1 | \documentclass[a4paper,10pt]{article} |
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2 | |
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3 | \usepackage[italian]{babel} |
---|
4 | \usepackage[T1]{fontenc} |
---|
5 | \usepackage[utf8]{inputenc} |
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6 | \usepackage[pdftex,bookmarks,colorlinks,citecolor=green, linkcolor=red, |
---|
7 | urlcolor=blue]{hyperref} |
---|
8 | |
---|
9 | % testo colorato |
---|
10 | %\usepackage{color} |
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11 | % riferimenti incrociati dinamici |
---|
12 | %\usepackage{varioref} |
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13 | |
---|
14 | % SoujaK |
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15 | %\usepackage[pdftex,pdftitle={},pdfauthor={},pdfpagemode=FullScreen, |
---|
16 | %plainpages=false,pdfpagelabels,urlcolor=blue,linkcolor=red,citecolor=green, |
---|
17 | %bookmarks=false]{hyperref} |
---|
18 | |
---|
19 | \title{Associazione multipla simultanea\\ di un \textit{client} 802.11} |
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20 | \author{Andrea Rappini, Alessio Romagnoli,\\Marco Solieri, Andrea Simeone} |
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21 | |
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22 | \begin{document} |
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23 | |
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24 | \maketitle |
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25 | |
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26 | \begin{abstract} |
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27 | La diffusione di reti \textit{wireless} è in forte crescita a causa della sua |
---|
28 | comodità e della diffusa disponibilità di connessioni ad Internet con ampie |
---|
29 | larghezze di banda. Sfruttare contemporaneamente la connessione alla |
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30 | molteplicità di reti spesso presente permetterebbe un utilizzo migliore di tali |
---|
31 | risorse, migliorando il \textit{throughput} e incrementandone l'affidabilità. |
---|
32 | |
---|
33 | Lo studio intende quindi analizzare le effettive possibilità di realizzazione di |
---|
34 | un'estensione delle comuni implementazioni dello standard IEEE 802.11 che |
---|
35 | permetta al singolo \textit{client} in ambiente GNU/Linux l'associazione |
---|
36 | simultanea a differenti reti \textit{wireless}. |
---|
37 | \end{abstract} |
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38 | |
---|
39 | % \newpage |
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40 | \section{Introduzione} |
---|
41 | \label{sec:introduzione} |
---|
42 | |
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43 | \subsection{Oggetto} |
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44 | \label{sec:oggetto} |
---|
45 | Lo studio di fattibilità si interroga sulle possibilità realizzative di |
---|
46 | connessione di un singolo \textit{client} 802.11 a diverse reti, partecipando a |
---|
47 | più BSS (cioè l'insieme di nodi costituenti una rete \textit{wireless}). |
---|
48 | |
---|
49 | Nel presente documento si intende dapprima introdurre il lettore allo scenario |
---|
50 | nel quale è stato condotto lo studio, evidenziandone gli aspetti salienti che |
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51 | riguardano lo standard IEEE 802.11 e le sue interpretazioni. In un secondo |
---|
52 | momento si presenteranno non solo proposte risolutive, ma anche spunti |
---|
53 | accessori. |
---|
54 | |
---|
55 | \subsection{Scopi} |
---|
56 | \label{sec:scopi} |
---|
57 | L'intento più evidente è quello di aumentare la connettività del |
---|
58 | \textit{client}, |
---|
59 | permettendogli connessioni simultanee a reti altrimenti isolate ed eventualmente |
---|
60 | consentendo al \textit{client} di agire in qualità di ponte. |
---|
61 | Qualora i punti di accesso resi contemporaneamente utilizzabili riferiscano (più |
---|
62 | o meno direttamente) alla medesima rete, allora la molteplicità si traduce in |
---|
63 | ridondanza e, conseguentemente, in affidabilità. |
---|
64 | I più coraggiosi potranno sfruttare le multi-connettività in oggetto come punto |
---|
65 | di partenza per la realizzazione di politiche di gestione al fine di |
---|
66 | massimizzare il \textit{throughput} aggregato. |
---|
67 | |
---|
68 | \subsection{Obiettivi supplementari} |
---|
69 | \label{sec:obiettivi} |
---|
70 | I criteri con i quali si sono prese le svariate decisioni che hanno |
---|
71 | caratterizzato lo studio e che si concretizzano nelle soluzioni proposte hanno |
---|
72 | risentito dei seguenti obiettivi supplementari: |
---|
73 | \begin{description} |
---|
74 | \item[\textit{overhead} minimo] |
---|
75 | abbattere i costi introdotti dalla gestione simultanea delle connessioni |
---|
76 | multiple; |
---|
77 | \item[perdite minime] ridurre o eliminare ogni possibile perdita di dati in |
---|
78 | ricezione causata dalla temporanea assenza su un BSS (cfr. |
