Que tipo de estrutura de gerenciamento pode ser regularmente transmitida por um ap?

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Redes LAN/MAN Wireless II: Modos de Operação

São dois os modos de operação de uma rede 802.11[5]:

• Infra-estrutura;
• Ad-hoc.

Em ambos os modos de operação, um SSID (Service Set Identifier), também conhecido como “Nome da rede sem fio”, identifica a rede sem fio.

O SSID é um parâmetro configurado no AP, para o modo infra-estrutura, ou para um cliente sem fio em ambos os modos. O SSID é periodicamente anunciado pelo AP ou pela estação usando um quadro MAC 802.11 conhecido como beacon frame – quadro de anúncio.

Entretanto algumas implementações de segurança recomendam a não divulgação do SSID em redes privadas e com acesso restrito.

Esses modos de operação das redes 802.11 são apresentados a seguir.

Rede Infra-estrutura

A estação primeiramente identifica a rede sem fio e os AP’s disponíveis dentro da sua área de cobertura. Isso é feito através da monitoração dos quadros “anúncio” vindos dos AP’s, que anunciam cada um deles na rede sem fio, ou também através da sondagem (probe) de uma rede sem fio particular através do uso de probe frames – quadros de sondagem.

A estação então escolhe uma rede das disponíveis e inicia o processo de autenticação com o AP. Uma vez que a estação e o AP se autenticaram o processo de associação é iniciado.

O processo de associação permite que o AP e a estação troquem informações e funcionalidades. O AP pode usar essa informação e compartilhar com outros AP’s na rede para disseminar conhecimento da localização atual da estação na rede.

Somente após a associação ser completada a estação pode transmitir e receber dados da rede. No modo infra-estrutura, todo o tráfego das estações tem que passar pelo AP para alcançar o destino que pode ser uma estação na rede sem fio ou na rede cabeada.

O acesso à rede é gerenciado usando-se o protocolo CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access - Collision Avoidance). As estações irão “ouvir”, ou seja, monitorar a rede por um período de tempo específico para verificar se há transmissão de dados de outras estações antes de tentar efetuar a transmissão dos seus dados. Isso identifica a parte referente à detecção de portadora (carrier sense) do protocolo CSMA/CA.

A estação deve então esperar um período de tempo predefinido para que a rede fique “disponível” antes de iniciar a transmissão. Esse delay, mais o recebimento pela estação transmissora de um ACK, indicando uma recepção com sucesso, forma a parte referente à collision avoidance (evitar colisão) do protocolo CSMA/CA.

Nota-se que no modo infra-estrutura, o AP é sempre o receptor e o transmissor. Devido a algumas estações não serem capazes de detectar/”ouvir” cada uma das outras, ambas estando no alcance do AP, cuidados especiais devem ser tomados para evitar colisões. Isso inclui um tipo de reconhecimento (reservation exchange) que pode ocorrer antes de um pacote de dados ser transmitido.

É utilizado o RTS (Request to Send – requisição para transmitir) perfazendo a função de reconhecimento, além do NAV (Network Allocation Vector – Vetor Alocação de Rede) mantido para cada estação na rede sem fio. Com isso, se determinada estação não puder “ouvir” a transmissão de outra estação, ela irá escutar o CTS transmitido pelo AP indicando que outra estação está se comunicando com o AP e então evita a transmissão durante esse intervalo.

Se durante o processo de escuta da rede o meio estiver livre, a estação envia um RTS para o AP, o qual envia um CTS para as estações, inclusive para a solicitante, a qual inicia a troca de pacotes.

Rede Ad-Hoc

Nesse tipo de rede, os clientes sem fio comunicam-se diretamente com os outros sem o uso de AP. Essa rede também é chamada de peer-to-peer (ponto-a-ponto). Os clientes sem fio trabalhando em modo ad-hoc formam um IBSS. Um dos clientes, o primeiro cliente na IBSS, tem certas responsabilidades como se fosse um AP.

Essas responsabilidades incluem o processo de anúncio da rede e a autenticação de novos membros dessa rede. Esse cliente não atua como uma parte (bridge) para permitir a troca de informações entre os clientes.

Os clientes dessa rede devem ser explicitamente configurados para trabalhar em modo ad hoc. Pode-se ter um número máximo de membros em uma rede sem fio do tipo ad hoc.

