avizuje přenos (Request To Send), příjemce potvrzuje připravenost (Clear To Send)

●

ostatní si nastaví NAV podle hodnoty z RTS, případně CTS

Fragmentace ●

dlouhé rámce lépe rozložit na několik menších (zvyšuje se pravděpodobnost bezchybného doručení)

●

NAV se průběžně aktualizuje RTS

fragment 1 CTS

fragment 2 ACK1

ACK2

ACK+SIFS z frag1 (frag2+2*ACK+3*SIFS)

NAV

z RTS (CTS+frag1+ACK+3*SIFS) z CTS (frag1+ACK+2*SIFS)

z ACK1 (frag2 + ACK + 2*SIFS

Algoritmus CSMA/CA ●

stanice naslouchá; je-li médium volné určitý čas (DIFS), zahájí vysílání

●

je-li obsazeno, počká až bude volné alespoň DIFS a pak zahájí exponenciální čekání

●

po uplynutí DIFS začíná soutěžní okno – rozděleno na sloty, stanice vybere náhodně; když přenos selže, počet slotů se zdvojnásobí; při úspěchu se počet slotů restartuje na minimum

●

omezený počet pokusů, pak ohlásí neúspěch

Činnost AP ●

řídí buňku

●

veškeré přenosy procházejí přes AP

●

vyzývá stanice k vysílání (kolize nemůže nastat)

●

ukládá rámce pro spící stanice (úspora energie)

●

pravidelně vysílá Beacon Frame –

synchronizace času

–

vyzývá nové stanice ke vstupu do buňky

–

systémové parametry

–

vysílá pravidelně 10x až 100x za sekundu

Varianty IEEE 802.11 ●

liší se ve fyzické vrstvě

●

802.11b

●

–

nejpoužívanější

–

ve volném pásmu 2,4 GHz (značné rušení)

–

rychlost max. 11 Mb/s, reálně dosahováno 5,5 Mb/s

802.11g –

přijato v roce 2003, zpětně kompatibilní s 802.11b

–

pásmo 2,4 GHz, jiná technologie přenosu

–

rychlost až 54 Mb/s, prudce klesá se vzdáleností

Varianty IEEE 802.11 ●

●

802.11a –

v pásmu 5 GHz – bude otevřené, ale jsou kladeny technické požadavky na vlastnosti zařízení (dynamická volba kmitočtu DFS, automatická regulace výkonu TPC)

–

802.11a tyto požadavky nesplňuje – u nás nelze používat

–

rychlost až 54 Mb/s

802.11h –

nová specifikace, v podstatě 802.11a doplněná o TPC a DFS

Formát rámce 2 řízení ●

2 6 6 6 2 6 0–2312 4 trvání adresa 1 adresa 2 adresa 3 poř. adresa 3 data CRC

řízení – příznaky určující typ rámce (datový, řídicí, správní) a další parametry

●

trvání – informuje o době přenosu (nastavení NAV)

●

adresy – odesilatel, příjemce a dva AP, pokud se přenáší mezi buňkami

●

pořadí – umožňuje číslovat rámce

●

CRC – konstrolní součet

Bezpečnost ●

●

●

dva hlavní problémy: –

využití sítě neoprávněnými stanicemi

–

odposlech dat

vstup do buňky: –

autentizace: ověření, zda smí být vpuštěna

–

asociace: začlenění stanice do buňky (např. do seznamu stanic, jež AP vyzývá k odeslání dat)

autentizace: –

volný přístup

–

slabá (např. MAC adresy)

–

silná (802.1X)

802.1X ●

obecné pro lokální sítě (i pro Ethernet)

●

autentizuje uživatele, nikoli MAC; neautentizuje síť – uživatel nemá jistotu, že je připojen k té pravé

●

zpočátku provoz počítače blokován, povoleny jen pakety pro 802.1X, po úspěšné autentizaci se otevře

●

na počítači nutný klient (tzv. suplikant), AP ověřuje proti autentizačnímu serveru protokolem RADIUS

●

vychází z Extensible Authentication Protocol (EAP)

WEP ●

Wired Equivalent Privacy

●

součást původního 802.11

●

chrání data během bezdrátové přepravy (nikoli v distribučním systému) –

utajení (aby data nemohl číst neoprávněný uživatel)

–

integrita (zda data nebyla změněna)

–

autentizace (ověření pravosti zdroje)

●

slabiny: společné heslo, nedostatky algoritmu

●

považován za nedostatečný

802.11i ●

vylepšené zabezpečení, dva různé protokoly

●

Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)

●

–

též WEP2, WPA

–

využívá čipy pro WEP, ale s individuálními a dočasnými klíči (každý rámec jiný klíč) a delším incializačním vektorem

Counter Mode with CBC-MAC Protocol (CCMP) –

silnější (ale náročnější) šifrovací algoritmy

–

vychází z algoritmu Advanced Encryption Standard (AES)