Wireless LANWireless LANAppunti di Sistemi per III inf.Appunti di Sistemi per III inf.

A cura di prof. ing. Mario CatalanoA cura di prof. ing. Mario Catalano

Cosa è una Wireless LANCosa è una Wireless LAN

Ethernet

Hub/ Switch

10/100 Mbps Shared

Bandwidth (CSMA/CD)

Ethernet

Access Point

11 Mbps Shared Bandwidth (CSMA/CA)

Internet

IntroduzioneIntroduzione

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

Così come per le LAN, le reti Wireless (o WLAN – Wireless LAN) sono Così come per le LAN, le reti Wireless (o WLAN – Wireless LAN) sono progettate per la copertura di piccole aree geografiche e soffrono dei progettate per la copertura di piccole aree geografiche e soffrono dei problemi derivanti dall’accesso al mezzo condivisoproblemi derivanti dall’accesso al mezzo condiviso

Protocollo IEEE 802.11Protocollo IEEE 802.11Lo 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, 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

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

Wireless LANWireless LAN

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

Access PointAccess Point

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

Elementi di una rete Elementi di una rete wirelesswireless

infrastruttura di rete

wireless hostswireless hosts laptop, PDA, telef. laptop, PDA, telef.

IPIP eseguono eseguono

applicazioniapplicazioni stazionari o mobilistazionari o mobili

Elementi di una rete Elementi di una rete wirelesswireless

infrastruttura di rete

stazione basestazione base tipicamente tipicamente

connessa a rete connessa a rete con fili (wired)con fili (wired)

responsabile per lo responsabile per lo scambio di scambio di pacchetti tra rete pacchetti tra rete wired e host wired e host wireless nella sua wireless nella sua “area”“area”

Elementi di una rete Elementi di una rete wirelesswireless

infrastruttura di rete

rete con infrastrutturarete con infrastruttura la stazione base la stazione base

connette gli utenti connette gli utenti mobili alla rete mobili alla rete wiredwired

handoff: utente handoff: utente mobile cambia la mobile cambia la stazione basestazione base

Caratteristiche del link Caratteristiche del link wirelesswireless

Differenze con rete wired ….Differenze con rete wired ….– attenuazione del segnale: attenuazione del segnale: il segnale radio si attenua il segnale radio si attenua

mentre attraversa il mezzomentre attraversa il mezzo– interferenze con altre sorgenti:interferenze con altre sorgenti: reti wireless usano reti wireless usano

frequenze standard (es, 2.4 GHz) condivisa da altri frequenze standard (es, 2.4 GHz) condivisa da altri dispositivi (es, telefono); i dispositivi interferisconodispositivi (es, telefono); i dispositivi interferiscono

– propagazione su più cammini: propagazione su più cammini: il segnale radio si il segnale radio si riflette sugli oggetti e può arrivare a destinazione riflette sugli oggetti e può arrivare a destinazione con tempi diversicon tempi diversi

……. rendono la comunicazione wireless (anche punto-a-. rendono la comunicazione wireless (anche punto-a-punto fra due soli utenti) molto più complessapunto fra due soli utenti) molto più complessa

IEEE 802.11 Wireless LANIEEE 802.11 Wireless LAN

802.11b802.11b– 2.4-5 GHz spettro radio 2.4-5 GHz spettro radio

senza licenze d’uso senza licenze d’uso – fino a 11 Mbpsfino a 11 Mbps– collegamenti diretticollegamenti diretti– spectrum (DSSS) in spectrum (DSSS) in

physical layerphysical layer tutti gli utenti usano tutti gli utenti usano

stessa seq. chippingstessa seq. chipping– molto usatomolto usato

802.11a802.11a – spettro 5-6 GHzspettro 5-6 GHz– fino a 54 Mbpsfino a 54 Mbps

802.11g802.11g – spettro 2.4-5 GHzspettro 2.4-5 GHz– fino a 54 Mbpsfino a 54 Mbps

Tutti usano CSMA/CA Tutti usano CSMA/CA per accessi multipliper accessi multipli

In ogni caso versioni In ogni caso versioni per base-station e ad-per base-station e ad-hoc networkhoc network

802.11 LAN: architettura802.11 LAN: architettura

host host comunicano host host comunicano con stazione base (base con stazione base (base station)station)– base station = access base station = access

point (AP)point (AP) Basic Service Set (BSS)Basic Service Set (BSS)

(simile a “cella”) (simile a “cella”) contiene:contiene:– hosts wirelesshosts wireless– access point (AP): access point (AP):

base stationbase station

BSS 1

BSS 2

Internet

hub, switcho router

AP

AP

802.11: canali e associazioni802.11: canali e associazioni 802.11b: spettro 2.4GHz-2.485GHz diviso in 802.11b: spettro 2.4GHz-2.485GHz diviso in

11 canali con frequenza diverse11 canali con frequenza diverse– amministratore di AP sceglie la frequenza amministratore di AP sceglie la frequenza

per APper AP– possibili interferenze: il canale potrebbe possibili interferenze: il canale potrebbe

essere scelto anche da AP viciniessere scelto anche da AP vicini host: deve host: deve associarsi associarsi con un AP con un AP

