Luento 10: Kaikki yhteen ja langaton linkki

Samankaltaiset tiedostot
Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5)

Langaton linkki. Langaton verkko. Tietoliikenteen perusteet. Sisältö. Linkkikerros. Langattoman verkon komponentit. Langattoman linkin ominaisuuksia

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5) Tietoliikenteen perusteet /2011 1

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5)

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5) Tietoliikenteen perusteet /2010 1

Tietoliikenteen perusteet

Tietoliikenteen perusteet

Luento 10: Kaikki yhteen ja langaton linkki

Luento 10: Kaikki yhteen ja langaton linkki. Syksy 2014, Tiina Niklander

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

4. MAC-alikerros. yleislähetys (broadcast) ongelma: käyttövuoron jakelu. » multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton

Chapter 5 Link Layer and LANs

6. Erilaisia verkkoja. LAN, MAN ja WAN

6. Erilaisia verkkoja

itää saada selville P-osoitetta vastaava erkko-osoite. leislähetyksenä ysely: Kenen IPsoite. IP-paketissa on vain vastaanottajan

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

Jos A:lla ei ole tietoa ARP-taulussaan, niin A lähettää ARP-kysely yleislähetyksenä

OSI ja Protokollapino

Eetteriverkon rakenne

CSMA/CD. Eetteriverkon rakenne. Signaalin koodaus. Törmäyksen jälkeinen uudelleenlähetys. Lyhyet etäisyydet, pieni määrä laitteita. Manchester-koodaus

Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Eetteriverkon rakenne

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Linkkikerros, tiedonsiirron perusteet. Jyry Suvilehto T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan kevät 2013

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Missä virhe hoidetaan? Virheet.

Luento 9: Linkkikerros. Syksy 2014, Tiina Niklander

Tietoliikenteen perusteet

TW- EAV510 JA TW- LTE REITITIN: WDS- VERKKO

TW- EAV510 ketjutustoiminto (WDS): Kaksi TW- EAV510 laitetta

Kanavan kuuntelu. Yleislähetysprotokollia ALOHA. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) Viipaloitu ALOHA. Lähetyskanavan kuuntelu (carrier sense)

Luento 9: Linkkikerros

Linkkikerros: Ethernet ja WLAN

ITKP104 Tietoverkot - Teoria 3

MAC-protokolla. » 7 tavua tahdistusta varten» kehyksen alku

Chapter 5 Link Layer and LANs

Yhteenveto. CSE-C2400 Tietokoneverkot

Linkkikerros: Ethernet ja WLAN

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Linkkikerros

Linkkikerros: Ethernet ja WLAN

ICMP-sanomia. 3. IP-kerroksen muita protokollia ja mekanismeja ICMP (Internet Control Message Protocol)

3. IP-kerroksen muita protokollia ja

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

Väylää kuunneltava. kehyksen pituus. Ethernetin hyvät puolet. MAC-protokolla

WL54AP2. Langattoman verkon laajennusohje WDS

5.5 Ethernet-lähiverkko. Eetteriverkon rakenne. Kaapelit. Törmäyksen jälkeinen uudelleenlähetys. Signaalin koodaus Manchester-koodaus CSMA/CD

Tietoliikenne II. Syksy 2005 Markku Kojo. Tietoliikenne II (2 ov,, 4 op) Page1. Markku Kojo Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

Linkkikerros, Ethernet ja WLAN. Jouko Kurki T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2010

Internet ja tietoverkot 2015 Harjoitus 5: (ISO/OSI-malli: Verkkokerros, TCP/IP-malli: internet-kerros)

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

Netemul -ohjelma Tietojenkäsittelyn koulutusohjelma

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Linkkikerros

TW- EAV510 v2: WDS- TOIMINTO TW- EAV510 V2 LAITTEEN ja TW- LTE REITITTIMEN VÄLILLÄ. Oletus konfiguroinnissa on, että laitteet ovat tehdasasetuksilla

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

5. Mobile IP (RFC 3220)

5.5 Ethernet-lähiverkko

Siirtoyhteyskerros. Chapter 5 Link Layer and LANs Chapter 6 (part) Wireless Networks. Siirtoyhteyskerros: johdantoa. Siirtoyhteyskerros

