Transcript Soutenance DEA GBM

Les réseaux sans fil
802.11 Wifi
Partie II
Alain Margeride - 1
1)
2)
3)
4)
5)
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 2
Spectre radio la ressource clé
• Fonctionnement sur une bande de fréquence.
• Chaque bande possède des canaux avec une certaine largeur.
• Pour comprendre dose de mathématiques, de théorie de l’information et
de traitement du signal, permet de montrer que plus la largeur est
importante plus l’info transmise est importante
• Toute ses fréquences régulées par l’ARCEP (ART)
Alain Margeride - 3
QQ considérations techniques
• Mais largeur # suivant les technos:
– Mobile 20kHz, Télé 6Mhz,WiFi 20mHz
• Pour le wifi on va utiliser l’ISM (Instrumentation Scientifique et
médical)
– Bande S ISM (802.11 b/g)
– Bande C ISM (802.11 a)
• Pour l’ISM pas de règles de fréquence mais on doit se conformer
aux règles de puissance
Alain Margeride - 4
QQ Bandes fréquences
GSM
900, 1800 ou
1900
Mhz
Bande S ISM (802.11 b/g)
2,4-2,5
Ghz
Bande C
4-8
Ghz
Bande C, lien satellite descendant
3,7-42
Ghz
Bance C ISM (802.11 a)
5,725-5,875
Ghz
Bande C, lien satellite montant
5,925-6,425
Ghz
Bande X (militaire)
8-10
Ghz
Bande Ku (télévision satellite)
10-12
GHz
Alain Margeride - 5
En quoi les réseaux sans fils différents
• Absence de frontières physiques
• Medium physique dynamique
– Réseau câblé fixe, à l’opposé le réseau sans fil dynamique, les ondes
peuvent passer partout ou presque!!
– Problème de propagation, dont nécessité d’avoir un protocole mac
plus fiable
• Pour optimiser, il faut soit:
–
–
allouer un spectre important
améliorer les techniques de codages sur une fréquences données.
• Distance, le rapport signal/bruit joue aussi un rôle important plus on est
loin, plus le bruit augmente, plus la vitesse diminue
• La sécurité, médium par nature sujet à interception, brouillage
Alain Margeride - 6
Système sans fil traditionnel
channel
Bits
DSP
Radio
TX
Radio
DSP
RX
Digital Signal Processing
• SISO Single Input Single Output
Facile à mettre en œuvre, économique
• Par contre pas très bon:
–
–
–
–
si pb sur une antenne pas de backup,
sur la dispersion,
l’énergie,
sensible au interférence
Alain Margeride - 7
MIMO wireless
D
S
P
Bits
Radio
channel
Radio
TX
Radio
Radio
D
S
P
Bits
RX
• Multple Input Multiple Output (Beamforming)
Système qui va améliorer
– La résilience
– On peut plus facilement améliorer la puissance d’émission avec
plusieurs amplicateurs
– On va pouvoir limiter les interférences
Alain Margeride - 8
D
S
P
Bits
Radio
Radio
TX
Radio
Radio
D
S
P
Bits
RX
• Plus de puissance à l’émission
• Plus de puissance à la reception
• Améliore la résilience
• Moins sensible au interférence
Alain Margeride - 9
Compatibilité
Radio
Bits
Radio
TX
Radio
D
S
P
Bits
RX
D
S
P
Bits
Radio
Radio
Radio
Bits
RX
TX
Alain Margeride - 10
Alain Margeride - 11
Spatial MIMO Concept
Bits
Bit
Split
DSP
Radio
Radio
DSP
DSP
Radio
Radio
DSP
TX
Bit
Merge
RX
• Plus difficile, en plus interférence entre les divers flux
• Pas de compatibilité avec les précédants standards 802.11
• Par contre vraisemblablement technologie d’avenir, utilisée dans le
802.11ac, le 4G
Alain Margeride - 12
Exemple avec 802.11 ac
Alain Margeride - 13
802.11 Premier résumué
Alain Margeride - 14
1)
2)
3)
4)
5)
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 15
La famille des réseaux 802
802.2 Couche liaison
802
802.1
Description
et
Archi.
Mgt
802.3
802.5
802.3
mac
802.5
mac
802.3
PHY
802.5
PHY
802.11a
OFDM PHY
802.11
802.15.1
802.16
802.11 mac
802.15
mac
802.16
mac
802.15
FHSS PHY
802.16
SODFM
802.11g
OFDM PHY
802.11n
802.11 ac
MIMO
MU-MIMO
•
Les spécifications IEEE 802 s’intéressent aux deux couches les plus basses du
modèle OSI, elles incorporent des composants physiques et de liaison de données.
