Die Sicherungsschicht

Die Sicherungsschicht der Norm 802.11 besteht aus zwei Unterschichten: der contrôle de la liaison logique (Logical Link Control, abgekürzt LLC) und dem MAC-Layer (Media Access Control, oder MAC).

Der MAC-Layer spezifiziert zwei verschiedene Zugriffsverfahren :

• Die Methode CSMA/CA unter Verwendung der Distributed Coordination Function (DCF)
• Die Point Coordination Function (PCF)

Das Zugriffsverfahren CSMA/CA

In einem klassischen lokalen Ethernet-Netzwerk verwenden Geräte das Zugriffsverfahren CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect), bei dem jeder Gerät zu jedem Zeitpunkt frei kommunizieren darf. Jedes Gerät, das eine Nachricht übermittelt, horcht, ob das Medium nicht von einem anderen Gerät verwendet wird. Sollte dies der Fall sein, warten beide Geräte eine zufällige Zeit lang, bevor ein neuer Sendeversuch unternommen wird.

In einer drahtlosen Umgebung kann dieses Verfahren nicht angewendet werden, weil zwei mit einem Empfänger kommunizierende Stationen einander auf Grund ihrer begrenzten Reichweite nicht unbedingt hören können. Die Norm 802.11 bietet daher ein ähnliches Protokoll namens CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) an.

Das Protokoll CSMA/CA verwendet ein Kollisionsvermeidungsverfahren an, beruhend auf dem Prinzip wechselseitiger Empfangsbestätigungen zwischen Sender und Empfänger :

Die sendewillige Station hört das Netzwerk ab. Ist das Netzwerk belegt, wird die Übertragung verschoben. Ist im Gegenteil das Medium für eine bestimmte Dauer frei (die sogenannte DIFS für Distributed Inter Frame Space), so kann die Station senden. Die Station übermittelt eine Nachricht namens Ready To Send (abgekürzt RTSd.h. bereit zum Senden), die Informationen über den gewünschten Datenumfang und die Übertragungsgeschwindigkeit enthält. Der Empfänger (meist ein Access Point) antwortet mit Clear To Send (CTS, d.h. der Weg zum Senden ist frei), die Station sendet daraufhin die Daten.

Nach Empfang aller von der Station gesendeten Daten, übermittelt der Empfänger eine Empfangsbestätigung (ACK). Alle benachbarten Stationen warten nun eine gewisse Zeit ab, die für die Übermittlung der Datenmenge zur angekündigten Geschwindigkeit ausreicht.

Prüfsumme

Das Mac-Layer des Protokolls 802.11 bietet ein Verfahren zur Fehlerprüfung an, das die Überprüfung der Datenframeintegrität ermöglicht. Hier besteht ein grundsätzlicher Unterschied zu Ethernet. Denn Ethernet bietet kein Verfahren zur Fehlerortung oder -korrektur an, diese Aufgabe wird von übergeordneten Transportprotokollen höherer Schichten übernommen (TCP).

In einem drahtlosen Netzwerk ist die Fehleranfälligkeit höher, deshalb wurde die Fehlerprüfung in die Sicherungsschicht integriert. Die Fehlerprüfung beruht auf dem folgenden Polynom 32. Grades :

x32+x26+x23+x22+x16+x12+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

Fragmentierung und Zusammenfügung

Außerdem steigt die Fehleranfälligkeit der Übertragung in drahtlosen Netzwerken üblicherweise mit der Datenpaketgröße an, deshalb bietet die Norm 802.11 ein Fragmentierungsverfahren an, das die Datenframes in mehrere Stücke (Fragmente) unterteilt.

Datenframeformat

Die Norm 802.11 spezifiziert das Format der ausgetauschten Frames. Jeder Frame besteht aus einer Kopfzeile (namens MAC header, 30 Bytes lang), dem Datenteil und dem FCS (Frame Sequence Check) der die Fehlerbehebung ermöglicht.