Langattomat verkot ja liikkuvuus

Tietokone. Tietokone ja ylläpito. Tietokone. Tietokone. Tietokone. Tietokone

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

Sisältö. Linkkikerros ja sen laitteet Linkkikerroksen osoitteet (MAC-osoite) ARP (eli IP-MAC-mäppäys) ja kytkintaulu

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

Tietoliikenne II (2 ov)

INTERNET-yhteydet E L E C T R O N I C C O N T R O L S & S E N S O R S

Erilaisia verkkoja LAN, MAN ja WAN 10/17/2002 1

Etäkäyttö onnistuu kun kamera on kytketty yleisimpiin adsl- tai 3G verkkoihin. Kts. Tarkemmin taulukosta jäljempänä.

Salausmenetelmät (ei käsitellä tällä kurssilla)

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Liikkuvuudenhallinta Mobile IP versio 6 - protokollalla

Tosiaikajärjestelmät Luento 8: Tietoliikenneverkkoja ja -protokollia. Tiina Niklander. Jane Liu: Real-time systems, luku 11 + artikkeleja

Internet ja tietoverkot. 6 Langattomat ja mobiilit tietoverkot. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos Periodi / 2015

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

IP-reititys IP-osoitteen perusteella. koneelle uusi osoite tässä verkossa?

Internet ja tietoverkot 2015 Harjoitus 7: Kertaus

Erilaisia verkkoja 10/17/ SOVELLUKSIA SOVELLUSPROTOKOLLIA: HTTP, SMTP, SNMP, FTP, TELNET,.. TCP (UDP) IP

Foscam kameran asennus ilman kytkintä/reititintä

Monilähetysreititys. Paketti lähetetään usealle vastaanottajalle Miksi? Monet sovellukset hyötyvät

Tietoliikenteen perusteet

WLAN langaton lähiverkko (Wireless LAN)

WLAN langaton lähiverkko (Wireless LAN)

Tietoverkkojen turvallisuus. Tuomas Aura T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2011

Tietoliikenteen perusteet

Laitteessa tulee olla ohjelmisto tai uudempi, tarvittaessa päivitä laite

Erilaisia verkkoja. Paljon erilaisia verkkoja! Eetteriverkon rakenne. Ethernet-lähiverkko. Lähiverkkostandardi IEEE 802: LAN, MAN ja WAN

Tietoliikenne II (2 ov)

Chapter 5 Link Layer and LANs

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Virheet. Missä virhe hoidetaan?

Tietoliikenne I (muuntokoulutettaville) 2 ov Syksy 2002 Luennot Liisa Marttinen 11/6/2002 1

Verkkoinformaation välittämiseen isäntäkoneiden ja reitittimien välillä

TW- EAV510: PORTIOHJAUS (VIRTUAL SERVER) ESIMERKISSÄ VALVONTAKAMERAN KYTKEMINEN VERKKOON

T Verkkomedian perusteet

TW-EA510v4 TW-EA510 VERSIO 4. - Ulkoinen ADSL-modeemi, kytkin, palomuuri, WLAN-tukiasema 54 Mb, VPN PPTP - 4 Ethernet-porttia 10/100 Mbps

WLAN langaton lähiverkko (Wireless LAN)

Linkkikerros 1: perusteet

Transkriptio:

Luento 10: Kaikki yhteen ja langaton linkki To 28.11.2013 Tiina Niklander Kurose&Ross Ch5.7 ja 6.1-6.3 Pääasiallisesti kuvien J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Tietoliikenteen perusteet, Tiina Niklander 2013 Luento 10 29.11.2013 1

segmentti paketti kehys message, segment datagram frame sanoma H l H n H n H t H t H t M M M M Lähettäjä (sender) Sovellusk. Kuljetusk. Verkkok. Linkkik. Fyysinen k H l kytkin H n H t Luennon sisältöä M Linkki Fyysinen Fig 1.24 [KR12] H l H n H n Vastaanottaja (recipient) H t H t H t M M M M application transport network link physical H n H t H l H n H t H n H t M M M Verkko Linkki Fyysinen reititin 2