---|
79 | sezione~\ref{sec:mezzotrasmissivo}); |
---|
80 | \item[portabilità] essere quanto più indipendente dalle specifiche piattaforme |
---|
81 | \textit{hardware}/\textit{firmware}, pur rimanendo legata all'ambiente |
---|
82 | GNU/Linux; |
---|
83 | \item[facilità implementativa] ridurre gli sforzi per l'effettiva messa in |
---|
84 | opera; |
---|
85 | \item[trasparenza] virtualizzare le interfacce di rete associate ad ogni |
---|
86 | connessione per minimizzare l'impatto. |
---|
87 | \end{description} |
---|
88 | |
---|
89 | \section{Scenario} |
---|
90 | \label{sec:scenario} |
---|
91 | |
---|
92 | \subsection{Caratteristiche del mezzo trasmissivo} |
---|
93 | \label{sec:mezzotrasmissivo} |
---|
94 | Il mezzo trasmissivo utilizzato nelle comunicazioni di reti senza fili è, per |
---|
95 | sua natura, disponibile e condiviso da ogni utilizzatore, pertanto lo standard |
---|
96 | IEEE 802.11 ne sancisce il partizionamento in diversi spettri di frequenza |
---|
97 | denominati canali. In tal modo si permette la coesistenza di reti |
---|
98 | \textit{wireless} distinte in aree limitrofe o addirittura sovrapposte grazie |
---|
99 | all'uso di canali differenti. |
---|
100 | |
---|
101 | \label{salti} |
---|
102 | Lo studio ha pertanto tenuto presente la necessità da parte del \textit{client} |
---|
103 | di effettuare salti periodici di canale per poter raggiungere ogni BSS a cui |
---|
104 | desideri partecipare. |
---|
105 | |
---|
106 | \subsection{Standard IEEE 802.11} |
---|
107 | \label{sec:80211} |
---|
108 | \subsubsection{Accesso alla rete} |
---|
109 | \label{sec:accessoallarete} |
---|
110 | Affinché una stazione mobile possa partecipare ad una rete \textit{wireless}, le |
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111 | è fatto obbligo di annunciare la sua presenza attraverso una procedura detta di |
---|
112 | \textbf{associazione}. |
---|
113 | Questo legame unisce una stazione ad uno ed un solo BSS e garantisce che la |
---|
114 | stazione possa effettuare trasmissioni dirette ad ognuno dei nodi appartenente |
---|
115 | all'intera rete e viceversa.\\ |
---|
116 | Lo studio intende proprio scardinare l'univocità del rapporto fra stazione |
---|
117 | e BSS che lo standard impone esplicitamente. |
---|
118 | |
---|
119 | A causa della natura condivisa del mezzo trasmissivo, l'accesso alla rete |
---|
120 | sarebbe aperto a qualunque stazione richieda di associarsi. IEEE ha quindi |
---|
121 | elaborato una strategia di regolazione dell'accesso richiedendo la mutua |
---|
122 | identificazione di entrambi gli estremi di ogni comunicazione. Tale procedura, |
---|
123 | definita \textbf{autenticazione}, risulta pertanto essere un prerequisito della |
---|
124 | stessa associazione. |
---|
125 | Il processo può diventare oneroso in termini di tempo a causa dei \textit{frame} |
---|
126 | da scambiare e dell'elaborazione necessaria (si pensi ai calcoli crittografici |
---|
127 | coinvolti), quindi ne viene permessa l'invocazione anche in maniera indipendente |
---|
128 | dal servizio di associazione. Così facendo lo standard permette di mantenere |
---|
129 | questo carico lontano dai momenti in cui il tempo è un fattore |
---|
130 | critico\footnotemark, sfruttando la \textbf{preautenticazione}. |
---|
131 | \footnotetext{Infatti, se la STA è in movimento fra due BSS e se |
---|
132 | l'autenticazione cade prima che la stessa STA possa riassociarsi con il |
---|
133 | successivo AP, la procedura potrebbe richiedere tempi considerevoli che |
---|
134 | andrebbero a degradare pesantemente le prestazioni.} |
---|
135 | Da quanto detto risulta quindi evidente che, a differenza dell'associazione, |
---|
136 | una stazione può essere autenticata presso molteplici altre stazioni. |
---|
137 | |
---|
138 | \subsubsection{Risparmio energetico} |
---|
139 | \label{sec:risparmioenergetico} |
---|
140 | Lo standard prevede la possibilità di utilizzare l'\textit{hardware} in maniera |
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141 | efficiente rispetto ai consumi energetici, dal momento che i dispositivi |
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142 | portatili alimentati a batteria sono tutt'altro che rari. |
---|
143 | Le stazioni che supportano tale funzionalità hanno la facoltà di |
---|
144 | ``addormentarsi'' durante i periodi di inattività. In questi momenti, gli |
---|
145 | eventuali dati ad esse destinati vengono conservati dal BSS\footnotemark per un |
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146 | invio successivo, essendo esso stato precedentemente avvisato dello stato delle |
---|
147 | stazioni in questione. |
---|
148 | I BSS, quindi, annunciano periodicamente la presenza delle trasmissioni in |
---|
149 | attesa, indicandone i destinatari con un messaggio chiamato TIM che è presente |
---|
150 | all'interno di alcuni dei \textit{beacon}. Conseguentemente le stazioni in |
---|
151 | risparmio energetico sono tenute a risvegliarsi in corrispondenza di questi |
---|
