aula15-redes ad hoc
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Redes Ad-Hoc
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Redes Ad-HocRedes Wireless
Necessidades
Aumento nas vendas de computadores portáteis
Comodidade diferencial
Disponíveis para o uso em qualquer lugar
Compartilhamento de informações entre seus usuários.
Compartilhamento
Flexível e simples
Resolve dois grandes problemas
Necessidade de haver um administrador de tarefas
Gerenciador de dificuldades física
Coordenador de interconexão entre computadores (nós da rede)
Redes extremamente flexivel
Possibilidade de comunicação a qualquer instante e em qualquer lugar.
Fundamento do conceito de redes Ad Hoc.
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Redes Ad-HocRedes wireless
Tipo de redes
Redes infra-estruturadas
Redes Ad Hoc
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Redes Ad-HocRedes wireless
Tipo de redes
Redes infra-estruturadas
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Redes Ad-HocRedes wireless
Tipo de redes
Redes infra-estruturadas
Host Móvel (HM) está em contato direto com uma Estação de Suporte à Mobilidade (ESM)
Ponto de Acesso (AP) para rede fixa.Funcionamento semelhante ao da telefonia celularToda a comunicação deve passar pela central,
Independe a proximidade dos equipamentos móveisToda a comunicação é suportada pelas estações de suporte à mobilidadeOs móveis estão impossibilitados de comunicação direta entre si
As estações de suporte podem estão conectadas a gatewaysPermitem a comunicação entre os móveis e a parte fixa da rede.
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Redes Ad-HocRedes wireless
Tipo de redes
Redes Ad Hoc
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Redes Ad-HocRedes wireless
Tipo de redes
Redes Ad Hoc
MANET ( Mobile Ad hoc NETwork ),
Dispositivos são capazes de trocar informações entre si.Não há pontos de acesso ou estações de suporte à mobilidade (sem infra-estrutura de conexão) Os nós dependem uns dos outros para manter a rede conectada. Utilizadas em situações onde não faz sentido instalar uma rede fixa
Os nós podem se mover arbitrariamenteTopologia da rede muda freqüentemente e de forma imprevisívelA conectividade entre os nós móveis muda constantementeRequer permanente adaptação e reconfiguração de rotasLimitações de banda e de energia
Desafio Roteamento multiponto
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Redes Ad-HocAplicações
Utilização
Cenários onde exista uma necessidade de se instalar rapidamente uma rede de comunicação
Onde não há uma infra-estrutura previamente instalada
Ex:
Coordenação de resgates em situações de desastre
Troca de informações táticas em campos de batalha
Compartilhamento de informações em reuniões e aulas.
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Redes Ad-HocVantagens
Instalação rápida:
Podem ser estabelecidas dinamicamente em locais onde não haja previamente uma infra-estrutura instalada
Tolerância à falhas
Permanente adaptação e reconfiguração das rotas permitem que perdas de conectividade
Facilidade de estabelecimento de novas rotas
Conectividade
Dois móveis podem se comunicar diretamente desde de que cada nó esteja dentro da área de alcance do outro
Mobilidade
Vantagem primordial com relação às redes fixas
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Redes Ad-HocDesvantagens
Roteamento
A mobilidade dos nós e uma topologia de rede dinâmica contribuem diretamente para tornar a construção de algoritmos de roteamento um dos principais desafios
Localização
Não há informações geográficas que auxiliem na determinação do posicionamento de um móvel
Taxa de erros
A taxa de erros associada a enlaces sem-fio é mais elevada quando comparada aos enlaces em redes estruturadas
Banda passante
Com cabeamento convencional, a banda passante pode chegar a 1Gbps. Nos enlaces via redes wireless temos taxas de até 2Mbps tipicamente
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Redes Ad-Hoc
Redes em topologia MESH
Conectividade com mais de um nodo.
Possuem a capacidade de auto-formação, auto-manutenção e auto-organização.
São formadas basicamente pelos roteadores mesh e pelos clientes mesh.
Comunicação multi-hop.