Sisältö (Lukua 5:) Kaikki yhteen Keskitin ja kytkin (6) Langaton: WLAN (ja CDMA) Oppimistavoitteet: - Osata selittää linkkikerroksen toiminnallisuus (MACosoitteet, bittivirheiden havaitseminen) ja ARP-protokollan käyttö. - Osata selittää yhteiskäyttöisen siirtokanavan varaus ja käyttö - Osata selittää, kuinka koneita voi yhdistellä lähiverkoiksi - Osata selittää reitittimen, kytkimen ja keskittimen erot 29.11.2013 3

Linkkikerros Kytkin - esimerkki Ch 5.6 Tietoliikenteen perusteet, Tiina Niklander 2013 Luento 10 29.11.2013 4

Kytkin: kehyksien välitys - mihin linkkiin? Miten kytkin osaa välittää kehyksen juuri oikeaan piuhaan? Se kerää itse ('oppii') tarvittavat tiedot takaperinoppimista (backward learning): saa saapuvasta kehyksestä tiedon, mistä linkistä lähettäjä löytyy jatkossa Ylläpitää kytkentätaulukkoa (MAC-osoite, linkki, TTL) TTL-aikaleima: poista ne, joita ei ole käytetty esim. 60 minuutin aikana 29.11.2013 5

Kytkentätaulu (switching table): -tietojen keruu saapuvista kehyksistä Aluksi taulu on tyhjä Saapuva kehys Lähteen MAC-osoite x, kohteen MAC-osoite y, tuloportti p, yms Lähde X ei ole taulussa => Lisää (X, p,ttl) tauluun eli kytkin oppii, että osoite X on saavutettavissa portin p kautta Lähde X on taulussa => päivitä TTL Kohde Y ei ole taulussa => Lähetetään kehys kaikkiin muihin portteihin = tulvitus (flooding) Opitaan myöhemmin Y:n oikea portti jostain sen lähettämästä kehyksestä Lähde X ja kohde Y jo taulussa X ja Y samassa portissa => hylkää kehys (on jo oikeassa verkon osassa) X ja Y eri porteissa => lähetä kehys Y:n porttiin 29.11.2013 6

A Esimerkki: C lähettää kehyksen D:lle Kytkin 1 switch 2 3 keskitin hub hub hub address interface A B E G 1 1 2 3 C 1 B C D E F G H I Kytkin vastaanottaa kehyksen (A ja B kuulevat myös) Merkitsee tauluun C:n MAC-osoitteen ja portin 1 Koska D ei ole taulussa, tulvittaa linkeilla 2 ja 3. D vastaanottaa kehyksen (E, F, G, H, I kuulevat myös) 29.11.2013 7

A Esimerkki jatkuu: D lähettää kehyksen C:lle 1 2 3 switch hub hub hub address interface A 1 B 1 C 1 E 2 G 3 D 2 B C D E F G H I Kytkin vastaanottaa kehyksen (E ja F kuulevat myös) Merkitsee tauluun D:n MAC-osoitteen ja portin 2 C:n osoite on taulussa, joten lähettää kehyksen linkkiin 1 C vastaanottaa kehyksen (A ja B kuulevat myös) 29.11.2013 8

Tulvitus (flooding) Tulvitus voi olla ongelma Kehykset voivat jäädä kiertämään silmukoissa Koko verkko tukkeutuu Siis silmukoita ei saa muodostua! Verkon loogisen rakenteen pitää olla puu. Virittävä puu (Spanning tree) Lyhimmin poluin virittävä puu Dijkstran algoritmilla 29.11.2013 9

Suorakytkentä (cut-through switching) Jotkut kytkimet voivat välittää kehyksen bitit ulos sitä mukaa kuin itse ne saavat Välityspäätöksen tekoon riittää tutkia otsakkeesta kohdeosoite Ei siis enää etappivälitteistä (store-and-forward) Pienentää latenssiaikaa Ei kuitenkaan mahdottomasti... 100 Mbps:n linjalla odotusta maksimissaan noin 0.12 ms 29.11.2013 10

Vertailua Fig 5.24 [KR12] Table 5.1 [KR12] Keskitin (hub) Kytkin (switch) Reititin (router) Traffic isolation no yes yes Plug and play yes yes no Optimal routing no no yes Cut through yes yes no 29.11.2013 11

