1 | \documentclass[a4paper,10pt]{article} |
---|
2 | |
---|
3 | \usepackage[italian]{babel} |
---|
4 | \usepackage[T1]{fontenc} |
---|
5 | \usepackage[utf8]{inputenc} |
---|
6 | \usepackage[pdftex,bookmarks,colorlinks,citecolor=green, linkcolor=red, |
---|
7 | urlcolor=blue]{hyperref} |
---|
8 | |
---|
9 | % testo colorato |
---|
10 | %\usepackage{color} |
---|
11 | % riferimenti incrociati dinamici |
---|
12 | %\usepackage{varioref} |
---|
13 | |
---|
14 | % SoujaK |
---|
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} |
---|
20 | \author{Andrea Rappini, Alessio Romagnoli,\\Marco Solieri, Andrea Simeone} |
---|
21 | |
---|
22 | \begin{document} |
---|
23 | |
---|
24 | \maketitle |
---|
25 | |
---|
26 | \begin{abstract} |
---|
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 |
---|
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} |
---|
38 | |
---|
39 | % \newpage |
---|
40 | \section{Introduzione} |
---|
41 | \label{sec:introduzione} |
---|
42 | |
---|
43 | \subsection{Oggetto} |
---|
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 |
---|
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 |
---|
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 |
---|
141 | efficiente rispetto ai consumi energetici, dal momento che i dispositivi |
---|
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 |
---|
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 \textit{client} non potrà trascurare le |
---|
198 | \textbf{scadenze} |
---|
199 | temporali oltre le quali i rapporti di autenticazione e associazione con i BSS |
---|
200 | vengono a cadere. |
---|
201 | |
---|
202 | \subsection{\textit{Wireless Extensions}} |
---|
203 | \label{sec:wext} |
---|
204 | La portabilità in ambienti GNU/Linux è stata ricercata usando come punto di |
---|
205 | riferimento le Linux Wireless Extensions (per brevità \texttt{wext}). Il |
---|
206 | progetto intende mettere ordine in uno scenario spesso dominato |
---|
207 | dall'eterogeneità, proponendo delle interfacce unificate per i driver di |
---|
208 | sistema delle varie soluzioni \textit{hardware} disponibili. Nel momento in cui |
---|
209 | si scrive sono ancora pochi i driver che si sono completamente uniformati a |
---|
210 | questo insieme di interfacce, ma questa scelta è stata dettata dalla speranza |
---|
211 | che esse diventino presto lo standard \textit{de facto}. |
---|
212 | |
---|
213 | % TODO |
---|
214 | % introduzione alla terminologia (managed, master, ad-hoc, monitor) |
---|
215 | |
---|
216 | Accanto alle API di programmazione sono stati sviluppati anche gli |
---|
217 | \textit{Wireless Tools}, comodi strumenti per l'utente che intendono |
---|
218 | offrire le medesime possibilità attraverso un'interfaccia a riga di comando. |
---|
219 | |
---|
220 | \subsection{Implementazioni} |
---|
221 | \label{sec:implementazioni} |
---|
222 | |
---|
223 | \subsubsection{Architettura} |
---|
224 | \label{sec:architettura} |
---|
225 | Lo standard IEEE 802.11 definisce due strati di rete che sono riconducibili, |
---|
226 | facendo riferimento al modello ISO/OSI, al livello fisico e a quello MAC |
---|
227 | (\textit{Medium Access Control}), implementati dai produttori tramite |
---|
228 | l'accoppiata \textit{hardware}/\textit{firmware}. MAC viene solitamente |
---|
229 | realizzato così a basso livello per rispondere alle esigenze di velocità |
---|
230 | e precisione temporale di cui si accennava in \ref{sec:vincolitemporali}. |
---|
231 | È importante sottolineare, quindi, che qualunque idea risolutiva dello |
---|
232 | studio in questione non potrà prescindere dalle modalità di interazione |
---|
233 | (interfacce e impostazioni) consentite dalla specifica implementazione di MAC. |
---|
234 | Questo discorso diventa tanto più importante quanto la soluzione perseguita si |
---|
235 | discosta dalla rigidità dello standard. |
---|
236 | |
---|
237 | La revisione 802.11i, che estende lo standard migliorando la sicurezza da esso |