152 | intervalli regolari, per poi richiedere l'invio tramite un apposito tipo di |
---|
153 | \textit{frame} (il \texttt{PS-Poll}). |
---|
154 | \footnotetext{In realtà sarebbe doveroso fare una distinzione fra le reti |
---|
155 | infrastrutturate e quelle indipendenti (o \textit{ad hoc}), nelle quali la |
---|
156 | conservazione dei dati è appannaggio, rispettivamente, dell'\textit{access |
---|
157 | point} e del nodo trasmittente.} |
---|
158 | |
---|
159 | \subsubsection{Vincoli temporali} |
---|
160 | \label{sec:vincolitemporali} |
---|
161 | Come già anticipato precedentemente (nella sezione \ref{salti}), il |
---|
162 | \textit{client} avrà l'illusione di essere contemporaneamente associato ai BSS |
---|
163 | di interesse tramite continui salti fra di essi; per questo motivo risulta |
---|
164 | importante chiarire quali siano i vincoli temporali che lo standard gli impone. |
---|
165 | La padronanza di queste informazioni è di grande rilevanza, sia perché dovranno |
---|
166 | essere rispettate dal \textit{client} anche in seguito alle modifiche che |
---|
167 | verranno proposte nel presente studio, sia perché potranno essere tenute |
---|
168 | presenti per raffinamenti volti a migliorare l'efficienza delle soluzioni. |
---|
169 | |
---|
170 | L'accesso al mezzo trasmissivo, a causa della sua stessa natura condivisa, è |
---|
171 | regolato da convenzioni stabilite dallo standard che consentono una |
---|
172 | ripartizione equa di questa risorsa. |
---|
173 | |
---|
174 | Tali regolamentazioni di natura temporale si fondano sulla reciproca |
---|
175 | sincronizzazione delle stazioni che condividono il mezzo fisico, raggiunta |
---|
176 | tramite il mantenimento di un \textbf{orologio} comune al BSS\footnotemark di |
---|
177 | appartenenza. |
---|
178 | Il valore su cui accordarsi viene distribuito all'interno di un \textit{frame} |
---|
179 | di gestione, il \textit{\textbf{beacon}}, inviato ad intervalli regolari e |
---|
180 | prefissati. Se già ora si intuisce che l'eventuale perdita di questi messaggi |
---|
181 | periodici durante i salti va minimizzata, ancor di più se ne comprende |
---|
182 | l'importanza a fronte della presenza di ulteriori informazioni di grande |
---|
183 | interesse per i fini preposti. |
---|
184 | |
---|
185 | Trattasi non solo dei \textbf{TIM} (cfr. \ref{sec:risparmioenergetico}), ma |
---|
186 | anche degli annunci di inizio dei periodi liberi da contesa presenti nelle reti |
---|
187 | infrastrutturate, lassi di tempo durante i quali l'accesso al mezzo è |
---|
188 | coordinato da un gestore centrale. Esso risiede tipicamente |
---|
189 | nell'\textit{access-point} e provvede a coordinare le comunicazioni in maniera |
---|
190 | spesso più efficiente rispetto a quando il coordinamento è distribuito. |
---|
191 | |
---|
192 | \footnotetext{Ancora una volta è necessaria una distinzione fra le reti |
---|
193 | infrastrutturate e le reti \textit{ad hoc}: il valore comune su cui accordarsi è |
---|
194 | dettato rispettivamente dall'\textit{access point} e dall'intero BSS in maniera |
---|
195 | distribuita.} |
---|
196 | |
---|
197 | In aggiunta a quanto detto, il client non potrà trascurare le \textbf{scadenze} |
---|
198 | temporali oltre le quali i rapporti di autenticazione e associazione con i BSS |
---|
199 | vengono a cadere. |
---|
200 | |
---|
201 | \subsection{\textit{Wireless Extensions}} |
---|
202 | \label{sec:wext} |
---|
203 | La portabilità in ambienti GNU/Linux è stata ricercata usando come punto di |
---|
204 | riferimento le Linux Wireless Extensions (per brevità \texttt{wext}). Il |
---|
205 | progetto intende mettere ordine in uno scenario spesso dominato |
---|
206 | dall'eterogeneità, proponendo delle interfacce unificate per i driver di |
---|
207 | sistema delle varie soluzioni \textit{hardware} disponibili. Nel momento in cui |
---|
208 | si scrive sono ancora pochi i driver che si sono completamente uniformati a |
---|
209 | questo insieme di interfacce, ma questa scelta è stata dettata dalla speranza |
---|
210 | che esse diventino presto lo standard \textit{de facto}. |
---|
211 | |
---|
212 | % TODO |
---|
213 | % introduzione alla terminologia (managed, master, ad-hoc, monitor) |
---|
214 | |
---|
215 | Accanto alle API di programmazione sono stati sviluppati anche gli |
---|
216 | \textit{Wireless Tools}, comodi strumenti per l'utente che intendono |
---|
217 | offrire le medesime possibilità attraverso un'interfaccia a riga di comando. |
---|
218 | |
---|
219 | \subsection{Implementazioni} |
---|
220 | \label{sec:implementazioni} |
---|
221 | |
---|
222 | \subsubsection{Architettura} |
---|
223 | \label{sec:architettura} |
---|
224 | Lo standard IEEE 802.11 definisce due strati di rete che sono riconducibili, |
---|
225 | facendo riferimento al modello ISO/OSI, al livello fisico e a quello MAC |
---|
226 | (\textit{Medium Access Control}), implementati dai produttori tramite |
---|
227 | l'accoppiata \textit{hardware}/\textit{firmware}. MAC viene solitamente |
---|