Linkkikerros Kerrosten yhteistoiminta Ch 5.7 (vain 6ed.) Tietoliikenteen perusteet, Tiina Niklander 2013 Luento 10 29.11.2013 12

browser 2. Skenaario: opiskelija yhdistää koneensa langattomaan verkkoon ja pyytää sivua www.google.com Comcast network 68.80.0.0/13 DNS server 1. school network 68.80.2.0/24 3. web page Fig 5.32 [KR12] web server 64.233.169.105 Google s network 64.233.160.0/19 29.11.2013 13

Vaihe 1: yhteys verkkoon (Internet) DHCP pyyntö DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy DHCP DHCP UDP IP Eth Phy Kannettavan täytyy saada IP-osoite sekä reitittimen ja nimipalvelun osoitteet; DHCP router (runs DHCP) DHCP-pyyntö paketoidaan (encapsulated) UDP, paketoidaan IP, paketoidaan 802.3 Ethernet Ethernet kehys (frame) lähetetään kaikille (broadcast) (kohde: FFFFFFFFFFFF), DHCP palvelin (esim. reitittimessä) saa viestin Paketoinnit puretaan (demuxed) Ethernet IP UDP DHCP 29.11.2013 14

Vaihe 1: yhteys verkkoon (Internet) DHCP vastaus DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP DHCP UDP IP Eth Phy DHCP UDP IP Eth Phy router (runs DHCP) DHCP-palvelin muodostaa DHCP ACK sanoman, jossa on kannettavalle IP-osoite, reitittimen osoite, aliverkkopeite + nimipalvelimen nimi ja osoite Sanoma paketoidaan kerroksittain DHCPpalvelimella, kehys siirretään verkossa (kytkin oppii!) kannettavalle Kannettava (DHCP:n asiakas) vastaanottaa DHCP ACK sanoman Kannettavalla on nyt IP-osoite. Se tietää myös nimipalvelimen nimen ja osoitteen, sekä reitittimen ip-osoitteen 29.11.2013 15

Vaihe 2: ARP (välivaihe, tarvitaan DNS-viestin lähetykseen verkkoon) DNS DNS DNS ARP query Ennen HTTP-pyynnön lähetystä tarvitaan www.google.com:in IP-osoite: DNS Kannettava tekee DNSpyynnön, joka paketoidaan UDP IP Ethernet. Mutta eri verkossa, joten tarvitaan vielä reittimen MAC-osoite; ARP DNS UDP IP Eth Phy ARP ARP reply ARP Eth Phy router (runs DHCP) ARP-kysely yleislähetyksenä, reititin vastaanottaa ja kertoo oman MAC-osoitteensa ARPvastausviestinä Kannettavalla on nyt reitittimen MAC-osoite, joten se voi lähettää DNS-pyynnön sisältävän kehyksen 29.11.2013 16

DNS DNS DNS DNS DNS DNS UDP IP Eth Phy Vaihe 2: jatketaan DNS-kyselyä. Nyt se voidaan lähettää DNS DNS DNS DNS DNS UDP IP Eth Phy Comcast network 68.80.0.0/13 DNS server router (runs DHCP) Paikallisverkon kytkin ohjaa kehyksen yhdyskäytäväreitittimelle Yhdyskäytävä ohjaa IPdatagrammin comcastin verkkoon, ja edelleen DNS nimipalvelijalle DNS-palvelin vastaa asiakkaalle ja kertoo www.google.com:n IPosoitteet 29.11.2013 17

Vaihe 2: TCP-yhteys HTTP SYNACK SYNACK SYNACK HTTP TCP IP Eth Phy SYNACK SYNACK SYNACK TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 router (runs DHCP) HTTP-pyynnön lähetystä varten, asiakas avaa TCPyhteyden palvelimeen TCP SYN segmentti (kättelyn 1. vaihe) reititetään www-palvelimelle Www-palvelin vastaa viestillä TCP SYNACK TCP yhteys muodostettu! 29.11.2013 18

Vaihe 2: HTTP pyyntö ja vastaus HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy Www-sivu on vihdoin(!!!) saatu HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP TCP IP Eth Phy web server 64.233.169.105 router (runs DHCP) HTTP-request lähetys TCP-yhteyden kautta IP-datagrammi (sis. HTTPpyyntö) reititetään www.google.com:ille Www-palvelin vastaa HTTPreply (sisältönä www-sivu) IP-datagrammin (sis. HTTPvastaus) reititys asiakkaalle 29.11.2013 19

