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IEEE 802.11s

IEEE 802.11s es un estándar de red de área local inalámbrica (WLAN) y una enmienda a IEEE 802.11 para redes malladas , que define cómo los dispositivos inalámbricos pueden inter...

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IEEE 802.11s es un estándar de red de área local inalámbrica (WLAN) y una enmienda a IEEE 802.11 para redes malladas , que define cómo los dispositivos inalámbricos pueden interconectarse para crear una red LAN mallada inalámbrica , la cual puede utilizarse para topologías relativamente fijas (no móviles) y redes inalámbricas ad hoc . El grupo de trabajo de IEEE 802.11s contó con la colaboración de voluntarios de universidades e industrias para proporcionar especificaciones y posibles soluciones de diseño para redes malladas inalámbricas. Como estándar, el documento fue revisado y modificado en numerosas ocasiones antes de su finalización.

802.11 es un conjunto de estándares IEEE que rigen los protocolos de transmisión de redes inalámbricas. Actualmente se utilizan comúnmente para proporcionar conectividad inalámbrica en el hogar, la oficina y algunos establecimientos comerciales.

El estándar IEEE 802.11s se publicó en 2011 y fue reemplazado en 2012 cuando pasó a formar parte del estándar IEEE 802.11 que se publicó en 2012. [ 1 ]

Descripción

El estándar 802.11s amplía el estándar MAC IEEE 802.11 al definir una arquitectura y un protocolo que admiten tanto la transmisión por difusión / multidifusión como la unidifusión , utilizando "métricas con reconocimiento de radio sobre topologías de múltiples saltos autoconfigurables".

802.11s depende intrínsecamente de uno de los estándares 802.11a , 802.11b , 802.11g , 802.11n , 802.11ac , 802.11ah o 802.11ax para transportar el tráfico real. Se requiere uno o más protocolos de enrutamiento adecuados a la topología física de la red. 802.11s requiere que el Protocolo de Malla Inalámbrica Híbrida (HWMP) [ 2 ] sea compatible por defecto. Sin embargo, puede admitir otros protocolos de malla, ad hoc ( Enrutamiento Basado en Asociatividad , Protocolo de Enrutamiento por Zonas y enrutamiento basado en la ubicación ) o enrutamiento dinámico de estado de enlace ( OLSR , BATMAN , OSPF ), o incluso enrutamiento estático ( WDS ). Consulte la descripción más detallada a continuación que compara estos protocolos de enrutamiento.

Una red mallada suele estar compuesta por muchos nodos pequeños. En el caso de usuarios móviles o cargas de tráfico elevadas, a menudo se produce una transferencia entre estaciones base, no solo desde redes 802.11, sino también desde otras redes ( GSM , Bluetooth , PCS y otras redes de telefonía inalámbrica). Por consiguiente, puede ser necesario el estándar IEEE 802.21 , que especifica esta transferencia entre nodos que cumplen con el estándar 802.11 y otros. Esto es especialmente probable si se implementa un servicio de mayor alcance y menor ancho de banda para minimizar las zonas muertas de la red mallada, por ejemplo, el enrutamiento GSM basado en OpenBTS .

Las redes malladas suelen implicar el acceso a la red por parte de usuarios desconocidos, especialmente cuando se atiende a un número variable de visitantes. Por lo tanto, la mayoría de las redes malladas requerirán el estándar IEEE 802.11u para autenticar a estos usuarios sin necesidad de registro previo ni comunicación offline. También son comunes los portales cautivos que no cumplen con el estándar . Consulte la descripción más detallada de la seguridad de las redes malladas a continuación.

Cronología

El grupo 802.11s se fundó como un Grupo de Estudio del IEEE 802.11 en septiembre de 2003 y se convirtió en un Grupo de Trabajo en julio de 2004. En mayo de 2005 se publicó una convocatoria de propuestas, que dio como resultado la presentación de 15 propuestas sometidas a votación en julio de 2005. Tras una serie de eliminaciones y fusiones, las propuestas se redujeron a dos (las propuestas "SEE-Mesh" y "Wi-Mesh"), que se unificaron en una propuesta conjunta en enero de 2006. Esta propuesta unificada fue aceptada como borrador D0.01 tras una votación de confirmación unánime en marzo de 2006.

El borrador evolucionó mediante un proceso informal de comentarios y resolución hasta que se sometió a votación por correo en noviembre de 2006 como Borrador D1.00. El Borrador D2.00 se presentó en marzo de 2008, pero no obtuvo la aprobación, con solo un 61%. Se dedicó un año a su aclaración y revisión hasta que se creó el Borrador D3.00, que obtuvo la aprobación del Grupo de Trabajo con un 79% en marzo de 2009.

