Wireless LANWireless LAN

Appunti di Sistemi per V H inf.Appunti di Sistemi per V H inf.

A cura di prof. ing. Mario A cura di prof. ing. Mario CatalanoCatalano

IntroduzioneIntroduzione

Negli ultimi anni si sta assistendo alla proliferazione dei Negli ultimi anni si sta assistendo alla proliferazione dei collegamenti collegamenti WirelessWireless (senza fili), dove la trasmissione (senza fili), dove la trasmissione dei dati avviene mediante onde elettromagnetichedei dati avviene mediante onde elettromagnetiche

Così come per le LAN, le reti Wireless (o WLAN – Wireless Così come per le LAN, le reti Wireless (o WLAN – Wireless LAN) sono progettate per la copertura di piccole aree LAN) sono progettate per la copertura di piccole aree geografiche (da 40 a 400 metri circa di diametro) e geografiche (da 40 a 400 metri circa di diametro) e soffrono dei problemi derivanti dall’accesso al mezzo soffrono dei problemi derivanti dall’accesso al mezzo condivisocondiviso

Protocollo IEEE 802.11 (2)Protocollo IEEE 802.11 (2)

Lo scenario di utilizzo più comune prevede la coesistenza di stazioni fisse e mobili, queste ultime afferenti ad un Access Point che a sua volta può essere wireless o collegato ad una rete Ethernet preesistente

Poiché il mezzo utilizzato per la trasmissione è facilmente violabile da malintenzionati, è necessario prevedere, oltre a protocolli di accesso al mezzo, anche opportune tecniche di crittazione dei dati, al fine di evitare intercettazioni di dati sensibili 3/27

Wireless LAN (WiFi)Wireless LAN (WiFi)(802.11)(802.11) La LAN wireless è utilizzate La LAN wireless è utilizzate

generalmente per far generalmente per far comunicare i computer comunicare i computer usando segnali radio ad usando segnali radio ad alta frequenza o raggi di alta frequenza o raggi di luce infrarossa.luce infrarossa.Ogni computer deve avere Ogni computer deve avere un dispositivo che un dispositivo che permette di spedire e permette di spedire e ricevere i dati. Sta ricevere i dati. Sta diventando molto popolare diventando molto popolare oltre che in uffici anche  oltre che in uffici anche  nelle aree aperte al nelle aree aperte al pubblico (dagli aereoporti pubblico (dagli aereoporti alle spiagge) dove alle spiagge) dove permette il collegamento permette il collegamento senza cavi, in m odo senza cavi, in m odo semplice e diretto.semplice e diretto.

Wireless LANWireless LAN

Le reti wireless sono adatte per Le reti wireless sono adatte per consentire a computer portatili o a consentire a computer portatili o a computer remoti di connettersi alla computer remoti di connettersi alla LAN. Sono inoltre utili negli edifici più LAN. Sono inoltre utili negli edifici più vecchi dove può essere difficoltoso o vecchi dove può essere difficoltoso o impossibile installare i cavi. Le reti impossibile installare i cavi. Le reti wireless hanno però alcuni svantaggi: wireless hanno però alcuni svantaggi: sono molto costose, garantiscono poca sono molto costose, garantiscono poca sicurezza, sono suscettibili sicurezza, sono suscettibili all'interferenza elettrica della luce e all'interferenza elettrica della luce e delle onde radio e sono più lente delle delle onde radio e sono più lente delle LAN che utilizzano la cablatura. LAN che utilizzano la cablatura.

La WLAN è un tipo La WLAN è un tipo di rete locale basata di rete locale basata su trasmissioni radio su trasmissioni radio ad alte frequenze, ad alte frequenze, che permette di che permette di evitare l'utilizzo dei evitare l'utilizzo dei cavi tradizionali: è cavi tradizionali: è un sistema molto un sistema molto flessibile che può flessibile che può essere integrato con essere integrato con le tipiche reti via le tipiche reti via cavo. Le WLAN cavo. Le WLAN operano a frequenze operano a frequenze di 2.4GHz.di 2.4GHz.

Quali benefici possiamo Quali benefici possiamo riscontrare nell'utilizzo di riscontrare nell'utilizzo di una rete WLAN?una rete WLAN? Innanzitutto più produttività e una Innanzitutto più produttività e una

totale libertà di spostarsi all'interno totale libertà di spostarsi all'interno delle varie zone dei propri uffici delle varie zone dei propri uffici potendo accedere sempre al server potendo accedere sempre al server o a Internet. Un'installazione o a Internet. Un'installazione semplice e veloce, non ci sono più semplice e veloce, non ci sono più cavi da collegare. I costi di impianto cavi da collegare. I costi di impianto sono molto ridotti. sono molto ridotti.

