IEEE 802.11s

IEEE 802.11s to standard bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN) i poprawka IEEE 802.11 dotycząca sieci kratowych , określająca, w jaki sposób urządzenia bezprzewodowe mogą się łączyć w celu utworzenia bezprzewodowej sieci LAN typu mesh, która może być używana w stosunkowo stałych (nie mobilnych) topologiach i bezprzewodowych sieci ad-hoc . Grupa zadaniowa IEEE 802.11s zwróciła się do ochotników z uniwersytetów i przemysłu w celu dostarczenia specyfikacji i możliwych rozwiązań projektowych dla bezprzewodowych sieci kratowych. Standardowo dokument był wielokrotnie iterowany i poprawiany przed finalizacją.

802.11 to zestaw standardów IEEE regulujących protokoły transmisji w sieciach bezprzewodowych. Są one obecnie powszechnie używane do zapewniania łączności bezprzewodowej w domu, biurze i niektórych placówkach handlowych.

Standard IEEE 802.11s został wydany w 2011 roku i został zastąpiony w 2012 roku, kiedy stał się częścią standardu IEEE 802.11, który został wydany w 2012 roku.

Opis

802.11s rozszerza standard IEEE 802.11 MAC , definiując architekturę i protokół obsługujący zarówno transmisję rozgłoszeniową / multiemisję , jak i emisję pojedynczą przy użyciu „metryk uwzględniających radio przez samokonfigurujące się topologie wielu przeskoków”.

Ściśle powiązane standardy

zależy od jednego z 802.11a , 802.11b , 802.11g , 802.11n , 802.11ac lub 802.11ax do przenoszenia rzeczywistego ruchu. Wymagany jest jeden lub więcej protokołów routingu odpowiednich dla rzeczywistej fizycznej topologii sieci. Standard 802.11s wymaga domyślnej obsługi protokołu Hybrid Wireless Mesh Protocol lub HWMP. Jednak inne siatki, ad hoc ( routing oparty na asocjatywności , protokół routingu strefowego i routing oparty na lokalizacji) lub routing dynamiczny według stanu łącza ( OLSR , BATMAN ^{[ potrzebne źródło ]} , OSPF ), a nawet routing statyczny ( WDS ). Zobacz bardziej szczegółowy opis poniżej, porównujący te protokoły routingu.

Siatka często składa się z wielu małych węzłów. Jeśli chodzi o użytkowników mobilnych lub duże obciążenia, często występuje przekazywanie z jednej stacji bazowej do drugiej, i to nie tylko z 802.11, ale z innych sieci ( GSM , Bluetooth , PCS i inne telefony bezprzewodowe). W związku z tym może być wymagany standard IEEE 802.21 , który określa to przekazywanie między węzłami przestrzegającymi zarówno standardu 802.11s, jak i innych. Jest to szczególnie prawdopodobne, jeśli w celu zminimalizowania martwych stref oczka sieciowego stosowana jest usługa o mniejszym zasięgu o większym zasięgu, np. routing GSM oparty na OpenBTS .

Sieci kratowe często obejmują dostęp do sieci przez nieznane wcześniej strony, zwłaszcza gdy obsługiwana jest przejściowa populacja odwiedzających. W związku z tym towarzyszący IEEE 802.11u będzie wymagany przez większość sieci kratowych do uwierzytelniania tych użytkowników bez wcześniejszej rejestracji lub jakiejkolwiek wcześniejszej komunikacji offline. Powszechne są również wcześniejsze podejścia do portali przechwytujących . Zobacz bardziej szczegółowy opis bezpieczeństwa siatki poniżej.

Oś czasu

802.11s wystartował jako Study Group of IEEE 802.11 we wrześniu 2003 r. W lipcu 2004 r. stał się Task Group. W maju 2005 r. ogłoszono zaproszenie do składania wniosków, w wyniku którego w lipcu 2005 r. złożono 15 wniosków pod głosowanie. seria eliminacji i fuzji, propozycje zmniejszyły się do dwóch (propozycje „SEE-Mesh” i „Wi-Mesh”), które stały się wspólną propozycją w styczniu 2006 r. Ta połączona propozycja została przyjęta jako projekt D0.01 po jednomyślnej głosowanie potwierdzające w marcu 2006 r.

Projekt ewoluował w drodze nieformalnej uchwały w sprawie uwag, aż został przedłożony do głosowania listowego w listopadzie 2006 r. jako projekt D1.00. Wersja robocza D2.00 została złożona w marcu 2008 r., ale nie powiodła się, uzyskując jedynie 61% aprobaty. Spędziliśmy rok na wyjaśnianiu i przycinaniu, aż powstał Draft D3.00, który uzyskał akceptację WG z 79% w marcu 2009.

W czerwcu 2011 r. zamknięto piąte głosowanie sponsorów recyrkulacji, dotyczące projektu TG 12.0. Projekt spotkał się z 97,2% poparciem.

Wersja 2012 specyfikacji 802.11 (802.11-2012) bezpośrednio zawiera funkcjonalność Mesh Routing.

