Aula15-Redes Ad Hoc

1

Redes Ad-Hoc

2

Redes Ad-HocRedes Wireless

Necessidades

Aumento nas vendas de computadores portáteis

Comodidade diferencial

Disponíveis para o uso em qualquer lugar

Compartilhamento de informações entre seus usuários.

Compartilhamento

Flexível e simples

Resolve dois grandes problemas

Necessidade de haver um administrador de tarefas

Gerenciador de dificuldades física

Coordenador de interconexão entre computadores (nós da rede)

Redes extremamente flexivel

Possibilidade de comunicação a qualquer instante e em qualquer lugar.

Fundamento do conceito de redes Ad Hoc.

3

Redes Ad-HocRedes wireless

Tipo de redes

Redes infra-estruturadas

Redes Ad Hoc

4


Tipo de redes


5


Tipo de redes


Host Móvel (HM) está em contato direto com uma Estação de Suporte à Mobilidade (ESM)

Ponto de Acesso (AP) para rede fixa.Funcionamento semelhante ao da telefonia celularToda a comunicação deve passar pela central,

Independe a proximidade dos equipamentos móveisToda a comunicação é suportada pelas estações de suporte à mobilidadeOs móveis estão impossibilitados de comunicação direta entre si

As estações de suporte podem estão conectadas a gatewaysPermitem a comunicação entre os móveis e a parte fixa da rede.

6


Tipo de redes

Redes Ad Hoc

7


Tipo de redes

Redes Ad Hoc

MANET ( Mobile Ad hoc NETwork ),

Dispositivos são capazes de trocar informações entre si.Não há pontos de acesso ou estações de suporte à mobilidade (sem infra-estrutura de conexão) Os nós dependem uns dos outros para manter a rede conectada. Utilizadas em situações onde não faz sentido instalar uma rede fixa

Os nós podem se mover arbitrariamenteTopologia da rede muda freqüentemente e de forma imprevisívelA conectividade entre os nós móveis muda constantementeRequer permanente adaptação e reconfiguração de rotasLimitações de banda e de energia

Desafio Roteamento multiponto

8

Redes Ad-HocAplicações

Utilização

Cenários onde exista uma necessidade de se instalar rapidamente uma rede de comunicação

Onde não há uma infra-estrutura previamente instalada

Ex:

Coordenação de resgates em situações de desastre

Troca de informações táticas em campos de batalha

Compartilhamento de informações em reuniões e aulas.

9

Redes Ad-HocVantagens

Instalação rápida:

Podem ser estabelecidas dinamicamente em locais onde não haja previamente uma infra-estrutura instalada

Tolerância à falhas

Permanente adaptação e reconfiguração das rotas permitem que perdas de conectividade

Facilidade de estabelecimento de novas rotas

Conectividade

Dois móveis podem se comunicar diretamente desde de que cada nó esteja dentro da área de alcance do outro

Mobilidade

Vantagem primordial com relação às redes fixas

10

Redes Ad-HocDesvantagens

Roteamento

A mobilidade dos nós e uma topologia de rede dinâmica contribuem diretamente para tornar a construção de algoritmos de roteamento um dos principais desafios

Localização

Não há informações geográficas que auxiliem na determinação do posicionamento de um móvel

Taxa de erros

A taxa de erros associada a enlaces sem-fio é mais elevada quando comparada aos enlaces em redes estruturadas

Banda passante

Com cabeamento convencional, a banda passante pode chegar a 1Gbps. Nos enlaces via redes wireless temos taxas de até 2Mbps tipicamente

11

Redes Ad-Hoc

Redes em topologia MESH

Conectividade com mais de um nodo.

Possuem a capacidade de auto-formação, auto-manutenção e auto-organização.

São formadas basicamente pelos roteadores mesh e pelos clientes mesh.

Comunicação multi-hop.