•
Le MAC définit les règles d’accès au médium et d’envoie de données, la
transmission ou la réception elle-même est géré par la couche PHY.
•
802.2 décrit une couche liaison commune
•
Le règles de gestion sont décrites dans la partie 802.1
Par exemple 802.1x pour la sécurité, 802.1Q pour les vlans, et 802.1D STP
Alain Margeride - 16
Composants de la phy
• 802.11sépare la phy en deux
composants:
– La PLCP
Physical Layer Convergence Procedure
– La PMD
Physical Medium Dependant
• La PLCP est une couche logique qui va
ajouter des informations dans l’entête
de la trame
• La PMD représente la transmission de la
trame sur le média physique
proprement dit
Alain Margeride - 17
Nomemclature et conception
• Réseaux fait pour transférer des données entre des stations
• Point d’accés, les trames doivent être converties en une autre type de
trame pour atteindre le reste du monde
• Médium sans fil, pour passer des trames, la norme utilise une médium
sans fil. Plusieurs couches sont définies
• Système de distribution, lorsque les points d’accès sont connectés pour
offrir une grande zone de couverture, ils doivent communiquer entre eux,
pour par exemple suivrent les stations. Ils s’appuient dans la plupart des
cas sur un réseau ethernet.
Alain Margeride - 18
Types de réseau
•
•
L’élément de base d’un réseau sans fil est constitué de l’ensemble de services de base(BSS –
basic service set), c’est-à-dire un groupe de stations qui communiquent les unes avec les
autres
Il existe deux variantes BSS indépendant et infrastructure.
–
–
•
•
A gauche on a un IBSS le plus petit faisant 2 stations, on les appelle aussi des réseaux ad hoc
A droite on fait référence à un BSS pour éviter toute confusion entre les 2 acronymes. Dans cette
architecture toutes les communications passent par le point d’accès.
Dans un réseau infrastructure il y a une procédure d’association, ce sont les stations qui
initient cette association
La norme 802.11 ne fait aucune référence aux nombres de stations qui peuvent se connecter
sur un point d’accès.
Alain Margeride - 19
Aires de services étendues
•
Les BSS peuvent couvrir des petits bureaux
et les domiciles, mais ils ne peuvent offrir
une couverture réseau importante
•
Le 802.11 autorise la création de réseaux
de taille quelconque en reliant les BSS au
sein d’un ensemble de services étendues
(ESS extended service set)
•
Un ESS est créé en chaînant des BSS et un
réseau dorsal
•
Les stations au sein d’un même ESS
peuvent communiquer les unes avec les
autres, même si elles se trouvent dans des
aires de services différentes.
•
Plusieurs possibilités de connexion au
réseau dorsal sont possibles en fonction des
produits en particulier avec l’utilisations
des VLANs
Alain Margeride - 20
Système de distribution
•
Les 802.11 décrit le service de distribution en terme de services qu’il fournit aux stations
sans fil. Bien que ces services seront détaillés plus loin, en introduction il fournit la mobilité en
connectant les points d’accès. Quand une trame est passée au système de distribution, elle est
envoyée au point d’accès adéquat, qui la redirige vers sa destination.
•
Dans le jargon 802.11, l’Ethernet dorsal constitue le média du système de distribution et non
le système de distribution, les points d’accès se chargeant de la distribution. Aujourd’hui
l’ensemble des points d’accès dans les réseaux d’entreprise se comporte comme des ponts.
•
On peut aussi utiliser des réseaux sans fil pour implémenter une partie de l’infrastructure
dorsale
Alain Margeride - 21
Considérations d’architecture
•
Les aires de services dans un schéma se chevauchent, on augmente ainsi la probabilité de
transmission réussie entre les aires et on offre une couverture réseau plus élevée.
•
Dans l’exemple il y a fort chevauchement des aires 2,3 et 4. Un utilisateur peut passer
facilement et sans perdre sa connectivité au réseau wifi en passant de 2 à 4, si PA3 tombe en
panne les points d’accès vont avoir une bonne couverture de la zone.
Mais attention à la gestion des fréquences entre les différents points d’accès qui se
chevauchent.
Alain Margeride - 22
Frontière, mix
• Différents types de réseaux
peuvent se chevaucher. Des BSS
indépendants peuvent être crées
au sein de l’aire de service de
base d’un point d’accès.
• Bien que les 5 stations soit sur
des réseaux différents leur
communication peut se faire.