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Redes Ad-Hoc
Redes em topologia MESH
Arquiteturas
Infra-Estrutura
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Redes Ad-Hoc
Redes em topologia MESH
Arquiteturas
Cliente
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Redes Ad-Hoc
Redes em topologia MESH
Arquiteturas
Híbridos
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Qualidades desejáveis
Operação distribuída
O algoritmo de roteamento deve evitar a formação de loops de roteamento
Soluções do tipo TTL (Time-to-Live) devem ser evitadas
Abordagens estruturadas podem levar a um melhor desempenho
Operação sob demandaAs rotas devem ser criadas somente quando um nó fonte deseja estabelecer uma comunicaçãoDesvantagem é o tempo gasto na descoberta de uma rota
Operação pró-ativaAs rotas são previamente armazenadas em tabelas de roteamento
Latência causada pode ser inaceitável
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Qualidades desejáveis
Segurança
É desejável a existência de técnicas para evitar espionagem e modificação de dados transmitidos
Adaptar aos períodos de inatividade
O protocolo de roteamento deve se adaptar sem maiores conseqüências
Suporte a enlaces unidirecionais
Normalmente assumi-se que um enlace é bidirecional e vários algoritmos não funcionam quando operando em enlaces unidirecionais.
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Propostas
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Categorias
Pró-ativos
São enviadas informações e atualizações sobre cada par de nós da rede em intervalos fixos para manter as tabelas de roteamento atualizadas
Apresentam em sua tabelas informações sobre todos os destinos
Utilização imediata das rotas
Reativos
Estes protocolos estabelecem uma rota ao destino apenas quando há pacotes a serem enviados
Busca de rota por demanda, não há rotas permanentes
Utilização eficiente de energia e largura de banda
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Categorias
Híbridos
Combinam características de protocolos pró-ativos e reativos
Pró-ativos;Comunicação interna a uma zona;Reativos.Comunicação entre as zona;Zona: nodos com proximidades de apenas 1 salto
Location-AwareUtiliza-se da posição física (coordenadas geográficas) dos nós para estabelecer uma rota
Energy-AwareConsidera a energia contida em cada nó para fazerMinimiza a energia consumida para enviar um pacoteMaximiza o tempo de vida da rede
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Pesquisas
Estudos continuam no sentido de criar uma rede mais robusta e eficiente.
Protocolos em que as pesquisas estão mais atuantes
AODV, DSR, ambos reativos
OLSR, TBRP, ambos pró-ativos
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Protocolo OLSR (Optimized Link State Routing)
É pró-ativo
Está no processo de padronização pelo IEEE 802.11s para redes Wireless Mesh
Baseado em estados de enlace
Sua função principal é limitar a quantidade de nós da rede que encaminha estados do enlace, a fim de eliminar redundâncias
Utilizada uma técnica chamada MPR (MultiPoint Relay)
Quando um nó recebe um pacote de controle, retransmite esses dados aos nós vizinhos ou “inundação” (flooding).
Com o funcionamento do OLSR, o número de nós que retransmitirá os pacotes será limitado
A escolha de cada nó é feita por um consenso entre seus nós vizinhos localizados a um hop.
Dessa maneira, cada nó receberá apenas uma vez as informações, ou seja, não haverá nós recebendo os pacotes mais de uma vez.
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Redes Ad-HocProtocolos de roteamento
Protocolo AODV (Ad Hoc On- Demand Distance Vector)
Segunda geração de protocolos de roteamento
DYMO (Dynamic On-demand MANET Routing Protocol Protocolo adaptativo a cenários de alta mobilidade Evitar desperdício de banda Minimizar o processamento nos nós
São utilizadas tabelas de roteamento tradicionais, que armazenam apenas o próximo salto Sendo um protocolo reativo, quando é necessário inicia o Processo de Descoberta de Rotas
Manutenção de RotasPeriodicamente são enviados pacotes chamados hello entre os nós para se verificar a existência e ruptura de rotasQuando um desses pacotes é esperado por algum nó mas não é recebido, este detecta o erro de transmissão (por exemplo, uma quebra de ligação) e, então, é enviado imediatamente um pacote sinalizador de erro (RERR) de volta para o nó de origem
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Redes Ad-Hoc
Protocolos de roteamento
Protocolo DSR (Dynamic Source Routing)
Melhor desempenho em ambientes onde a velocidade de mobilidade dos nós é baixa, porém este não oferece nenhuma adaptação no caso contrário.