228 | realizzato così a basso livello per rispondere alle esigenze di velocità |
---|
229 | e precisione temporale di cui si accennava in \ref{sec:vincolitemporali}. |
---|
230 | È importante sottolineare, quindi, che qualunque idea risolutiva dello |
---|
231 | studio in questione non potrà prescindere dalle modalità di interazione |
---|
232 | (interfacce e impostazioni) consentite dalla specifica implementazione di MAC. |
---|
233 | Questo discorso diventa tanto più importante quanto la soluzione perseguita si |
---|
234 | discosta dalla rigidità dello standard. |
---|
235 | |
---|
236 | La revisione 802.11i, che estende lo standard migliorando la sicurezza da esso |
---|
237 | offerta, definisce nuove funzionalità per il livello MAC che possono invece |
---|
238 | essere tranquillamente implementate all'esterno del \textit{firmware}. |
---|
239 | |
---|
240 | \subsubsection{Libertà d'azione} |
---|
241 | \label{sec:libertàdazione} |
---|
242 | Le più diffuse implementazioni di 802.11 sono però quantomai lontane dalle |
---|
243 | libertà di azione sperabili poiché il \textit{firmware} risulta essere |
---|
244 | scarsamente programmabile, consentendo poco più delle interazioni necessarie al |
---|
245 | normale funzionamento. Esempi di soluzioni \textit{chipset} che siano |
---|
246 | controcorrente, e pertanto interessanti, vengono riportati da |
---|
247 | \refname{guidadefinitiva}: Atheros\footnotemark e Broadcom. |
---|
248 | \footnotetext{L'unico (dei due) provato dagli autori, con driver |
---|
249 | \texttt{MADWiFi}.} |
---|
250 | |
---|
251 | A complicare ulteriormente la situazione intervengono le limitazioni imposte |
---|
252 | dalle autorità delle comunicazioni di molti Paesi (si pensi all'FCC |
---|
253 | % http://ftp.fcc.gov/Bureaus/Engineering_Technology/Orders/2001/fcc01264.pdf |
---|
254 | statunitense), che richiedono la distribuzione dei trasmettitori radio |
---|
255 | con \textit{firmware} in forma necessariamente binaria per scongiurare |
---|
256 | violazioni dei limiti di utilizzo delle frequenze. |
---|
257 | |
---|
258 | |
---|
259 | \subsubsection{Interpretazione dello standard} |
---|
260 | \label{sec:interpretazionedellostandard} |
---|
261 | |
---|
262 | Nemmeno le più fedeli realizzazioni di 802.11 supportano la |
---|
263 | preautenticazione (\refname{guidadefinitiva}), quindi i servizi di |
---|
264 | autenticazione e associazione risultano indissolubilmente legati, vanificando |
---|
265 | ogni possibilità di realizzare autenticazione multipla. |
---|
266 | Di conseguenza, il superamento di questo limite, vincolante per realizzare |
---|
267 | associazione multipla simultanea, sarà, in tutta la sua complessità, compito |
---|
268 | dell'implementatore della soluzione proposta in \ref{manca}. |
---|
269 | |
---|
270 | Un'altra eventuale limitazione dovuta all'interpretazione dello standard |
---|
271 | può derivare dalla libertà concessa riguardo la stessa implementazione del |
---|
272 | supporto alla gestione energetica. |
---|
273 | |
---|
274 | \subsection{Caso reale} |
---|
275 | \label{sec:casoreale} |
---|
276 | |
---|
277 | Le schede \texttt{Atheros} costituiscono una realtà attraente per i fini dello |
---|
278 | studio, in particolare per ciò che concerne le libertà d'azione concesse di cui |
---|
279 | al \ref{sec:libertàdazione}. |
---|
280 | Il driver \texttt{MADWiFi} è in grado sfruttare in maniera interessante le |
---|
281 | potenzialità fornite da questo \textit{chipset}, offrendo funzionalità non |
---|
282 | troppo distanti dagli scopi del presente. |
---|
283 | |
---|
284 | \subsubsection{Il \textit{chipset} \texttt{Atheros}} |
---|
285 | \label{sec:atheros} |
---|
286 | |
---|
287 | I \textit{chipset} \texttt{Atheros} equipaggiano i dispositivi 802.11 di alcuni |
---|
288 | fra i maggiori produttori di \textit{hardware} per la connettività, come |
---|
289 | \texttt{Linksys}, \texttt{NETGEAR}, \texttt{D-Link}, \texttt{Orinoco}, |
---|
290 | \texttt{Proxim} o \texttt{3Com}. |
---|
291 | |
---|
292 | Il suo \textit{firmware} consente un grado di interazione di estensione |
---|
293 | incomparabile, esponendo un'interfaccia in grado di offrire controllo anche su |
---|
294 | dettagli generalmente offuscati. |
---|
295 | |
---|
296 | Proprio per questa ragione la sua distribuzione è vincolata alla presenza di un |
---|
297 | sovrastrato (reso disponibile in sola forma binaria) atto a limitare |
---|
298 | l'interfaccia al fine di impedire utilizzi non conformi alle vigenti |
---|
299 | regolamentazioni sugli apparecchi radio. Tale componente, denominato |
---|
300 | \texttt{HAL} (\textit{Hardware Abstraction Layer}), interviene limitando le |
---|
301 | radiofrequenze operative del dispositivo, continuando comunque a concedere le |
---|
302 | libertà auspicate. |
---|
303 | |
---|
304 | \subsubsection{Il \textit{driver} \texttt{MADWiFi}} |
---|
305 | \label{sec:madwifi} |
---|
306 | A partire dallo scorso anno la spinta innovatrice di \texttt{Atheros} ha avuto |
---|
307 | riscontro anche nel progetto \texttt{MADWiFi}, i driver liberi per piattaforme |