Alain Margeride - 23
Services réseaux pour 802.11
1. Distribution – Système de distributionlivraison des trames à leur destination
2. Intégration – Système de distribution- dans un réseau déjà dans l’entreprise
3. Association – Système de distribution-, la transmission n’est possible que si auparavant la
station s’est associé ou enregistré auprès d’un point d’accès
4. Réassociation – Système de distribution-, passage d’une aire de service au sein d’une même
aire de service étendue, pour cela elle doit évaluer la force du signal, et pourquoi pas le
choisir.
5. Dissociation– Système de distribution6. Authentification/Desauthentification (station)
Plusieurs mécanisme on détaillera dans la partie sécurité du cours
7. Deauthentification (station)
8. Confidentialité (station), dans sa version initiale le WEP a été utilisé, aujourd’hui d’autres
techniques sont utilisées.
9. Livraison MSDU (station), au fait il faut acheminer des données (Mac Service Data Unit)
10. Contrôle de la puissance d’émission - Station / gestion du spectre
TPC – Tranmit Power Control
11. Sélection dynamique de la fréquence - Station / Gestion du spectre
DFS – Dynamic Frequency Selection)
Uniquement sur les réseaux utilisant la fréquence 5Ghz
Alain Margeride - 24
En résumé quatre groupes
•
Services de station
– Fonctions devant être incluses dans chaque station, définition de la norme
•
Services de distribution
– Étendre les services du réseau filaire au station
– Un gestion de l’intégration des stations dans le réseau (association,
réassociation, désassociation)
•
Confidentialité et contrôle d’accès
– Authentification et gestion des clés
– Algorithmes de chiffrement
– Authenticité de l’origine
– Détection du rejeu
– Protocoles et systèmes externes
•
Service de gestion du spectre
Sous ensemble spécial des services de station. Deux services ont été définis dans
802.11h afin de faciliter le respect des contraintes de régulation.
– Le premier service est le service TPC
– Le second service la sélection dynamique de fréquence.
Alain Margeride - 25
Support de la mobilité
• La mobilité a été une des
motivations d’implémentation
d’un réseau 802.11. La
transmission de la trame peut
s’effectuer pendant le
déplacement de la station de la
même manière ce que la
technologie mobile apporte à la
voix.
• Trois types
–
–
–
Aucune (Lorsque l’on reste dans
le même BSS)
Transition de BSS (qq supporté)
Transition d’ESS (pas supporté)
Alain Margeride - 26
Autres considérations d’architecture
Alain Margeride - 27
1)
2)
3)
4)
5)
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 28
Le mac 802.11
•
Il ne s’écarte pas fondamentalement des autres normes IEEE 802. D’un point de vue
macroscopique il doit être vu comme une adaptation des technologies Ethernet au
monde du sans fil.
•
Tout comme Ethernet il utilise un accès multiple avec écoute de la porteuse
(CSMA –carrier sense multiple access) pour contrôler l’accès au medium de
transmission.
•
Cependant les collisions ne peuvent être détecté de la même que sur un média
filaire, donc à la place de la détection des collisions, le 802.11 utilise l’évitement
des collisions (CSMA-CA).
•
Les différences entre un environnement filaire et un réseau sans fil sont à l’origine
de nombreux défis pour les concepteurs de protocole réseau. On va examiner ces
différents points dans les transparents qui suivent
Alain Margeride - 29
Qualité du lien
• Lien et fiabilité
– Sur un réseau Ethernet câblé, il est
raisonnable de penser qu’une trame
envoyée est reçue correctement par
son destinataire. Les liaisons radios
sont différentes
– Aussi contrairement à d’autres
protocoles de la couche liaison des
LANs, le 802.11 inclut des accusés
de réception. Toutes les trames
doivent être acquittées
– C’est une opération atomique, une
unité transactionnelle
• Lien et performance:
– a aussi une influence sur la vitesse
de transmission,
– la qualité se dégrade avec la
distance
Alain Margeride - 30
Problème du nœud caché
•
Les nœuds 1 et 2 peuvent communiquer ainsi que 2 et 3 mais pas 1 et 3. C’est la
problématique du nœud caché.
Si un protocole envoi et croise les droits était employé, les nœuds 1 et 3 pourrait
émettre simultanément, et entraîner ainsi des collisions au niveau du nœud 2;
•
Cette problématique est identique avec un AP et peut entraîner des collisions lors
de la transmission vers l’ AP.
Alain Margeride - 31
La solution RTS/CTS
•
Le RTS réduit au silence l’environnement de 1, le CTS réduit au silence
l’environnement de 2
•
La procédure RTS/CTS consomme une bonne partie de la capacité de transmission,
en particulier du à la latence ajoutée en début de transmission.
