پروتکل اختصاصی میکروتیک Nv2

پروتکل اختصاصی میکروتیک Nv2

پروتکل اختصاصی میکروتیک Nv2. پروتکل Nv2 یک پروتکل بی سیم اختصاصی است که توسط MikroTik برای استفاده با تراشه های بی سیم Atheros 802.11 توسعه یافته است. Nv2 بر اساس فناوری دسترسی به رسانه TDMA (Time Division Multiple Access) به جای فناوری دسترسی به رسانه CSMA (Carrier Sense Multiple Access) است که در دستگاه‌های معمولی 802.11 استفاده می‌شود.

فناوری دسترسی به رسانه TDMA مشکل گره پنهان را حل می کند و استفاده از رسانه را بهبود می بخشد، بنابراین توان عملیاتی و تأخیر را به ویژه در شبکه های PtMP بهبود می بخشد.

Nv2 برای تراشه‌های Atheros 802.11n و تراشه‌های قدیمی 802.11a/b/g از AR5212 پشتیبانی می‌شود، اما در تراشه‌های قدیمی‌تر AR5211 و AR5210 پشتیبانی نمی‌شود. این بدان معنی است که هر دو – 11n و دستگاه های قدیمی می توانند در یک شبکه شرکت کنند و برای پیاده سازی Nv2 در شبکه نیازی به ارتقاء سخت افزار نیست.

دسترسی به رسانه در شبکه Nv2 توسط Nv2 Access Point کنترل می شود. Nv2 AP زمان را به «دوره‌هایی» با اندازه ثابت تقسیم می‌کند که به صورت پویا به بخش‌های downlink (داده‌های ارسال شده از AP ​​به کلاینت‌ها) و Uplink (داده‌های ارسال شده از مشتریان به AP) بر اساس وضعیت صف روی AP و کلاینت‌ها تقسیم می‌شوند. زمان Uplink بیشتر بین مشتریان متصل بر اساس نیاز آنها برای پهنای باند تقسیم می شود. در ابتدای هر دوره، AP برنامه‌ای را پخش می‌کند که به مشتریان می‌گوید چه زمانی باید ارسال کنند و چه زمانی می‌توانند استفاده کنند.

به منظور اجازه دادن به کلاینت‌های جدید برای اتصال، Nv2 AP به طور دوره‌ای زمان Uplink را برای کلاینت «نامشخص» اختصاص می‌دهد – این فاصله زمانی توسط یک کلاینت جدید برای شروع ثبت نام در AP استفاده می‌شود. سپس AP تأخیر انتشار بین AP و کلاینت را تخمین می زند و شروع به برنامه ریزی دوره ای زمان Uplink برای این مشتری می کند تا ثبت نام کامل شود و داده ها را از مشتری دریافت کند.

Nv2 انتخاب نرخ پویا را بر اساس هر مشتری و ARQ برای انتقال داده ها پیاده سازی می کند. این امکان ارتباطات قابل اعتماد را در سراسر پیوندهای Nv2 فراهم می کند.

برای QoS Nv2 تعداد متغیری از صف‌های اولویت را با زمان‌بندی QoS پیش‌فرض داخلی اجرا می‌کند که می‌تواند با خط‌مشی QoS دقیق بر اساس قوانین فایروال یا اطلاعات اولویت منتشر شده در شبکه با استفاده از اولویت VLAN یا بیت‌های MPLS EXP همراه شود.

محدودیت پروتکل Nv2 511 مشتری در هر رابط است.

وضعیت اجرای پروتکل Nv2

Nv2 دارای ویژگی های زیر است:

دسترسی به رسانه TDMA
پشتیبانی از WDS
پشتیبانی QoS با تعداد متغیر یا صف های اولویت
رمزگذاری داده ها
ویژگی های احراز هویت RADIUS
زمینه های آمار
پشتیبانی از حالت Downlink رفع شد
پشتیبانی از نسبت Uplink/Downlink
پشتیبانی آزمایشی همگام سازی Nv2 AP

سازگاری و همزیستی با سایر پروتکل های بی سیم

پروتکل Nv2 با پروتکل‌ها یا پیاده‌سازی‌های بی‌سیم موجود دیگر، چه مبتنی بر TDMA یا هر نوع دیگری، سازگار یا بر اساس آن نیست. این بدان معناست که فقط دستگاه های پشتیبانی کننده و فعال Nv2 می توانند در شبکه Nv2 شرکت کنند.

دستگاه های معمولی 802.11 تشخیص نمی دهند و نمی توانند به Nv2 AP متصل شوند. دستگاه‌های RouterOS که از Nv2 پشتیبانی می‌کنند (یعنی دارای RouterOS نسخه 5.0rc1 یا بالاتر) هنگام صدور فرمان اسکن، APهای Nv2 را مشاهده می‌کنند، اما فقط در صورت پیکربندی صحیح به Nv2 AP متصل می‌شوند.

