Studio di fattibilita': associazione multipla simultanea

Abstract

La diffusione di reti wireless e' in forte crescita ed e' stimolato dalla facile disponibilita' di connessioni ad Internet con ampie larghezze di banda anche in ambienti domestici. Non e' infatti raro, specialmente se si abita in una citta' densamente popolata, trovarsi nel raggio di copertura di piu' di una rete wireless. Sfruttare contemporaneamente la connessione alla molteplicita' di reti permetterebbe uno sfruttamento migliore delle risorse disponibili (miglioramento del throughput) e un incremento di affidabilita' (grazie alla ridondanza).
Lo studio intende analizzare le effettive possibilita' di realizzazione di un' estensione delle comuni realizzazioni di IEEE 802.11 che permetta al singolo client l'associazione simultanea a differenti reti wireless. Gli scenari che saranno oggetto della ricerca dovranno essere i piu' svariati: le reti potrebbero utilizzare canali diversi o addirittura essere di natura diversa: ad-hoc o ad infrastruttura.

Precisare il concetto di simultaneita' facendo riferimento alla strategia di swinging

Introduzione

Come risulta evidente, l'avvio e l'approccio di questo studio dipende in maniera forte dagli aspetti architetturali del protocollo 802.11. La questione non entra in gioco soltanto nel definire una bozza di implementazione, ma, ancor prima, nel comprendere a livello ideale quali siano le strade da intraprendere per una realizzazione.

Dalle conoscenze iniziali dell'intero gruppo di lavoro e' risultato evidente che la ricerca non poteva perseguire una soluzione che lavorasse al di sopra del livello di astrazione creato dal driver del dispositivo. In questo tipo di scenario si renderebbe necessaria la ri-associazione ad ogni cambio di canale, una operazione che richiede tempi che sono definibili lunghi (o biblici se si considera anche la fase di autenticazione) se comparati ai tempi di trasmissione dei dati. Il che significa che operare anche soltanto una doppia associazione produrrebbe prestazioni inferiori rispetto ad una associazione singola.

_{20070404-1533 SoujaK: il seguente paragrafo necessita di pesante revisione}
Se come riferimento si prende lo stack ISO/OSI, da quanto detto risulta evidente che la ricerca sara' orientata al di sotto del livello Network, nei meandri dello stack IEEE 802.11. Dal momento che la conoscenza dell'argomento e' qualificabile come limitata agli aspetti piu' didattici, risulta evidente che prima di poter proseguire in maniera sensata, si e' ritenuto necessario approfondire la materia. Nei primi tempi si e' quindi cercato di acquisire l'indispensabile padronanza dell'architettura del protocollo e delle interfacce offerte dal livello MAC e da quello PHY.

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Indice

_{20070404-1310 gnappo & SoujaK Cio' che segue scritto in caratteri monospaziati e' una proposta della struttura e dei contenuti dello studio di fattibilita'.}

• abstract
  • scopo, motivazione
    • connessione a differenti reti wireless
    • incremento affidabilita` tramite ridondanza
    • sfruttamento ottimale delle risorse disponibili migliorando il throughput
    • interconnessione di differenti reti wireless
  • oggetto
    • client singolo connesso a diversi BSS (anche independent?)
• introduzione
  • obiettivi supplementari: basso overhead (costo intrinseco per il mantenimento) e portabilita'
  • livello a cui operare: pro/contro e trade-off tra efficienza
  • breve excursus delle soluzioni analizzate
• livello di sistema operativo, sopra il firmware
  • descrizione
    • idea: il firmware offre primitive piu' elementari (anche legate a PHY) sfruttiamo il firmware a nostro piacimento!
    • il driver sara' in grado di gestire in un unico punto d'entrata le interfacce multiple offerte dal SO
    • rivisitazione di MAC, smanettandolo per i nostri sporchi fini (cambiamenti vigliacchi di BSSID mask, stato d'associazione, tipi di auth)
    • componente scheduler (-> interfacce virtuali) che pianifica le trasmissioni
    • -> riscrittura / patching del driver
    • all'esterno (-> idee generali)
    • lo sgamo del power-saving
  • pro
    • nessuna perdita di dati
      • power-saving e bufferizzazione dei dati da parte degli AP
    • buone prestazioni
      • reale associazione multipla -> nessun overhead per riautenticazione/riassociazione
    • si puo' non partire da zero (madwifi)
  • contro
    • grosso sforzo per l'implementazione
      • parziale :'-( reimplementazione di MAC per occuparsi di beghe causate dalla molteplicita' dei BSS (coordinamento, beacon persi, sottotipi di autenticazione/crittografia eventualmente differenti)
      • complessita' intrinseca dovuta al livello
        • firmware spesso solo binari
    • prestazioni non eccellenti
      • power-saving e obblighi temporali (TIM...)
    • troppo specifico
      • dipendenza dalla piattaforma -> portabilita' minima
      • necessita' di power saving
      • scarsa programmabilita' di parecchie implementazioni

         * livello utente, sopra il driver livello driver
           * portabilita' dovuta alle interfacce unificate
             * wext + wpasupplicant
             * ndis
           * overhead di questa soluzione
             * associazione (analisi costi)
             * sincronizzazione (analisi costi)
             * autenticazione (analisi costi)
               * autenticazione multipla - possibilita' e vantaggi effettivi (wext
                 e wpa_supplicant)
             * ricezioni mancate ma comunque gestibili dai livelli di rete
               superiori (TCP)
             * conclusione sui costi
               * influenza della frequenza di swing sul troughput effettivo
         * idee implementative generali
           * virtualizzazione delle interfacce di rete (MAC address multipli)
           * gestione in maniera ottimale le scelte di swinging (QoS - priorita'
             delle comunicazioni, sincronizzazione, qualita' dei BSS ...)