Com isso, o AP da célula origem fica sabendo da nova posição da estação móvel, e envia a informação a ela destinada, como se a referida estação estivesse em sua própria célula.

O que é Beacon Frame

Um farol é um pequeno, dispositivo sem fio que envia sinais e recebe sinais de outros dispositivos inteligentes ao seu redor. Usando Bluetooth de baixa energia, este transmissor sem fio transmite um sinal de rádio com uma série de letras e números, em seguida, os transmite em intervalos curtos, mas regulares dentro de uma faixa de aproximadamente 70 metros.

O sinal transmitido por um beacon está em um tipo de formato conhecido como formato de beacon. O formato de beacon é um protocolo de comunicação que contém as peculiaridades de um beacon. Usualmente, esta informação é uma sequência de números e caracteres colocados juntos como o sinal do farol.

Um quadro de beacon é um quadro de gerenciamento predominante no IEEE 802.11 com base em redes locais sem fio (WLANs). O IEEE 802 é um conjunto de rede local (LAN) padrões técnicos que especificam o controle de acesso ao meio definido (MAC) e camada física (PHY) protocolos usados ​​para implementar uma rede local sem fio (WLAN) comunicação de computador. Esses padrões são criados e monitorados pelo Institute of Electrical Electronics Engineers (IEEE) Comitê de Padrões LAN, por isso, IEEE 802. MOKOBlue e outros fabricantes são membros do IEEE, então IEEE 802 é amplamente utilizado

Antes que um quadro possa ser transmitido, todas as informações de rede necessárias para uma estação devem ser inseridas no quadro de farol de transmissão. Esses quadros são usados ​​para comunicar e sincronizar dispositivos presentes em uma WLAN. Em outras palavras, todos os dispositivos em um formato de quadro de beacon, todos os dispositivos conectados se comunicam uns com os outros através do AP para confirmar o status do canal ou estação.

Com que frequência os Beacon Frames são enviados?

O intervalo entre dois quadros de beacon transmitidos simultaneamente em um beacon é o seu intervalo de beacon. Os intervalos de beacon são normalmente medidos em unidades de tempo (Sua); cada unidade de tempo (VOCÊS) é igual a 1024 microssegundos. Portanto, pode-se aproximar o período padrão entre os beacons para ser 100 milissegundos. Este intervalo é geralmente configurável para ser maior ou menor em muitos dispositivos de beacon, como o Beacon Bluetooth.

Funções do Beacon Frame

Existem várias funções do quadro de beacon em WLAN.

• • • O significado mais crítico do quadro de beacon é que ele anuncia a disponibilidade da rede para outros dispositivos. Em outras palavras, a função principal do quadro de beacon é anunciar a presença de um AP em um determinado local, ao mesmo tempo que fornece os detalhes de tal rede, viz-a-viz, sua capacidade, configuração e informações de segurança para os dispositivos conectados à rede.
    • Além disso, o quadro de beacon também é usado para manter tarefas e sincronizar dados entre os dispositivos conectados e a rede.
    • Os quadros de beacon são geralmente transmitidos em intervalos para as estações móveis (smartphones, vestuário, laptops, etc.) que estão conectados à rede para encontrar a rede, identifique-o, e conecte-se a ele depois.

Formato geral do quadro do Beacon

Geralmente, um formato de quadro de beacon compreende o 802.11 Controle de acesso médio (MAC) cabeçalho, um corpo, e uma sequência de verificação de quadro (FCS), também conhecido como trailer. Usualmente, quadros de beacon são criados pelo servidor MAC, que tem seu endereço como o endereço do frame também. E quando os frames são enviados através do ponto de acesso (AP), o AP implanta sua interface sem fio e a converte no endereço do transmissor. O endereço da interface do AP é o BSSID. Subseqüentemente, beacon frames são enviados para o cliente - que é o receptor e destino.

Componentes da estrutura geral do farol

O cabeçalho consiste em informações de beacon relacionadas a onde o quadro está indo, o pacote de criptografia usado para criptografia de quadros de dados, a taxa de dados, e muito mais. Quatro campos de endereço - fonte, destino, transmissor, e receptor - são os componentes de um cabeçalho de formato de farol Bluetooth.

O corpo de um quadro de beacon BLE consiste nas informações do beacon, que é fechado e seguro. O tamanho do corpo de um quadro depende fortemente da quantidade de transmissão feita.