از آنجایی که Nv2 از فناوری CSMA استفاده نمی کند، ممکن است هر شبکه دیگری را در همان کانال مختل کند. به همین ترتیب شبکه های دیگر ممکن است شبکه Nv2 را مختل کنند، زیرا هر سیگنال دیگری نویز در نظر گرفته می شود.

نکات کلیدی در مورد سازگاری و همزیستی:

فقط دستگاه های RouterOS می توانند در شبکه Nv2 شرکت کنند
فقط دستگاه‌های RouterOS هنگام اسکن Nv2 AP را می‌بینند
شبکه Nv2 شبکه های دیگر را در همان کانال مختل می کند
شبکه Nv2 ممکن است تحت تأثیر هر شبکه دیگری (Nv2 یا غیر) در همان کانال قرار گیرد
دستگاه دارای Nv2 به هیچ شبکه مبتنی بر TDMA دیگر متصل نخواهد شد

چگونه Nv2 با Nstreme و 802.11 مقایسه می شود.

Nv2 در مقابل 802.11

تفاوت های کلیدی بین Nv2 و 802.11:

دسترسی رسانه توسط AP برنامه‌ریزی می‌شود – این مشکل گره پنهان را از بین می‌برد و امکان اجرای سیاست دسترسی متمرکز رسانه را فراهم می‌کند – AP میزان زمان مصرف شده توسط هر کلاینت را کنترل می‌کند و می‌تواند به جای هر دستگاهی که برای دسترسی به رسانه تلاش می‌کند، زمان را بر اساس برخی از سیاست‌ها به مشتریان اختصاص دهد.

کاهش سربار تاخیر انتشار – هیچ ACK برای هر فریم در Nv2 وجود ندارد – این به طور قابل توجهی توان عملیاتی را بهبود می بخشد، به خصوص در پیوندهای مسافت طولانی که در آن فریم داده و تاخیر انتشار فریم ACK به طور قابل توجهی اثربخشی استفاده از رسانه را کاهش می دهد.

کاهش سربار به ازای هر فریم – Nv2 برای به حداکثر رساندن استفاده از رسانه اختصاص داده شده و کاهش سربار هر فریم (فضاهای بین فریم، مقدمه ها) تجمع و تکه تکه شدن فریم را اجرا می کند.

Nv2 در مقابل Nstreme

تفاوت های اصلی بین Nv2 و Nstreme:

کاهش هزینه نظرسنجی – به جای نظرسنجی از هر مشتری، Nv2 AP یک برنامه زمانبندی uplink را پخش می کند که زمان را به چندین مشتری اختصاص می دهد، این را می توان “نظرسنجی گروهی” در نظر گرفت – هیچ زمانی برای نظرسنجی هر مشتری به صورت جداگانه تلف نمی شود و زمان بیشتری برای انتقال داده واقعی باقی می ماند. این امر توان عملیاتی را به خصوص در تنظیمات PtMP بهبود می بخشد.

کاهش سربار تاخیر انتشار – Nv2 نباید هر مشتری را به صورت جداگانه نظرسنجی کند، این اجازه می دهد تا بر اساس فاصله تخمینی (تاخیر انتشار) به مشتریان برنامه زمانی آپلینک ایجاد کنید تا استفاده از رسانه موثرترین باشد. این امر توان عملیاتی را به خصوص در تنظیمات PtMP بهبود می بخشد.

کنترل بیشتر روی تأخیر – کاهش سربار، اندازه دوره قابل تنظیم و ویژگی های QoS امکان کنترل بیشتر بر تأخیر در شبکه را فراهم می کند.

مهاجرت به Nv2

استفاده از تنظیمات پروتکل بی سیم در مهاجرت یا ارزیابی پروتکل Nv2 در شبکه های موجود بسیار ساده است و تا حد امکان زمان خرابی را کاهش می دهد. این مراحل توصیه شده است:

• AP را به نسخه ای ارتقا دهید که از Nv2 پشتیبانی می کند، اما هنوز Nv2 را در AP فعال نکنید.
  
• کلاینت ها را به نسخه ای ارتقا دهید که از Nv2 پشتیبانی می کند
  
• همه کلاینت ها را با پروتکل بی سیم=Nv2-nstreme-802.11 پیکربندی کنید. مشتریان همچنان با استفاده از پروتکلی که قبلا استفاده شده بود به AP متصل خواهند شد، زیرا AP هنوز به Nv2 تغییر نکرده است.
  