En junio de 2011 se cerró la quinta votación de recirculación del Patrocinador, sobre el Borrador 12.0 de TG. El Borrador obtuvo una tasa de aprobación del 97,2%. [ 3 ]

La versión de 2012 de la especificación 802.11 (802.11-2012) [ 4 ] incorpora directamente la funcionalidad de enrutamiento de malla.

Una arquitectura de red mallada inalámbrica que permite que los nodos 1 a 4, que de otro modo estarían fuera del alcance, se conecten a Internet. Una característica clave es la presencia de enlaces de múltiples saltos y el uso de nodos intermedios para retransmitir paquetes a otros.

Arquitectura de malla 802.11

Un dispositivo de red inalámbrica mallada 802.11s se denomina Estación de Malla (STA de malla) o, simplemente, nodo ad hoc. Las STA de malla forman enlaces entre sí, sobre los cuales se pueden establecer rutas de malla mediante un protocolo de enrutamiento móvil ad hoc . Un aspecto clave de esta arquitectura es la presencia de enlaces inalámbricos de múltiples saltos y el enrutamiento de paquetes a través de otros nodos hacia el nodo de destino.

Protocolos de enrutamiento

802.11s define un protocolo de enrutamiento obligatorio predeterminado ( Protocolo de malla inalámbrica híbrida , o HWMP), [ 2 ] pero permite a los proveedores operar utilizando protocolos de enrutamiento alternativos. HWMP se inspira en una combinación de AODV (RFC 3561 [ 5 ] ), que utiliza un enfoque de enrutamiento ad hoc bajo demanda y enrutamiento basado en árboles. Ejemplos de enrutamiento ad hoc bajo demanda son el enrutamiento de origen dinámico y el enrutamiento basado en asociatividad . Los enfoques de descubrimiento de ruta y reparación de ruta localizada de AODV son idénticos al enrutamiento basado en asociatividad. Trabajos anteriores [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] han analizado y comparado estos diversos protocolos de enrutamiento en detalle. [ 10 ]

Las estaciones de malla (STA) son dispositivos individuales que utilizan servicios de malla para comunicarse con otros dispositivos de la red. También pueden ubicarse junto con puntos de acceso (AP) 802.11 y proporcionar acceso a la red de malla a estaciones 802.11 (STA), que tienen una amplia disponibilidad en el mercado. Asimismo, las estaciones de malla pueden ubicarse junto con un portal 802.11 que actúa como puerta de enlace y proporciona acceso a una o más redes que no son 802.11. En ambos casos, 802.11 proporciona un mecanismo de proxy para brindar soporte de direccionamiento a dispositivos 802 que no son de malla, lo que permite que los puntos finales conozcan las direcciones externas.

El estándar 802.11s también incluye mecanismos para proporcionar acceso determinista a la red, un marco para el control de la congestión y el ahorro de energía.

Seguridad de malla

En una red mallada no existen roles definidos : no hay clientes ni servidores, ni iniciadores ni respondedores. Por lo tanto, los protocolos de seguridad utilizados en una red mallada deben ser protocolos peer-to-peer auténticos, donde cualquiera de las partes puede iniciar una comunicación con la otra o ambas pueden iniciarla simultáneamente. 

Métodos de autenticación entre pares

Entre pares, 802.11s define el protocolo de autenticación y establecimiento de claves seguro basado en contraseña Autenticación Simultánea de Iguales (SAE). SAE se basa en el intercambio de claves Diffie-Hellman utilizando grupos cíclicos finitos que pueden ser un grupo cíclico primario o una curva elíptica . [ 11 ] El problema con un intercambio de claves Diffie-Hellman es que no tiene un mecanismo de autenticación. Por lo tanto, la clave resultante está influenciada por una clave precompartida y las direcciones MAC de ambos pares para resolver el problema de autenticación .

Cuando los pares se descubren entre sí (y la seguridad está habilitada), participan en un intercambio SAE. Si el SAE se completa con éxito, cada par sabe que el otro posee la contraseña de la red de malla y, como resultado de este intercambio, ambos pares establecen una clave criptográficamente segura. Esta clave se utiliza con el Intercambio de Interconexión de Malla Autenticada (AMPE) para establecer una interconexión segura y derivar una clave de sesión que proteja el tráfico de la red de malla, incluido el tráfico de enrutamiento.

Implementaciones

La enmienda IEEE 802.11s es compatible con muchos productos como open80211s y OLPC . [ 12 ] En open80211s se admiten mallas más pequeñas de menos de 32 nodos [ 13 ] . Algunos de los proyectos se basaron en versiones anteriores (borradores).