---|
238 | offerta, definisce nuove funzionalità per il livello MAC che possono invece |
---|
239 | essere tranquillamente implementate all'esterno del \textit{firmware}. |
---|
240 | |
---|
241 | \subsubsection{Libertà d'azione} |
---|
242 | \label{sec:libertàdazione} |
---|
243 | Le più diffuse implementazioni di 802.11 sono però quantomai lontane dalle |
---|
244 | libertà di azione sperabili poiché il \textit{firmware} risulta essere |
---|
245 | scarsamente programmabile, consentendo poco più delle interazioni necessarie al |
---|
246 | normale funzionamento. Esempi di soluzioni \textit{chipset} che siano |
---|
247 | controcorrente, e pertanto interessanti, vengono riportati da |
---|
248 | \refname{guidadefinitiva}: Atheros\footnotemark e Broadcom. |
---|
249 | \footnotetext{L'unico (dei due) provato dagli autori, con driver |
---|
250 | \texttt{MADWiFi}.} |
---|
251 | |
---|
252 | A complicare ulteriormente la situazione intervengono le limitazioni imposte |
---|
253 | dalle autorità delle comunicazioni di molti Paesi (si pensi all'FCC |
---|
254 | % http://ftp.fcc.gov/Bureaus/Engineering_Technology/Orders/2001/fcc01264.pdf |
---|
255 | statunitense), che richiedono la distribuzione dei trasmettitori radio |
---|
256 | con \textit{firmware} in forma necessariamente binaria per scongiurare |
---|
257 | violazioni dei limiti di utilizzo delle frequenze. |
---|
258 | |
---|
259 | |
---|
260 | \subsubsection{Interpretazione dello standard} |
---|
261 | \label{sec:interpretazionedellostandard} |
---|
262 | |
---|
263 | Nemmeno le più fedeli realizzazioni di 802.11 supportano la |
---|
264 | preautenticazione (\refname{guidadefinitiva}), quindi i servizi di |
---|
265 | autenticazione e associazione risultano indissolubilmente legati, vanificando |
---|
266 | ogni possibilità di realizzare autenticazione multipla. |
---|
267 | Di conseguenza, il superamento di questo limite, vincolante per realizzare |
---|
268 | associazione multipla simultanea, sarà, in tutta la sua complessità, compito |
---|
269 | dell'implementatore della soluzione proposta in \ref{sec:soprailfirmware}. |
---|
270 | |
---|
271 | Un'altra eventuale limitazione dovuta all'interpretazione dello standard |
---|
272 | può derivare dalla libertà concessa riguardo la stessa implementazione del |
---|
273 | supporto alla gestione energetica. |
---|
274 | |
---|
275 | \subsection{Caso reale} |
---|
276 | \label{sec:casoreale} |
---|
277 | |
---|
278 | Le schede \texttt{Atheros} costituiscono una realtà attraente per i fini dello |
---|
279 | studio, in particolare per ciò che concerne le libertà d'azione concesse di cui |
---|
280 | al \ref{sec:libertàdazione}. |
---|
281 | Il driver \texttt{MADWiFi} è in grado sfruttare in maniera interessante le |
---|
282 | potenzialità fornite da questo \textit{chipset}, offrendo funzionalità non |
---|
283 | troppo distanti dagli scopi del presente. |
---|
284 | |
---|
285 | \subsubsection{Il \textit{chipset} \texttt{Atheros}} |
---|
286 | \label{sec:atheros} |
---|
287 | |
---|
288 | I \textit{chipset} \texttt{Atheros} equipaggiano i dispositivi 802.11 di alcuni |
---|
289 | fra i maggiori produttori di \textit{hardware} per la connettività, come |
---|
290 | \texttt{Linksys}, \texttt{NETGEAR}, \texttt{D-Link}, \texttt{Orinoco}, |
---|
291 | \texttt{Proxim} o \texttt{3Com}. |
---|
292 | |
---|
293 | Il suo \textit{firmware} consente un grado di interazione di estensione |
---|
294 | incomparabile, esponendo un'interfaccia in grado di offrire controllo anche su |
---|
295 | dettagli generalmente offuscati. |
---|
296 | |
---|
297 | Proprio per questa ragione la sua distribuzione è vincolata alla presenza di un |
---|
298 | sovrastrato (reso disponibile in sola forma binaria) atto a limitare |
---|
299 | l'interfaccia al fine di impedire utilizzi non conformi alle vigenti |
---|
300 | regolamentazioni sugli apparecchi radio. Tale componente, denominato |
---|