Langaton verkko Langaton verkko Ch 6.1, 6.2, 6.3-6.3.2 (ei: 6.2.1, 6.3.3-) Tietoliikenteen perusteet, Tiina Niklander 2013 Luento 10 29.11.2013 20

Langattoman verkon komponentit Fig 6.1 [KR12] Tukiasema LAN-yhteys pääsy Internetiin Langattomat linkit koneesta tukiasemaan koneesta koneeseen Rajattu kuuluvuusalue Isäntäkoneet Laptop, PDA, IP-puhelin Suorittaa sovelluksia kiinteä tai liikkuva Haasteet virhealtis linkki liikkuva työasema 29.11.2013 21

LTE Advanced: 4G, 1 Gbps Langattoman linkin ominaisuuksia Fig 6.1 [KR12] 200 802.11n 54 802.11a,g 802.11a,g point-to-point Data rate (Mbps) 5-11 4 1.384 802.15 802.11b 4G: LTWE WIMAX 3G: UMTS/WCDMA-HSPDA, CDMA2000-1xEVDO 2.5G: UMTS/WCDMA, CDMA2000.056 2G: IS-95, CDMA, GSM Indoor 10-30m Outdoor 50-200m Ongelmallisempaa kuin kiinteässä verkossa: - signaalin vaimeneminen, heijastukset - muiden laitteiden aiheuttamat häiriöt Mid-range outdoor 200m 4 Km Long-range outdoor 5Km 20 Km 29.11.2013 22

Langattoman verkon tekniikat (IEEE) Tekniikka Wireless personal area network (WPAN) Low-rate WPAN (LR- WPAN) Wireless local area network (WLAN) Wireless metropolitan area network (WMAN) IEEE standardi IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.4 IEEE 802.11 IEEE 802.16 Nimi Bluetooth ZigBee WiFi WiMAX 29.11.2013 23

Ad hoc -verkko Fig 6.8 [KR12] Liikkuville koneille... Ei tukiasemia Keskustelu omalla kuuluvuusalueella olevien koneiden kanssa Ei valmiita palveluja Reititys, IP-osoitteet, DNS,.. Itseorganisoituva Jonkun tuotettava tarvittavat palvelut Ketä läsnä? Reititys kuuluvuusalueelta toiselle? 29.11.2013 24

Kätketyn aseman ongelma (Hidden terminal) Fig 6.4a [KR12] C Asemat A ja C eivät kuule toisiaan eivätkä huomaa, milloin toinen lähettää samaan aikaan ja syntyy törmäys. B Miten asema voi tietää, menikö sen lähetys perille? A A B C 29.11.2013 25

Kuulee muun lähetyksen (Exposed terminal) C ei voi lähettää D:lle, koska kuulee itse B:n lähetyksen eli joku on jo lähettämässä Vaikka tämä lähetys ei lainkaan häiritsisi C:n lähettämistä D:lle eikä B:n lähettämistä A:lle A B C D 29.11.2013 26

Langaton linkki Kokeessa vain -Perusidea -Otsakkeiden osoitteet --Ei pieniä detaljeja tai numeroita IEEE 802.11 WLAN (Wi-Fi) Ch 6.3 (ei tällä kurssilla 6.3.3-) Tietoliikenteen perusteet, Tiina Niklander 2013 Luento 10 29.11.2013 27

IEEE 802.11 -lähiverkko (infrastructure wireless LAN, Wi-Fi) Fig 6.7 [KR12] BSS 1 AP switch or router Internet AP = access point = keskustukiasema SSID = service set identifier = tukiaseman tunniste BSS = basic service set = tukiaseman palvelemat koneet AP BSS 2 Tukiasema kotona: yhteys palveluntarjoajaan (ISP) myös kytkin / reititin samassa paikassa palvelut: palomuuri, NAT, DHCP 29.11.2013 28

Ad hoc-verkko MANET (Mobile ad hoc network) VANET (Vehicular ad hoc network) Ei mitään infrastruktuuria ja solmut voivat liikkua BSS Solmujen on itse hoidettava kaikki toiminnot mm. reititys, jos eivät ole saman kuuluvuusalueen sisällä. 29.11.2013 29