  • Una implementación de referencia del borrador 802.11s está disponible como parte de la capa mac80211 en el kernel de Linux , a partir de la versión 2.6.26. [ 14 ] La comunidad Linux, con sus numerosas y diversas distribuciones, proporciona un campo de pruebas heterogéneo para protocolos como el Protocolo de malla inalámbrica híbrida . [ 15 ] OpenWrt , una distribución de Linux para enrutadores, admite redes de malla. [ 16 ] [ 17 ]
  • En FreeBSD , el borrador 802.11s es compatible a partir de FreeBSD 8.0. [ 18 ]
  • El router Google Wifi utiliza el protocolo de red de malla 802.11s. [ 19 ]
  • El enrutador MeshPoint.One utiliza el protocolo de red de malla 802.11s. [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Stanley, Dorothy. "Guía rápida de actividades IEEE 802.11" . IEEE . Consultado el 30 de junio de 2021 .
  2. 1 2 "Especificación del protocolo HWMP" . Grupo de trabajo para estándares WLAN del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Noviembre de 2006. Recuperado el 3 de mayo de 2009 .
  3. ↑ "IEEE P802.11 - GRUPO DE TAREA S - ACTUALIZACIÓN DE REUNIONES" . Consultado el 2 de enero de 2012 .
  4. ↑ "Versión 2012 de la especificación 802.11 (802.11-2012)" . Archivado del original el 5 de agosto de 2018. Consultado el 3 de agosto de 2015 .
  5. ↑ "RFC 3561 Enrutamiento Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV)" . Grupo de Trabajo de Redes Móviles Ad Hoc del Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet. Julio de 2003. Consultado el 3 de marzo de 2007 .
  6. ↑ "Estudio de simulación de protocolos de enrutamiento basados ​​en tablas y bajo demanda para redes móviles ad hoc - SJ Lee, et al., 1999" (PDF) . doi : 10.1109/65.777441 . S2CID 12848559. Archivado del original (PDF) el 4 de septiembre de 2017. {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  7. ↑ "Comparación de rendimiento de AODV, TODV, OLSR y ABR utilizando OPNET - E. Nehra y J. Singh" (PDF) .
  8. ↑ "Comparación del rendimiento de los dos protocolos de enrutamiento más destacados para redes móviles ad hoc". CiteSeerX 10.1.1.301.6049 . {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  9. ↑ "Una revisión de los protocolos de enrutamiento actuales para redes inalámbricas móviles ad hoc, 1999" (PDF) .
  10. ↑ "Protocolos de enrutamiento para redes inalámbricas móviles ad hoc por Padmini Misra" .
  11. ↑ Harkins, Dan (2008). «Autenticación simultánea de iguales: un intercambio de claves seguro basado en contraseñas para redes malladas». Segunda Conferencia Internacional de 2008 sobre Tecnologías y Aplicaciones de Sensores (Sensorcomm 2008) . págs. 839–844 . doi : 10.1109/SENSORCOMM.2008.131 . ISBN  978-0-7695-3330-8. S2CID 18401678 . 
  12. ↑ Hiertz, Guido (enero de 2000). "IEEE 802.11s: El estándar de malla WLAN" . Comunicaciones inalámbricas IEEE . academia.edu . Consultado el 2 de marzo de 2018 .
  13. ↑ Chun-Yeow. "¿Cuál es el número máximo de nodos que admite Mesh?" . Problema 62 de Github . Consultado el 2 de marzo de 2018 .
  14. ↑ "Cambios en Linux 2.6.26" . Consultado el 14 de julio de 2008 .
  15. ↑ "802.11s" . Linux Wireless. Archivado del original el 2 de enero de 2012. Consultado el 22 de enero de 2012 .
  16. ↑ "Mesh/OpenWRT" . Consultado el 31 de julio de 2014 .
  17. ↑ Colaboradores de BattleMesh. "BattleMeshV7" . Consultado el 31 de julio de 2014 .{{cite web}}: |author=tiene nombre genérico ( ayuda )
  18. ↑ "WifiMesh" .
  19. ↑ "Creando una 'malla' de tu Wi-Fi" . 15 de noviembre de 2016. Consultado el 16 de noviembre de 2016 .
  20. ↑ "Especificación técnica de MeshPoint.One" . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
  • IEEE Std 802.11s-2011 (Enmienda a IEEE Std 802.11-2007) . 10 de septiembre de 2011. doi : 10.1109/IEEESTD.2011.6018236 . ISBN 978-0-7381-6731-2.
  • Estado de 802.11s
  • Wifi/Mesh - Wiki de FreeBSD