– seleziona AP con cui associarsiseleziona AP con cui associarsi– può eseguire procedura di autenticazione può eseguire procedura di autenticazione – tipicamente usa DHCP per ottenere tipicamente usa DHCP per ottenere

l’indirizzo IP nella sottrete dell’APl’indirizzo IP nella sottrete dell’AP

Mobile Switching

Center

Rete telefonica pubblica, eInternet

Mobile Switching

Center

Reti cellulari: architettura Reti cellulari: architettura

connette le celle a rete gestisce instaurazione chiamate gestisce mobilità

MSC

copre regione geografica base station (BS) analoga a 802.11 AP mobile users si collega alla rete tramite BS interfaccia: protocollo di trato fisico e di link tra utente mobile e BS

cella

rete wired

13' -

0"

7 ' - 5 " 7 ' - 5 "

8' -

0"

13' -

0"

7 ' - 5 " 7 ' - 5 "

8' -

0"

13' -

0"

7 ' - 5 " 7 ' - 5 "

8' -

0"

11 5,5 2 1

Portata Portata teoricateorica100mt100mt

Mbps (velocità)

Attenzione! Le trasmissioni radio sono soggette a interferenze che, unite agli ostacoli

naturali e artificiali, incidono su portata

e performance

Lo standard IEEE 802.11Lo standard IEEE 802.11

… … non dimentichiamo che non dimentichiamo che si parla di onde radiosi parla di onde radio

Fattori attenuanti Fattori attenuanti 1.1. decadimento della potenza con la distanzadecadimento della potenza con la distanza

2.2. inquinamento da radiofrequenze (neon, inquinamento da radiofrequenze (neon, centrali, stazioni radio, emissioni di centrali, stazioni radio, emissioni di radiofrequenza da motori elettrici radiofrequenza da motori elettrici industriali, microonde, telecomandi)industriali, microonde, telecomandi)

3.3. ambiente ambiente ostacoli fisici (il metallo riflette, il legno lascia passare) ostacoli fisici (il metallo riflette, il legno lascia passare) consistenza dei muriconsistenza dei muri

1.1. posizionamento dell’APposizionamento dell’AP

2.2. condivisione del media condivisione del media

Lo standard IEEE 802.11Lo standard IEEE 802.11

1

6 11

11

1

6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 RoamingRoaming: passaggio da un AP a un altro : passaggio da un AP a un altro

senza perdere la connessionesenza perdere la connessione Gli access point possono essere programmati Gli access point possono essere programmati

su più canali differenti per la migliore su più canali differenti per la migliore coperturacopertura

Tecnologie trasmissive Tecnologie trasmissive otticheotticheTecnologie trasmissive Tecnologie trasmissive otticheottiche

Raggi infrarossiRaggi infrarossi Tecniche di trasmissione:Tecniche di trasmissione:

– unidirezionale (aimed), raggiunge alcuni Km con unidirezionale (aimed), raggiunge alcuni Km con laserlaser

per collegamento tra LAN remoteper collegamento tra LAN remote– omnidirezionale o per riflessione sul soffittoomnidirezionale o per riflessione sul soffitto

per wireless LAN in una stanzaper wireless LAN in una stanza VantaggiVantaggi

– non servono licenzenon servono licenze– immunità alle interferenze radioimmunità alle interferenze radio

LimitiLimiti– interferenze con illuminazioneinterferenze con illuminazione– i segnali non possono attraversare le paretii segnali non possono attraversare le pareti

Banda di frequenzaBanda di frequenza La scelta della banda di frequenza di 2,4GHz La scelta della banda di frequenza di 2,4GHz

utilizzata non è casuale, ma è dovuta al fatto che utilizzata non è casuale, ma è dovuta al fatto che tutte le frequenza tra 2,4 e 2,485GHz sono tutte le frequenza tra 2,4 e 2,485GHz sono internazionalmente riservate per gli usi d'Impresa, internazionalmente riservate per gli usi d'Impresa, Mediche e Scientifica (ISM ne è l'acronimo in Mediche e Scientifica (ISM ne è l'acronimo in inglese).inglese).Queste Queste frequenze frequenze risultano, tra l'altro, risultano, tra l'altro, particolarmente particolarmente idonee a penetrare i muri eidonee a penetrare i muri e gli gli ostacoliostacoli che trovano sul loro cammino. che trovano sul loro cammino.Il segnale Wireless è in grado di coprire, senza Il segnale Wireless è in grado di coprire, senza ostacoli, circa 150 metri di raggio.ostacoli, circa 150 metri di raggio.La copertura è ovviamente dipendente dall'ambiente La copertura è ovviamente dipendente dall'ambiente di lavoro; esistono comunque molti sistemi per di lavoro; esistono comunque molti sistemi per superare i problemi di copertura del segnale (più superare i problemi di copertura del segnale (più ripetitori, apposite antenne, ecc.).ripetitori, apposite antenne, ecc.).

Utenti della WLANUtenti della WLAN

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

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

FINEFINE