301 | \texttt{HAL} (\textit{Hardware Abstraction Layer}), interviene limitando le |
---|
302 | radiofrequenze operative del dispositivo, continuando comunque a concedere le |
---|
303 | libertà auspicate. |
---|
304 | |
---|
305 | \subsubsection{Il \textit{driver} \texttt{MADWiFi}} |
---|
306 | \label{sec:madwifi} |
---|
307 | A partire dallo scorso anno la spinta innovatrice di \texttt{Atheros} ha avuto |
---|
308 | riscontro anche nel progetto \texttt{MADWiFi}, i driver liberi per piattaforme |
---|
309 | Linux sviluppati inizialmente da Sam Leffler. Le novità introdotte dal nuovo |
---|
310 | \texttt{HAL} sono state sfruttate aggiungendo una serie di funzionalità di |
---|
311 | grande rilevanza. Il carattere rivoluzionario rende il progetto, come spesso |
---|
312 | capita, piuttosto instabile ma assai vitale. |
---|
313 | |
---|
314 | L'aspetto indubbiamente più interessante è l'introduzione della modalità |
---|
315 | \textbf{VAP} (\textit{Virtual Access Point}), grazie alla quale è possibile |
---|
316 | virtualizzare il dispositivo creando molteplici interfacce di rete operanti |
---|
317 | concorrentemente in maniera indipendente. |
---|
318 | Questa funzionalità è implementata facendo uso del medesimo livello fisico, |
---|
319 | vincolando così l'operatività dei VAP sullo stesso canale trasmissivo. |
---|
320 | Ciononostante, la rosa delle possibilità rimane ben assortita, permettendo la |
---|
321 | creazione di molteplici \textit{access point} e/o una (e al più una) stazione in |
---|
322 | modalità \texttt{managed} o \texttt{ad-hoc}. |
---|
323 | La nota modalità \texttt{monitor} viene inoltre resa inseribile in una qualsiasi |
---|
324 | delle configurazioni appena descritte, con la semplice aggiunta di un VAP di |
---|
325 | questo tipo. |
---|
326 | I vari VAP creati possono poi essere eventualmente interconnessi tramite il WDS, |
---|
327 | un'altra delle caratteristiche salienti del driver, che realizza un sistema di |
---|
328 | distribuzione basato su connessioni 802.11 fra i BSS d'interesse, siano |
---|
329 | essi locali (e virtualizzati) o esterni. |
---|
330 | % TODO |
---|
331 | % Chiarire il concetto di DS e di BSS |
---|
332 | |
---|
333 | Le interfacce virtuali create saranno esposte ed utilizzate comodamente in piena |
---|
334 | trasparenza, essendo presentate come ordinarie interfacce di rete aderenti alle |
---|
335 | \textit{Wireless Extensions}. |
---|
336 | |
---|
337 | L'alto grado di controllo permesso dal \textit{firmware} \texttt{Atheros} si |
---|
338 | propaga fino all'utente attraverso il \textit{driver} grazie ai suoi numerosi |
---|
339 | parametri specifici, che si ricordano essere gestibili tramite il comando |
---|
340 | \texttt{iwpriv} degli \textit{Wireless Tools}. Un ulteriore strumento a riga di |
---|
341 | comando, \texttt{wlanconfig}, completa le necessità di amministrazione proprie |
---|
342 | di questo \textit{driver}, permettendo creazione, distruzione e cambio di |
---|
343 | modalità dei VAP. |
---|
344 | |
---|
345 | \section{Soluzioni} |
---|
346 | \label{sec:soluzioni} |
---|
347 | Lo studio di fattibilità in oggetto non può che aver prodotto degli schemi di |
---|
348 | soluzione che coniugano le idee emerse durante la fase di analisi del problema, |
---|
349 | ma che si precisano essere ancora distanti dall'esaustività. |
---|
350 | Tali proposte di soluzione si differenziano per il livello implementativo di |
---|
351 | riferimento, poiché esso comporta un importante \textit{trade-off} fra |
---|
352 | portabilità ed efficienza. |
---|
353 | Quanto più basso, infatti, è il livello al quale si opera, tanto più alta è la |
---|
354 | possibilità di sfruttare appieno le potenzialità del dispositivo, a scapito |
---|
355 | della compatibilità offerta e della facilità implementativa. |
---|
356 | Punto fermo di ogni soluzione proponibile è l'effettuazione di salti periodici |
---|
357 | fra i BSS ai quali il \textit{client} desideri essere ``contemporaneamente'' |
