Komunikacja Mariusz Piwiński

Transkrypt

1 Komunikacja Mariusz Piwiński

2 Ramki Standard przewiduje wykorzystanie wielu typów ramek zarządzających i kontrolujących transmisję bezprzewodową oraz ramki danych. Wszystkie ramki zawierają pole kontrolne, informację o typie ramki oraz liczne wskaźniki (np. o kluczu WEP, zarządzaniu energią itp.) Ramki zawierają również adres MAC stacji nadawczej i odbiorczej, numer sekwencyjny oraz pole sumy kontrolnej.

3 Ramki

4 Ramki Frame Control (2 bajty) Version, wersja protokołu (2 bity), Type, typ ramki (2 bity) Subtype, podtyp ramki (4 bity), ToDs, FromDS, określenie rodzaju ruchu z lub do systemu dystrybucyjnego DS (1 bit), More Fragments, fragmentacja danych (1 bit), Retry, retransmisja, gdy pakiet jest ponownie wysyłany (1 bit), Power Management, zarządzanie mocą, wartość 1 oznacza, iż po zakończeniu transmisji interfejs przechodzi w stan oszczędzania energii (power save mode), 0 oznacza, iż interfejs będzie aktywny (1 bit), More Data, ustawiony na 1 gdy pakiet był buforowany i oczekiwał na dostarczenie WEP, ustawiony na 1 gdy wartość danych została zaszyfrowana kluczem WEP, Order, ustawiony na 1 gdy pakiet musi być specjalnie obsługiwany jak np. VoIP.

5 Ramki Duration ID (2 bajty) określa potrzebny do przesłania ramki AID pojawia się w ramkach kontrolnych określając identyfikator asocjacji stacji określony przez punkt dostępowy

6 Ramki Address1, Address2, Address3, Address4 określa adresy odpowiednich interfejsów radiowych Do DS Z DS Address 1 Address 2 Address 3 Address Destination Source BSSID N/A 0 1 Destination BSSID Source N/A 1 0 BSSID Source Destination N/A 1 1 Receiver Transmitter Destination Source

7 Ramki Sequence Control pozwala na filtrowanie ruchu i określenie poprawnej kolejności przesłanych danych np. podczas retransmisji, Network Data określa przesyłane dane wyższych warstw, FCS określa sumę kontrolną

8 Ramki Sequence Control

9 Ramki Ramki zarządzające (management frames) np. beacon, probe request, probe response, association, authentication Ramki kontrolne (control frames) ACK, RTS, CTS Ramki danych (data frames)

10 Ramki zarządzające (management frames) Ramka autentykacji (authentication frame) Proces autentykacji określa czy punkt dostępowy zaakceptuje czy odrzuci identyfikację radiowego interfejsu sieciowego. Stacja nadawcza rozpoczyna proces wysyłając ramkę autentykacji zawierającą identyfikator interfejsu radiowego. W przypadku otwartej autentykacji interfejs radiowy wysyła ramkę autentykacji do punktu dostępowego, który odpowiada ramką autentykacji zawierającą akceptację lub odrzucenie żądania klienta. W przypadku współdzielonego klucza WEP, interfejs radiowy wysyła inicjującą ramkę autentykacji do punktu dostępowego. Punkt dostępowy odpowiada ramką autentykacji zawierającą tekst (challenge text), który musi zostać zakryptowany przez stację kliencką za pomocą posiadanego klucza WEP, a następnie wysłany do punktu dostępowego. Punkt dostępowy deszyfruje przesłany tekst przy pomocy swojego klucza WEP sprawdzając czy otrzymany ciąg znaków jest identyczny z wysłanym tekstem do stacji klienckiej. Na tej podstawie punkt dostępowy wysyła ramkę autentykacji informując klienta o wyniku procesu autentykacji.

11 Ramki zarządzające (management frames) Ramka deautentykacji (deauthentication frame) Ramka deautentykacji wysyłana jest przez stację nadawczą do innej stacji (punktu dostępowego) w celu zakończenia bezpiecznego połączenia. Ramka żądania przyłączenia (association request frame) Standard przewiduje możliwość synchronizacji punktu dostępowego z obsługiwanym klientem radiowym oraz zarezerwowanie dla niego pewnych określonych zasobów. Proces takiego przyłączenia rozpoczyna się od wysłania przez interfejs radiowy do punktu dostępowego żądania przyłączenia. Ramka ta zawiera informacje o interfejsie radiowym (np. lista wspieranych prędkości) oraz identyfikator sieci (SSID), do której klient chce się przyłączyć. Po otrzymaniu żądania punkt dostępowy analizuje je i w przypadku akceptacji rezerwuje odpowiedni obszar pamięci przeznaczony do obsługi klienta oraz ustanawia dla niego identyfikator przyłączenia (association ID).

