Оборудование, приборы, инструментарий

Цель работы

Цель работы - получение практических навыков работы с анализатором протокола IEEE 802.11.

Продолжительность работы

Лабораторная работа рассчитана на 0,05 зачетных единицы, 2 часа

Оборудование, приборы, инструментарий

В состав лабораторного стенда входит:

· Wi-Fi роутер,

· ПК,

· соединительные кабели.

Краткие теоретические сведения

Форматы фреймов MAC стандарта 802.11

На уровне MAC используются три категории фреймов:

· управляющие фреймы (control frames) – способствуют передаче фреймов данных при нормальном обмене данными между станциями;

· служебные фреймы (management frames) – обеспечивают соединения сетей, аутентификацию устройств и диагностику состояния сети;

· фреймы данных (data frames) – переносят информация о передающей станции к приемной.

Все фреймы MAC стандарта 802.11 похожи на основной фрейм, представленный на рис.1.

Рис. 1 – Основной фрейм MAC по стандарту 802.11

Поле контроля фрейма имеет одиннадцать подполей, перечисленных ниже.

· Версия протокола (protocol version) – 2 бит. Указывает версию протокола 802.11 MAC, обычно принимает значения 0.

· Тип (type) – 2 бит. Указывает тип фрейма: управляющий, служебный или фрейм данных.

· Подтип (subtype) – 4 бит. Указывает на назначение фрейма. Это может быть запрос на соединение, ответ на запрос на соединение, фрейм аутентификации и др.

· К распределительной системе (to DS) – 1 бит, или от распределительной системы (from DS) – 1 бит. Указывает направление фрейма.

· Больше фрагментов (more fragments) – 1 бит. Указывает на то, следует ли ожидать других фрагментов, или же данный фрейм является только служебным или только фреймом данных.

· Повторная передача (retry) – 1 бит. Указывает, передается ли фрейм повторно, что позволяет не принимать дублирующие фреймы.

· Управление питанием (power management) – 1 бит. Указывает на то, в каком режиме находится станция, в активном или в режиме экономии энергопотребления.

· Больше данных (more data) – 1 бит. Указывает на наличие буферизированных данных для того же получателя.

· Шифрование (wired equivalent privacy - WEP) – 1 бит. Указывает на то, используется ли WEP -шифрование для защиты тела фрейма.

· Параметр упорядочивания (order) – 1 бит.

Поле «Продолжительность / ID» (Duration/ID) используется по-разному, в зависимости от состояния станции и среды.

Поля адресов могут содержать различные значения в зависимости от типа и подтипа фрейма.

Поле управления очередностью (sequence control) содержит порядковый номер и номер фрагмента фрейма.

Поле FCS представляет собой контрольную сумму фрейма, содержащую 32-разрядное значение CRC (cyclic redundancy check), вычисленное для полей заголовка и тела фрейма.

Управляющие фреймы стандарта 802.11

Существует шесть уникальных управляющих фреймов.

· Опрос режима сниженного энергопотребления (PS-Poll).

· RTS.

· CTS.

· ACK.

· Конец периода, свободного от конкуренции (Contention-free End CF-End).

· CF-End + конец периода, свободного от конкуренции, и подтверждение приема последнего фрейма (Contention-free acknowledgment, CF-End+CF-ACK).

Рассмотрим первые четыре фрейма поподробнее.

Фрейм PS-Poll указывает точке доступа на то, что абонентская станция, работающая в режиме энергосбережения, ждет доставки буферизированных фреймов. От основного фрейма он отличается наличием следующих полей:

· AID (association identifier) – идентификатор ассоциации беспроводной станции;

· BSSID – идентификатор (MAC -адрес) точки доступа в инфраструктуре сети;

· TA (transmission address) – MAC-адрес энергосберегающей станции.

Фрейм RTS – запрос на резервирование среды. От основного фрейма он отличается наличием следующих полей:

· Продолжительность (duration) – время, необходимое, чтобы станции могли обменяться фреймами;

· Адрес приемника (receiver address, RA) – MAC -адрес предполагаемого получателя фрейма;

· Адрес передатчика (transmitter address, TA) – MAC -адрес отправителя фрейма.

Фрейм CTS – это ответ на фрейм RTS, который указывает, что среда была зарезервирована на определенное время. От основного фрейма он отличается наличием следующих полей:

· Продолжительность (duration) – величина, полученная из соответствующего поля фрейма RTS, уменьшенная на время, необходимое для передачи фрейма CTS;

· Адрес приемника (receiver address, RA) – MAC -адрес предполагаемого получателя фрейма.

Фрейм ACK подтверждает передачу фрейма. Получать посылает этот фрейм отправителю, чтобы сообщить об успешном приеме. От основного фрейма он отличается наличием следующих полей:

· Продолжительность (duration) – обычно равно 0;

· Адрес приемника (receiver address, RA) – MAC -адрес предполагаемого получателя фрейма.

Служебные фреймы стандарта 802.11

К числу служебных фреймов стандарта 802.11 относятся следующие.

· Сигнальный (маячковый) фрейм. Фрейм, отправляемый точкой доступа через сигнальный интервал, и обеспечивающий временную синхронизацию между точкой доступа и абонентской станцией. Обычно называется beacon («маяк»).

· Фрейм запроса на зондирование. Отправляется от беспроводной станции к точке доступа и содержит информацию о самой станции: какую она поддерживает скорость, и к какой зоне обслуживания принадлежит.

· Фрейм ответа на зондирование. Отправляется точкой доступа после определения уровня сигнала зондирующего фрейма. Выбор точки доступа осуществляется без привязки к стандарту 802.11 и зависит от поставщика оборудования.

· Фрейм аутентификации. Фрейм аутентификации абонентской станции, отправляющийся точке доступа в случае, когда необходимо установить подлинность абонента.

· Фрейм деаутентификации.

· Фрейм запроса на ассоциирование. Фрейм, отправляющийся беспроводным устройством для запроса на ассоциацию с точкой доступа.

· Фрейм ответа на ассоциирование. Если станция ассоциирована, она получает ответ, содержащий идентификатор ассоциации AID.

· Фрейм запроса на реассоциирование. Фрейм, содержащий запрос на повторную ассоциацию. Главная цель этого фрейма – известить точку доступа о том, что данная беспроводная станция уже имела ассоциацию в этой сети. Новая точка доступа может запросить необходимые данные у старой точки доступа или получить буферизированные в старой точке доступа фреймы с целью роуминга клиента.

· Фрейм ответа на реассоциирование. Идентичен фрейму ответа на ассоциирование.

· Фрейм диссоциирования. Извещает о выходе станции из сети и содержит код причины диссоциации.

· Фрейм индикации объявленного трафика (announcement traffic indication frame, ATIM). Не имеет фиксированных полей или информационных элементов.