IEEE 802.11: Kanavat Standard Frequency Range Data Rate 802.11b 2.4 GHz up to 11 Mbps (802.11a 5 GHz up to 54 Mbps) 801.11g 2.4 GHz up to 54 Mbps Alue 2.4 GHz - 2.2485 GHz Jakaantuu 11 limittäiseen kanavaan (Eurooppa 13 ja Japani 14) Esim. kanavat 1, 6 ja 11 eivät mene keskenään päällekkäin Tukiaseman kanava on konfiguroitavissa Naapuritukiasemalla saattaa olla sama kanava Linkin käytössä CSMA/CA Kaikissa sama linkkitason kehysrakenne 29.11.2013 30

802.11: Kanavan valinta (1) Koneen kuuluvuusalueella voi olla useita tukiasemia Kone liittyy tiettyyn tukiasemaan (associate) 'näkymätön' lanka ko. tukiasemaan Kone skannaa kanavat (passiivinen selaus) Kuuntelee merkkikehyksiä (beacon frames), joilla tukiasemat mainostavat itseään Kehyksessä tukiaseman nimi (SSID, Service set id) ja MAC-osoite Tai kone itse lähettää yleislähetyksenä kyselykehyksen (probe) kaikille kantaman sisällä oleville tukiasemille. (aktiivinen selaus) Tukiasemat vastaavat ja kertovat nimensä ja MACosoitteensa. 29.11.2013 31

802.11: Kanavan valinta (2) Standardi ei määrittele tukiaseman valintaa varten mitään erityista algoritmia, vaan laitevalmistajat voivat toteuttaa sen eri tavoin Yleensä valitaan voimakkaimmalla signaalilla lähettävä tukiasema WiFi Jungle Yhteys valittuun asemaan Mahdollinen autentikointi (tukiasema konfiguroitavissa) Käyttö vain sallituilta MAC-osoitteilta, tunnus, salasana,.. Saa asemalta IP-osoitteen DHCP:llä Saa asemalta DNS-palvelijan IP-osoitteen DHCP:llä 29.11.2013 32

802.11: Linkkitason protokolla (1) CSMA kuten Ethernet (carrier sense multiple access) Ei vuoronjakelua, vaan kilpailutilanne: lähetä, kun on lähetettävää (random access) Kuuntele ennen lähetystä, että linkki on vapaa Mutta ei CD (collision detection) Ei huomaa törmäyksiä eikä keskeytä kehyksen lähetystä Käyttää kuittauksia: jos kuittausta ei tule (=törmäys), lähetetään uudestaan Pyritään välttämään törmäyksen syntymistä CSMA /CA (collision avoidance) 29.11.2013 33

802.11: Linkkitason protokolla (2) Miksi ei yritä huomata törmäystä? Vaikea lähettää ja ottaa vastaan yhtäaikaa. Saapuva signaali on vaimentunut matkalla ja voi siksi olla hyvinkin paljon heikompi kuin lähetettävä signaali. Ei voi huomata törmäystä, jossa toinen lähettävä solmu on oman kuuluvuusalueen ulkopuolella (hidden terminal) Tai voi luulla törmäykseksi, vaikka lähetys ei sotkisikaan omaa lähetystä (exposed terminal) 29.11.2013 34

802.11: CSMA/CA Lähetys 1. Jos kanava vapaa Kuuntele DIFS aikayksikköä Lähetä kehys kokonaan 2. Jos kanava varattu Käynnistä peruutuslaskuri (backoff) random(max), jota vähennetään vain kun kanava on vapaa, Lähetä, kun laskuri nollassa Jos ei tule kuittausta, niin yritä uudestaan max = 2*max Vastaanotto Jos kehys OK Odota SIFS aikayksikköä Lähetä ACK (linkkikerroksen ACK) DCF inter frame spacing Fig 6.10 [KR12] Short interframe spacing 35

Kehysten väliä käytetään niiden priorisointiin Kehysväli (inter frame spacing, IFS): Korkean prioriteetin kehystyypeille sallitaan lyhyempi kehysväli SIFS (Short Inter Frame Spacing) - Korkein prioriteetti; ACK, CTS, polling response PIFS (Point Coordination Function Spacing) - Keskivälin prioriteetti, tietyille aikarajoitteisille viesteille, PCF:lle DIFS (Distributed Coordination Function Spacing) medium busy - Alin prioriteetti, tavalliselle dataliikenteelle DIFS PIFS SIFS contention next frame DIFS Access point access if medium is free PIFS random direct access if medium is free DIFS t 29.11.2013 36

