Reti non cablate Wireless LAN IEEE 802.11 Eliminazione del cablaggio Riduzione costi infrastrutturali Reti temporanee Mario Baldi Politecnico di Torino mario.baldi@polito.it staff.polito.it/mario.baldi Palazzi storici Se non c è non si guasta WLAN - 1 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 3 M. Baldi: si veda pagina 2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slide (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà degli autori indicati a pag. 1. Ogni utilizzazione o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampate) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della redazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. Gli autori non assumono alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e i nomi degli autori non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali. WLAN - 2 M. Baldi: si veda pagina 2 Wireless e mobilità " Semplifica nomadismo (nomadic computing) o macromobilità! Ospiti! Viaggi (aereoporti, alberghi) " Rende possibile comunicazione in movimento (mobile computing) o micromobilità WLAN - 4 M. Baldi: si veda pagina 2 1 2
Inaffidabilità del mezzo " Interferenze " Ostacoli e ambiente in evoluzione " Variazione velocità di trasmissione " Variazione copertura Scalabilità " Facile variare il numero di utenti " Elevata concentrazione di utenti limita le prestazioni! Il mezzo è condiviso Normalmente estensione di reti cablate WLAN - 5 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 7 M. Baldi: si veda pagina 2 Inaffidabilità del mezzo " Controllo dell errore sul collegamento! Ritrasmissione! Forward error correction (FEC) " Implicazioni sui protocolli di livello trasporto! Modifiche wireless aware Sicurezza " Chiunque può facilmente divenire parte della rete! Spiare traffico! Utilizzare la rete " Essenziali meccanismi per! Riservatezza! Autenticazione WLAN - 6 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 8 M. Baldi: si veda pagina 2 3 4
Architettura IEEE 802.11 Wireless LAN Funzionamento e modalità di utilizzo ISO/OSI Livello rete Livello data link Livello fisico 802.2 Logical Link Control ISO 8802.2 802.3 ISO 8802.3 (CSMA/ CD) IEEE/ANSI ed ISO 802.5 ISO 8802.5 Ethernet Token Ring ISO 9314 802.11 FDDI Wireless LAN LLC MAC PHY MAC: Medium Access Control PHY: Physical Layer Device WLAN - 9 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 11 M. Baldi: si veda pagina 2 Nomi e soprannomi I livelli fisici di IEEE 802.11 " IEEE 802.11! Working Group del IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee IEEE/ANSI ed ISO MAC LLC MAC " Wireless LAN " Wi-Fi (Wireless Fidelity)! Alleanza di costruttori! Certifica interoperabilità FHSS DSSS Infrared (IR) HR-DSSS 5.5-11 OFDM 5 GHz 8-54 OFDM 5.5-54 802.11b 802.11a 802.11g PHY WLAN - 10 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 12 M. Baldi: si veda pagina 2 5 6
I livelli fisici di IEEE 802.11 La storia di IEEE 802.11 High Rate Direct Sequence IEEE/ANSI Spread ed Orthogonal ISO Frequency Spectrum Division Multiplexing LLC Direct Sequence Spread Spectrum MAC MAC FHSS DSSS Infrared (IR) HR-DSSS 5.5-11 OFDM 5 GHz 8-54 OFDM 5.5-54 PHY IEEE 802.11e (2000)! Quality of service IEEE 802.11i (2001)! Sicurezza IEEE 802.11F (2003)! Inter-access point protocol (IAPP) Frequency Hopping Spread Spectrum 802.11b 802.11a 802.11g WLAN - 13 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 15 M. Baldi: si veda pagina 2 La storia di IEEE 802.11 IEEE 802.11 (1997) Basic Service Set (BSS) Independent BSS Ad hoc network IEEE 802.11b (1999)! Il più diffuso IEEE 802.11a (1999)! Non ancora diffuso IEEE 802.11g (2003) Access point Stazione BSS WLAN - 14 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 16 M. Baldi: si veda pagina 2 7 8
Extended Service Set (ESS) BSS fisicamente distinte Funzionalità di bridge Distribution system Da qualche decina di metri al centinaio di metri BSS WLAN - 17 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 19 M. Baldi: si veda pagina 2 Distribution system BSS parzialmente sovrapposte " Nessun vincolo tecnologico " Comunicazione con stazioni wired! Attraverso portal! Access point funge da portal per stazioni wired al distribution system Copertura senza interruzioni WLAN - 18 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 20 M. Baldi: si veda pagina 2 9 10
