Шрифт:
Поле Sequence (Последовательность) нумерует фрагменты, что позволяет выявлять дубликаты. Из 16 доступных битов 4 идентифицируют фрагмент, а 12 содержат число, которое растет с каждой новой передачей. В поле Data (Данные) находится передаваемая по каналу информация, его длина может достигать 2312 байт. Первые байты этой полезной нагрузки представлены в формате, известном как подуровень управления логическим соединением (Logical Link Control, LLC). LLC — связующий элемент, идентифицирующий протокол более высокого уровня (например, IP), которому нужно передать полезную нагрузку. В конце, как обычно, расположено поле Frame check sequence (Контрольная последовательность фрейма). Это такой же 32-битный CRC, который мы встречали в разделе 3.2.2.
Управляющие фреймы имеют тот же формат, что и информационные, но к нему добавляется еще один — для той части данных, которая меняется в зависимости от подтипа (например, параметры во фреймах-маяках). Служебные фреймы короткие. Как и во всех других фреймах, в них содержится Frame control, Duration и Frame check sequence. При этом они могут иметь только один адрес и не иметь поля Data. Ключевой здесь является информация, содержащаяся в поле Subtype (RTS, CTS или ACK).
4.4.5. Службы
Стандарт 802.11 определяет службы, чтобы клиенты, точки доступа и соединяющие их сети могли сформировать согласованную беспроводную LAN. Их можно разделить на несколько категорий.
Сопоставление и доставка данных
Служба сопоставления (association service) используется мобильными станциями для подключения к точкам доступа. Обычно она применяется сразу же после вхождения в зону действия AP. По прибытии станция узнает (либо от фреймов-маяков, либо напрямую у AP) идентификационную информацию и характеристики точки доступа (предоставляемая скорость передачи данных, меры безопасности, возможности энергосбережения, поддержка QoS и т.д.). Помимо этого, сообщения-маяки от AP содержат идентификатор набора служб (Service Set IDentifier, SSID). Многие думают, что это имя сети. Станция посылает запрос на сопоставление с точкой доступа, которая может принять или отвергнуть его. В то время как маяки рассылаются всегда, идентификаторы SSID могут не передаваться. Если идентификатор SSID не передается, то станция должна каким-то образом узнать (или обнаружить) имя, закрепленное за точкой доступа.
Пересопоставление (reassociation) позволяет станции сменить точку доступа. Оно применяется, когда мобильная станция переходит от одной AP к другой в той же расширенной LAN стандарта 802.11, по аналогии с передачей в сотовой сети. При корректном пересопоставлении такой переход не ведет к потере данных. (Однако, как и в сети Ethernet, в стандарте 802.11 все службы предоставляются лишь с обязательством приложения максимальных усилий к их исполнению.)
Никаких гарантий доставки не дается. По инициативе мобильной станции или точки доступа может быть произведено снятие сопоставления (disassociate), то есть разрыв соединения. Оно требуется при выключении станции или ее уходе из зоны действия AP. Точка доступа может инициировать разрыв соединения, например, если она временно выключается для проведения технического обслуживания. В стандарте 802.11w во фреймы снятия сопоставления была добавлена аутентификация.
Когда фреймы достигают точки доступа, служба распределения (distribution service) определяет их маршрутизацию. Если адрес назначения является локальным для данной AP, то фреймы следуют напрямую по радиоканалу. В противном случае их необходимо пересылать по проводной сети. Служба интеграции (integration service) обеспечивает любую передачу, если фрейм нужно выслать за пределы сети стандарта 802.11 или если он получен из сети другого стандарта. Типичный случай — соединение между беспроводной LAN и интернетом.
Поскольку главным назначением сетей стандарта 802.11 является обмен данными, они, разумеется, обеспечивают и службу доставки данных (data delivery service). Она позволяет станциям передавать и получать данные по протоколам, которые мы рассмотрели ранее в этой главе. Поскольку стандарт 802.11 основан на стандарте Ethernet, где доставка данных не является гарантированной на 100 %, то для беспроводных сетей это тем более верно. Верхние уровни должны заниматься обнаружением и исправлением ошибок.
Безопасность и конфиденциальность
Прежде чем станции смогут посылать фреймы через точку доступа, они должны пройти аутентификацию. В зависимости от выбора схемы безопасности она происходит по-разному. Если сети 802.11 «открыты», их разрешено использовать любому, если нет — для аутентификации нужны параметры учетной записи.
Широко распространенная схема аутентификации WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2 — защищенный доступ Wi-Fi 2) обеспечивает безопасность, заданную стандартом 802.11i. (WPA — промежуточная схема, которая реализует подмножество 802.11i. Мы пропустим ее и перейдем сразу к полной схеме.) При использовании WPA2 точка доступа может взаимодействовать с сервером аутентификации, у которого есть имя пользователя и база данных паролей, чтобы определить, разрешено ли станции получить доступ к сети. Также может быть сконфигурирован предустановленный ключ (pre-shared key); это необычное название сетевого пароля. Станция и AP обмениваются несколькими фреймами с запросом и ответом, что позволяет станции доказать, что у нее есть правильные учетные данные. Этот обмен происходит после сопоставления.
В корпоративных сетях широко используется другой метод аутентификации, описанный в стандарте 802.1X, — аутентификация на основе портов (port-based authentication). Стандарт 802.1X подразумевает централизованную аутентификацию (например, когда аутентификация устройств выполняется на центральном сервере), что обеспечивает более тщательный контроль доступа, учет ресурсов, биллинг и идентификацию. Для аутентификации в сети станция (или «проситель») обращается к аутентификатору, который связывается с сервером аутентификации. Стандарт 802.1X использует расширенный протокол аутентификации (Enhanced Authentication Protocol, EAP). Набор EAP содержит более 50 различных методов аутентификации. Отметим наиболее популярные из них: EAP-TLS выполняет аутентификацию на основе сертификатов; EAP-TTLS и PEAP позволяют клиенту использовать различные способы сопоставления, включая аутентификацию на основе паролей; EAP-SIM дает мобильному телефону возможность выполнить аутентификацию с помощью SIM-карты. Стандарт 802.1X имеет целый ряд преимуществ по сравнению с простой схемой WPA. В частности, он позволяет более тщательно контролировать доступ на уровне отдельных пользователей, однако для этого необходимо администрировать инфраструктуру сертификатов.