DIFS ja SIFS kestoja (mikrosek.) DIFS DCF Interframe Space (DIFS) Aika, jolloin odotetaan DIFS = SIFS + (2*slot time) Tämä jälkeen voidaan lähettää frame 802.11b Slot time 20 µs, DIFS 50 µs 802.11g Slot time 9 tai 20 µs, DIFS 28 tai 50 µs Ei kokeessa SIFS Short Interframe Space Aika datakehyksen ja sen ackin välillä Tarvitaan että ehditään siirtyä kuuntelusta lähetykseen (tai toisinpäin) 802.11b 10 µs, 802.11g 10 µs 29.11.2013 37

Koordinointifunktiot DCF (Distributed Coordination Function) Kilpailua, ei priorisointia PCF (Point Coordination Function) Keskitetty medianhallintafunktio Toimii infrastruktuuritilassa Kukin tilaaja saa lähetysvuoron (myös DCF periaate) Ei kokeessa 29.11.2013 38

Ei kokeessa IEEE 802.11 MAC Logic IFS: Inter Frame Space (= DIFS, SIFS, or PIFS) Reference: W. Stallings: Data and Computer Communications, 7th ed 29.11.2013 39

802.11: Kehyksen rakenne Langattomien MAC-osoitteet Reitittimen MAC-osoite Fig 6.13 [KR12] vastaanottaja lähettäjä 4 osoitekenttää isännän ja tukiaseman MAC-osoitteet (kenttä 1 ja 2) Sen reitittimen osoite, jossa tukiasema on kiinni (kenttä 3) Reitittimen ja tukiaseman välillä tavallinen kehys (esim. Ethernet) Tukiasema on 'näkymätön' reitittimelle, reititin luulee saavansa kehyksen suoraan isäntäkoneelta Kenttä 4 käytössä vain ad hoc -verkossa Lähetyksen kesto (duration) Jos RTS/CTS kehys, varauksen kesto (lähetys-kuittaus) Seq control Järjestysnumeroa tarvitaan kuittauksia varten Request To Send Clear To Send 29.11.2013 40

Osoitteiden käyttö: Internetistä langattomalle H1 R1 router Internet AP H1 MAC addr R1 MAC addr dest. address source address Ethernet-kehys H1 MAC addr AP MAC addr R1 MAC addr address 1 address 2 address 3 WLAN-kehys (802.11) Katso Fig 6.14 [KR12] 29.11.2013 41

Osoitteiden käyttö: langattomalta Internetiin H1 R1 router Internet AP R1 MAC addr H1 MAC addr dest. address source address Ethernet-kehys AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr address 1 address 2 address 3 Katso Fig 6.14 [KR12] WLAN-kehys (802.11) 29.11.2013 42

802.11: Kehyksen rakenne Frame control Type, Suptype miten kehystä tulkittava: RTS/CTS/ACK/ data? ToAP ja FromAP miten osoitekenttiä tutkittava: lähettäjä /vastaanottaja ad hoc? WEP (Wired Equivalent Privacy) ja WPA (WiFi Protected Acces) Käyttääkö kryptausta (Huom. WEPin tietoturva surkea ÄLÄ KÄYTÄ)... bits 6.13 29.11.2013 43

Kertauskysymyksiä Miksi WLAN:ssa ei hyödytä käyttää törmäysten havaitsemista? Miten sitten tiedetään, onko törmäystä tapahtunut? Miten WLAN:ssa hoidetaan linkin yhteiskäyttö? Miksi WLAN-kehyksessä kaksi osoitetta ei oikein riitä? Onko törmäys lainkaan mahdollinen, jos käytetään RTS/CTS-varausmenetelmää? Ks. myös kurssikirja s. 579-580 29.11.2013 44

CDMA (Code Division Multiple Access) yksi kanava usea samanaikainen lähetys kukin koko kanavan taajuudella! yhden bitin lähetysaika jaetaan pienempiin osiin (aikasiruihin) 64 tai 128 sirua bittiä kohden kullakin asemalla oma sirukuvio 1-bitin lähetykseen 0-bitti on tämän komplementti (merkitään siksi -1) Bittikuviot ortogonaalisia: bittikuvioiden sisätulot nollia 29.11.2013 45

