Especificação Final do Projecto

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Alexandre Farinha Carvalho
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1 MERC 2009/10 RCM/TRC/SIRS Grupo nº: 10 Turno (e campus): Taguspark Especificação Final do Projecto Nome Número Raul André André Fernandes Fábio Gameiro Nome do Projecto Interference-aware Load Balancing for Multihop Wireless Networks 2 Enquadramento Este projecto enquadra-se na criação de um serviço optimizador de uma rede WIFI que possibilite a capacidade de sincronização (entre AP s) e balanceamento da rede. Este projecto tem uma forte ênfase na área das redes de comunicações móveis (o projecto é baseado em redes sem fios IEE802.11g) pois terá como objectivo a sincronização e balanceamento de uma rede WIFI. As áreas de segurança de redes e de tecnologias de redes de comunicações também estão por si só implícitas neste projecto, pois terá de haver segurança em toda a gestão da rede (entre os AP s e o servidor IaLB), e no acesso à rede por parte dos utilizadores. A área de tecnologias de redes de comunicações está presente na tecnologia de acesso por rádio e o facto de este projecto incidir sobre a gestão de uma rede de acesso. 3 Objectivos Os objectivos concretos deste trabalho são: 1- Estratégias de atribuição de canais nos AP s de uma rede WIFI (fixed, dynamic e/ou hybrid); 2- Balanceamento de utilizadores entre AP s de uma rede WIFI; 3- Escolha de uma topologia de rede que minimize as interferências entre utilizadores e AP s; 4- Garantir a segurança do sistema a implementar. 4 Ambiente de Desenvolvimento O projecto deve ser desenvolvido em ambiente LINUX onde o IaLB (Interference-aware Load Balancing) service server deverá funcionar. Nos AP s ASUS wl-500g Premium será usado o firmware OpenWRT (baseado em Linux). As linguagens usadas no desenvolvimento passarão por Python e uso de código Shell. Do lado dos AP s usaremos uma ferramenta denominada wl que permite editar configurações da interface wireless dos AP s e do lado do servidor será usado um navegador Web, Lynx, baseado em modo consola de maneira a conseguir obter dados dos AP s e enviar informação para os mesmos

2 4.1 Ambiente experimental O serviço a desenvolver deverá conseguir modelar a rede, em que opera, como está exemplificado seguidamente na Figura 1. Figura 1 Topologia da rede após acção do serviço a desenvolver. A Figura 1 pretende representar um ambiente de teste para o IaLB. O servidor IaLB deve conseguir balancear os clientes que se vão ligando aos AP s ao longo do tempo e atribuir os canais em que estes operam de forma a reduzir a interferência com AP s próximos. Deve ser garantida a segurança da ligação entre o IaLB e cada AP, tal como entre clientes e AP's. De modo a ter-se a certeza que existe um canal seguro (cifrado) entre estas entidades, vão ser utilizados Certificados assinados por uma entidade certificadora (Certification Authority), que também será criada e gerida por nós no âmbito do presente trabalho. 4.2 Software e Hardware necessários Software: - Sistema operativo Linux, no servidor IaLB; - OpenWRT, para os AP s; - wl nos AP s; - Lynx; - gnomint para gerar CA s e certificados; - 2 -

3 Hardware: - Uma máquina para funcionar como IaLB server; - AP s que tenham um firmware baseado no sistema operativo Linux. (ex: ASUS WL-500GP). 5 Funcionalidade 5.1 Funcionalidade geral do IaLB Pretende-se que este servidor contenha um serviço capaz de controlar a rede WIFI, ao ponto de assumir uma estratégia de atribuição de canais aos AP s da rede, diminuindo as interferências entre os mesmos e os utilizadores. Pretende-se ainda fazer um balanceamento do número de utilizadores máximo em cada AP de modo a não sobrecarregar nenhum AP (idealmente). 5.2 Sincronização de canais O IaLB pretende garantir que todos os AP s estão sincronizados entre si, ou seja, dois AP s próximos não transmitem no mesmo canal. Para tal os AP s serão monitorizados pelo IaLB e consequentemente, em caso de estarem em conflito, será feita uma tentativa de sincronização de canais pelo servidor. Em caso de não ser possível uma sincronização entre os AP s, causada pela ocupação de todos os canais, o IaLB não fará qualquer sincronização até que algum canal se encontre livre. 5.3 Balanceamento de utilizadores No balanceamento de utilizadores o IaLB deverá garantir que os utilizadores são distribuídos pelos AP s da rede, garantindo assim um menor sobre carregamento dos AP s. Para tal o IaLB deverá monitorizar os utilizadores ligados a cada AP e em caso de um novo cliente se ligar à rede e ser possível balancear a rede, deverá enviar um pedido para que o cliente se desassocie e obriga-lo a ligar-se a um AP nas redondezas com menos utilizadores ligados. Este procedimento irá garantir o correcto balanceamento da rede Segurança Do ponto de vista de segurança, serão instalados ao nível dos AP s, certificados digitais que permitam adicionar um AP na rede, com aprovação automática por parte do serviço de gestão da rede. Deste modo conseguimos inclusivamente que não seja possível a alguém mal intencionado, colocar um AP na rede sem permissões para tal. A informação que navega na rede entre o IaLB e os AP s deverá ser encriptada para garantir que o sistema é seguro, o que é garantido pelos certificados. A segurança da ligação entre os clientes e os AP s será garantida por certificados digitais e o acesso será por WPA2, que inclui um algoritmo baseado em AES (Advanced Encryption Standard)

4 6 Calendarização A calendarização do projecto será a apresentada pela Gráfico 1. Gráfico 1 Diagrama de GANTT para o projecto. Cada fase crítica de implementação terá a duração de um pouco mais de uma semana, o que visivelmente será muito pouco dada a complexidade dos mecanismos a implementar. Na tarefa Pequeno estado da arte pretendemos conhecer o que é que há feito nesta área, e como é feito. No planeamento da implementação pretendemos perceber quais as melhores acções/decisões a tomar nas fases de implementação. Na fase de planeamento, iremos tomar especial atenção à topologia de rede utilizada, relativamente à posição dos AP s. A Sincronização de canais passará por pôr em prática uma parte da fase de estudo, no que toca à atribuição e sincronização de canais dos AP s. No balanceamento iremos implementar a funcionalidade dos AP s de rejeitarem ou transferirem (indirectamente) utilizadores, quando o AP em questão está sobrecarregado. A também necessária fase de segurança irá passar por instalar certificados digitais em todos os AP s, de modo a criar canais seguros nas conversações entre entidades. Por fim, os testes finais, idealmente decorrerão com um número razoável de utilizadores a tentarem ligar-se aos vários AP s de modo a vermos todo o nosso serviço em funcionamento numa tentativa de melhorar as condições de funcionamento da rede. Além dos testes referidos pretende-se fazer testes de integração à medida que vamos avançando nas fases acima mencionadas e também de validação, tratando cada fase como um módulo, que terá de ser testado/avaliado antes de se tentar integrar o módulo seguinte. 7 Bibliografia Mobile Communications, Jochen Schiller, 2003, Addison-Wesley. Principles of Wireless Networks - A Unified Approach, K. Pahlavan, P. Krishnamurthy, 2002, Prentice Hall PTR, 2nd edition

5 Wireless Mesh Networks - Architectures and Protocols Balancing Traffic Load in Wireless Networks with Curveball Routing. Interference-aware Load Balancing for Multihop Wireless Networks, Yaling Yang, Jun Wang and Robin Kravets (University of Illinois at Urbana-Champaign)

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