PDF de programación - Tecnologías Wi-Fi (1)

REDES DE BANDA ANCHA
Área de Ingeniería Telemática

Tecnologías Wi-Fi (1)

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes de Banda Ancha

5º Ingeniería de Telecomunicación

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Estándar Wireless LANs

IEEE 802.11 (1999)

•
• LAN basada en medio inalámbrico
• Certificación de la Wi-Fi Alliance (http://www.wi-fi.org/)
• Hay diferentes niveles físicos posibles
• MAC 802.11 es común a todos ellos
• MAC intenta ofrecer un acceso justo al medio
• El nivel físico está dividido en dos subniveles:
– PLCP: Physical Layer Convergence Procedure
– PMD: Physical Medium Dependent

Enlace

Físico

MAC
802.3
PHY
802.3

LLC
802.2

MAC
802.11

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSSS PHY

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Nivel físico

802.11b
• HR/DSSS = High Rate Direct-Sequence Spread Spectrum (hasta 11Mbps)
•
•
•
• Canales 1-6-11 tienen ya escasa interferencia

En EEUU 11 canales (14 en Japón, 12 en Europa-ETSI)
BW aprox. de un canal menor de 25MHz (atenuación mayor de 30dB)
Separación entre canales de 5MHz

25MHz

Canal 1

Canal 6

Canal 11

Frecuencia

Enlace

Físico

MAC
802.3
PHY
802.3

LLC
802.2

MAC
802.11

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSSS PHY

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Nivel físico

802.11a
• OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing
• Hasta 21 canales que no se solapan
802.11g
• OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing
• Compatible con 802.11b
802.11n (draft)
• MIMO = Multiple Input Multiple Output
• Canales de diferente BW (20MHz, 40 MHz)
•

En 2.4GHz hasta 3 canales que no se solapan, a 5GHz hasta 21 (menos si son
de mayor BW)

Enlace

Físico

MAC
802.3
PHY
802.3

LLC
802.2

MAC
802.11

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSSS PHY

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Nivel físico

• Emplean bandas que no requieren licencia

– 2.4 - 2.5 GHz es la C-Band Industrial, Scientific and Medical (ISM) (Por

ejemplo los hornos microondas, algunos teléfonos inalámbricos, etc)

– Unlicensed National Information Infrastructure bands (en torno a 5GHz)

Estándar
802.11
802.11a
802.11b
802.11g
802.11n

Velocidad Máx

2 Mbps
54 Mbps
11 Mbps
54 Mbps

Frecuencia
2.4 GHz
5 GHz
2.4 GHz
2.4 GHz

¿ 300 Mbps ?

¿ 2.4 ó 5 GHz ?

Enlace

Físico

MAC
802.3
PHY
802.3

LLC
802.2

MAC
802.11

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSSS PHY

802.11

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Wireless LANs

• Para el usuario una WLAN funciona como una Ethernet compartida
• MAC 802.11 intenta ofrecer un acceso justo al medio
•

Las estaciones no poseen la capacidad de detectar colisiones (no
CSMA/CD)
Los dispositivos hacen broadcast de la señal de radio (…)

•
• Un receptor puede estar en el alcance de varios transmisores (…)
• El transmisor antepone a su transmisión un Service Set Identifier (SSID

ó BSSID)

• El receptor usa el SSID para filtrar las señales que desea recibir

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Topologías

• Topologías:

– Independent Basic Service Sets (IBSSs) o Ad Hoc BSS
– Basic Service Sets (BSSs) o Infraestructure BSS
– Extended Service Sets (ESSs)

• Un Service Set es una agrupación lógica de dispositivos

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IBSS

Independent Basic Service Set ó Ad-hoc network

•
• Grupo de estaciones 802.11 comunicándose directamente entre ellas
• Es una WLAN peer-to-peer (…)
• Generalmente pequeñas y duran poco tiempo
• No hay límite al número de miembros
• En ocasiones algunos miembros no pueden comunicarse con todos los

demás

• BSSID es elegido al azar (número de 48bits empezando por 10)

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BSS

• Basic Service Set o Infraestructure BSS
•

Incluye una estación especializada: Access Point (AP) (Punto
de acceso)

