Osnovi računarskih mreža 2 Bežične telekomunikacione mreže i IoT dr Marija Antić, marija.antic@rt-rk.uns.ac.rs Predavanje VI

Upravljačka procedura kontrole predajne snage (TPC – Transmit Power Control) Predajnici u okviru 802.11 standarda mogu da adaptiraju svoju predajnu snagu, kako bi je držali na najnižem potrebnom i dozvoljenom nivou. Predajna snaga može biti ograničena regulativama koje zavise od zemlje. Administratori mreže mogu da postave još niži maksimalni nivo predajne snage kako bi ograničili pokrivenost bežične mreže koju oni kontrolišu. Beacon prenosi informaciju o maksimalnoj dozvoljenoj snazi. Podesiti predajnu snagu da smanji nivo interferencije i nivo potrošnje. Nepotrebno velika predajna snaga povećava nivo interferencije u susednim bežičnim sistemima, i nepotrebno troši snagu (baterije).

Upravljački okviri za kontrolu predajne snage Okvir zahteva za merenje snage (TPC Request). Terminal može poslati zahtev prijemnoj tački, i obrnuto, da pošalje izveštaj koji će pomoći da se odredi potrebna predajna snaga. Adresiran je na određeni prijemnik. Pošto ovaj okvir zahteva akciju od strane prijemnika naziva se Action Frame. Okvir izveštaja o merenju snage (TPC Report). Predajna snaga na kojoj je poslat izveštaj (1 bajt), u dBm-u. Omogućava da se proceni pathloss između terminala i prijemne tačke. Prijemna margina, koja ukazuje kolika je prijemna snaga bila u odnosu na minimalnu prihvatljivu, (1 bajt), u dB-u. Ako je margina jako visoka (npr. preko 10 dB), predajna snaga može da se smanji, i obrnuto. Na koji način će terminal ili pristupna tačka promeniti predajnu snagu nije određeno standardom već svaki proizvođač može definisati svoj algoritam.

Upravljačka procedura promene frekvencijskog kanala – merenje šuma Da bi se utvrdio nivo interferencije u kanalu na kome se trenutno odvija komunikacija uvode se periodi tišine (Quiet Periods). Raspored i dužina trajanja tih perioda je data u beacon-u, ili u okviru odgovora na zahtev za otkrivanje parametara. Tokom tih perioda, svi terminali i pristupna tačka zaustavljaju bilo kakvu predaju i mere nivo interferencije i šuma u kanalu. Okvir za zahtev o izveštaju merenja. Pristupna tačka može da zatraži izveštaj merenja od strane terminala. Na kom frekvencijskom kanalu, kada da počnu i koliko da traju. Okvir izveštaja o merenju sadrži mnoge podatke. Detektovana je neka druga 802.11 mreža (1 bit). Detektovana je 802.11a preambula (1 bit). Detektovan je dovoljno jak signal, ali ne može da mu se odredi poreklo (1 bit). Detektovan je radar (1 bit). Histogram merene snage (od -56 dBm do -87 dBm-a) (1 bajt po nivou snage, 8 nivoa).

Upravljačka procedura promene frekvencijskog kanala – objava To su upravljački okviri. Odluka o promeni kanala nije određena 802.11 standardom već svaki proizvođač može definisati svoj algoritam. Odluka da se promeni kanal može biti doneta iz sledećih razloga. Veliki broj retransmisija zbog greški u kanalu (moguća interferencija od drugih mreža). Izmeren visok nivo interferencije i šuma. Detektovan radar. Svi terminali koji su vezani za prijemnu tačku moraju blagovremeno biti obavešteni o promeni kanala. Okvir za objavu promene kanala. Pristupna tačka ga šalje. Koji je novi kanal (1 bajt). Kada nastupa promena kanala (1 bajt).

IEEE 802 familija standarda 802.11 mreže treba da rade u sprezi sa 802.3 (Ethernet) i 802.5 (Token Ring) mrežama, zahvaljujući zajedničkom LLC podsloju sloja veze, koji je definisan 802.2 standardom U praksi obično imamo kombinaciju 802.11 i 802.3 mreža

Eternet 802.3 MAC okvir 802.3 Ethernet Frame Preambula 8 bajtova Zaglavlje 14 bajtova Korisnički podaci 46 do 1500 bajtova CRC 4 bajta Pauza 12 bajtova 802.3 Ethernet Frame Preambula je neophodna na fizičkom nivou mreže (akvizicija i sinhronizacija). HEX 55, 55, 55, 55, 55, 55, 55, d5 (prvi na fizičkoj liniji je prvi bajt, najniži bit). Zaglavlje. Sadrži MAC adresu izvora (source) i odredišta (destination). MAC adrese su dužine 6 bajtova, svaka. Dodeljuje se svakoj mrežnoj kartici, fabrički (neke dozvoljavaju naknadnu promenu). CRC (Cyclic Redundancy Check). Tridesetdvobitna (32) kodna reč koja je generisana na osnovu zaglavlja i podataka. Na osnovu primljene CRC kodne reči odredi se da li primljeni okvir ima grešku u prenosu ili ne. Pauza je uvedena da bi prijemna mrežna kartica imala vremena da obradi primljeni signal.