---|
308 | Linux sviluppati inizialmente da Sam Leffler. Le novità introdotte dal nuovo |
---|
309 | \texttt{HAL} sono state sfruttate aggiungendo una serie di funzionalità di |
---|
310 | grande rilevanza. Il carattere rivoluzionario rende il progetto, come spesso |
---|
311 | capita, piuttosto instabile ma assai vitale. |
---|
312 | |
---|
313 | L'aspetto indubbiamente più interessante è l'introduzione della modalità |
---|
314 | \textbf{VAP} (\textit{Virtual Access Point}), grazie alla quale è possibile |
---|
315 | virtualizzare il dispositivo creando molteplici interfacce di rete operanti |
---|
316 | concorrentemente in maniera indipendente. |
---|
317 | Questa funzionalità è implementata facendo uso del medesimo livello fisico, |
---|
318 | vincolando così l'operatività dei VAP sullo stesso canale trasmissivo. |
---|
319 | Ciononostante, la rosa delle possibilità rimane ben assortita, permettendo la |
---|
320 | creazione di molteplici \textit{access point} e/o una (e al più una) stazione in |
---|
321 | modalità \texttt{managed} o \texttt{ad-hoc}. |
---|
322 | La nota modalità \texttt{monitor} viene inoltre resa inseribile in una qualsiasi |
---|
323 | delle configurazioni appena descritte, con la semplice aggiunta di un VAP di |
---|
324 | questo tipo. |
---|
325 | I vari VAP creati possono poi essere eventualmente interconnessi tramite il WDS, |
---|
326 | un'altra delle caratteristiche salienti del driver, che realizza un sistema di |
---|
327 | distribuzione basato su connessioni 802.11 fra i BSS d'interesse, siano |
---|
328 | essi locali (e virtualizzati) o esterni. |
---|
329 | % TODO |
---|
330 | % Chiarire il concetto di DS e di BSS |
---|
331 | |
---|
332 | Le interfacce virtuali create saranno esposte ed utilizzate comodamente in piena |
---|
333 | trasparenza, essendo presentate come ordinarie interfacce di rete aderenti alle |
---|
334 | \textit{Wireless Extensions}. |
---|
335 | |
---|
336 | L'alto grado di controllo permesso dal \textit{firmware} \texttt{Atheros} si |
---|
337 | propaga fino all'utente attraverso il \textit{driver} grazie ai suoi numerosi |
---|
338 | parametri specifici, che si ricordano essere gestibili tramite il comando |
---|
339 | \texttt{iwpriv} degli \textit{Wireless Tools}. Un ulteriore strumento a riga di |
---|
340 | comando, \texttt{wlanconfig}, completa le necessità di amministrazione proprie |
---|
341 | di questo \textit{driver}, permettendo creazione, distruzione e cambio di |
---|
342 | modalità dei VAP. |
---|
343 | |
---|
344 | \section{Soluzioni} |
---|
345 | \label{sec:soluzioni} |
---|
346 | Lo studio di fattibilità in oggetto non può che aver prodotto degli schemi di |
---|
347 | soluzione che coniugano le idee emerse durante la fase di analisi del problema, |
---|
348 | ma che si precisano essere ancora distanti dall'esaustività. |
---|
349 | Tali proposte di soluzione si differenziano per il livello implementativo di |
---|
350 | riferimento, poiché esso comporta un importante \textit{trade-off} fra |
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351 | portabilità ed efficienza. |
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352 | Quanto più basso, infatti, è il livello al quale si opera, tanto più alta è la |
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353 | possibilità di sfruttare appieno le potenzialità del dispositivo, a scapito |
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354 | della compatibilità offerta e della facilità implementativa. |
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355 | Punto fermo di ogni soluzione proponibile è l'effettuazione di salti periodici |
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356 | fra i BSS ai quali il \textit{client} desideri essere ``contemporaneamente'' |
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357 | associato. |
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358 | Le differenze di prestazioni fra le due soluzioni che si proporranno di |
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359 | seguito sono dovute proprio ai diversi tempi che i salti periodici |
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360 | richiedono, che costituiscono quasi interamente l'\textit{overhead} introdotto. |
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361 | |
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362 | Si procederà quindi ad illustrare due soluzioni attraverso un'attenta analisi |
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363 | che entrerà nei dettagli, dimostrando quanto appena affermato e calcolando il |
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364 | rapporto fra vantaggi e svantaggi che esse comportano. |
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365 | |
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366 | \subsection{Sopra il \textit{firmware}} |
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367 | \label{sec:soprailfirmware} |
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368 | |
