Celso Brito Nº 25074Renato Santos Nº 24143

Redes Ad-HocRedes Ad-HocProtocolos MACProtocolos MAC

Sumário: Conceitos gerais

Redes sem fios WLAN Modos de operação de

uma WLAN Modo Infra-estrutura Modo Ad-Hoc

Redes Ad-Hoc: O que é? Aplicações das redes AD-

Hoc Vantagens VS

Desvantagens Protocolos de

encaminhamento Reactivos Proactivos

Protocolos MAC: Endereço MAC Camada MAC Protocolos MAC Protocolos MAC em

redes Ad-Hoc Protocolo MAC do

IEEE 802.11 DCF com

CSMA/CA DCF com

RTS/CTS

Conclusões Referências

Redes sem fios:

A rede sem fios (Wireless):A rede sem fios (Wireless):

permite a troca de informações sem uma conexão física de fios entre dispositivos.

é uma tecnologia que está sendo implementada cada vez mais em todo o mundo;

WLAN:

WLAN WLAN ((Wireless Local Area Network Wireless Local Area Network - Rede Local Sem - Rede Local Sem Fios)Fios) É um tipo de rede que utiliza ondas de rádio de alta frequência em vez de cabos para comunicação e transmissão de dados entre dispositivos.

WLAN:

Modos de Operação de uma WLANModos de Operação de uma WLAN

As redes locais sem fios suportam dois modos de operação:

• Modo Infra-estrutura;

• Modo Ad-Hoc ou peer-to-peer (ponto a ponto);

Modos de Operação de uma WLAN

Modo Infra-estruturaModo Infra-estrutura

Neste modo as estações comunicam-se através de um AP(Access Point). E o modo Infra-estrutura é o mais usado em redes sem fios.

Modos de Operação de uma WLAN:

Modo Ad-HocModo Ad-Hoc

O modo de operação Ad-Hoc é um tipo de topologia básica (Independent Basic Service Set - IBSS), assim os terminais remotos fazem trocas de dados sem necessidade de um access point (AP).

Redes Ad-Hoc:

O que é?O que é?

As redes móveis Ad-Hoc são tecnologias de comunicação Sem-Fios, onde os dispositivos computacionais móveis são capazes de trocar informação directamente entre si sem a necessidade de uma infra-estrutura de comunicação.

Aplicações das redes AD-HocAplicações das redes AD-Hoc

PANs Telemóvel, laptop, PDA;

Fins Militares Comunicação em cenários de batalha;

Civis Redes de taxi; Salas de reunião; Estádios desportivos;

Operações de emergência Busca e Resgate; Polícia, Bombeiros;

Redes Ad-Hoc:

Vantagens VS Desvantagens:

Vantagens das redes Ad-HocVantagens das redes Ad-Hoc

• Fácil instalação: redes Ad-Hoc podem ser instaladas rapidamente;

• Tolerância a falhas: as perdas de conectividade entre os nós são facilmente resolvidas;

• Mobilidade: esta é uma vantagem primordial em relação às redes fixas;

• Conectividade: Os nós dentro da área de alcance podem trocar informações directamente;

Vantagens VS Desvantagens:

Desvantagens das redes Ad-HocDesvantagens das redes Ad-Hoc

•Transmissão / acesso ao meio• Perda de pacotes devido a erros de transmissão• Ligações de capacidade limitada e variável• Ausência de gestão de recursos partilhados

• Mobilidade• Topologia/Rotas mudam dinamicamente

Frequentes quebras de ligação Perda de pacotes

• Outras:• Facilidade de captura de mensagens (segurança)• Dificuldade de assegurar Qualidade de Serviço (QoS)• Interligação de redes ad-hoc à internet

Redes Ad-Hoc:

Protocolos de encaminhamento:Protocolos de encaminhamento:Os protocolos de encaminhamento são responsáveis por encontrar, estabelecer e manter caminhos entre dois nós que se desejam comunicar.

Existem dois protocolos de encaminhamento mais comuns em redes Ad-Hoc:

Reactivos;

Proactivos;

Protocolos de Encaminhamento:

Protocolo Reactivo:Protocolo Reactivo:

Overhead menor (as rotas são determinadas apenas quando necessário)

Atraso significativo na determinação da rota

Baseados em flodding (procura global)

Protocolos de Encaminhamento:

Exemplos de Protocolos Reactivos:Exemplos de Protocolos Reactivos:

• DSR (Dynamic Source Routing);

• AODV (Ad-Hoc On-Demand Distance Vector Routing);

• TORA (Temporary Ordered Routing Algorithm);

• ABR (Associative-Based Routing);

• LAR (Location-Aided Routing);

• ARAN (Authenticated Routing for Ad-Hoc Networks).

Protocolos de Encaminhamento:

Protocolo Proactivo:Protocolo Proactivo:

‘Mantêm sempre as rotas’

Pequeno atraso para determinação de rotas Maior overhead

Rotas que poderão nunca ser utilizadas

Protocolos de Encaminhamento:Exemplos de Protocolos Proactivos:Exemplos de Protocolos Proactivos:

• GSR (Global State Routing);

• DSDV (The Destination-Sequenced Distance-Vector Routing Protocol);

• WRP (The Wireless Routing Protocol) ;

• OLSR (Optimized Link State Routing);

• FSR (Fisheye State Routing).