IP paket IPv4 packet IPv6 packet Zaglavlje Podaci 20 bajtova ili više Maksimum 64 KB. IPv4 packet Zaglavlje sadrži IP adresu izvora (source) i odredišta (destination). 4 bajta svaka adresa. Zaglavlje 40 bajtova ili više Podaci Maksimum 64 KB. IPv6 packet Zaglavlje sadži IP adresu izvora (source) i odredišta (destination). 16 bajta svaka adresa.

Eternet 802.3 MAC okvir i IP paket Zaglavlje Podaci IP packet Pauza 12 bajtova Preambula 8 bajtova Zaglavlje 14 bajtova Korisnički podaci 46 do 1500 bajtova CRC 4 bajta 802.3 Ethernet Frame

Lokalne i globalne IP adrese IANA (Internet Assigned Numbers Authority) definisala je sledeće blokove IPv4 adresa za privatnu upotrebu 10.0.0.0 -10.255.255.255 172.16.0.0 -172.31.255.255 192.168.0.0 -192.168.255.255 Ovo su adrese koje se mogu koristiti samo u lokalnoj (intranet) podmreži, i mogu se ponavljati u različitim podmrežama Gejtvej je uređaj u mreži ka kom se usmeravaju IP paketi namenjeni spoljnoj mreži Intranet podmreža Internet Terminali imaju lokalne IP adrese gateway

NAT (Network Address Translation) Koristi se kada je više globalnih adresa dodeljeno podmreži Lokalna IP adresa i port, se preslikavaju (mapiraju) na globalnu adresu i port u gateway-u.

PAT (Port Address Translation) Koristi se kada je jedna globalna adrese dodeljena podmreži Sve lokalne IP adrese zamenjuju sa jednom globalnom, ali sa jedinstvenim port-ovima.

Address Resolution Protocol (ARP) ARP protokol služi da se uspostavi veza između IP i MAC adrese uređaja Eternet prekidač (switch) radi sa MAC adresama, a ne sa IP

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Funkcija: Dodela IP adresa terminalima. Informacija o konfiguracionim parametrima: adrese gateway-a, Domain Name Server-a (DNS)… Na mrežnom nivou (IP nivo), definisan od Internet Engineering Task Force-a (IETF). Klijent-server arhitektura, sa DHCP serverom. Protokol započinje po priključenju terminala u mrežu. Dodele IP adresa. Dinamička dodela - iz skupa IP adresa DHCP server dodeli klijentu IP adresu, gde dodela adrese može da bude konačnog trajanje, ili oduzeta od strane servera. Statička dodela – administrator mreže definiše statičku dodelu IP adrese odgovarajućoj eternet MAC adresi. Kada dobije IP adresu, terminal može tražiti ostale parametre mreže

DHCP otkrivanje Klijent šalje zahtev za otkrivanje DHCP servera, koristeći IP broadcast adresu (255.255.255.255).

DHCP ponuda DHCP server odgovara ponudom IP adrese i dužinom njenog trajanja (eternet MAC adresa je poznata na osnovu prethodnog zahteva)

DHCP zahtev i DHCP potvrda Klijent može primiti nekoliko ponuda od više različitih DHCP servera, i slanjem DHCP zahteva on bira IP adresu i određeni server DHCP potvrdom server potvrđuje dodelu

Skenira prisustva WiFi pristupnih tačaka. Veza WiFi i Interneta Koraci terminala: Naći pristupnu tačku, autentikacija Skenira prisustva WiFi pristupnih tačaka. Prijem svih dostupnih okvira svetionika, koji informišu koje su pristupne tačke prisutne i koje su njihove karakteristike. Automatski ili manuelno se donosi odluka kojoj pristupnoj tački terminal želi da pristupi. Autentikacija terminala. Određeni broj okvira se razmenjuje između pristupne tačke i terminala kao deo autentikacione procedure (otvoren pristup, WEP, ili neka druga enkripciona metoda). Nakon ovoga koraka, komunikacija između terminala i pristupne tačke je ekriptovana (sem u slučaju otvorenog pristupa).