---|
358 | associato. |
---|
359 | Le differenze di prestazioni fra le due soluzioni che si proporranno di |
---|
360 | seguito sono dovute proprio ai diversi tempi che i salti periodici |
---|
361 | richiedono, che costituiscono quasi interamente l'\textit{overhead} introdotto. |
---|
362 | |
---|
363 | Si procederà quindi ad illustrare due soluzioni attraverso un'attenta analisi |
---|
364 | che entrerà nei dettagli, dimostrando quanto appena affermato e calcolando il |
---|
365 | rapporto fra vantaggi e svantaggi che esse comportano. |
---|
366 | |
---|
367 | \subsection{Sopra il \textit{firmware}} |
---|
368 | \label{sec:soprailfirmware} |
---|
369 | |
---|
370 | \subsubsection{Descrizione} |
---|
371 | \paragraph{Idea} |
---|
372 | Questa soluzione nasce dal desiderio di realizzare associazioni multiple |
---|
373 | effettive, per mezzo delle quali, cioé, in un dato istante ogni BSS di interesse |
---|
374 | per il \textit{client} lo consideri regolarmente associato. |
---|
375 | Ciò che si propone consiste sostanzialmente di modifiche al \textit{driver} per |
---|
376 | implementare i salti fra i BSS in maniera tale da evitare la perdita di |
---|
377 | associazione presso ognuno di essi. |
---|
378 | |
---|
379 | \paragraph{Come} |
---|
380 | Per far ciò si deve interagire direttamente (ed eventualmente in maniera |
---|
381 | poco corretta) con l'entità di gestione di 802.11, che si è già chiarito |
---|
382 | risiedere all'interno del \textit{firmware} della scheda \textit{wireless}. |
---|
383 | Soltanto il \textit{driver} sovrastante ha infatti la possibilità di alterare |
---|
384 | determinati stati interni al \textit{firmware} per modificare il comportamento |
---|
385 | di MAC. |
---|
386 | I parametri a cui si sta facendo riferimento sono quelli che regolano i rapporti |
---|
387 | di associazione e necessaria autenticazione della stazione: caratteristiche del |
---|
388 | BSS, caratteristiche della crittografia e dell'autenticazione in uso, eventuali |
---|
389 | chiavi temporanee \ldots |
---|
390 | |
---|
391 | \paragraph{Gabola} |
---|
392 | \label{gabola} |
---|
393 | Uno degli aspetti più convincenti di questa soluzione è la possibilità di |
---|
394 | utilizzare la modalità di risparmio energetica (introdotta nella |
---|
395 | sezione \ref{sec:risparmioenergetico}). |
---|
396 | I ripetuti salti costringono il \textit{client} ad assenze dal canale che |
---|
397 | possono infatti essere spacciate senza troppa difficoltà per riposi |
---|
398 | preannunciati, costringendo con l'inganno i BSS a conservare i dati a lui |
---|
399 | diretti. Per completare questa strategia, la stazione simula al suo ritorno un |
---|
400 | risveglio per ricevere l'intera mole di informazioni in attesa di consegna. |
---|
401 | |
---|
402 | \paragraph{Architettura} |
---|
403 | Il \textit{design} della soluzione intende rispondere alle esigenze di |
---|
404 | trasparenza per il sistema operativo e, di conseguenza, per l'utente. |
---|
405 | Le interfacce virtuali, della cui presenza il \textit{driver} è tenuto a |
---|
406 | notificare il SO, aderiscono alle \textit{Wireless Extensions} e si |
---|
407 | differenziano attraverso diversi indirizzi MAC (verosimilmente fittizi). |
---|
408 | Questa forma di \textit{spoofing} è necessaria sia per lo smistamento dei flussi |
---|
409 | in entrata alla stazione e provenienti dai BSS, sia per il convogliamento di |
---|
410 | quelli in uscita dalla stazione e diretti ai vari BSS. |
---|
411 | % TODO |
---|
412 | % Grafico della faccenda |
---|
413 | % OS [] [] [] |
---|
414 | % \ | / |
---|
415 | % DRI \|/ |
---|
416 | % FW [ ] |
---|
417 | % ANTENNA Y |
---|
418 | % .' `. |
---|
419 | % BSS1 .' B1 |
---|
420 | % BSS2 B2 |
---|
421 | Così facendo si renderà peraltro possibile l'utilizzo di associazioni multiple |
---|
422 | all'interno del medesimo ESS per ridondare la partecipazione. |
---|
423 | La residenza del componente di gestione dei flussi multipli di comunicazione |