12 Ramki zarządzające (management frames) Ramka odpowiedzi przyłączenia (association response frame) Punkt dostępowy wysyła ramkę odpowiedzi przyłączenia zawierającą odpowiedź na otrzymane żądanie klienta (akceptację lub odrzucenie). W przypadku akceptacji punkt dostępowy wysyła klientowi jego identyfikator przyłączenia (association ID) oraz listę wspieranych prędkości. Po otrzymaniu takich informacji klient radiowy może korzystać z punktu dostępowego w celu realizowania komunikacji z innymi hostami. Ramka żądania ponownego przyłączenia (reassociation request frame) W przypadku gdy interfejs radiowy znajduje się daleko od punktu dostępowego, do którego jest podłączony i odbierze ramkę nawigacyjną od innego punktu dostępowego z mocniejszym sygnałem, interfejs radiowy wyśle ramkę ponownego przyłączenia do nowego punktu dostępowego. Nowy punkt dostępowy może koordynować przesyłanie danych znajdujących się w buforze poprzedniego punktu dostępowego czekającego na uruchomienie transmisji do stacji klienckiej.

13 Ramki zarządzające (management frames) Ramka odpowiedzi na żądanie ponownego przyłączenia (reassociation response frame) Punkt dostępowy wysyła ramkę odpowiedzi na żądanie ponownego przyłączenia otrzymane od klienta radiowego (akceptacja lub odrzucenie). Podobnie jak w procesie typowego przyłączenia ramka zawiera informacje takie jak wspierane prędkości transmisji danych oraz identyfikator przyłączenia (association ID). Ramka rozłączenia (disassociation frame) Stacja wysyła ramkę rozłączenia do innej stacji (punktu dostępowego) w przypadku gdy chce ona zakończyć przyłączenie. Klient wyłączający swój interfejs radiowy może wysłać ramkę rozłączenia do punktu dostępowego, który po jej otrzymaniu zwalnia przydzieloną dla klienta pamięć oraz usuwa go z tablicy asocjacyjnej.

14 Ramki zarządzające (management frames) Ramka nawigacyjna (beacon frame) Punkt dostępowy cyklicznie wysyła ramkę nawigacyjną (typowo co 100 ms) w celu ogłoszenia informacji o obsługiwanej sieci (znaczniki czasowe, SSID oraz inne parametry). Interfejs radiowy klienta skanuje cyklicznie wszystkie kanały radiowe w celu rejestracji ramki nawigacyjnej. Ramka sondująca, żądanie (probe request frame) Stacja kliencka wysyła ramkę sondującą w przypadku gdy chce uzyskać informacje o obsługiwanej sieci przez inną stację (punkt dostępowy). Ramka sondująca, odpowiedź (probe response frame) Stacja (punkt dostępowy) odpowiada ramką probe response zawierającą informacje o obsługiwanej (np. wspierane prędkości transmisji).

15 Ramki kontrolne (control frames) Pozwalają na kontrolę dostarczania ramek pomiędzy stacjami. Ramka żądanie wysłania (Request to Send (RTS)) Funkcja RTS/CTS jest opcjonalna i nie musi być wykorzystywana, pozwala ona na ograniczenie kolizji występujących w przypadku pojawienia się problemu ukrytej stacji podłączonej do tego samego punktu dostępowego. Stacja wysyła ramkę RTS do drugiej stacji (punktu dostępowego), która jest pierwszym etapem dwu-stronnego nawiązania połączenia (two-way handshake), które musi zostać zrealizowane przed wysłaniem danych. Ramka gotowości do wysłania (Clear to Send (CTS)) Stacja odpowiada ramką CTS na otrzymaną ramkę RTS, zapewniając tym samym gotowość (czystość) kanału transmisyjnego dla żądającej stacji. Ramka CTS zawiera wartość czasu, przez który pozostałe stacje (również ukryta) mają przerwać nadawanie. Czas ten jest potrzebny na wysłanie ramki z danymi przez stację, która uprzednio wysłała ramkę RTS. Rozwiązanie to wpływa zmniejszenie ilości kolizji spowodowanych wystąpieniem problemu ukrytych stacji, co powoduje zwiększenie efektywnego pasma klienta.

16 Ramki kontrolne (control frames) Ramka potwierdzenia (Acknowledgement (ACK)) Po otrzymaniu ramki danych stacja odbiorcza sprawdza jej spójność i w przypadku braku wystąpienia błędów wysyła ramkę ACK do stacji nadawczej. Gdy pojawi się niezgodność obliczonej sumy kontrolnej z wartością znajdującą się w ramce potwierdzanie ACK nie jest wysyłane. Stacja nadawcza, która nie uzyska potwierdzenia odbioru ponownie wysyła tą samą ramkę.

17 Ramki danych (data frames) Ramki danych (data frames) Służą do przenoszenia właściwych danych przesyłanych między klientami bezprzewodowymi.

18 Problem ukrytego klienta (hidden node) STA1 ze względu na tłumienie sygnału nie obserwuje transmisji z STA2 i vice versa. Stacje STA1 i STA2 są podłączone do tego samego punktu dostępowego AP. Stacje STA1 i STA2 nie widząc swoich komunikacji mogą wysyłać dane w tym samym czasie powodując kolizje obserwowane przez punkt dostępowy AP.