•
Les nœuds cachés sont devenus un problème moins important avec la croissance du
802.11.
–
–
Dans le petits réseaux tout le monde est suffisamment proche
Dans les environnements plus étendu, la couverture est suffisamment dense pour que les
clients soient assez proches physiquement du point d’accès pour se voir les uns les autres.
Alain Margeride - 32
•
•
•
•
•
•
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Implémentation 802.11
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 33
Méthodes d’accès dans 802.11
•
L’accès au medium sans fil est contrôlé par des fonctions de coordination. On va
avoir un accès de type CSMA/CA fourni par :
–
DCF : Distributed Coordination Function
• Conçue pour prendre en charge le transport des données asynchrones
• Tous les utilisateurs qui veulent émettre ont une chance égale d’accéder
au support.
• Avec contention
–
PCF : Point Coordination Function
• Interrogation à tour de rôle des terminaux (polling)
• Contrôle par le point d’accès.
• Conçue pour la transmission de données sensibles
– Gestion de délai
• Applications de type temps réel : voix, vidéo
• Sans contention
–
HCF : Une solution de compromis sans le minutage précis de PCF, mais avec
une gestion de file d’attente de service.
Alain Margeride - 34
DCF
•
Ethernet : CSMA/CD (Collision Detection)
Cette méthode n’est pas utilisable par les réseaux 802.11 car:
– Pour détecter une collision, une station doit être capable d’écouter et de transmettre en
même temps.
– Dans les systèmes radio, la transmission couvre la capacité de la station à entendre la
collision
•
Pour les réseaux 802.11 on va utiliser CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision
Avoidance) standard, et DCF en est la base.
Comme avec Ethernet il vérifie si le lien radio est libre avant de commencer la transmission.
– Pour éviter les collisions, les stations utilisent un ralentisseur le « backoff », aléatoire
après chaque trame.
– Dans certaine circonstance utilisation du couple RTS/CTS.
Alain Margeride - 35
Méthodes d’accès dans 802.11: PCF
• Point Coordination Function
– Méthode d’accès sans contention
Balise
Balise
PCF
DCF
PCF
DCF
• PCF permet le transfert de données isochrone
– Méthodes d’accès basée sur le polling
Alain Margeride - 36
Protocole CSMA/CA, les bases
•
L’utilisation d’acquittement positifs qui permet de valider la réception de trame
et d’éviter les collisions en utilisant ces trames :
– ACK (Acknowledgment) envoyé par la station destination pour confirmer que
les données sont reçues de manière intacte.
•
Les temporisateurs IFS (Inter Frame Spacing)
– Accès au support contrôle par l’utilisation d’espace inter-trame ou IFS:
• Intervalle de temps entre la transmission de 2 trames
– Intervalles IFS = périodes d’inactivité sur le support de transmission
– Il existe différents type d’IFS qui permettent d’instaurer un système de
priorité.
•
L’écoute du support
•
L’algorithme du backoff
Alain Margeride - 37
Ecoute porteuse et vecteur d’allocation
(NAV)
•
•
•
•
L’écoute de la porteuse sert à déterminer la disponibilité du médium. Deux types de fonction
d’écoute de la porteuse assure cette fonction dans le 802.11: écoute de porteuse physique et
écoute de porteuse virtuelle. Si l’une des fonctions indique que le médium est occupé, le MAC
en fait part aux couches supérieures.
La fonction d’écoute de porteuse physique sont fournies par la couche physique en question et
dépendent du médium et de la modulation utilisée. Couteux en électronique, de plus le
problème des nœuds cachés fait que l’écoute physique ne peut fournir toute l’information.
L’écoute de porteuse virtuelle est fournie par le vecteur d’allocation (NAV- Network Allocation
Vector). Nombre de trames 801.11comportent un champs de durée qui est utilisé pour réserver
le médium pendant une période de temps fixée. La NAV est une minuterie indiquant la durée
en microsecondes, pendant laquelle le médium sera réservé.
Le NAV est placé dans l’entête des trames RTS et CTS
remarque le RTS n’est pas forcément entendu par toutes les stations, mais le CTS, par
conséquent le destinataire transmet un NAV qui empêche d’autre station d’émettre
Alain Margeride - 38
Les # intervalles inter-trames
• SIFS
(Short Inter Frame Spacing : 10 µs )
– Plus haute priorité, pour les ACK, RTS/CTS, interrogations en
PCF
• PIFS
(PCF IFS : 30 µs)
– Priorité moyenne, pour le PCF, service temps réel.