Im folgenden eine Beschreibung der Felder :

• FC (Frame Control, auf deutsch Frameüberprüfung): dieses 2 Bytes lange Feld enthält die folgenden Informationen :

  Protokollversion (2 Bits)		Type (2 Bits)		Subtype (4 Bits)
  To DS (1 bit)	From DS (1 bit)	More Frag (1 bit)	Retry (1 bit)	Power Mgt (1 bit)	More Data (1 bit)	WEP (1 bit)	Order (1 bit)

  • Protokollversion : dieses 2 Bit lange Feld ermöglicht die Berücksichtigung etwaiger Erweiterungen der Norm 802.11. Der Wert für die erste Version ist null
  • Type und Subtype : diese Felder, je 2 und 4 Bits lang, spezifizieren den Typ und Subtyp der Frames wie in der folgenden Tabelle gezeigt. Der Typ Management entspricht Assoziierungsanfragen und Nachrichten von Access Points. Der Typ Control wird für den Medienzugriff verwendet, um Sendegenehmigungen anzufragen. Der Typ Daten betrifft den Datenversand (d.i. der Großteilt des Verkehrs)
  • To DS : dieses Bit steht auf 1 wenn der Frame dem Distribution System dient (DS), in allen anderen Fällen steht es auf null. Jedes von einer Station zu einem Access Point versandte Frame besitzt daher ein Feld To DS mit dem Wert 1.
  • From DS : dieses Bit steht auf 1 wenn der Frame von einem Distribution System kommt ( DS), in allen anderen Fällen steht es auf null. D.h., wenn beide Felder To und From auf 0 stehen, handelt es sich um eine direkte Kommunikation zwischen zwei Stationen ( Ad hoc-Modus).
  • More Fragments (Zusätzliche Fragmente): zeigt bei einem Wert von 1 an, dass noch Fragmente zu übertragen sind
  • Retry : dieses Bit zeigt an, dass das aktuelle Fragment eine erneute Sendung eines zuvor übertragenen (und sicher verlorenen) Fragments ist
  • Power Management (Stromsparmodus): zeigt bei einem Wert von 1 an, dass die Station dieses Fragment im Stromsparmodus übermittelt hat
  • More Data (Stromsparmodus): mit diesem im Stromsparmodus verwendeten Bit zeigt der Access Point einer Station an, dass er noch weitere Frames für ihn gepuffert hat.
  • WEP : dieses Bit zeigt an, dass der Verschlüsselungsalgorithmus WEP für die Verschlüsselung des Datenteils verwendet wurde.
  • Order (Reihenfolge): zeigt an, dass der gesendete Frame in geordneter Reihenfolge übertragen wurde ( Strictly-Ordered service class)
• Duration / ID : dieses Feld gibt die Dauer an, die für die Übertragung benötigt wird.
• Adressfelder : ein Frame kann zusätzlich zur 48-Bit-Adresse bis zu drei Adressen enthalten
• Sequenzprüfung : dieses Feld erlaubt, die verschiedenen Fragmente eines Frames zu unterscheiden. Es besteht aus zwei Unterteilungen zwecks Ordnung der Fragmente :
  • Die Fragmentnummer
  • Die Sequenznummer
• CRC : eine Prüfsumme zwecks Überprüfung der Integrität eines Frames.

Die folgende Tabelle fasst die Typen und Subtypen eines Frames zusammen, die im MAC-Header des Frame Controls enthalten sind :

Point Coordination Function (PCF)

Die Point Coordination Function (PCF) ist ein Verfahren mit geregeltem Zugriff. Es arbeitet polling-orientiert, d.h. die Stationen werden nacheinander befragt. Eine Station kann nur dann senden, wenn sie authorisiert wurde und nur empfangen, wenn sie ausgewählt wurde. Dieses Verfahren wurde für Echtzeitanwendungen entwickelt (Video, Stimme), die eine Zeitverwaltung während der Datenübertragung benötigen.

Letzte Änderung am Mittwoch 1 April 2009 à 14:16:17.Das Dokument mit dem titel « Die Wi-Fi Sicherungsschicht (802.11 oder WiFI) » aus Kioskea (de.kioskea.net) zur verfügung gestellt wird unter den bedingungen der Creative Commons lizenz. Können Sie ändern, Kopien dieser Seite, unter den Bedingungen der Lizenz, als diese Bewertung deutlich.