A camada ligação Wi-Fi (802.11 ou WiFi)

A camada ligação Wi-Fi (802.11 ou WiFi)
Junho 2014
A camada da ligação de dados
A camada Ligação de dados da norma 802.11 é composta por duas sub-camadas: a camada de
controlo da ligação lógica (Logical Link Control, notado LLC) e a camada de controlo de acesso
ao apoio (Media Access Control, ou MAC).
A camada MAC define dois métodos de acesso diferentes :
O método CSMA/CA, que utiliza oDistributed Coordination Function (DCF)
O método Point Coordination Function (PCF)
O método de acesso CSMA/CA
Numa rede local Ethernet clássica, o método de acesso utilizado pelas máquinas é o CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect), no qual cada máquina é livre de
comunicar a qualquer momento. Cada máquina que envia uma mensagem verifica se nenhuma
outra mensagem foi enviada ao mesmo tempo por outra máquina. Se for o caso, as duas
máquinas esperam durante um tempo aleatório antes de recomeçar a emitir.
Num ambiente sem fios, este método não é possível na medida em que as duas estações que
comunicam com um receptor não se ouvem necessariamente mutuamente, devido ao seu raio
de alcance. Assim, a norma 802.11 propõe um protocolo similar chamado CSMA/CA (Carrier
Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
O protocolo CSMA/CA utiliza um mecanismo de evasão de colisão baseado num princípio de
avisos de recepção recíprocos entre o emissor e o receptor:
A estação que quer emitir ouve a rede. Se a rede está engarrafada, a transmissão é diferida. No
caso contrário, se os meios de comunicação estiverem livres durante um tempo dado (chamado
DIFS para Distributed inter Frame Space), então a estação pode emitir. O receptor (geralmente,
um ponto de acesso) responde um Clear To Send (CTS, significando o campo está livre para
emitir), e seguidamente a estação começa a emissão dos dados.
Quando recebeu todos os dados emitidos pela estação, o receptor envia um aviso de recepção
(ACK). Todas as estações vizinhas então então durante um tempo que consideram ser o
necessário para a transmissão do volume de informação a emitir à velocidade anunciada.
Soma de controlo
A camada MAC do protocolo 802.11 oferece um mecanismo de controlo de erro que permite
verificar a integridade das tramas. Trata-se de uma diferença fundamental com o padrão
Ethernet. Com efeito, o Ethernet não propõe nenhum sistema de detecção ou correcção de
erros, esta tarefa é deixada para os protocolos de transportes de nível superior (TCP).
Numa rede sem fios, a taxa de erro é mais elevada, é a razão pela qual um controlo de erro foi
integrado a nível da camada ligação de dados. O controlo de erro baseia-se no seguinte
polinómio de grau 32:
x32+x26+x23+x22+x16+x12+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1
Fragmentação e remontagem
Por outro lado, a taxa de erro de transmissão nas redes sem fios aumenta geralmente com
pacotes de dimensão considerável, é a razão pela qual a norma 802.11 oferece um mecanismo
de fragmentação, permitindo recortar uma trama em vários pedaços (fragmentos).
Formato das tramas
O padrão 802.11 define o formato das tramas trocadas. Cada trama é constituída por uma rubrica
(chamada MAC header, de um comprimento de 30 bytes), um corpo e um FCS (Frame
Sequência Check) que permite a correcção do erro.
FC D/ID Endereço 1
(2) (2) (4 octets)
Endereço 2
(4 octets)
Endereço 3
(4 octets)
SC Endereço 4
(2) (4 octets)
Corpo da trama (0 à 2312 octets)
FCS
(2)
Eis a descrição destes campos :
FC (Frame Controlo): este campo de dois bytes é constituído pelas informações seguintes:
Versão de protocolo
(2 bits)
Tipo
(2 bits)
Subtipo
(4 bits)
To DS
(1 bit)
More Frag Retry
(1 bit)
(1 bit)
Power
Mgt
(1 bit)
From DS
(1 bit)
More Data WEP
(1 bit)
(1 bit)
Order
(1 bit)
Versão de protocolo : estes campos de 2 bits permitirão ter em conta as evoluções
de versão do padrão 802.11. O valor é igual a zero para a primeira versão
Tipo e subtipo: estes campos, respectivamente de 2 e 4 bits, definem o tipo e
subtipo das tramas explicadas no quadro abaixo. O tipo gestão corresponde aos
pedidos de associação bem como as mensagens de anúncio do ponto de acesso. O
tipo controlo é utilizado para o acesso aos meios de comunicação para pedir
autorizações para emitir. Por último, o tipo dados refere-se ao envios de dados (a
maior parte do tráfego da rede).
To DS: esta bit vale 1 quando a trama se destina ao sistema de distribuição (DS),
vale zero nos outros casos. Qualquer trama enviada por uma estação com destino a
um ponto de acesso possui assim um campo To DS posicionado em 1.
From DS: esta bit vale 1 quando a trama provém do sistema de distribuição (DS),
vale zero nos outros casos. Assim, quando os dois campos To e From estão a zero,
trata-se de uma comunicação directa entre duas estações (mode ad hoc).
More Fragments (fragmentos suplementares): permite d indicar (quando vale 1) que
ainda há fragmentos a transmitir
Retry : esta bit especifica que o fragmento corrente é uma retransmissão de um
fragmento previamente enviado (e certamente perdido)
Power Gestão (gestão de energia ): indica, quando é de 1, que a estação que enviou
este fragmento entra em modo de gestão de energia
More Datar (gestão de energia) : esta bit, utilizada para o modo de gestão de
energia, é utilizada pelo ponto de acesso para especificar a uma estação que tramas
suplementares estão armazenadas em espera.
WEP : esta bit indica que o algoritmo de codificação WEP foi utilizado para codificar
o corpo da trama.
Order (ordem): indica que a trama foi enviada utilizando a classe de serviço
estritamente ordenada (Strictly-Ordered service class)
Duração/ID : Este campo indica a duração de utilização do canal de transmissão.
Campos endereços : uma trama pode conter até 3 endereços além do endereço de 48
bits
Controlo de sequência : este campo permite distinguir os diversos fragmentos de uma
mesma trama. É composto por dois sub-campos que permitem de reordenar os fragmentos:
O número de fragmento
O número de sequência
CRC : uma soma de controlo que serve para verificar a integridade da trama.
Point Coordination Function (PCF)
O Point Coordination Function (PCF) é um modo de acesso controlado. Assenta na
interrogação, uma a uma, das estações, ou polling, controlada pelo ponto de acesso. Uma
estação pode emitir apenas se for autorizada e pode receber apenas se for seleccionada. Este
método foi concebido para as aplicações em tempo real (vídeos, vozes) que necessitam uma
gestão do prazo aquando das transmissões de dados.
The Wi-Fi link layer La capa de enlace Wi-Fi Die Wi-Fi Sicherungsschicht (802.11 oder WiFI) La
couche liaison Wi-Fi (802.11 ou WiFi) Il livello collegamento Wi-Fi (802.11 o WiFi)
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