Kolloquium zur Bachlor-Thesis zur Erlangung des akademischen Grades Bachlor of Science - B.Sc. Schnelles Roaming im WLAN mittels Dual-Transceiver Stations Name: email: Thesis: Ralph Erdt ralph@geerdet.de ~rerdt001/thesis
Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 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
Inhalt 1. Zielsetzung 2. Einführung 3. Verwandte Arbeiten 4. Konzept (Idee) 5. Implementierung 6. Messung 7. Fazit Seite 5
2. Einführung Was ist: 802.11 (a/b/g) Station Access Point (AP) Roaming? Seite 6
2. Einführung: Was ist Roaming? Kanal AP 3 AP 2 AP 4 AP 1 Entfernung Seite 7
2. Einführung Zwei Schritte notwendig: scannen roamen Probleme: Netzwerkinformationen nicht verfügbar beim Scannen geht Zeit verloren Seite 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
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3. verwandte Arbeiten: 802.11r Noch nicht verabschiedet Hauptaugenmerk: Die zur Reauthentifizierung notwendigen Pakete verringern. Seite 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
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 http://www.cs.ucsd.edu/~iramani/sync_scan.pdf Seite 13
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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
4. Konzept: Idee Kanal AP 3 AP 2 AP 4 AP 1 Entfernung Seite 16
4. Konzept: Idee, Methode A Problem: Scaninformationen von einem Adapter zum anderen übertragen Seite 17
4. Konzept: Idee, Methode B Problem: Routing virtuelle Bridge B1 gleiche MAC/IP-Adressen B2 Seite 18
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5. Implementierung WRAP2e 2 Mini-PCI Steckplätze WLAN (Atheros) 1GB Flash SUSE Linux 10.2 madwifi-ng (svn) Seite 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
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
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
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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
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
6. Messung Messaufbau Mindestens 6 Messungen Seite 27
6. Messung Ergebnisse Methode Netz->WLAN A B1b B2 von bis Ø von bis Ø 13,3 2 10 1,0 770 3.850 0,7 0 0 15,7 3 15 5,6 776 3.880 5,4 1 5 14,7 13,8 149 745 0,8 755 3.775 1,0 26 130 18,8 165 825 3,6 776 3.880 3,6 181 905 15,0 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
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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
7. Fazit: Methode B1b Layer 2: bis 5ms Layer 3: bis 4.000ms Grund: virtuellen Bridge. Lösung: Andere Virtuelle Bridge Software verbessern Seite 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
7. Fazit: Gesamt 5-10ms machbar Es sind noch Hürden zu nehmen Linux-Netzwerkstack Aber grundsätzlich eine gute Möglichkeit Seite 33
Danke für das Zuhören Fragen? Literatur: ~rerdt001/thesis/ Seite 34