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369 | \subsubsection{Descrizione} |
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370 | \paragraph{Idea} |
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371 | Questa soluzione nasce dal desiderio di realizzare associazioni multiple |
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372 | effettive, per mezzo delle quali, cioé, in un dato istante ogni BSS di interesse |
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373 | per il \textit{client} lo consideri regolarmente associato. |
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374 | Ciò che si propone consiste sostanzialmente di modifiche al \textit{driver} per |
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375 | implementare i salti fra i BSS in maniera tale da evitare la perdita di |
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376 | associazione presso ognuno di essi. |
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377 | |
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378 | \paragraph{Come} |
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379 | Per far ciò si deve interagire direttamente (ed eventualmente in maniera |
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380 | poco corretta) con l'entità di gestione di 802.11, che si è già chiarito |
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381 | risiedere all'interno del \textit{firmware} della scheda \textit{wireless}. |
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382 | Soltanto il \textit{driver} sovrastante ha infatti la possibilità di alterare |
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383 | determinati stati interni al \textit{firmware} per modificare il comportamento |
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384 | di MAC. |
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385 | I parametri a cui si sta facendo riferimento sono quelli che regolano i rapporti |
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386 | di associazione e necessaria autenticazione della stazione: caratteristiche del |
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387 | BSS, caratteristiche della crittografia e dell'autenticazione in uso, eventuali |
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388 | chiavi temporanee \ldots |
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389 | |
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390 | \paragraph{Gabola} |
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391 | \label{gabola} |
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392 | Uno degli aspetti più convincenti di questa soluzione è la possibilità di |
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393 | utilizzare la modalità di risparmio energetica (introdotta nella |
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394 | sezione \ref{sec:risparmioenergetico}. |
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395 | I ripetuti salti costringono il \textit{client} ad assenze dal canale che |
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396 | possono infatti essere spacciate senza troppa difficoltà per riposi |
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397 | preannunciati, costringendo con l'inganno i BSS a conservare i dati a lui |
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398 | diretti. Per completare questa strategia, la stazione simula al suo ritorno un |
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399 | risveglio per ricevere l'intera mole di informazioni in attesa di consegna. |
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400 | |
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401 | \paragraph{Architettura} |
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402 | Il \textit{design} della soluzione intende rispondere alle esigenze di |
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403 | trasparenza per il sistema operativo e, di conseguenza, per l'utente. |
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404 | Le interfacce virtuali, della cui presenza il \textit{driver} è tenuto a |
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405 | notificare il SO, aderiscono alle \textit{Wireless Extensions} e si |
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406 | differenziano attraverso diversi indirizzi MAC (verosimilmente fittizi). |
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407 | Questa forma di \textit{spoofing} è necessaria sia per lo smistamento dei flussi |
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408 | in entrata alla stazione e provenienti dai BSS, sia per il convogliamento di |
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409 | quelli in uscita dalla stazione e diretti ai vari BSS. |
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410 | % TODO |
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411 | % Grafico della faccenda |
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412 | % OS [] [] [] |
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413 | % \ | / |