12

Redes Ad-Hoc


Arquiteturas

Infra-Estrutura

13

Redes Ad-Hoc


Arquiteturas

Cliente

14

Redes Ad-Hoc


Arquiteturas

Híbridos

15

Redes Ad-HocProtocolos de roteamento

Qualidades desejáveis

Operação distribuída

O algoritmo de roteamento deve evitar a formação de loops de roteamento

Soluções do tipo TTL (Time-to-Live) devem ser evitadas

Abordagens estruturadas podem levar a um melhor desempenho

Operação sob demandaAs rotas devem ser criadas somente quando um nó fonte deseja estabelecer uma comunicaçãoDesvantagem é o tempo gasto na descoberta de uma rota

Operação pró-ativaAs rotas são previamente armazenadas em tabelas de roteamento

Latência causada pode ser inaceitável

16


Qualidades desejáveis

Segurança

É desejável a existência de técnicas para evitar espionagem e modificação de dados transmitidos

Adaptar aos períodos de inatividade

O protocolo de roteamento deve se adaptar sem maiores conseqüências

Suporte a enlaces unidirecionais

Normalmente assumi-se que um enlace é bidirecional e vários algoritmos não funcionam quando operando em enlaces unidirecionais.

17


Propostas

18


Categorias

Pró-ativos

São enviadas informações e atualizações sobre cada par de nós da rede em intervalos fixos para manter as tabelas de roteamento atualizadas

Apresentam em sua tabelas informações sobre todos os destinos

Utilização imediata das rotas

Reativos

Estes protocolos estabelecem uma rota ao destino apenas quando há pacotes a serem enviados

Busca de rota por demanda, não há rotas permanentes

Utilização eficiente de energia e largura de banda

19


Categorias

Híbridos

Combinam características de protocolos pró-ativos e reativos

Pró-ativos;Comunicação interna a uma zona;Reativos.Comunicação entre as zona;Zona: nodos com proximidades de apenas 1 salto

Location-AwareUtiliza-se da posição física (coordenadas geográficas) dos nós para estabelecer uma rota

Energy-AwareConsidera a energia contida em cada nó para fazerMinimiza a energia consumida para enviar um pacoteMaximiza o tempo de vida da rede

20


Pesquisas

Estudos continuam no sentido de criar uma rede mais robusta e eficiente.

Protocolos em que as pesquisas estão mais atuantes

AODV, DSR, ambos reativos

OLSR, TBRP, ambos pró-ativos

21


Protocolo OLSR (Optimized Link State Routing)

É pró-ativo

Está no processo de padronização pelo IEEE 802.11s para redes Wireless Mesh

Baseado em estados de enlace

Sua função principal é limitar a quantidade de nós da rede que encaminha estados do enlace, a fim de eliminar redundâncias

Utilizada uma técnica chamada MPR (MultiPoint Relay)

Quando um nó recebe um pacote de controle, retransmite esses dados aos nós vizinhos ou “inundação” (flooding).

Com o funcionamento do OLSR, o número de nós que retransmitirá os pacotes será limitado

A escolha de cada nó é feita por um consenso entre seus nós vizinhos localizados a um hop.

Dessa maneira, cada nó receberá apenas uma vez as informações, ou seja, não haverá nós recebendo os pacotes mais de uma vez.

22


Protocolo AODV (Ad Hoc On- Demand Distance Vector)

Segunda geração de protocolos de roteamento

DYMO (Dynamic On-demand MANET Routing Protocol Protocolo adaptativo a cenários de alta mobilidade Evitar desperdício de banda Minimizar o processamento nos nós

São utilizadas tabelas de roteamento tradicionais, que armazenam apenas o próximo salto Sendo um protocolo reativo, quando é necessário inicia o Processo de Descoberta de Rotas

Manutenção de RotasPeriodicamente são enviados pacotes chamados hello entre os nós para se verificar a existência e ruptura de rotasQuando um desses pacotes é esperado por algum nó mas não é recebido, este detecta o erro de transmissão (por exemplo, uma quebra de ligação) e, então, é enviado imediatamente um pacote sinalizador de erro (RERR) de volta para o nó de origem

23

Redes Ad-Hoc

Protocolos de roteamento

Protocolo DSR (Dynamic Source Routing)

Melhor desempenho em ambientes onde a velocidade de mobilidade dos nós é baixa, porém este não oferece nenhuma adaptação no caso contrário.