CDMA encode/decode Fig 6.5 [KR12] sender data bits code d 0 = 1 d 1 = -1 1 11 1 1 11 1-1 -1-1-1-1 -1-1-1 slot 1 slot 0 Z i,m = d i. cm channel output Z i,m -1-1-1 1-1 1 11 slot 1 channel output 1 11 1-1 -1-1-1 slot 0 channel output receiver received input code -1-1-1 1-1 1 11 1 1 11-1 -1-1-1 1 11 1 1 11 1-1 -1-1-1-1 -1-1-1 slot 1 slot 0 M D i = Z. i,m cm m=1 M d 1 = -1 slot 1 channel output d 0 = 1 slot 0 channel output 29.11.2013 6-46

CDMA: kahden lähettäjän interferenssi Sender 1 Kanava summaa lähettäjien 1 ja 2 signaalit yhdeksi signaaliksi Sender 2 Fig 6.6 [KR12] Vastaanottaja käyttää samaa koodia kuin lähettäjä 1 ja voi erottaa lähettäjä 1:n signaalin summatusta kanavalla kuuluvasta yhteissignaalista! 47

Esimerkki: 8-siruinen koodi aseman A 1-bitti: 00011011 = -1-1 -1 1 1-1 1 1 0-bitti: 11100100 = 1 1 1-1 -1 1-1 -1 aseman B 1-bitti: 00101110 = -1-1 1-1 1 1 1-1 0-bitti: 11010001 = 1 1-1 1-1 -1-1 1 aseman C 1-bitti: 01011100 = -1 1-1 1 1 1-1 -1 0-bitti: 10100011 = 1-1 1-1 -1-1 1 1 aseman D 1-bitti: 01000010 = -1 1-1 -1-1 -1 1-1 0-bitti: 10111101 = 1-1 1 1 1 1-1 1 0 = -1 1 = 1 Ps. Oikeasti käytetään 64 tai 128 sirua 29.11.2013 48

Kaikki sirukuviot parittain ortogonaalisia: A B = 0 = 1/m AiBi (sisätulo) A A = 1 -A A = -1 => yhteissignaalista löydetään eri asemien omat lähetykset! A:n 1-bitti: 00011011 = -1-1 -1 1 1-1 1 1 B:n 1-bitti: 00101110 = -1-1 1-1 1 1 1-1 A B = 1+1+-1+-1+1+-1+1+-1 = 0 => keskenään ortogonaalisia 29.11.2013 49

Yhteissignaali kukin asema lähettää omat 1-bittinsä ja 0-bittinsä kun moni lähettää samanaikaisesti tuloksena on yhteissignaali S. lähetettyjen signaalien summa aseman datan purkaminen yhteissignaalista A = aseman oma bittikuvio S A tuottaa aseman lähettämän bitin kerrottuna bitin aikasirujen lukumäärällä 29.11.2013 50

Esimerkki: Mitä C lähetti? S = (-2-2 0-2 0-2 4 0) C = (-1 1-1 1 1 1-1 -1) S C = ( 2-2 0-2 0-2 -4 0) = -8 => -1 eli C lähetti 0-bitin 29.11.2013 51

Esimerkki jatkuu: Mitä B lähetti? S = (-2-2 0-2 0-2 4 0) B = (-1-1 1-1 1 1 1-1) S B = ( 2 2 0 2 0-2 4 0) = 8 => 1 eli B lähetti 1-bitin 29.11.2013 52

Esimerkki jatkuu: Entä mitä A lähetti? S = (-2-2 0-2 0-2 4 0) A = (-1-1 -1 1 1-1 1 1) S A = ( 2 2 0-2 0 2 4 0) = 8 => 1 eli A lähetti 1-bitin Lähettikö myös D jotain? 29.11.2013 53

Käytännössä CDMA on vaativa toteuttaa 64 tai 128 bitin ortogonaalisia koodeja edellyttää signaalien voimakkuuksien vertailua ja yhteenlaskua => signaalien heikkeneminen eri etäisyyksillä otettava huomioon tarkat ajoitukset tunnettava lähettäjien sirukoodit 29.11.2013 54