Schnelles Roaming im WLAN mittels Dual-Transceiver Stations

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1 Kolloquium zur Bachlor-Thesis zur Erlangung des akademischen Grades Bachlor of Science - B.Sc. Schnelles Roaming im WLAN mittels Dual-Transceiver Stations Name: Thesis: Ralph Erdt ralph@geerdet.de ~rerdt001/thesis

2 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 3

3 1. Zielsetzung z.zt. sind Roamingzeiten von mehren 100ms üblich durch spezielle Methoden auf 100ms drückbar Gewünscht: Roamingzeiten von 10ms oder besser dazu zwei WLAN-Karten verwenden Verschlüsselung nicht beachten Seite 4

4 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 5

5 2. Einführung Was ist: (a/b/g) Station Access Point (AP) Roaming? Seite 6

6 2. Einführung: Was ist Roaming? Kanal AP 3 AP 2 AP 4 AP 1 Entfernung Seite 7

7 2. Einführung Zwei Schritte notwendig: scannen roamen Probleme: Netzwerkinformationen nicht verfügbar beim Scannen geht Zeit verloren Seite 8

8 2. Einführung: Scannen passiver Scan Warten auf ein Beacon Paket keine Belastung des Kanals lange Wartezeiten aktiver Scan senden eines Probe-Request Paket warten auf ein Probe Response Paket belastetet den Kanal (sehr) kurze Wartezeit Seite 9

9 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 10

10 3. verwandte Arbeiten: r Noch nicht verabschiedet Hauptaugenmerk: Die zur Reauthentifizierung notwendigen Pakete verringern. Seite 11

11 3. verwandte Arbeiten: Switched WLAN Access-Points werden Antennen eines Switches, der im Hintergrund alles macht. Extricom: 0ms Aruba: 76ms - 303ms Quelle: Vorlesungsfolie Telekomunikation, Prof. Dr. Gergeleit Seite 12

12 3. verwandte Arbeiten: Sync Scan Der Zeitversatz der Beacons auf den einzelnen Kanälen ist genau definiert. Station muss nur kurze Zeit in einen anderen Kanal Seite 13

13 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 14

14 4. Konzept: Idee Günstiger Laptop: Asus Eee: ca. 300 Normaler günstiger Laptop: ca. 500 Günstige industrielle Systeme: ca. 400 Ein WLAN-Modul: ca. 20 : ca. 5% Wieso nicht zwei WLAN-Module in einem System einsetzen? Seite 15

15 4. Konzept: Idee Kanal AP 3 AP 2 AP 4 AP 1 Entfernung Seite 16

16 4. Konzept: Idee, Methode A Problem: Scaninformationen von einem Adapter zum anderen übertragen Seite 17

17 4. Konzept: Idee, Methode B Problem: Routing virtuelle Bridge B1 gleiche MAC/IP-Adressen B2 Seite 18

18 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 19

19 5. Implementierung WRAP2e 2 Mini-PCI Steckplätze WLAN (Atheros) 1GB Flash SUSE Linux 10.2 madwifi-ng (svn) Seite 20

20 5. Implementierung: Methode A Problem: Übertragen der Scan-Informationen Lösung: Änderung des Treibers. Eigenes Scannen implementiert Ein neuer I/O Control setzt die Informationen eines bestimmten Access Points Problem: Ein I/O Control wurde verdrängt Seite 21

21 5. Implementierung: Methode B (1/2) Treiberinternes Scannen verwendet Vorteil: Informationen direkt im Treiber wenn benötigt 1 und 2 in einem Programm Bei 2: kein Routing IP-Adresse Seite 22

22 5. Implementierung: Methode B 1 Methode B 1 funktioniert nicht Pakete werden mit der MAC-Adresse der Bridge verschickt. Angemeldet ist aber die MAC des Interfaces Lösung: gleiche MAC Seite 23

23 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 24

24 6. Messung gemessen wird: passiv (Roaming Zeit im Layer 2) ethereal zeichnet den WLAN Verkehr auf (Auswertung mit dem Wireshark) Die Zeiten vom Disassociation-Paket bis zum letzten ACK werden notiert. aktiv (Roaming Zeit im Layer 3) spezielles Programm entwickelt, das UDP-Pakete sendet Messung aller nicht empfangenen UDP-Pakete Seite 25

25 6. Messung UDP-Test Messung per TCP nicht aussagekräftig daher ein Programm entwickelt, das UDPPakete verschickt. Alle 5ms wird ein Paket verschickt spezieller Kernel nötig! Als Nutzinhalt ist fortlaufende long Zahl. Der gibt aus, welche Zahlen NICHT angekommen sind Zwei Messungen pro Methode notwendig Seite 26

26 6. Messung Messaufbau Mindestens 6 Messungen Seite 27

27 6. Messung Ergebnisse Methode Netz->WLAN A B1b B2 von bis Ø von bis Ø 13, , , , , , ,7 13, , , , , , ,0 Oben: Mitte Unten: WLAN->Netz 2,9 3,2 2,6 Roamingzeiten Layer 2 (in ms) Anzahl verlorene UDP-Pakete Zeitentsprechung verlorende UDP-Pakete (in ms) Methode B: Positive Differenzen? / sleep() Seite 28

28 Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 29

29 7. Fazit: Methode A 15ms: brauchbare Lösung Nachteil / Probleme: Änderung des Treibers nötig I/O Control verdrängt Dritt-Software Aktualität / Übertragbarkeit Vorteil sauberes Roamen / DHCP Scannen Seite 30

30 7. Fazit: Methode B1b Layer 2: bis 5ms Layer 3: bis 4.000ms Grund: virtuellen Bridge. Lösung: Andere Virtuelle Bridge Software verbessern Seite 31

31 7. Fazit: Methode B2 Layer 2: bis 5ms Layer 3: bestätigt (maximal 1 Paket Verlust) Besser als die Zielvorgabe! Nachteil: DHCP Vorteil: keine Treiberänderung Übertragbar Seite 32

32 7. Fazit: Gesamt 5-10ms machbar Es sind noch Hürden zu nehmen Linux-Netzwerkstack Aber grundsätzlich eine gute Möglichkeit Seite 33

33 Danke für das Zuhören Fragen? Literatur: ~rerdt001/thesis/ Seite 34