Per quanto riguarda la sicurezza Per quanto riguarda la sicurezza invece questo tipo di LAN è invece questo tipo di LAN è estremamente sicura perché deriva estremamente sicura perché deriva da applicazioni militari e questo la da applicazioni militari e questo la rende tecnicamente più sicura di una rende tecnicamente più sicura di una rete via cavo, in più utilizzano il rete via cavo, in più utilizzano il sistema di trasmissione DSSS (Direct sistema di trasmissione DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) che Sequence Spread Spectrum) che rende il segnale radio molto stabile, rende il segnale radio molto stabile, privo di interferenze e praticamente privo di interferenze e praticamente impossibile da intercettare.impossibile da intercettare.

Se invece vogliamo parlare della portata fisica Se invece vogliamo parlare della portata fisica gli apparecchi wireless lavorano su radio gli apparecchi wireless lavorano su radio frequenze e per questo il loro propagarsi frequenze e per questo il loro propagarsi dipende in larga misura dall'ambiente in cui si dipende in larga misura dall'ambiente in cui si trovano. Come si apprende spesso leggendo le trovano. Come si apprende spesso leggendo le caratteristiche degli apparecchi caratteristiche degli apparecchi radiotrasmittenti, la loro portata aumenta o radiotrasmittenti, la loro portata aumenta o diminuisce a seconda che ci si trovi in spazi diminuisce a seconda che ci si trovi in spazi aperti (un campus universitario) o in spazi aperti (un campus universitario) o in spazi chiusi (un ufficio). Gli apparecchi wireless di chiusi (un ufficio). Gli apparecchi wireless di molti costruttori arrivano a distanze dell'ordine molti costruttori arrivano a distanze dell'ordine di 150 metri, al massimo delle prestazioni di 150 metri, al massimo delle prestazioni (~10 Mbps), ma installando più Access Point, (~10 Mbps), ma installando più Access Point, questa distanza può essere incrementata.questa distanza può essere incrementata.

Access PointAccess Point

L'Access point è il ponte di L'Access point è il ponte di comunicazione tra le periferiche comunicazione tra le periferiche wireless ed eventualmente anche tra wireless ed eventualmente anche tra una rete wireless e una via cavo. una rete wireless e una via cavo. Ogni Access Point aggiuntivo vi Ogni Access Point aggiuntivo vi permette di estendere il raggio di permette di estendere il raggio di copertura della vostra WLAN. Gli copertura della vostra WLAN. Gli utenti potranno spostarsi all'interno utenti potranno spostarsi all'interno dell'azienda senza perdere la dell'azienda senza perdere la connessione. connessione.

Access PointAccess Point

L'Access Point è chiaramente parte L'Access Point è chiaramente parte integrante della WLAN e per ciò è sempre integrante della WLAN e per ciò è sempre richiesto, salvo nel caso di un collegamento richiesto, salvo nel caso di un collegamento "peer-to-peer" (così come nelle LAN "peer-to-peer" (così come nelle LAN tradizionali si possono collegare massimo tradizionali si possono collegare massimo due periferiche con un cavo diretto senza due periferiche con un cavo diretto senza un HUB), ma in tutti gli altri casi il cuore un HUB), ma in tutti gli altri casi il cuore della WLAN rimane l'Access point, sempre della WLAN rimane l'Access point, sempre consigliato, anche nelle soluzioni peer-to-consigliato, anche nelle soluzioni peer-to-peer per regolare e ottimizzare il traffico, peer per regolare e ottimizzare il traffico, nonché per creare una porta di accesso a nonché per creare una porta di accesso a Internet. Internet.

Il numero degli utenti per una WLAN Il numero degli utenti per una WLAN è teoricamente illimitato poiché può è teoricamente illimitato poiché può essere ampliato semplicemente essere ampliato semplicemente aggiungendo ulteriori Access Point e aggiungendo ulteriori Access Point e anche diversificando i canali di anche diversificando i canali di trasmissione se aumentano gli trasmissione se aumentano gli utenti, ma gli spazi rimangono utenti, ma gli spazi rimangono invariati; fino a 3 canali invariati; fino a 3 canali contemporanei viene garantita la contemporanei viene garantita la totale assenza di interferenze. totale assenza di interferenze.

Il numero di utenti Il numero di utenti che un singolo che un singolo Access point può Access point può supportare supportare contemporaneamencontemporaneamente dipende dal te dipende dal traffico che si traffico che si genera. genera. Poiché la banda Poiché la banda disponibile viene disponibile viene condivisa tra gli condivisa tra gli utenti, così come utenti, così come avviene per le avviene per le tradizionali.tradizionali.