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414 | % DRI \|/ |
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415 | % FW [ ] |
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416 | % ANTENNA Y |
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417 | % .' `. |
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418 | % BSS1 .' B1 |
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419 | % BSS2 B2 |
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420 | Così facendo si renderà peraltro possibile l'utilizzo di associazioni multiple |
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421 | all'interno del medesimo ESS per ridondare la partecipazione. |
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422 | La residenza del componente di gestione dei flussi multipli di comunicazione |
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423 | all'interno del \textit{driver} lascia chiaramente spazio all'aggiunta di |
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424 | politiche per pianificazioni ottimali delle trasmissioni (se ne parlerà più |
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425 | approfonditamente in \ref{sec:ottimizzazioni}. |
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426 | |
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427 | \subsubsection{Vantaggi} |
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428 | \begin{description} |
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429 | \item [Perdita di dati nulla] |
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430 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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431 | i dati in arrivo vengono conservati dai BSS grazie allo sfruttamento della |
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432 | modalità di risparmio energetico (cfr. \ref{gabola}). |
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433 | \item [Prestazioni massime] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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434 | l'effettiva associazione multipla minimizza il costo dei salti evitando |
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435 | riautenticazioni e riassociazioni. |
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436 | \item [Trasparenza totale] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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437 | le interfacce aderenti alle \texttt{wext} nascondono completamente la realtà |
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438 | dei fatti (cfr. \ref{sec:wext}). |
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439 | \item [Punto di partenza già disponibile] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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440 | \texttt{MADWiFi} implementa un sottoinsieme delle funzionalità in oggetto |
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441 | (cfr. \ref{sec:madwifi}). |
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442 | \end{description} |
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443 | |
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444 | \subsubsection{Svantaggi} |
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445 | \begin{description} |
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446 | \item [Sforzo implementativo considerevole] : \\ |
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447 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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448 | aggiunta delle nuove funzionalità, mantentendo le informazioni relative agli |
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449 | stati di autenticazione associazione ed eventualmente sincronizzando la |
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450 | presenza su un BSS ad infrastruttura con i periodi liberi da contesa; \\ |
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451 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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452 | parziale reimplementazione di MAC, evitando la perdita dei \texttt{beacon}, |
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453 | indispensabili per il rispetto dei vincoli temporali |
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454 | (\ref{sec:vincolitemporali}); \\ |
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455 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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456 | complessità intrinseca dovuta al basso livello a cui si è costretti ad agire; |
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457 | \\ |
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458 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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459 | forma binaria nella quale i \textit{firmware} sono sovente distribuiti che |
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460 | può costringere a noiose operazioni di ingegneria inversa. |
