Mobilidade em Redes 802.11

Mobilidade em Redes 802.11 Prof. Rafael Guimarães Redes sem Fio Aula 14 Aula 14 Rafael Guimarães 1 / 37

Sumário Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 2 / 37

Motivação e Objetivos Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 3 / 37

Motivação e Objetivos Motivação e Objetivos Motivação Redes sem Fio proporcionam mobilidade; Acesso a qualquer lugar e a qualquer hora. Objetivo Continuar o estudo das redes WiFi (802.11). Aula 14 Rafael Guimarães 4 / 37

O protocolo MAC 802.11 Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 5 / 37

O protocolo MAC 802.11 Introdução Uma vez associada a um AP, uma estação sem fio pode enviar e receber quadros; Várias estações podem querer transmitir quadros no mesmo tempo; Protocolo MAC 802.11 tenta evitar colisões: CSMA/C(collision)A(voidance); O protocolo MAC do 802.11 não implementa detecção de colisão Potência do sinal recebido é fraca, portanto é mais caro projetar um hardware que detecte a presença de outro sinal para evitar colisão; Problemas de terminal escondido e desvanecimento causam a não detecção de colisões. Aula 14 Rafael Guimarães 6 / 37

O protocolo MAC 802.11 Reconhecimento na camada de enlace - ARQ Uma vez que uma estação começa a transmitir, ela transmite o quadro todo sem interrupções; Sistemas ARQ: Sistemas que automaticamente pedem a retransmissão dos pacotes perdidos ou pacotes com erro. Assim a estação transmissora pode saber se houve ou não uma colisão na transmissão do quadro. ARQ Quando uma estação de destino recebe um quadro que passou pelo CRC, ela espera um curto intervalo de tempo conhecido como Espaço Curto Interquadros (SIFS) e então devolve um quadro de reconhecimento (ACK); Se a estação transmissora não receber o ACK até um certo período de tempo, ela retransmitirá o quadro; Após um certo número de tentativas, a estação transmissora descarta o quadro não reconhecido. Aula 14 Rafael Guimarães 7 / 37

O protocolo MAC 802.11 CSMA/CA Uma estação qualquer possui um quadro a transmitir: Funcionamento 1- Se o canal estiver desocupado (idle), a estação transmite (quadro inteiro) após um curto intervalo de tempo, conhecido como Espaçamento Interquadros Distribuído (DIFS) e espera um ACK; 2- Caso o canal esteja ocupado a) Inicia um tempo de backoff aleatório b) Temporizador conta regressivamente quando detectar o canal em idle c) Transmite quando temporizador expira. Se não vem ACK, aumenta o intervalo de backoff aleatório e repete 2. Se o quadro for recebido corretamente no receptor, este espera um tempo (SIFS) e envia um ACK para o transmissor. Aula 14 Rafael Guimarães 8 / 37

O protocolo MAC 802.11 CSMA/CA Aula 14 Rafael Guimarães 9 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fluxograma Aula 14 Rafael Guimarães 10 / 37

O protocolo MAC 802.11 Esquema Aula 14 Rafael Guimarães 11 / 37

O protocolo MAC 802.11 Evitando Colisões: RTS e CTS Recurso opcional de reserva inteligente; Ideia: permite o transmissor reservar o canal em vez de acessar aleatoriamente ao enviar quadros de dados - evita colisões de quadros grandes; Funcionamento Transmissor envia primeiro um pequeno quadro chamado request to send (RTS) à EB (estação base) usando CSMA RTSs podem ainda colidir uns com os outros, mas são pequenos. EB envia em broadcast clear to send (CTS) em resposta ao RTS CTS é ouvido por todos os nós; Reserva de tempo para transmissão; Transmissor envia o quadro de dados; Outras estações deferem suas transmissões. Aula 14 Rafael Guimarães 12 / 37

O protocolo MAC 802.11 Evitando Colisões: RTS e CTS Aula 14 Rafael Guimarães 13 / 37

O protocolo MAC 802.11 Evitando Colisões: RTS e CTS Colisão na reserva Aula 14 Rafael Guimarães 14 / 37

O protocolo MAC 802.11 Esquema de Transmissão Aula 14 Rafael Guimarães 15 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fragmentação Diminui a probabilidade de erros. Aula 14 Rafael Guimarães 16 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fragmentação Diminui a probabilidade de erros. POR QUE? Aula 14 Rafael Guimarães 16 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fragmentação Diminui a probabilidade de erros. POR QUE? Suporte para a fragmentação de quadros em transmissões ponto-a-ponto e remontagem do quadro. Receptores devem ter suporte a fragmentação. Fragmentação é opcional nos transmissores. Aula 14 Rafael Guimarães 16 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fragmentação Fragmentos enviados em rajada Se não houver interrupção devido a limitação de ocupação do meio na camada física. Fragmento enviado SIFS após o ACK do fragmento anterior. Duração nos quadros RTS e CTS (caso utilizados) Indica o tempo necessário para a recepção do ACK do próximo fragmento. Duração nos quadros de dados e ACK Indica a duração total do próximo fragmento e do ACK Fragmentos enviados como quadros individuais. Aula 14 Rafael Guimarães 17 / 37