• DIFS
(DCF, Distributed Coordination Function IFS : 50 µs)
– Priorité faible, pour le DCF, « best effort »
Alain Margeride - 39
Intervalles inter-trames
•
Comme pour Ethernet traditionnel, l’intervalle inter-trame joue un rôle majeur
dans la coordination des accès au médium de transmission. Le 802.11 utilise quatre
intervalles inter-trames.
•
Trois servent à déterminer l’accès au médium; voir le scéma pour leur relation
–
–
–
SIFS(Short IFS): la priorité la plus elevé exemple CTS/RTS
PIFS(PCF IFS): utilisé dans la méthode PCF pendant une opération sans contention
DIFS (DCF IFS): temps d’inactivité du medium pour les services basés sur la contention
Alain Margeride - 40
Écoute du support
•
La station voulant émettre écoute le support
– Si aucune activité n’est détectée pendant un temps DIFS, procédure de
transmission des données.
– Si le support est occupé, la station écoute jusqu’à ce qu’il soit libre.
• Quand le support est disponible, la station retarde sa transmission en
utilisant l’algorithme du backoff
•
Si les données ont été reçues de manière intacte (vérification du CRC de la trame),
la station destination attend pendant un SIFS et émet un ACK.
– Si le ACK n’est pas détecté par la source ou si les données ne sont pas reçues
correctement, on suppose qu’une collision s’est produite et la trame est
retransmise.
Alain Margeride - 41
Gestion contention - backoff
L’exemple donné est utilisé avec la couche physique DSS – Direct sequence spread spectrum du 802.11 b
D’autres couches physique utilisent des tranches différentes mais le principe reste le même.
Alain Margeride - 42
Fragmentation
•
La fragmentation accroît la fiabilité de la transmission en permettant à des trames de taille
importante d’être divisées en petits fragments.
–
Réduit le besoin de retransmettre des données dans de nombreux cas.
–
Augmente les performances globales du réseau.
–
Fragmentation utilisée dans les liaison radio dans lesquelles le taux d’erreur est important
– Plus la taille de la trame est grande et plus elle a de chance d’être corrompue
– Lorsque la trame est corrompue, plus sa taille est petite et plus le débit nécessaire à
sa retransmission est faible.
Alain Margeride - 43
Fonctionnement du PCF
Alain Margeride - 44
L’accès au mac en conclusion
•
Permet de partager l’accès au support
•
Mécanisme d’acquittement supporte les problèmes liés aux interférences et à tous
les problèmes de l’environnement radio.
•
Mécanisme avec et sans contention
•
Mécanisme de réservation RTS/CTS évite les problèmes de la station cachée.
•
Inconvénient : ajout d’entêtes aux trames 802.11
– Performances plus faibles que les réseaux locaux Ethernet.
Alain Margeride - 45
WMM charter
•
Interoperability. WMM was developed with a strong commitment to interoperability. It
works across device types and manufacturers, and can be implemented by any application that
uses Wi-Fi.
•
Availability. The WMM specification and test plans have been finalized, and Wi-Fi CERTIFIED
for WMM is available beginning September 2004. Manufacturers have already started to
incorporate support for WMM in new multimedia Wi-Fi devices. Availability of WMM is crucial to
support the rapid growth of QoS-based applications because the IEEE draft 802.11e, which will
provide QoS support for Wi-Fi networks, has not yet been ratified.
•
Relationship with IEEE 802.11e. Wi-Fi Alliance members have worked closely with the
802.11e TG to develop QoS for Wi-Fi networks. WMM is a profile of the upcoming IEEE 802.11e
QoS extensions for 802.11 networks. The 802.11e draft includes additional capabilities and
features that may be included later in the Wi-Fi CERTIFIED for WMM program as optional
capabilities. For example, the Wi-Fi Alliance is already developing a test plan for the scheduled
access capability.
•
Wide appeal. WMM meets the requirement of the residential, SOHO, enterprise, and public
access market segments.
•
User confidence. Through the Wi-Fi Alliance certification program and education efforts,
users see the Wi-Fi logo as an assurance of interoperability. Similarly, users will rely on the
WMM mark to identify Wi-Fi devices that support QoS and to guide their purchasing decisions.
Alain Margeride - 46
WMM charter
•
Coexists with devices that do not support WMM. Most Wi-Fi devices deployed or in the
market do not support QoS. This is not likely to change, as many devices and applications do
not need QoS capabilities. WMM allows Wi-Fi clients with and without WMM capabilities to
coexist in the same network. The APs are, however, required to have WMM functionality to
support WMM-enabled clients. The network owner can either buy a Wi-Fi CERTIFIED for WMM AP
or apply a Wi-Fi CERTIFIED for WMM software upgrade to deployed APs.