• تنظیمات مربوط به Nv2 را در AP پیکربندی کنید
  
• اگر لازم است از رمزگذاری داده ها و احراز هویت ایمن استفاده کنید، تنظیمات مربوط به امنیت Nv2 را در AP و کلاینت ها پیکربندی کنید (به امنیت در شبکه Nv2 مراجعه کنید).
  
• تنظیم wireless-protocol=Nv2 در AP. این باعث می شود AP به پروتکل Nv2 تغییر کند. مشتریان اکنون باید با استفاده از پروتکل Nv2 متصل شوند.
  
• در صورت بروز مشکل، به راحتی می توانید با تغییر دادن پروتکل قبلی به پروتکل قبلی که قبلاً در AP استفاده شده است، برگردید.
  
• تنظیمات مربوط به Nv2 را برای به دست آوردن تأخیر و توان عملیاتی قابل قبول تنظیم کنید
  
• اجرای سیاست QoS برای حداکثر عملکرد.

راهنمای عیب یابی اساسی:

کلاینت‌ها در اتصال یا قطع ارتباط با خطای «مدت زمان بازه» مشکل دارند – بررسی کنید که تنظیمات Nv2-cell-radius به درستی تنظیم شده باشد.

توان عملیاتی کم غیرمنتظره در پیوندهای مسافت طولانی اگرچه سیگنال و نرخ خوب است – سعی کنید تنظیم اندازه دوره tdma را افزایش دهید

همگام سازی Nv2 AP

این ویژگی به چندین AP های MikroTik Nv2 در یک مکان اجازه می دهد تا با کاهش تداخل بین یکدیگر، به شکل بهتری همزیستی کنند. این ویژگی پنجره‌های زمان ارسال/دریافت APها را در یک فرکانس همگام‌سازی می‌کند، به طوری که همه APهای همگام‌سازی شده MikroTik Nv2 همزمان ارسال/دریافت کنند. این امکان استفاده مجدد از فرکانس بی‌سیم مشابه را در مکان برای چندین AP فراهم می‌کند که انعطاف‌پذیری بیشتری در برنامه‌ریزی فرکانس دارد.

برای ایجاد راه اندازی همگام سازی Nv2:

• برای همگام سازی Nv2 باید یک AP اصلی Nv2 انتخاب شود و “nv2-mode=sync-master” همراه با “nv2-sync-secret” مشخص شود.
  
• برای Nv2 Slave AP باید همان فرکانس بی‌سیم Master AP استفاده شود و “nv2-mode=sync-slave” باید با همان “nv2-sync-secret” مانند پیکربندی Master AP مشخص شود.
  
• وقتی Master AP فعال است، Slave AP سعی می کند با تطبیق آن با «nv2-sync-secret» مشخص شده، جستجوی Master AP را آغاز کند.
  
• پس از پیدا شدن Master AP، Slave AP فاصله تا Master AP را محاسبه می کند، زیرا ممکن است Master AP در همان مکان واقع نشده باشد.
  
• سپس Slave AP به عنوان AP شروع به کار می کند و اندازه دوره و نسبت downlink را از AP ​​همگام سازی شده Master تطبیق می دهد.
  
• علاوه بر این، پس از عملیاتی شدن Slave AP، سایر APهای Slave می توانند از این Slave AP برای همگام سازی استفاده کنند.
  
• Slave AP به طور دوره‌ای به Master AP گوش می‌دهد و بررسی می‌کند که آیا “nv2-sync-secret” همچنان مطابقت دارد و دوباره پارامترها را تطبیق می‌دهد. اگر رابط Master AP غیرفعال/فعال باشد، همه Slave نیز غیرفعال می شوند و فرآیند همگام سازی را از ابتدا آغاز می کنند.
  
• اگر Master AP کار را متوقف کند، Slave AP نیز به دلیل نداشتن اطلاعات همگام‌سازی، از کار می‌افتد.

QoS در شبکه Nv2

QoS در Nv2 با استفاده از تعداد متغیر صف های اولویت پیاده سازی می شود. صف برای انتقال بر اساس قانون توصیه شده توسط 802.1D-2004 در نظر گرفته می شود – فقط در صورتی که تمام صف های اولویت بالاتر خالی باشند. در عمل این بدان معناست که ابتدا تمام فریم های صف با اولویت بالاتر ارسال می شود و تنها پس از آن صف بعدی در نظر گرفته می شود. بنابراین سیاست QoS باید با دقت طراحی شود تا صف های با اولویت بالاتر باعث گرسنگی صف های با اولویت پایین تر نشود.