O protocolo MAC 802.11 Fragmentação Aula 14 Rafael Guimarães 18 / 37

O protocolo MAC 802.11 Quadro 802.11 Aula 14 Rafael Guimarães 19 / 37

Quadro 802.11 Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 20 / 37

Quadro 802.11 Quadro 802.11 Aula 14 Rafael Guimarães 21 / 37

Quadro 802.11 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 22 / 37

Quadro 802.11 Endereçamento O AP não possui endereço IP Dispositivo de camada de enlace. Roteador da rede cabeada não é ciente do AP. Funcionamento - de R1 para H1 R1 quer enviar um datagrama para H1; R1 utiliza ARP em um quadro Ethernet para conhecer o MAC de H1; R1 utiliza um quadro Ethernet para enviar quadros para H1 Endereço fonte: MAC de R1. Endereço destino: MAC de H1. Quando o quadro chega no AP, ele converte o quadro Ethernet para 802.11 Endereço 1: MAC de H1. Endereço 2: MAC do AP. Endereço 3: MAC de R1. Assim, H1 sabe o endereço MAC da interface do roteador que enviou o datagrama para a sub-rede. Aula 14 Rafael Guimarães 23 / 37

Quadro 802.11 Endereçamento Funcionamento - de H1 para R1 H1 cria um quadro 802.11 Endereço 1: MAC do AP. Endereço 2: MAC de H1. Endereço 3: MAC de R1. Quando o AP recebe o quadro 802.11, ele converte para quadro Ethernet; Endereço fonte: MAC de H1. Endereço destino: MAC de R1. Assim, o endereço 3 permite ao AP saber o endereço MAC para construir o quadro Ethernet. Aula 14 Rafael Guimarães 24 / 37

Quadro 802.11 Controle de quadro, duração e sequência Aula 14 Rafael Guimarães 25 / 37

802.11: Mobilidade na mesma sub-rede Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 26 / 37

802.11: Mobilidade na mesma sub-rede Introdução Ampliação da cobertura da WLAN Mais de um AP dentro de uma mesma sub-rede. Pergunta Como estações sem fio passam ininterrupta e imperceptivelmente de um AP para outro? Aula 14 Rafael Guimarães 27 / 37

802.11: Mobilidade na mesma sub-rede Mobilidade O elemento de interconexão entre dois AP não é um roteador APs pertencem a mesma sub-rede. Estação pode manter seu IP e suas conexões TCP em curso. Procedimento H1 se afasta de AP1 e faz uma varredura para detectar um sinal mais forte presente. H1 recebe a sinalização de AP2 e se associa a este ponto de acesso. H1 mantém ao mesmo tempo seu IP e sua conexão TCP. Aula 14 Rafael Guimarães 28 / 37

802.11: Mobilidade na mesma sub-rede Mobilidade Aula 14 Rafael Guimarães 29 / 37

Mobilidade Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 30 / 37

Mobilidade O que é Mobilidade? Espectro da mobilidade, do ponto de vista da rede Aula 14 Rafael Guimarães 31 / 37

Mobilidade Nomenclatura Aula 14 Rafael Guimarães 32 / 37

Mobilidade Nomenclatura Aula 14 Rafael Guimarães 33 / 37

Endereçamento Sumário 1 Motivação e Objetivos 2 O protocolo MAC 802.11 3 Quadro 802.11 4 802.11: Mobilidade na mesma sub-rede 5 Mobilidade 6 Endereçamento Aula 14 Rafael Guimarães 34 / 37

Endereçamento Endereçamento Para que a mobilidade seja transparente para a camada de aplicação, é desejável que ele mantenha seu endereço de rede ao transitar entre redes; Quando um nó residir em uma rede externa, todo o tráfego destinado a ele deve ser roteado para esta rede Rede externa pode anunciar a todos os nós que o nó móvel está em sua rede; Rede externa poderia anunciar a seus vizinhos uma nova rota para atingir o nó móvel; Passar as funcionalidades de mobilidade para a borda da rede. Aula 14 Rafael Guimarães 35 / 37

Endereçamento Abordagens Deixe o roteamento tratar disto: roteadores informam endereços permanentes de nós móveis residentes por meio de suas trocas de tabelas de roteamento As tabelas de roteamento indicam a localização de cada nó móvel; Não exige mudanças nos sistemas finais; NÃO É ESCALÁVEL PARA MILHÕES DE MÓVEIS. Deixe os sistemas finais tratarem disto: Roteamento indireto: comunicação do correspondente ao usuário móvel passa pelo agente nativo, então é enviada ao remoto. Roteamento direto: correspondente obtém o endereço care-of-address do usuário móvel e transmite diretamente para ele Aula 14 Rafael Guimarães 36 / 37

Endereçamento Endereço externo Agente externo nos roteadores de borda da rede externa; Agente externo cria um endereço para o nó móvel (care-of adress - COA ou endereço administrado); Parte do COA combina com parte do endereço da rede externa; Dois endereços associados com o nó móvel Endereço permanente; Endereço externo (COA). Aula 14 Rafael Guimarães 37 / 37