• Los clientes no se comunican directamente sino a través del AP

(…)

• El AP puede incluir un uplink que conecta a red cableada
• BSSID es la MAC Wi-Fi del AP

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ESS

• Extended Service Set
• Varias BSS conectadas por sus interfaces de uplink
• Todas empleando el mismo ESSID
• Se intercomunican através del Distribution System (DS) (… …)

DS

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ESS

• El DS normalmente está creado en base a una Ethernet
• Podría emplearse un DS

inalámbrico (WDS = Wireless

Distribution System)

• En cualquier caso debe ser una LAN (nivel 2)
• El AP actúa como un puente

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ESS

•

La Ethernet no forma entera el DS,
es solo el DS medium

• En realidad, la comunicación entre
estaciones inalámbricas atraviesa el
DS

Sistema de
distribución
Medio
inalámbrico

Backbone network

DS

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Movilidad

• 802.11 ofrece movilidad en el nivel de enlace
• Transparente para los niveles superiores
• Todo el contenido de un ESS es la misma LAN
• El ESS sabe hacer llegar una trama a donde esté el

destino

ESS

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Movilidad

Sin transición
• Estaciones se mueven dentro del área de

covertura de un mismo AP

ESS

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Movilidad

Transición BSS
• Estaciones se mueven dentro de un mismo ESS cambiando de AP
• Reasociación, normalmente al detectar otro AP con más potencia
• Requiere cooperación entre los APs para conocer a cuál se encuentra

asociado el usuario

• Durante bastante tiempo esa cooperación no estuvo estandarizada.

Hoy en 802.11F

ESS

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Movilidad

Transición ESS
• De un ESS a otro distinto
• No soportado por 802.11
• Comunicación de capas superiores se ve interrumpida
• Se creará una nueva asociación y nueva configuración de red
• Para TCP/IP existe la posibilidad de Mobile IP

ESS

ESS’

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Unirse a un BSS

Proceso de sondeo
• Usuario envía una trama de sondeo (probe) (…)
• Normalmente en todos los canales que soporta
• A la menor velocidad soportada (1Mbps)
•

Incluye
soporta y el SSID al que pertenece

información sobre

las velocidades que

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Unirse a un BSS

• APs responden (probe response) (…)
• El cliente averigua:

– Potencia de señal con cada uno
– SSID de cada uno
– Velocidades soportadas

• Cliente selecciona a cuál asociarse

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Unirse a un BSS

Proceso de autentificación
•

[En la clase siguiente]

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Unirse a un BSS

Proceso de asociación
• Cliente envía una trama de solicitud de asociación (association

request)

• El AP responde (association response) con un aceptación o

rechazo

• AP asigna un puerto lógico al cliente (AID, Association

Identifier)

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802.11 Asociación

existe una red llamada wifinet
y usa autentificación SKA
(shared key auth)

Peticion autentificación
challenge cifrado

Petición asociación

A partir de aquí puedo
enviar a los demas hosts
y al router

BEACON SSID: wifinet
BEACON SSID: wifinet

challenge
auth ok

Asociación ok

SSID: wifinet

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Servicios ofrecidos por 802.11

Asociación
• Estación móvil se registra en un AP
Autentificación
• Puede darse varias veces pero al menos antes de la asociación
Distribución
• Una trama aceptada por el AP emplea este servicio para entregarla al

destino

• Determina dónde está el destino
• Toda comunicación a través del AP emplea el servicio de distribución

(incluido entre estaciones asociadas al mismo AP)

MSDU delivery
• MAC Service Dada Unit delivery
• Hacer llegar los datos al destino

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Servicios ofrecidos por 802.11

Reasociación
• Movilidad entre BSS de un ESS
Desasociación
• Abandonar la red
Desautentificación
• Termina la autentificación y con ello la asociación
Confidencialidad
• Encriptación de las tramas
Integración
• Permite conectar el DS a una red no 802.11

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Servicios ofrecidos por 802.11

TPC
• Transmit Power Control
• 802.11h, para reducir interferencias en 802.11a
DFS
• Dynamic Frequency Sle