Cada nó armazena as rotas conhecidas

Sendo do tipo reativo, dispositivos do sistema se movem a uma velocidade muito alta, os caminhos armazenados tornam-se inválidos

É possível dividir esse protocolo em dois sub-protocolos

Descoberta e Manutenção de Rotas

Manutenção de Rotas

24

Redes Ad-Hoc


Diferenças entre DSR e AODV

Ambos são reativos e propõem que, numa rede Ad Hoc, se utilizem os processos de Descoberta e Manutenção de Rotas.

Diferenças

DSR

Cada nó na rede possui em sua tabela de roteamento todas as rotas "salto a salto", da origem até o nó de destino

AODV

Utiliza em sua tabela uma entrada para cada destinoNão contem a rota inteira até um determinado nó, mas sim, o próximo salto para o qual o pacote deverá passar.

AODV apresenta o melhor desempenho em redes cujos nós são em maiores quantidades e possuem maior mobilidade.

DSR é melhor em redes com baixa mobilidade e número de nós

25

Redes Ad-Hoc


Protocolo DSDV (Destination - Sequenced Distance-Vector)

Protocolo pró-ativo

Enviara sua tabela de rotas aos seus vizinhos inspirado no Distance - Vector juntamente com a implementação de números seqüenciais

Estes permitem saber quando uma entrada na tabela de roteamento foi alterada e o autor desta ação

Tabela de Roteamento

As entradas da tabela de roteamento deste protocolo possuirão os seguintes campos:

Destino: Nós da rede para os quais é possível enviar dados.

Próximo: Define para qual nó adjacente o dado deve ser enviado para que chegue ao seu destino.

Métrica: É uma medida de distância que mostra a quantos hops se encontra o destino.

Número de Seqüência: Número criado para a sincronização das informações recebidas e garantia da não ocorrência dos indesejáveis loops infinitos.

26

Redes Ad-Hoc

Segurança

Tipos de adversário

Adversário Semi-Honesto

27

Segurança

Tipos de adversário

Adversário Malicioso

M = I lo ve yo u . M ’ = I h ate yo u .

Redes Ad-Hoc

28

Redes Ad - Hoc

Segurança

Criptografia de Chave Pública

Confidencialidade

29

Redes Ad - Hoc

Segurança


Autenticidade

30

Redes Ad - Hoc

Segurança


Certificação Digital

31

Redes Ad - Hoc

Segurança


Autoridade Certificadora


… parece ser a solução ideal para redes ad-hoc. Mas ...

32

Redes Ad - Hoc

Segurança



A u to rid a d e C e rtifica d o raC o rro m p id a

o u In d isp o n ív e l

… e se alguma coisa der errado ?! ...

33

Redes Ad - Hoc

Segurança


Criptografia de Limiar

34

Redes Ad - Hoc

Segurança


Criptografia de Limiar

Secret Sharing

n participantes compartilham shares de um segredo.Segredo Perfeito

t participantes não aprendem nada sobre o segredoAcessibilidade

t + 1 participantes podem recuperar o segredo.

35

Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless

Passo 1

Material:

1 conector N externo

1 lata de Óleo de soja vazia

fio 4.00 mm

solda

Alicate, ferro de solda, etc....

36


Passo 2

Limpe bem a lata, e abre corretamente uma das extremidades da lata

Faça um furo à 1/4 da do fundo da lata como ilustrado no desenho

37


Passo 3

Solde um pedaço de 3cm de fio rigido no conector N externo como mostra a figura

38


Passo

Encaixe o conector no furo feito na lata e prenda com parafusos de porca ou com pop.

39


Conector preso com pop

40


Veja como ficou por dentro da lata.

41


Passo

Esta pronto.. agora é so conectar seu pig tail na antena e no seu cartao ou placa. Ou ate mesmo um cabo coaxial RGC213 pra colocar sua antena em um local mais apropriado.

42


43

Redes Ad-Hoc

Questionário

1) Qual o objetivo do MPR (MultiPoint Relay) no protocolo OLSR?

2) Ambos os protocolos AODV e DSR são reativos, qual é sua principal diferença?

3) Para que servem os números de seqüência implementados no protocolo DSDV?

4) O que são protocolos pró-ativos e reativos?

5) O que são redes Ad Hoc?

44

Fim da aula

Aula15-Redes Ad Hoc

Documents

Transcript of Aula15-Redes Ad Hoc