BSS fisicamente co-locate Mobilità: no-transition Robustezza ai guasti Prestazioni più elevate All interno di una BSS Bassa velocità WLAN - 21 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 23 M. Baldi: si veda pagina 2 Non c è interferenza? Mobilità: BSS-transition No (in teoria) Più canali per ogni standard fisico " Un canale per BSS! maggiore banda aggregata Stazione si associa a service set " Possibile condivisione della banda Tra BSS dello stesso ESS WLAN - 22 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 24 M. Baldi: si veda pagina 2 11 12
Mobilità: ESS-transition Tra BSS di ESS diversi Supporto non previsto BSS 3 Autenticazione (deautenticazione) " Primo passo per comunicare " Open system authentication! Identificativo inviato alla stazione con cui autenticarsi " Shared key authentication! Chiave segreta precedentemente scambiata tramite canale sicuro WLAN - 25 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 27 M. Baldi: si veda pagina 2 Livello MAC " Servizi della stazione! Nella scheda di rete e/o driver " Servizi del sistema di distribuzione! Normalmente nell access point " Accesso al mezzo Riservatezza (privacy) " Wired equivalent privacy (WEP) " Cifratura simmetrica! Chiave segreta di 64 bit! Algoritmo RC4 " Molto fragile! IEEE 802.11i " Problemi di distribuzione chiave WLAN - 26 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 28 M. Baldi: si veda pagina 2 13 14
Associazione (deassociazione) " Necessaria per usare il distribution system " Legame tra stazione e un access point! Conseguentemente anche con distribution system Distribuzione Invio di trame attraverso il distribution system Modalità di consegna non specificate da IEEE 802.11 " Primo mattone per la mobilità WLAN - 29 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 31 M. Baldi: si veda pagina 2 Riassociazione " Associazione da un access point ad un altro " Cambiamento parametri di associazione esistente " Importante per BSS-transition Integrazione " Consegna di trame a destinazione non IEEE 802.11 tramite portal " Traduzione! Formato trame! Indirizzi! Segnale " Non specificato da IEEE 802.11 WLAN - 30 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 32 M. Baldi: si veda pagina 2 15 16
Accesso al mezzo Distribuito Distribution control function (DCF) Centralizzato Point coordination function (PCF) Point coordination function " Unità centrale coordina le trasmissioni! Normalmente access point " Tempistiche controllate! Invio di un segnale denominato poll " Coesiste con DCF WLAN - 33 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 35 M. Baldi: si veda pagina 2 Distribution control function " Carrier sense multiple access! Simile a Ethernet " Collision avoidance! Tempo casuale prima di trasmettere (backoff time)! Richiesta/conferma Partecipazione ad una rete Ci sono in giro una stazione o un access point? Scansione dei canali Passiva Attiva Non esiste rilevamento delle collisioni! WLAN - 34 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 36 M. Baldi: si veda pagina 2 17 18
Partecipazione ad una rete Autenticazione Associazione Se c è access point Accettazione dei parametri di livello MAC e di livello fisico Roaming Handover Protocol! Informa della riassociazione con differente access point! L access point precedente invia trame per la stazione al nuovo access point! Aggiornamento forwarding table WLAN - 37 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 39 M. Baldi: si veda pagina 2 Roaming Spostamento da una cella all altra di un ESS senza interruzioni Inter-Access Point Protocol (IAPP) IEEE 802.11F Announce Protocol! Notifica di nuovo access point! Parametri di configurazione Sicurezza nelle WLAN Osservando traffico cifrato è possibile ricavare la chiave segreta usata dal WEP Nuova architettura!ieee 802.11i IEEE 802.1x per l autenticazione della stazione! Pensato in generale per le LAN WLAN - 38 M. Baldi: si veda pagina 2 WLAN - 40 M. Baldi: si veda pagina 2 19 20
IEEE 802.1x Scambi di chiavi su canale non sicuro per Autenticazione Integrità Segretezza Extensible authentication protocol (EAP) WLAN - 41 M. Baldi: si veda pagina 2 Architettura IEEE 802.1x Authentication server EAP RADIUS protocol WLAN - 42 M. Baldi: si veda pagina 2 21