---|
424 | all'interno del \textit{driver} lascia chiaramente spazio all'aggiunta di |
---|
425 | politiche per pianificazioni ottimali delle trasmissioni (se ne parlerà più |
---|
426 | approfonditamente in \ref{sec:ottimizzazioni}. |
---|
427 | |
---|
428 | \subsubsection{Vantaggi} |
---|
429 | \begin{description} |
---|
430 | \item [Perdita di dati nulla] :\\ |
---|
431 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
432 | i dati in arrivo vengono conservati dai BSS grazie allo sfruttamento della |
---|
433 | modalità di risparmio energetico (cfr. \ref{sec:risparmioenergetico} e |
---|
434 | \ref{gabola}). |
---|
435 | \item [Prestazioni massime] :\\ |
---|
436 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
437 | l'effettiva associazione multipla minimizza il costo dei salti evitando |
---|
438 | riautenticazioni e riassociazioni (cfr. \ref{sec:accessoallarete}). |
---|
439 | \item [Trasparenza totale] :\\ |
---|
440 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
441 | le interfacce aderenti alle \texttt{wext} nascondono completamente la realtà |
---|
442 | dei fatti (cfr. \ref{sec:wext}). |
---|
443 | \item [Punto di partenza già disponibile] :\\ |
---|
444 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
445 | \texttt{MADWiFi} implementa un sottoinsieme delle funzionalità in oggetto |
---|
446 | (cfr. \ref{sec:madwifi}). |
---|
447 | \end{description} |
---|
448 | |
---|
449 | \subsubsection{Svantaggi} |
---|
450 | \begin{description} |
---|
451 | \item [Sforzo implementativo considerevole] : \\ |
---|
452 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
453 | aggiunta delle nuove funzionalità, mantentendo le informazioni relative agli |
---|
454 | stati di autenticazione associazione ed eventualmente sincronizzando la |
---|
455 | presenza su un BSS ad infrastruttura con i periodi liberi da contesa |
---|
456 | (cfr. \ref{sec:vincolitemporali});\\ |
---|
457 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
458 | parziale reimplementazione di MAC, evitando la perdita dei \texttt{beacon}, |
---|
459 | indispensabili per il rispetto dei vincoli temporali |
---|
460 | (cfr. \ref{sec:vincolitemporali});\\ |
---|
461 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
462 | complessità intrinseca dovuta al basso livello a cui si è costretti ad agire; |
---|
463 | \\ |
---|
464 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
465 | forma binaria nella quale i \textit{firmware} sono sovente distribuiti che |
---|
466 | può costringere a noiose operazioni di ingegneria inversa. |
---|
467 | \item [Limitazioni prestazionali] :\\ |
---|
468 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
469 | i vincoli temporali dovuti ad esigenze ordinarie (mantenimento |
---|
470 | dell'associazione) e aggiuntive (ritiro dei dati conservati dai BSS) |
---|
471 | costringono a salti indesiderati (cfr. \ref{sec:vincolitemporali}). |
---|
472 | \item [Specificità] :\\ |
---|
473 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
474 | portabilità minima a causa della dipendenza dalla piattaforma |
---|
475 | \textit{hardware} sottostante;\\ |
---|
476 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
477 | scarsezza di \textit{firmware} sufficientemente controllabili sui quali è |
---|
478 | possibile lo sviluppo (cfr. \ref{sec:libertàdazione} e |
---|
479 | \ref{sec:atheros});\\ |
---|
480 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
481 | dipendenza dalla funzionalità di risparmio energetico, dal lato |
---|
482 | \textit{client} come da quello BSS (cfr. \ref{sec:risparmioenergetico} e |
---|
483 | \ref{gabola}). |
---|
484 | \end{description} |
---|
485 | |
---|
486 | \subsection{Sopra il \textit{driver}} |
---|
487 | \label{sec:sopraildriver} |
---|
488 | |
---|
489 | \subsubsection{Descrizione} |
---|
490 | \label{sec:descrizione2} |
---|
491 | |
---|
492 | \paragraph{Idea} |
---|
493 | Lo spirito con il quale questa soluzione viene concepita è quello di |