Bezprzewodowa architektura sieci kratowej umożliwiająca węzłom 1–4 będącym poza zasięgiem nadal łączenie się z Internetem. Kluczową cechą jest obecność łączy z wieloma przeskokami i używanie węzłów pośrednich do przekazywania pakietów dla innych.

Architektura siatki 802.11

sieci bezprzewodowej typu mesh 802.11s jest oznaczone jako Mesh Station (mesh STA) lub po prostu węzeł ad hoc. Stacje STA typu mesh tworzą między sobą łącza typu mesh, na których można ustanowić ścieżki typu mesh przy użyciu mobilnego routingu ad hoc . Kluczowym aspektem tej architektury jest obecność wieloprzeskokowych łączy bezprzewodowych i kierowanie pakietów przez inne węzły do węzła docelowego.

Protokoły routingu

Powinno to zostać rozszerzone na traktowanie wszystkich zgodnych protokołów routingu.

Standard 802.11s definiuje domyślny obowiązkowy protokół routingu ( Hybrid Wireless Mesh Protocol lub HWMP), ale umożliwia dostawcom działanie przy użyciu alternatywnych protokołów routingu. HWMP jest inspirowany połączeniem AODV (RFC 3561), który wykorzystuje podejście do routingu ad hoc na żądanie i routing oparty na drzewie. Przykładami routingu ad hoc na żądanie są Dynamic Source Routing i Associativity-Based Routing . Podejścia do wykrywania tras AODV i zlokalizowanej naprawy tras są identyczne z Routingiem opartym na asocjatywności. Wcześniejsze prace omawiały i porównywały szczegółowo te różne protokoły routingu.

Mesh STA to pojedyncze urządzenia korzystające z usług mesh do komunikowania się z innymi urządzeniami w sieci. Mogą również współpracować z punktami dostępowymi 802.11 (AP) i zapewniać dostęp do sieci kratowej stacjom 802.11 (STA), które są szeroko dostępne na rynku. Ponadto stacje STA typu mesh mogą współpracować z portalem 802.11, który pełni rolę bramy i zapewnia dostęp do jednej lub większej liczby sieci innych niż 802.11. W obu przypadkach standard 802.11s zapewnia mechanizm proxy, który zapewnia obsługę adresowania urządzeń 802 bez siatki, umożliwiając punktom końcowym rozpoznawanie adresów zewnętrznych.

Standard 802.11s obejmuje również mechanizmy zapewniające deterministyczny dostęp do sieci, ramy kontroli przeciążenia i oszczędzania energii.

Bezpieczeństwo siatki

W siatce nie ma zdefiniowanych ról — nie ma klientów i serwerów, nie ma inicjatorów i respondentów. Protokoły bezpieczeństwa używane w sieci muszą zatem być prawdziwymi protokołami peer-to-peer, w których każda ze stron może inicjować drugą lub obie strony mogą inicjować jednocześnie.

Metody uwierzytelniania równorzędnego

Pomiędzy urządzeniami równorzędnymi protokół 802.11s definiuje bezpieczne uwierzytelnianie oparte na hasłach i protokół ustanawiania klucza Simultaneous Authentication of Equals (SAE). SAE opiera się na wymianie kluczy Diffiego-Hellmana przy użyciu skończonych grup cyklicznych , które mogą być pierwotną grupą cykliczną lub krzywą eliptyczną . Problem z wymianą kluczy Diffie-Hellman polega na tym, że nie ma ona mechanizmu uwierzytelniania. Tak więc na wynikowy klucz ma wpływ klucz współdzielony i adresy MAC obu równorzędnych rozwiązań problemu z uwierzytelnianiem .

Kiedy partnerzy odkrywają się nawzajem (a zabezpieczenia są włączone), biorą udział w wymianie SAE. Jeśli SAE zakończy się pomyślnie, każdy peer wie, że druga strona posiada hasło do siatki, a jako produkt uboczny wymiany SAE, dwaj peerzy ustanawiają silny kryptograficznie klucz. Ten klucz jest używany z „Authenticated Mesh Peering Exchange” (AMPE) w celu ustanowienia bezpiecznej komunikacji równorzędnej i uzyskania klucza sesji w celu ochrony ruchu sieciowego, w tym ruchu routingu.

Implementacje

Poprawka IEEE 802.11s jest obsługiwana przez wiele produktów, takich jak open80211s, OLPC . W open80211s obsługiwane są mniejsze siatki poniżej 32 węzłów. Część projektów opierała się na wcześniejszych (szkicowych) wersjach.

Referencyjna implementacja wersji roboczej 802.11s jest dostępna jako część warstwy mac80211 w jądrze Linuksa , począwszy od wersji 2.6.26. Społeczność Linuksa, z wieloma różnorodnymi dystrybucjami, zapewnia heterogeniczny poligon testowy dla protokołów, takich jak Hybrid Wireless Mesh Protocol . OpenWrt , dystrybucja Linuksa dla routerów, obsługuje sieć kratową.
We FreeBSD wersja robocza 802.11s jest obsługiwana począwszy od FreeBSD 8.0.
Router Google Wifi korzysta z protokołu sieci mesh 802.11s.
Router MeshPoint.One korzysta z protokołu sieci kratowej 802.11s.

Zobacz też

Linki zewnętrzne