Per quanto riguarda invece le Per quanto riguarda invece le interferenze tuttavia trattandosi di interferenze tuttavia trattandosi di apparecchi radio vi è sempre la apparecchi radio vi è sempre la possibilità che vi siano delle possibilità che vi siano delle interferenze esterne (telefoni portatili, interferenze esterne (telefoni portatili, forni a microonde, telecomandi, etc.). forni a microonde, telecomandi, etc.). Molti produttori prevedono queste Molti produttori prevedono queste possibilità in fase di progettazione possibilità in fase di progettazione prendendo adeguate misure perché prendendo adeguate misure perché queste interferenze non si verifichino queste interferenze non si verifichino cercando di salvaguardare cercando di salvaguardare l'affidabilità di questa rete.l'affidabilità di questa rete.

Caratteristiche e Caratteristiche e normative:normative: La gestione wireless è abbastanza complessa La gestione wireless è abbastanza complessa

per tutte le implicazioni che derivano da una per tutte le implicazioni che derivano da una trasmissione via radio. Ci limiteremo a trasmissione via radio. Ci limiteremo a segnalare i concetti fondamentalisegnalare i concetti fondamentali

- Lo strato fisico - Lo strato fisico di 802.11 specifica 3 di 802.11 specifica 3 tecniche trasmissive: una a infrarossi (più o tecniche trasmissive: una a infrarossi (più o meno come per i telecomandi dei televisori) meno come per i telecomandi dei televisori) e due radio che non richiedono licenze (FHSS e due radio che non richiedono licenze (FHSS e DSSS) più altre due tecnologie radio OFDM e DSSS) più altre due tecnologie radio OFDM (che opera a54Mbps) e HR-DSSS che opera a (che opera a54Mbps) e HR-DSSS che opera a 11Mbps.11Mbps.

Sono tipicamente queste ultime 2 a essere Sono tipicamente queste ultime 2 a essere soprattutto utilizzate.soprattutto utilizzate.

Il livello MACIl livello MAC non usa CSMA-CD ma non usa CSMA-CD ma 2 modalità operative: DCF 2 modalità operative: DCF (Distributed Coordination Function) (Distributed Coordination Function) che non ha nessun controllo centrale che non ha nessun controllo centrale e PCF (Point Coordination Function) e PCF (Point Coordination Function) che è opzionale. DCF usa CSMA/CA che è opzionale. DCF usa CSMA/CA (Collision Avoidance) . In questo caso (Collision Avoidance) . In questo caso la stazione A che vuole inviare dati la stazione A che vuole inviare dati alla B in via preliminarmente la trama alla B in via preliminarmente la trama "RTS" a cui la stazione B risponde con "RTS" a cui la stazione B risponde con "CTS" , dopodiché A invia i suoi dati e, "CTS" , dopodiché A invia i suoi dati e, alla fine, invia una trama "ACK" che alla fine, invia una trama "ACK" che conclude lo scambio. conclude lo scambio.

La stazione C che ha sentito un RTS se La stazione C che ha sentito un RTS se ne sta tranquilla per tutto il tempo della ne sta tranquilla per tutto il tempo della durata della trasmissione (NAV= durata della trasmissione (NAV= Network Allocatyion Vector) fino alla Network Allocatyion Vector) fino alla fine di ACK. Essendo le reti wireless fine di ACK. Essendo le reti wireless soggette a molti piu' disturbi , un frame soggette a molti piu' disturbi , un frame troppo lungo ha poca probabilità di troppo lungo ha poca probabilità di arrivare non corrotta: l normative arrivare non corrotta: l normative prevede. perciò la possibilità di prevede. perciò la possibilità di frammentare ulteriormente i frame e di frammentare ulteriormente i frame e di trasmetterli come una sequenza (burst trasmetterli come una sequenza (burst di frammenti) permettendo la di frammenti) permettendo la ritrasmissione del singolo frammento ritrasmissione del singolo frammento nel caso di errore.nel caso di errore.

FormatoFormato del frame del frame WirelessWireless

FC - FC - Frame ControlFrame Control (versione, tipo, subtype) (versione, tipo, subtype) Time - (per quanto tempo il frame e il suo ACK Time - (per quanto tempo il frame e il suo ACK

occuperanno il canale)occuperanno il canale) Indirizzo 1Indirizzo 1 (sorgente) (sorgente) Indirizzo 2Indirizzo 2 (destinazione) (destinazione) Indirizzo 3Indirizzo 3 (ind. stazione base- traffico tra (ind. stazione base- traffico tra

celle)celle) Seq (numerazione frammenti)Seq (numerazione frammenti) Indirizzo 4Indirizzo 4 (ind. stazione destinaz.- traffico tra (ind. stazione destinaz.- traffico tra

celle)celle)