19 Problem ukrytego klienta (hidden node) Punkt dostępowy ze względu na błędy transmisji (kolizje) nie odpowiada ramką ACK, co zmusza stacje STA1 i STA2 na ponowne przesyłanie danych. W wyniku takiej sytuacji następuje wiele kolizji i retransmisji, które wpływają na znaczne zmniejszenie efektywnego pasma transmisji.

20 Funkcja RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send) Stacja nadawcza wysyła ramkę RTS do punktu dostępowego podając wartość czasu niezbędną do przesłania ramki. Punkt dostępowy wysyła ramkę CTS do wszystkich klientów informując o czasie przez który stacje mają wstrzymać się od wysyłania informacji. Informacja ta trafia również do tzw. ukrytych klientów. Stacja nadawcza może wysłać właściwą ramkę dopiero po uzyskaniu ramki CTS czyli nawiązaniu dwu-stronnego połączenia pozwalającego na kontrolę dostępu do wspólnego medium. Po odbiorze ramki stacja docelowa (punkt dostępowy) wysyła ramkę potwierdzenia ACK. RST STA CTS Dane ACK AP

21 Funkcja RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send) Głównym zastosowaniem funkcji RTS/CTS jest zminimalizowanie kolizji wynikających z obecności ukrytych klientów. Technika wykorzystywana w droższych urządzeniach. W przypadku braku problemu ukrytej stacji włączenie funkcji RTS/CTS zwiększa ilość wysyłanych kontrolnych danych przez co obniża wartość pasma przeznaczonego dla klienta. Funkcja jest uruchomiona na stacji klienckiej, ale nie musi być uruchomiona na punkcie dostępowym, który analizuje wszystkie transmisje.

22 Funkcja RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send) Stacja kliencka stosuje funkcję RTS/CTS do wszystkich przesyłanych pakietów. Po aktywacji RTS/CTS warto przetestować dostępne pasmo, w przypadku znacznego jego ograniczenia należy wyłączyć funkcję RTS/CTS nawet w sytuacji gdy obserwowane są kolizje. Uruchomienie funkcji RTS/CTS dotyczy tylko pakietów większych niż zadeklarowana wielkość (typowo 2347 bajtów). Rozwiązanie to ma zapewnić czystość kanału radiowego dla przesyłanych dużych ilości danych (dużych pakietów), których transmisja zajmuje dłuższy czas zwiększając prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji.

23 Punkt dostępowy WRT160N dodatkowe opcje konfiguracji

24 Wireless > Advanced Wireless Settings CTS Protection Mode (automatyczne włączenie CTS w przypadku pojawienia się problemów, lub dużego ruchu) The Router will automatically use CTS (Clear-To-Send) Protection Mode when your Wireless-N and Wireless-G products are experiencing severe problems and are not able to transmit to the Router in an environment with heavy b traffic. This function boosts the Router s ability to catch all Wireless- N and Wireless-G transmissions but will severely decrease performance. The default is Auto.

25 Wireless > Advanced Wireless Settings Beacon Interval (przerwa między ramkami nawigacyjnymi) Enter a value between 1 and 65,535 milliseconds. The Beacon Interval value indicates the frequency interval of the beacon. A beacon is a packet broadcast by the Router to synchronize the wireless network. The default value is 100.

26 Wireless > Advanced Wireless Settings DTIM Interval (określenie okna transmisji dla ramek typu broadcast i multicast) This value, between 1 and 255, indicates the interval of the Delivery Traffic Indication Message (DTIM). A DTIM field is a countdown field informing clients of the next window for listening to broadcast and multicast messages. When the Router has buffered broadcast or multicast messages for associated clients, it sends the next DTIM with a DTIM Interval value. Its clients hear the beacons and awaken to receive the broadcast and multicast messages. The default value is 1.

27 Wireless > Advanced Wireless Settings Fragmentation Threshold (określenie poziomu fragmentacji ramek) This value specifies the maximum size for a packet before data is fragmented into multiple packets. If you experience a high packet error rate, you may slightly increase the Fragmentation Threshold. Setting the Fragmentation Threshold too low may result in poor network performance. Only minor reduction of the default value is recommended. In most cases, it should remain at its default value of 2346.

28 Wireless > Advanced Wireless Settings RTS Threshold (określenie poziomu stosowania funkcji RTS/CTS) Should you encounter inconsistent data flow, only minor reduction of the default value, 2347, is recommended. If a network packet is smaller than the preset RTS threshold size, the RTS/CTS mechanism will not be enabled. The Router sends Request to Send (RTS) frames to a particular receiving station and negotiates the sending of a data frame. After receiving an RTS, the wireless station responds with a Clear to Send (CTS) frame to acknowledge the right to begin transmission. The RTS Threshold value should remain at its default value of 2347.