خط مشی QoS در شبکه Nv2 توسط AP کنترل می شود، مشتریان خط مشی را از AP ​​تطبیق می دهند. خط مشی QoS در AP با پارامترهای Nv2-queue-count و Nv2-qos پیکربندی شده است. پارامتر Nv2-queue-count تعداد صف های اولویت استفاده شده را مشخص می کند. نگاشت فریم ها به صف ها توسط پارامتر Nv2-qos کنترل می شود.

Nv2-qos = پیش فرض

در این حالت، فریم خروجی ابتدا توسط الگوریتم خط مشی QoS داخلی بررسی می شود که صف را بر اساس نوع و اندازه بسته انتخاب می کند. اگر قوانین داخلی مطابقت نداشته باشند، صف بر اساس فیلد اولویت فریم انتخاب می شود، مانند حالت Nv2-qos=فریم اولویت.

Nv2-qos=فریم اولویت

در این حالت صف QoS بر اساس فیلد اولویت فریم انتخاب می شود. توجه داشته باشید که فیلد اولویت قاب برخی از فیلدها در هدرها نیست و بنابراین فقط زمانی معتبر است که بسته توسط دستگاه داده شده پردازش شود. فیلد اولویت فریم باید به طور صریح توسط قوانین فایروال یا به طور ضمنی از اولویت ورودی توسط فرآیند ارسال فریم تنظیم شود، به عنوان مثال، از بیت های MPLS EXP. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فیلد اولویت قاب، نگاه کنید به:

بیت EXP و صف MPLS

اولویت WMM و VLAN
صف بر اساس اولویت قاب مطابق با اولویت توصیه شده کاربر 802.1D نسبت به نگاشت کلاس ترافیک انتخاب می شود. نقشه برداری به تعداد صف های موجود (پارامتر Nv2-queue-count) بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر تعداد صف ها 4 باشد، نقشه برداری به صورت زیر است (توجه کنید که چگونه این نگاشت شبیه نقشه برداری مورد استفاده توسط WMM است):

اولویت 0,3 -> صف 0
اولویت 1،2 -> صف 1
اولویت 4،5 -> صف 2
اولویت 6،7 -> صف 3
اگر تعداد صف ها 2 باشد (پیش فرض)، نقشه برداری به صورت زیر است:

اولویت 0،1،2،3 -> صف 0
اولویت 4،5،6،7 -> صف 1
اگر تعداد صف ها 8 باشد (حداکثر ممکن)، نقشه برداری به صورت زیر است:

اولویت 1 -> صف 0
اولویت 2 -> صف 1
اولویت 0 -> صف 2
اولویت 3 -> صف 3
اولویت 4 -> صف 4
اولویت 5 -> صف 5
اولویت 6 -> صف 6
اولویت 7 -> صف 7
برای سایر نقشه‌برداری‌ها، بحث در مورد منطق این نگاشتها و شیوه‌های توصیه‌شده، لطفاً به 802.1D-2004 مراجعه کنید.

امنیت در شبکه Nv2

پیاده سازی امنیت Nv2 دارای ویژگی های زیر است:

رمزگذاری داده ها با سرعت سخت افزاری با استفاده از AES-CCM با کلیدهای 128 بیتی.
دست دادن 4 طرفه برای مدیریت کلید (شبیه به 802.11i)؛
روش احراز هویت کلید از پیش مشترک (شبیه به روش 802.11i)؛
کلیدهای گروهی که به طور دوره ای به روز می شوند (برای داده های پخش و چندپخشی استفاده می شوند).
پروتکل اختصاصی Nv2 از مکانیسم های امنیتی 802.11 استفاده نمی کند، بنابراین پیکربندی امنیتی متفاوت است. رابطی که از پروتکل Nv2 استفاده می کند، تنظیمات نمایه امنیتی را نادیده می گیرد. در عوض، امنیت با تنظیمات رابط زیر پیکربندی می شود:

Nv2-security – این تنظیم استفاده از امنیت را در شبکه Nv2 فعال/غیرفعال می کند. توجه داشته باشید که وقتی امنیت در AP فعال باشد، کلاینت هایی با امنیت غیرفعال را نمی پذیرد. به همین ترتیب کلاینت هایی با امنیت فعال به AP های ناامن متصل نمی شوند.
Nv2-preshared-key – کلید از پیش اشتراک‌گذاری شده برای استفاده از احراز هویت. کلیدهای رمزگذاری داده ها از کلید از پیش به اشتراک گذاشته شده در هنگام دست دادن 4 طرفه مشتق می شوند. کلید اشتراک‌گذاری شده باید یکسان باشد تا 2 دستگاه ارتباط برقرار کنند. اگر کلید از پیش به اشتراک گذاشته شده متفاوت باشد، اتصال به پایان می رسد زیرا طرف راه دور نمی تواند پیام های تبادل کلید را به درستی تفسیر کند.