•
Adapts well to dynamic data rates. This is a key requirement for a technology like Wi-Fi that
operates in the license-exempt spectrum and therefore cannot guarantee a constant throughput
level.
•
IETF Differentiated Services (DiffServ). WMM is based on the IETF DiffServ architecture,
which is well suited for providing QoS on shared media technologies like Wi-Fi, as it enables
effective traffic prioritization without imposing an onerous overhead. Individual data packets
are labeled with either IETF DSCP headers or IEEE 802.1d tags.
•
Compatible with Universal Plug and Play (UPnP) QoS.
The common DiffServ foundation enables UPnP QoS to manage WMM, and allows network
owners to develop and enforce network-wide policies that apply to the wired and wireless
infrastructure.
Alain Margeride - 47
Les ACs
Alain Margeride - 48
Le synoptique
Voice
Video
Best efforts
Background
Les trames
dans les bonnes
FIFO
Gestion CW
Alain Margeride - 49
50
Alain Margeride - 50
Le gain
CAS 1
Utilisation
bande passante
par 3 stations
Evolution dans le temps
CAS 2
Alain Margeride - 51
•
•
•
•
•
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 52
Structure de la pile protocolaire
PLCP ( Physical Layer Convergence Protocol) : s'occupe de l'écoute du support et de la
signalisation en fournissant un CCA (Clear Channel Assessment) à la couche MAC.
PMD (Physical Medium Dependent): traite la modulation et l’encodage des données à
transmettre sur le support.
Alain Margeride - 53
DSSS PHY , format du paquet
80
16
12
4
Synchronisation
SFD
Signal
Service
Préambule PLCP
16
Length HEC
variable
Payload
entête PLCP
 Synchronisation
sync., Gain, détection d’énergie, compensation de l’offset de
fréquence
 SFD (Start Frame Delimiter)
1111001110100000
 Signal
débit (0A: 1 Mbit/s DBPSK; 14: 2 Mbit/s DQPSK)
 Service Length
« future use », 00: conforme 802.11 longueur du payload
 HEC (Header Error Check)
protection du signal, service et longueur, x16+x12+x5+1
Alain Margeride - 54
OFDM Phy
80
16
Synchronisation
SFD
Préambule PLCP
24
Signal
16
Service
variable
Payload
entête PLCP
 Synchronisation
sync., Gain, détection d’énergie, compensation de l’offset de
fréquence
 SFD (Start Frame Delimiter)
1111001110100000
 Signal
Donne la vitesse ( et associé à cette vitesse un type de
modulation) et la longueur de la trame
 Service
Les 6 premiers bits à zéro pour synchronisation, les neufs bits
sont réservés à un futur usage, et sont à zéros.
Alain Margeride - 55
Les trames macs
• La création d’une trame Ethernet est simple: ajouter un préambule, des
informations d’adressage et un contrôle de trame à la fin.
• Dans le cas du 802.11, la question est plus complexe car le médium sans
fil nécessite plusieurs fonctions de gestion et les types de trames
correspondants qui n’existent pas les réseaux filaires.
• Ils existent trois types de trames
– Les trames de données qui représentent la charge utile du 802.11
– Les trames de contrôle sont utilisées avec les trames de données afin
de réaliser des fonctions de nettoyage du media, des fonctions
d’acquisition du canal et d’écoute de porteuse, ainsi que les accusés
de réception positifs des données reçues
– Les trames de gestion effectuent des fonctions de supervision; elles
sont également employées pour rejoindre et quitter les réseaux sans
fil et pour déplacer les associations d’un point d’accès à un autre
Alain Margeride - 56
Format trame
•
•
•
•
Chaque trame commence par un champs contrôle de trame.
Les trames mac comportent 4 champs d’adresse, tous ces champs ne sont pas
utilisés par tous les types de trames.
Un champs donnée, corps de trame, sur réseau IP longueur max 1500 octets.