O trailer contém uma verificação de redundância cíclica de 32 bits (CRC), que funciona com Frame Check Sequence (FCS). Esta sequência é usada para validar o conteúdo do quadro de beacon para entender se eles não foram adulterados ou corrompidos durante a transferência. Todos os valores obtidos do cabeçalho e corpo do quadro são executados por meio de um cálculo, e seus resultados são subsequentemente armazenados no campo FCS.

Campos obrigatórios no quadro geral do Beacon

Os campos significativos no corpo de um quadro de farol incluem:

Timestamp (8 bytes): que é o tempo em referência ao quadro de beacon usado pelos dispositivos conectados para sincronizar com a WLAN.

Intervalo de Beacon (2 bytes): que é o intervalo de tempo entre duas transmissões de beacon consecutivas no quadro.

Informação de capacidade (2 bytes): que fornece informações sobre a capacidade da rede ou dispositivo. Ele verifica se o tipo de rede em uso é uma rede ad hoc ou uma rede de infraestrutura.

Identificadores de conjunto de serviços (SSIDs): que também são conhecidos como nomes de rede são componentes primários de todos os beacons e uma parte central de seus processos.

Taxas Suportadas: Este é um campo de 8 octetos que define as taxas de transmissão do canal. Isso pode ser encontrado em todos os tipos de beacon e seus processos.

Sequência Direta (DS) Conjunto de Parâmetros (2 bytes)

Parâmetro IBSS (4 bytes): que está presente apenas em um quadro de beacon de rede ad hoc.

Mapa de Indicação de Trânsito (TIM): que está presente apenas em quadros de beacon gerados por AP. O AP da rede o envia em intervalos, e é útil no formato de beacon BLE, modo de baixa energia.

Contenção grátis (CF) Conjunto de Parâmetros (8 bytes)

Frequency Hopping (FH) Conjunto de Parâmetros: que é usado por estações FH legadas.

Tipos de quadro de beacon

Todos os 802.11 quadros de beacon podem ser categorizados em três tipos, que são; Gestão, Ao controle, e dados. Usualmente, o quadro de gestão é o próprio farol, o quadro de controle é um pedido para enviar (RTS), e o quadro de dados é um quadro de dados QoS. Na mesma veia, a estrutura de gerenciamento é responsável pelo conjunto de serviços básicos de uma estrutura (BSS), o quadro de controle coordena o acesso ao meio, e o quadro de dados contém a camada 3-7 em formação.

Geralmente, todos esses tipos de frame têm o mesmo cabeçalho. Contudo, geralmente há uma diferença no corpo da moldura, pois carrega informações mais detalhadas sobre o tipo de quadro do qual faz parte.

Subtipos de formato Eddystone Beacon

Um formato de farol onipresente é o Formato de farol Eddystone (disponibilizado pelo Google) que suporta dispositivos iOS e Android. Ele pode transmitir um formato de pacote de beacon por vez, por meio de três tipos de quadros diferentes, nomeadamente, Formato de beacon de URL Eddystone, formato UUID de beacon, e formato TLM de beacon.

O formato de beacon de URL da Eddystone transmite um link de site (URL) para o dispositivo conectado. Este formato de dados de beacon possibilita a conexão fora de um aplicativo móvel instalado.

O formato UUID do beacon é um caractere vinculado de 16 dígitos que reconhece um beacon. Por exemplo, o UUID / UID pode ativar um aplicativo instalado no seu dispositivo móvel para iniciar uma conexão com um beacon.

O formato TLM de beacon permite que os dados de beacon sejam comunicados entre um beacon e um dispositivo usando telemetria. Por exemplo, o nível da bateria de um farol ou nível de temperatura pode ser comunicado usando TLM.

Subtipos de quadros de gerenciamento

Em uma rede sem fio, quadros de gerenciamento são geralmente usados ​​para controlar o conjunto de serviços básicos (BSS). O quadro de gestão controla atividades como sondagem, associando, roaming, e desconectar dispositivos do BSS. Neste tipo de frame, o campo de tipo 0 indica gestão.

Para os subtipos de quadro de gerenciamento, uma combinação de diferentes números entre 0 e 1 tem várias descrições no cabeçalho do frame.

Subtipos de quadros de controle

Os quadros de controle auxiliam os dados e os quadros de gerenciamento em suas entregas e são usados ​​para reconhecimento de quadros. Um quadro de controle geralmente tem um cabeçalho e um trailer, mas não tem um corpo de quadro. Neste tipo de frame, campo de tipo 1 normalmente indica controle.