Asocijacija terminala. Veza WiFi i Interneta Koraci terminala: Razmena informacija o lokalnoj IP mreži Asocijacija terminala. Tokom ovoga koraka lokalna distributivna mreža nauči na koju pristupnu tačku treba proslediti sve okviri koji se šalju sa MAC adresom terminala. Takođe, putem DHCP-a, terminal dobije svoju IP adresu, sazna koja je adresa gateway-a, Domain Name Server-a (DNS)… Nakon ovoga koraka, terminal ima IP adresu, zna kuda treba da prosledi svoje IP pakete, gde da se obrati za IP adresu odredišta... Takođe lokalna distributivna mreža zna preko koje pristupne tačke da prosledi sve okvire i IP pakete koji su namenjeni datom terminalu.

Veza WiFi i Internet Koraci terminala: slanje IP paketa Terminal šalje paket gde je u paketu IP adresa primaoca (koju može da dobije od DNS-a), i šalje je gateway-u, koji će proslediti paket primaocu na internetu. IP paket je poslat bežičnim putem u okviru WiFi MAC okvira, gde se zna MAC adresa pristupne tačke i gateway-u. Od pristupne tačke do gateway-a IP paket je prenet kao deo eternet MAC okvira i prosleđuje se kroz lokalnu eternet mrežu na osnovu MAC adrese. U gateway-u, IP adresa terminala (koja je adresa u okviru lokalnog intraneta) se preslikava u globalnu IP adresu sa odgovarajućim port-om koji je vezan za terminal. Od gateway-a, IP paket se prosleđuje kroz internet na osnovu IP adrese.

Veza WiFi i Internet Koraci terminala: primanje IP paketa IP paket je poslat od nekog čvora na internetu do gateway-a, sa port-om koji odgovara WiFi terminalu. Paket koji je stigao do gateway-a, se upakuje u eternet MAC okvir, gde se IP adresa preslikava u IP adresu terminala u okviru lokalnog intraneta. Od gateway-a do pristupne tačke, IP paket se prenosi kao deo eternet MAC okvira i prosleđuje se kroz lokalnu eternet mrežu na osnovu MAC adrese. U pristupnoj tački IP paket se upakuje u WiFi MAC okvir, i prenosi bežičnim putem. U terminalu, po uspešnom prijemu okvira, IP paket se izdvoji i prenosi na viši nivo u okviru terminala.

WiFi i postojanost IP adresa U konvencionalnim IP mrežama, IP adresa mrežnog čvora je vezana za fizičku tačku pristupa mreži. Do god je bežični terminal u istoj IP podmreži, on može da zadrži svoju IP adresu. Distributivna eternet mreža će ostvariti slanje i prijem IP paketa između bežičnog terminala, preko pristupne tačke, i bilo kog mrežnog čvora na internetu. Ako terminal napusti lokalnu podmrežu, dodelju je mu se nova IP adresa (obično preko DHCP). To je neprihvatljivo za aplikacije kao što su telnet, SSH, video i audio streaming. Podmreža Internet Terminal može da se kreće u podmreži i zadrži istu IP adresu. Eternet LAN gateway

Mobilni IP Originalni predlog od strane Internet Engineering Task Force (IETF). Originalno je definisan u Request For Comments (RFC) 2002, sa dodacima u RFC 3344. Mobilni IP je dinamički protokol za prosleđivanje IP paketa. Dve osnovne varijante. Care-Of-Address preko stranog mrežnog agenta. Kolocirana Care-Of-Address. Osnovni elementi. Mobilni mrežni čvor, ili mobilni terminal. Kućni mrežni agent (Home Agent). Ruter koji registruje promenu lokacije i ostvaruje registraciju terminala. Prosleđuje pakete enkapsulacijom do podmreže gde se nalazi terminal. Strani mrežni agent (Foreign Agent). Ruter koji ima vezu sa terminalom preko pristupne mreže (eterneta, 3G UMTS...). Terminal registruje svoju poziciju kod kućnog mrežnog agenta preko stranog mrežnog agenta. Vrši deenkapsulaciju podataka koji se šalju terminalu preko kućnog mrežnog agenta.

Veza sa internetom i mobilni IP Primer Care-Of-Address rešenja Care-Of-Address se dobije od stranog mrežnog agenta, što je adresa samog stranog mrežnog agenta. Svi paketi koji stižu do kućnog mrežnog agenta se prosleđuju do stranog mrežnog agenta koji je zadužen za konačno slanje paketa do terminala. Terminal u stranoj mreži obično nema IP adresu, već samo eternet MAC adresu. Ovo se smatra za klasični mobilni IP. [www.tcpipguide.com]

Veza sa internetom i mobilni IP Primer kolociranog Care-Of-Address rešenja Care-Of-Address je dodeljena direktno terminalu. Na primer putem DHCP. Kućni mrežni agent direktno prosleđuje pakete terminalu. Bežični terminal mora imati programsku podršku koja omogućava mobilni IP. [www.tcpipguide.com]