Cada nó armazena as rotas conhecidas
Sendo do tipo reativo, dispositivos do sistema se movem a uma velocidade muito alta, os caminhos armazenados tornam-se inválidos
É possível dividir esse protocolo em dois sub-protocolos
Descoberta e Manutenção de Rotas
Manutenção de Rotas
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Redes Ad-Hoc
Protocolos de roteamento
Diferenças entre DSR e AODV
Ambos são reativos e propõem que, numa rede Ad Hoc, se utilizem os processos de Descoberta e Manutenção de Rotas.
Diferenças
DSR
Cada nó na rede possui em sua tabela de roteamento todas as rotas "salto a salto", da origem até o nó de destino
AODV
Utiliza em sua tabela uma entrada para cada destinoNão contem a rota inteira até um determinado nó, mas sim, o próximo salto para o qual o pacote deverá passar.
AODV apresenta o melhor desempenho em redes cujos nós são em maiores quantidades e possuem maior mobilidade.
DSR é melhor em redes com baixa mobilidade e número de nós
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Redes Ad-Hoc
Protocolos de roteamento
Protocolo DSDV (Destination - Sequenced Distance-Vector)
Protocolo pró-ativo
Enviara sua tabela de rotas aos seus vizinhos inspirado no Distance - Vector juntamente com a implementação de números seqüenciais
Estes permitem saber quando uma entrada na tabela de roteamento foi alterada e o autor desta ação
Tabela de Roteamento
As entradas da tabela de roteamento deste protocolo possuirão os seguintes campos:
Destino: Nós da rede para os quais é possível enviar dados.
Próximo: Define para qual nó adjacente o dado deve ser enviado para que chegue ao seu destino.
Métrica: É uma medida de distância que mostra a quantos hops se encontra o destino.
Número de Seqüência: Número criado para a sincronização das informações recebidas e garantia da não ocorrência dos indesejáveis loops infinitos.
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Redes Ad-Hoc
Segurança
Tipos de adversário
Adversário Semi-Honesto
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Segurança
Tipos de adversário
Adversário Malicioso
M = I lo ve yo u . M ’ = I h ate yo u .
Redes Ad-Hoc
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Confidencialidade
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Autenticidade
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Certificação Digital
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Autoridade Certificadora
Autoridade Certificadora
… parece ser a solução ideal para redes ad-hoc. Mas ...
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Autoridade Certificadora
A u to rid a d e C e rtifica d o raC o rro m p id a
o u In d isp o n ív e l
… e se alguma coisa der errado ?! ...
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Criptografia de Limiar
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Redes Ad - Hoc
Segurança
Criptografia de Chave Pública
Criptografia de Limiar
Secret Sharing
n participantes compartilham shares de um segredo.Segredo Perfeito
t participantes não aprendem nada sobre o segredoAcessibilidade
t + 1 participantes podem recuperar o segredo.
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Passo 1
Material:
1 conector N externo
1 lata de Óleo de soja vazia
fio 4.00 mm
solda
Alicate, ferro de solda, etc....
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Passo 2
Limpe bem a lata, e abre corretamente uma das extremidades da lata
Faça um furo à 1/4 da do fundo da lata como ilustrado no desenho
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Passo 3
Solde um pedaço de 3cm de fio rigido no conector N externo como mostra a figura
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Passo
Encaixe o conector no furo feito na lata e prenda com parafusos de porca ou com pop.
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Conector preso com pop
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Veja como ficou por dentro da lata.
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
Passo
Esta pronto.. agora é so conectar seu pig tail na antena e no seu cartao ou placa. Ou ate mesmo um cabo coaxial RGC213 pra colocar sua antena em um local mais apropriado.
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Redes Ad - HocComo construir uma antena wireless
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Redes Ad-Hoc
Questionário
1) Qual o objetivo do MPR (MultiPoint Relay) no protocolo OLSR?
2) Ambos os protocolos AODV e DSR são reativos, qual é sua principal diferença?
3) Para que servem os números de seqüência implementados no protocolo DSDV?
4) O que são protocolos pró-ativos e reativos?
5) O que são redes Ad Hoc?
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Fim da aula