Para os subtipos de quadro de controle, uma combinação de diferentes números entre 0 e 1 tem vários comandos.

Subtipos de quadros de dados

Usualmente, quadros de dados são usados ​​para transferir informações ou iniciar um comando que irá, por sua vez, levar a um evento. É importante notar que alguns frames de dados contêm apenas um cabeçalho e um trailer, mas ninguém.

Acesso ao canal controlado de HCF (HCCA) e função de coordenação de pontos (PCF) são os tipos de redes sem fio que utilizam subtipos de quadro de dados.

Identificador de conjunto de serviço específico (SSID) de Beacon Frames

O identificador do conjunto de serviços (SSID) de uma rede normalmente nomeia o conjunto de serviços da rede ou conjunto de serviços estendidos. Usualmente, o que o beacon frame faz é transmitir o SSID através de pacotes de beacon, e eventualmente, a presença de uma rede - na forma de um nome de rede sem fio - será anunciada e visível aos usuários para uma possível conexão.

SSIDs geralmente variam de 0 bytes para 32 bytes e geralmente estão em um idioma conhecido como o inglês. Ao contrário dos tipos comuns de identificadores de conjunto, SSIDs geralmente oferecem espaço para personalização. Antes de se associar a uma rede sem fio, é essencial que uma estação conheça o SSID da rede. Essas informações podem ser obtidas a partir da transmissão de um farol por meio de sua estação base ou sabendo

o SSID previamente por outros meios (possivelmente de uma configuração anterior) em um caso em que a publicidade da estação base está ausente.

Então, quando a conexão é iniciada entre um dispositivo e uma rede, o dispositivo envia o SSID em uma solicitação de investigação. Depois, uma resposta é enviada por um ponto de acesso na condição de que o SSID na solicitação de sondagem corresponda a um SSID em sincronia com o ponto de acesso. Se todas essas condições não forem atendidas, o ponto de acesso não responderá à solicitação de sondagem, resultando em uma conexão malsucedida.

APs virtuais e SSIDs múltiplos

O conceito de SSID em 802.11 não permite que um AP se conecte com vários IDs porque é um identificador de conjunto de serviços inicialmente projetado para um único AP e conjunto de serviços em um determinado momento. Contudo, não é nenhuma surpresa que as empresas estão começando a exigir APs de classe empresarial que podem trabalhar com vários SSIDs simultaneamente. Para que isso seja possivel, o ponto de acesso é dividido em uma série de APs virtuais dentro da mesma plataforma de hardware única. Isso está presente em espaços modernos com vários fornecedores, como aeroportos, estações de trem, estações de ônibus, etc.

Esses APs virtuais copiam o sistema operacional de um AP físico com camadas de IP dentro de um MAC; Contudo, a camada de radiofrequência está ausente.

Algum Diferença entre um quadro de transmissão BLE e quadro de baliza BLE?

Em uma transferência Bluetooth de baixa energia, a comunicação é geralmente unidirecional e iniciada por uma transmissão ou anúncio. Por exemplo, na comunicação entre um beacon BLE e outro dispositivo próximo a ele, os pacotes de dados de transmissão do dispositivo beacon BLE regularmente, aguardando que o dispositivo - que deve ter verificado a transmissão BLE e estar familiarizado com a rede do dispositivo de beacon - detecte os pacotes de dados transmitidos e se conecte posteriormente. Em outras palavras, um quadro de beacon BLE é uma carga útil distinta transmitida dentro de um quadro de transmissão BLE.

Vários dispositivos BLE funcionam transmitindo anúncios, mas exceto que um dispositivo é especificamente construído para funcionar como um farol BLE, todos os outros dispositivos BLE não transmitem quadros de beacon BLE. Então, quadros de beacon são peculiares apenas aos dispositivos de beacon BLE, apesar do fato de que existem outros dispositivos BLE no mercado.

Resumindo, um beacon BLE é um tipo especial de dispositivo BLE que é construído para emitir uma transmissão usando a tecnologia de quadro de transmissão BLE, mas sua singularidade reside no fato de que, ao contrário de outros dispositivos BLE, como smartphones, um beacon BLE também transmite suas peculiaridades por meio de um quadro de beacon.

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