Et un champs de « frame check sequence » ou souvent appelé CRC (Control
Redundancy check)
Montrer capture pour illustrer chaque trame en particulier 816
Alain Margeride - 57
Les types et sous types de trame
•
Champs version 0, réservé usage futur
•
Type – La gestion du flux 802.11 nécessite un certain nombre de fonction incorporé
au mac. On a déjà vu RTS/CTS et les accusés de réception mais d’autres existe
•
On
–
–
–
–
aura trois types de trame :
Trames de gestion (00)
Trames de contrôle (01)
Trames de données (10)
Réservé (11)
Filtre wireshark: wlan.fc.type
Alain Margeride - 58
Sous-types
Les sous-type GESTION
0000 Association request
0001 Association response
0010 Reassociation request
0011 Reassociation response
0100 Probe request
0101 Probe response
1000 Beacon
1001 Announcement traffic indication
message (ATIM)
1010 Disassociation
1011 Authentication
1100 Deauthentication
Les sous-types CONTRÔLE
1010 Power Save (PS)-Poll
1011 RTS
1100 CTS
1101 Acknowledgment (ACK)
1110 Contention-Free (CF)-End
1111 CF-End+CF-Ack
Filtre wireshark: wlan.fc.type_subtype
exemple == 8 pour beacon frame, == 0x1d acknowledgment -1 pour contrôle d pour
ack - 59
Alain Margeride
Les sous-types
Les sous-types DONNEES
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
Data
Data+CF-Ack
Data+CF-Poll
Data+CF-Ack+CF-Poll
Null data (no data transmitted)
CF-Ack (no data transmitted)
CF-Poll (no data transmitted)
Data+CF-Ack+CF-Poll
Ensuite tous les sous-types commençant par un sont réservés aux nouvelles normes sur
la qualité de service, proposé par le groupe 802.11e.
Alain Margeride - 60
ToDS=0
ToDS=1
FromDS=0
Toutes les trames de gestion et de
contrôle. Les trames de données au sein
d'un IBSS (ad_hoc) (jamais les trames de
données d'un réseau infrastructure).
Les trames de données émises depuis
une station sans fils dans un réseau
infrastructure.
FromDS=1
Les trames de données reçues par une
station sans fil dans un réseau
infrastructure
Les trames de données sur un pont sans
fil.
Wireshark: wlan.fc.fromds == 0 and wlan.fc.tods ==0
Alain Margeride - 61
•
•
•
•
•
More fragment.
Comme sur IP, lorsqu’il y a segmentation toutes les trames ont le bit à 1.
Bit Retry.
De temps en temps les trames sont réémises dans ce cas le bit est à 1.
Bit power management.
Les adaptateurs réseaux construit dans la norme 802.11 sont souvent au format PC Card et sont
placés dans des portables, des PDAs qui pour la plupart fonctionnent sur batterie. Pour
augmenter la durée de fonctionnement, il est à zéro quand l’appareil passe en veille après
envoie trame, dans l’autre sens il est toujours à 1.
Bit More Data.
Positionné par le PA, pour signifier qu’après la trame il y a encore des données positionnées par
les PA.
WEP.
Ce bit est positionné à 1, si la trame est protégée
Alain Margeride - 62
Le champs durée
•
•
•
Si le bit 15 est à zéro, c’est le NAV. Le nombre de micro-secondes pendant lesquelles le
medium est supposé réservé pour la transmission en cours. Toutes les stations doivent
surveillées et mettre à jour le NAV de manière adequate.
Trames émises pendant la période sans contention, le bit 14 vaut zéro et bit 15 à un. Le champ
Durée/ID a donc la valeur 32768. Cette dernière est interprétée comme un NAV. Elle permet à
toutes trames qui n’a pas reçu la Balise annonçant la période sans contention, de mettre à jour
le NAV avec un valeur suffisamment longue pour éviter les interférences
Trames PS-Poll. Les stations mobiles peuvent décider d’économiser l’énergie en désactivant les
antennes. Les stations endormies doivent se réveiller périodiquement. Pour s’assurer que les
trames ne sont pas perdues, à leur réveil, ces stations envoient une trame PS-Poll pour
récupérer les trames mises dans un tampon par le point d’accès. Dans cette requête, ces
stations incluent l’identifiant d’association (AID – association ID) qui indique leur BSS
d’appartenance.
Alain Margeride - 63
•
Une trame 802.11 peut contenir jusqu’à 4 adresses. Elles ont une signification différente selon
le type de trame, en régle générale
–
–
–
•
•
•
•
•
Le champs adresse 1 indique le récepteur
Le champs adresse 2 indique l’émetteur
Le champs adresse 3 pour le filtrage par le récepteur
Par exemple dans un réseau infrastructure, cette partie est utilisée pour déterminer si la trame fait partie
du réseau associé.
Adresse de destination, comme pour Ethernet, un identifiant MAC IEEE sur 48 bits qui
correspond au destinataire final
Adresse de source, un identifiant MAC IEEE sur 48 bits qui désignent la source de l’émission.
Adresse de réception – Un identifiant MAC IEEE sur 48 bits qui indique qu’elle station doit
traiter la trame. S’il s’ agit d’une station sans fil, l’adresse de réception est l’adresse de
destination. Pour les trames destinés à un nœud Ethernet connecté à un point d’accès, le
récepteur est l’interface sans fil du point d’accès et l’adresse de destination peut être un
routeur connecté au réseau Ethernet.