Endereço MAC:

O que é? O que é?

• MAC - Medium Access Control

• É o endereço físico da estação

• É um endereço universal

• Não existem duas placas com o mesmo endereço MAC

Endereço MAC:

MAC (Medium Access Control)MAC (Medium Access Control)

48 bits em hexadecimal:00:00:5E:00:01:03

Os três primeiros octetos são destinados à identificação do fabricante

Os três posteriores são fornecidos pelo fabricante

Camada MAC:

Sub camada da camada 2 da pilha de protocolos OSI

Controla a transmissão, a recepção e actua directamente com o meio físico

Cada tipo de meio físico requer características diferentes da camada MAC

Camada MAC:Características da Camada MAC:Características da Camada MAC:

Modo de transmissão half-duplex, evoluindo para full-duplex

Encapsulamento dos dados das camadas superiores

Desencapsulamento dos dados para as camadas superiores

Transmissão dos quadros

Recepção dos quadros

Protocolos MAC:

• Definem regras que governam o acesso ao meio compartilhado, isto é, determinam que computador tem permissão para transmitir dados

• Devem evitar/diminuir número de colisões

Protocolos MAC:

Acessos Centralizados:Acessos Centralizados:- FDMA (Frequency Division Multiple Access)- CDMA (Code Division Multiple Access)- TDMA (Time Division Multiple Access)- Polling

Acessos Distribuídos:Acessos Distribuídos:- FAMA (Floor Acquisition Multiple Access)- MACA (Multiple Access Collision Avoidance) - MACAW (Multiple Access Collision Avoidance Wireless) - CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

Detectar colisões em redes sem fios é impraticável

Problemas conhecidos: Hidden NodeHidden Node

Exposed NodeExposed Node

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

Protocolo MAC do IEEE 802.11Protocolo MAC do IEEE 802.11

Permite dois métodos de controle de acesso:• PCF – Point Coordination Function: - Requer a existência de uma entidade que controle as transmissões de todos os terminais - Caracteriza o canal como livre de contenção

• DCF – Distributed Coordination Function: - Não requer uma unidade controladora central - Utilizado em redes Ad-Hoc

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

Protocolo MAC do IEEE 802.11Protocolo MAC do IEEE 802.11

O DCF pode ser realizado de duas formas:O DCF pode ser realizado de duas formas:

• Um esquema básico usando o CSMA/CA, de implementação obrigatória;

• Um esquema de acesso opcional que adiciona ao esquema básico o emprego de quadros de pedidos (RTS) e permissões (CTS) para transmitir;

Verifica se o meio está livre antes de transmitir- se sim, transmite;- se não, aguarda um período de tempo

aleatório e volta a verificar;

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

DCF com CSMA/CADCF com CSMA/CA

Distributed Inter Frame Spacing (DIFS) - espaço entre quadros da DCF, indica o maior tempo de espera para transmitir um quadro;

Short Inter Frame Space (SIFS) – para transmissão de quadros com respostas imediatas, como ACK ou CTS, que possuem maior prioridade;

Network Allocation Vector (NAV) – o tempo de espera até à próxima tentativa de acesso ao meio;

Contention Window (CW) – mecanismo de espera aleatório, entre um CWMin e um CWMax, onde CWMax aumenta exponencialmente com o número de tentativas mal sucedidas.

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

DCF com RTS/CTSDCF com RTS/CTS

- RTS Ready To Send- CTS Clear To Send

Evita colisões entre nós que estão em regiões de cobertura diferentes

Protocolos MAC em redes ad-hoc:

DCF com RTS/CTSDCF com RTS/CTS

• Trata dos problemas de terminal exposto e escondido

• Cada pacote recebido correctamente é verificado pelo receptor

• Assim, só acontecem colisões no início

Conclusão:

As redes Ad-Hoc não necessitam de AP,cada nó faz o papel de router e as informações passam de nó em nóaté o seu destino.

Uma rede Ad-Hoc apresenta várias limitações de recursos, como largura de banda e potencia da bateria.No entanto, com o avanço das tecnologias, as aplicações de redes Ad-Hoc tornaram-se muito mais abrangentes.

Os protocolos MAC controlam os acessos ao meio mas em redes Ad-Hoc tornam-se mais complexos. Vários já foram implementados, como o protocolo do IEEE 802.11 mas outros encontram-se ainda em estudo.

Referências:• http://piano.dsi.uminho.pt/disciplinas/EIRC/nivelLogico.pdf

• http://www.islagaia.pt/jmoreira/GSIM/2003-2004/CD/CD%20cap06%20-%20Enderecamento%20MAC.pdf

• http://mesonpi.cat.cbpf.br/naj/ethernet.pdf

• http://www-di.inf.puc-rio.br/~endler/courses/Mobile/transp/Tecnologias.pdf

• http://www.gta.ufrj.br/ftp/gta/TechReports/RoDu02.pdf

• http://www.metrored.com.br/artigos/artigo_redes_moveis_ad_hoc.php

• http://www.dcc.fc.up.pt/~slc/aulas/0405/TIAs/Ad-Hoc%20Networks.pdf

• http://www.lockabit.coppe.ufrj.br/downloads/academicos/seguranca_redes_adhoc.pdf

• http://w3.ualg.pt/%7Ebamine/CMol_06_07.ppt

Agradecemos a Agradecemos a vossa presença…vossa presença…