Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 63

Wireless LANs nach IEEE 802.11b – PCF, Authentisierung & Geheimhaltung

Eine Verschlüsselung soll die Sicherheit in drahtlosen Netzen sicherstellen

Der Eintritt in ein Funknetz, der in IEEE 802.11b auch über das langsame, alternative Zugriffsverfahren PCF möglich ist, ist mit einer Authentisierung verbunden und im Standard stehen zudem Funktionen für verschlüsselten Datenverkehr (WEP) zur Verfügung. Mittlerweile weiß man, dass diese Funktionen allesamt zu schwach für einen Datenschutz im professionellen Sinne sind. Dennoch sollen sie hier nicht unerwähnt bleiben.

Alle Stationen gehorchen dem Point Coordinator und setzen ihre NAV-Werte zu Beginn einer wettbewerbsfreien Übertragungsperiode. Stationen können außerdem optional auf einen wettbewerbsfreien Poll Frame (CF-Poll) antworten. Zu Beginn der wettbewerbsfreien Periode bekommt der Point Coordinator die Möglichkeit, die Kontrolle über das Übertragungsmedium zu übernehmen.

Der Point Coordinator folgt dem PIFS-Intervall als Grundlage für den Zugang zum Medium. Er kann während der wettbewerbsfreien Periode immer die Kontrolle behalten, da er immer nur eine kürzere Zeit warten muss als Stationen, die mit der DCF arbeiten. Der Point Coordinator hört das Medium zu Beginn jeder wettbewerbsfreien Periode ab. Wenn das Medium nach dem PIFS-Intervall unbeschäftigt ist, sendet der Point Coordinator einen Beacon Frame, der ein CF-Parameter-Set-Element enthält.

Wenn Stationen den Beacon erhalten, updaten sie ihren NAV mit dem CFPMaxDuration-Wert, den sie im CF-Parameter-Set gefunden haben. Dieser Wert kommuniziert die Länge der wettbewerbsfreien Periode an alle Stationen und hindert Stationen daran, die Kontrolle des Mediums vor dem Ende der wettbewerbsfreien Periode zu erlangen. Nach dem Aussenden des Beacon Frames überträgt der Point Coordinator einen der folgenden Frames, nachdem er wenigstens ein SIFS-Intervall gewartet hat: Daten-Frame, CF-Poll-Frame, Daten+CF-Poll-Frame oder CF-End-Frame.

Ein Datenframe wird vom Point Coordinator des Access Points (AP) an eine bestimmte Station geschickt. Wenn der Point Coordinator keinen ACK-Frame vom Empfänger erhält, kann er den Frame nach Ablauf des PIFS-Intervalls innerhalb der wettbewerbsfreien Periode nochmals aussenden. Ein Point Coordinator kann individuelle, Broadcast und Multicast-Frames an alle Stationen schicken, auch an solche, die zurzeit im Power-Safe-Modus vor sich hindösen.

Den CF-Poll-Frame schickt der Point Coordinator an eine spezielle Station und erlaubt ihr damit, einen einzelnen Frame an ein beliebiges Ziel zu senden. Wenn die angepollte Station nichts zu senden hat, muss sie dennoch einen Null Frame senden. Erhält die sendende Station keine positive Empfangsbestätigung, darf sie dennoch das Paket nicht einfach nochmals senden, bis sie vom Point Coordinator wieder angepollt wird. Wenn die empfangende Station nicht im wettbewerbsfreien Modus angepollt werden kann, wird sie den Empfang des Paketes nach den Regeln des Zugriffs mit der Distributed Coordination Function quittieren.

Mit dem Daten+CF-Poll-Frame schickt der Point Coordinator einer Station Daten, pollt sie gleichzeitig an und erlaubt ihr, einen Frame im wettbewerbsfreien Modus auszusenden. Das ist eine Form von Piggybacking, die den Overhead im System reduziert.

Der CF-End-Frame zeigt das Ende der wettbewerbsfreien Periode an und wird ausgesendet, wenn die CFPDurRemaining-Zeit abläuft oder wenn der Point Coordinator keine Pakete mehr zu senden und keine Stationen mehr anzupollen hat.

Stationen haben in puncto Polling mehrere Optionen. Eine Station kann den Wunsch, angepollt zu werden, im CF-Pollable-Subfeld innerhalb des Capability-Information-Feldes eines Association-Request-Frames angeben. Eine Station kann ihre Anpollbarkeit durch den Reassociation-Request-Frame ändern. Der Point Coordinator verwaltet eine Polling Liste für entsprechende Stationen, die während der wettbewerbsfreien Periode angepollt werden dürfen.

Der Point Coordinator schickt mindestens einen CF-Poll wenn es Einträge in der Liste gibt, und zwar in der Reihenfolge ansteigender AID-Werte. Während der Assoziation zu einem Access Point kann eine Station mittels des Capability-Information-Feldes verlangen, in die Polling List aufgenommen zu werden. Die Point-Coordination-Funktion arbeitet nicht routinemäßig unter Nutzung der Backoff-Zeit der Distributed Coordination Function. Daher gibt es ein Risiko für Kollisionen wenn es im gleichen PHY-Kanal überlappende Point Coordinatoren gibt. Das kann dann der Fall sein, wenn viele Access Points ein Infrastruktur-Netz bilden. Um diese Kollisionen zu minimieren, benutzt der Point Coordinator eine zufällige Backoff-Zeit, wenn er ein beschäftigtes Medium vorfindet, bevor er versucht, den initialen Beacon-Frame auszusenden.

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