Adresse d’émission. Un identifiant MAC IEEE sur 48 bits qui désignent l’interface qui a envoyé la
trame sur le médium, utilisé dans les cas des ponts sans fil.
Identifiant d’ensemble de service de base (BSSID)
Alain Margeride - 64
•
Les trames des couches supérieures reçoivent un numéro de séquence lorsqu’elles
passent au mac en vue de leur émission.
•
Le sous-champs numéro de séquence fonctionne comme un compteur des trames
émises modulo 4096. Si les paquets sont fragmentés ils ont le même numéro de
séquence
•
Pour les stations qui ont de la Qos, les champs sont légèrement différent, il y a une
partie file d’attente
Alain Margeride - 65
Encapsulation
Montrer capture trame_cours (868,898 – Distinction par exemple stp et encapsulaiton ethernet type ip)
Alain Margeride - 66
Exemple trame WMM - QoS
• Montrer trame:
capturebesteffortvideo_wlan.qos.priority
• Filtre:
wlan.fc.type_subtype == 0x28
Ou/et
wlan.qos.priority
0 besteffort
1 Background
5 video
6 voice
Alain Margeride - 67
•
•
•
•
•
Introduction Base générale
Présentation des réseaux 802.11
Problématique du mac
Trames les détails
Service de données avec ou sans contention
Alain Margeride - 68
Broadcast / Multicast
•
Trames à diffusion générale et multiple appelées trames de groupe car elles sont
destinées à plus d’une station réceptrice, sont les échanges les plus simples car il
n’y a pas d’accusé de reception, et on trois types de trames:
– Trame de données à diffusion générale avec une adresse de diffusion dans le
champ 1
– Trame de données à diffusion multiple avec une adresse de diffusion dans le
champ 1
– Trame de gestion à diffusion générale avec une adresse de diffusion dans le
champ 1 (trame balise, requête d’enquête et ATIM BISS)
Alain Margeride - 69
Trames unicast simple
Alain Margeride - 70
RTS/CTS
• Montrer fichier captureavec_filtre
trame 5 6 7 8
Alain Margeride - 71
RTS/CTS Fragmenté
Alain Margeride - 72
Séquence économie d’énergie
•
Les composants les plus gourmands en électricité dans un système radio sont les
amplificateurs qui augmentent le signal juste avant son émission et force celui
reçu à un niveau intelligible juste après sa réception. Les stations 802.11 peuvent
augmenter la durée de fonctionnement des batteries en stoppant l’émetteur radio
et en s’endormant périodiquement.
•
Pendant les périodes de sommeil, les points d’accès mettent dans des tampons les
trames à diffusion individuelle destinés à ces stations. Elles sont ensuite annoncées
par des trames balises beacon.
•
Pour retrouver les trames en tampon, les stations qui se réveillent utilisent des
trames PS-Poll.
Alain Margeride - 73
Réponse immédiate
Alain Margeride - 74
Réponse différée
Alain Margeride - 75
Trame unicast segmentée
Alain Margeride - 76
Fonctionnement de la PCF
• Point Coordination Function
• Pour supporter les applications qui ont besoin d’un service presque temps
réel, la norme 802.11 inclut une deuxième fonction de coordination (PCFpoint coordination function) permet d’offrir un accès « équitable au
médium ».
• Par certains aspects, l’accès au medium sous PCF ressemble au contrôle
d’accès à base de jetons, le point d’accès détenant le jeton
• Le PCF est peu implémentée. Un serveur multimédia destiné aux
particuliers à mis en œuvre le PCF, mais il n’a pas un grand succès
commercial. Quelques produits professionnels ont implémenté la PCF car
elle donne au point d’accès un contrôle plus important sur la gestio du
médium
Alain Margeride - 77
L’enchaînement
• Au début de PCF, le point d’accès transmet une balise. Elle contient
entre autres la durée maximum de la période sans contention. Toutes les
stations recevant la balise fixent le NAV à la duré maximum afin de
bloquer les accès au médium sans fil.
• Lorsque le point d’accès a obtenu le contrôle du médium il interroge les
stations associés présentes sur une liste d’interrogation afin de savoir si
elles ont des données a transmettre.
* CF acronyme de contention free
Alain Margeride - 78
Quiz
• NAV signification? Rôle?
• Donner un exemple d’utilisation couche liaison (Logical
Link) ?
• Combien de type de trame 802.11? Exemples
• Le concept de contention?
• IFS?
Alain Margeride - 79