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461 | \item [Limitazioni prestazionali] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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462 | i vincoli temporali dovuti ad esigenze ordinarie (mantenimento |
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463 | dell'associazione) e aggiuntive (ritiro dei dati conservati dai BSS) |
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464 | costringono a salti indesiderati; |
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465 | \item [] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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466 | % * troppo specifico |
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467 | % * dipendenza dalla piattaforma fw -> portabilita' minima |
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468 | % . * necessita' di power saving |
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469 | % . * la soluzione dipende fortemente dal firmware di riferimento, scarsa |
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470 | % . programmabilita' di parecchie implementazioni |
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471 | \item [] \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
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472 | |
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473 | \end{description} |
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474 | |
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475 | \subsection{Sopra il \textit{driver}} |
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476 | \label{sec:sopraildriver} |
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477 | |
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478 | \subsubsection{Descrizione} |
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479 | % : * idea: cheppalle riscriversi un driver, chissenefrega degli overhead, |
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480 | % : lavoriamo pure a livello alto |
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481 | % . * riassociazione ad ogni cambio di BSS |
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482 | % . * GNU/Linux e Wireless Extensions come riferimento |
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483 | % : * forse autenticazione multipla |
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484 | % . * interfacce virtuali wext compliant (->) |
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485 | % . * autenticazioni multiple a livelli superiori 802.1x (con wpa_supplicant) |
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486 | |
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487 | \subsubsection{Vantaggi} |
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488 | % . * facilita` implementativa |
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489 | % . * totale trasparenza grazie alle interfacce wext compliant (in questo |
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490 | % . la cosa e` non banale, per il livello implementativo e permette il |
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491 | % . comodo uso di wpa_supplicant) |
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492 | % . * portabilita' dovuta alle interfacce unificate |
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493 | |
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494 | \subsubsection{Svantaggi} |
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495 | % * dataloss [ma si puo` risolvere a livelli superiori (TCP, ATM)] |
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496 | % : * latenze (|assai) ingenti (con|senza) autenticazione multipla |
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497 | % * analisi costi vago in termini di ordini di grandezza: |
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498 | % * associazione |
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499 | % * sincronizzazione ~ 100 ms |
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500 | % * autenticazione (PSK) |
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501 | |
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502 | \section{Ottimizzazioni ulteriori per le scelte di swinging} |
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503 | \label{sec:ottimizzazioni} |
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504 | |
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505 | \section{Bibliografia} |
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506 | \label{sec:bibliografia} |
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507 | |
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508 | \section{Ringraziamenti} |
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509 | \label{sec:ringraziamenti} |
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510 | |
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511 | \end{document} |
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