---|
494 | lavorare ad alto livello in piena aderenza allo standard, favorendo la |
---|
495 | portabilità e minimizzando, peraltro, gli sforzi implementativi. |
---|
496 | La scelta di interazione con un generico \textit{driver} di sistema per |
---|
497 | ambienti GNU/Linux risponde a queste esigenze, al prezzo della rinuncia |
---|
498 | all'effettività dell'associazione multipla. |
---|
499 | |
---|
500 | \paragraph{Come} |
---|
501 | Come accennato in \ref{sec:interpretazionedellostandard} ogni |
---|
502 | implementazione lega indissolubilmente i concetti di autenticazione |
---|
503 | e riassociazione, vanificando la speranza di mantenere autenticazioni multiple |
---|
504 | ed obbligando a rincarare (spesso non di poco) i costi dei salti fra i BSS. |
---|
505 | Un salto dal BSS1 al BSS2 consterà quindi di questa sequenza di |
---|
506 | operazioni: <dissociazione da BSS1, deautenticazione da BSS1, |
---|
507 | autenticazione con BSS2, associazione con BSS2>. |
---|
508 | |
---|
509 | % pur costringendo a pagare il |
---|
510 | % prezzo delle riassociazioni ad ogni cambio di BSS. |
---|
511 | % La genericità perseguita costringe, purtroppo, ad effettuare salti in maniera |
---|
512 | % alquanto inefficiente a causa del legame che intercorre in |
---|
513 | % di 802.11 fra associazione e autenticazione. |
---|
514 | |
---|
515 | % . * riassociazione e riautenticazione ad ogni cambio di BSS |
---|
516 | % . * Wireless Extensions come riferimento |
---|
517 | % interfacce virtuali wext |
---|
518 | % compliant (->) |
---|
519 | |
---|
520 | \paragraph{? 802.1x ?} |
---|
521 | % . * autenticazioni multiple a livelli superiori 802.1x (con wpa_supplicant) |
---|
522 | % chiarire la cosa o lasciarla come questione aperta??? |
---|
523 | |
---|
524 | \subsubsection{Vantaggi} |
---|
525 | \label{vantaggi2} |
---|
526 | \begin{description} |
---|
527 | \item[Facilità implementativa]:\\ |
---|
528 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
529 | . |
---|
530 | % . * facilita` implementativa |
---|
531 | \item[Trasparenza]:\\ |
---|
532 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
533 | . |
---|
534 | % . * totale trasparenza grazie alle interfacce wext compliant (in questo |
---|
535 | % . la cosa e` _non_ banale, per il livello implementativo e permette il |
---|
536 | % . comodo uso di wpa_supplicant) |
---|
537 | \item[Portabilità]:\\ |
---|
538 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
539 | . |
---|
540 | % . * portabilita' dovuta alle interfacce unificate |
---|
541 | \end{description} |
---|
542 | |
---|
543 | \subsubsection{Svantaggi} |
---|
544 | \label{svantaggi2} |
---|
545 | \begin{description} |
---|
546 | \item [Perdita di dati]:\\ |
---|
547 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
548 | . |
---|
549 | % * dataloss [ma si puo` risolvere a livelli superiori (TCP, ATM)] |
---|
550 | \item [Prestazioni al limite del ridicolo]:\\ |
---|
551 | \begin{math} \Leftarrow \end{math} |
---|
552 | . |
---|
553 | % : * latenze (|assai) ingenti (con|senza) autenticazione multipla |
---|
554 | % * analisi costi vago in termini di ordini di grandezza: |
---|
555 | % * associazione |
---|
556 | % * sincronizzazione ~ 100 ms |
---|
557 | % * autenticazione (PSK) |
---|
558 | \end{description} |
---|
559 | \section{Ottimizzazioni ulteriori per le scelte di swinging} |
---|
560 | \label{sec:ottimizzazioni} |
---|
561 | % * obblighi temporali da rispettare [sincronizzazione] |
---|
562 | % * costi dello switch |
---|
563 | % * qualita' dei BSS (carico di lavoro, segnale) |
---|
564 | % * caratteristiche delle comunicazioni (esigenze di interattivita` o meno, |
---|
565 | % priorita' ...) -> politiche di QoS di 802.11e |
---|
566 | \section{Bibliografia} |
---|
567 | \label{sec:bibliografia} |
---|
568 | |
---|
569 | \section{Ringraziamenti} |
---|
570 | \label{sec:ringraziamenti} |
---|
571 | |
---|
572 | \end{document} |
---|