IEEE802.11s 規格

IEEE 802.11sは、無線ローカル エリア ネットワーク (WLAN) 標準であり、メッシュ ネットワーキング用のIEEE 802.11修正であり、無線デバイスを相互接続して無線 LANメッシュ ネットワークを作成する方法を定義しています。このネットワークは、比較的固定された (移動できない) トポロジや無線アドホック ネットワークに使用できます。IEEE 802.11s タスク グループは、大学や業界からのボランティアの協力を得て、無線メッシュ ネットワーキングの仕様と設計ソリューションを提供しました。このドキュメントは標準として、最終決定前に何度も繰り返し改訂されました。

802.11 は、ワイヤレス ネットワーク伝送プロトコルを管理するIEEE 標準規格のセットです。これらは現在、家庭、オフィス、一部の商業施設でワイヤレス接続を提供するために広く使用されています。

IEEE 802.11s規格は2011年に発行され、2012年に発行されたIEEE 802.11規格の一部となり、2012年に置き換えられました。^[1]

802.11s は、「自己構成型マルチホップ トポロジ上の無線対応メトリック」を使用して ブロードキャスト/マルチキャストとユニキャスト配信の両方をサポートするアーキテクチャとプロトコルを定義することにより、IEEE 802.11 MAC標準を拡張します。

802.11s は、実際のトラフィックを伝送するために、本質的に802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac、または802.11axのいずれかに依存します。実際のネットワークの物理トポロジに適した 1 つ以上のルーティング プロトコルが必要です。802.11s では、ハイブリッド ワイヤレス メッシュ プロトコル、または HWMP ^{[2] が}デフォルトでサポートされている必要があります。ただし、他のメッシュ、アドホック (アソシエティビティ ベース ルーティング、ゾーン ルーティング プロトコル、およびロケーション ベース ルーティング) または動的リンク状態ルーティング ( OLSR、BATMAN ^{[引用が必要]}、OSPF )、さらには静的ルーティング ( WDS )がサポートされている場合もあります。これらのルーティング プロトコルの比較については、以下の詳細な説明を参照してください。

メッシュは、多くの場合、多数の小さなノードで構成されます。モバイル ユーザーや高負荷が関係する場合、802.11 だけでなく他のネットワーク ( GSM、Bluetooth、PCS、その他のコードレス電話) から 1 つのベース ステーションから別のベース ステーションへのハンドオフが発生することがよくあります。したがって、 802.11 に従うノードとそうでないノードの両方の間でこのハンドオフを規定するIEEE 802.21が必要になる場合があります。 これは、メッシュのデッド ゾーンを最小限に抑えるために、 OpenBTSに基づく GSM ルーティングなど、より長距離の低帯域幅のサービスが展開されている場合に特に可能性が高くなります。

メッシュ ネットワークでは、特に一時的な訪問者集団にサービスを提供する場合、以前は不明だった相手によるネットワーク アクセスが頻繁に発生します。そのため、ほとんどのメッシュ ネットワークでは、事前登録や事前のオフライン通信なしでこれらのユーザーを認証するために、付随するIEEE 802.11u標準が必要になります。標準以前のキャプティブ ポータルアプローチも一般的です。メッシュ セキュリティの詳細な説明は以下を参照してください。

802.11s は、2003 年 9 月に IEEE 802.11 の研究グループとして開始されました。2004 年 7 月にタスク グループになりました。2005 年 5 月に提案の募集が開始され、2005 年 7 月に 15 件の提案が投票にかけられました。一連の排除と統合の後、提案は 2 つ (「SEE-Mesh」と「Wi-Mesh」の提案) に減り、2006 年 1 月に共同提案になりました。この統合された提案は、2006 年 3 月に全員一致の確認投票を経てドラフト D0.01 として承認されました。

この草案は、非公式のコメント解決を経て、2006 年 11 月にドラフト D1.00 としてレター投票に提出されました。ドラフト D2.00 は 2008 年 3 月に提出されましたが、承認率はわずか 61% で却下されました。明確化と整理に 1 年を費やし、ドラフト D3.00 が作成され、2009 年 3 月に 79% の承認を得て WG 承認に達しました。

2011年6月、TG草案12.0に関する第5回再循環スポンサー投票が締め切られました。草案は97.2%の承認率を達成しました。^[3]

802.11仕様の2012年リリース（802.11-2012）^[4]には、メッシュルーティング機能が直接組み込まれています。

802.11sワイヤレス メッシュ ネットワークデバイスは、メッシュ ステーション (メッシュ STA)、または単にアドホック ノードと呼ばれます。メッシュ STA は相互にメッシュ リンクを形成し、アドホック モバイルルーティングプロトコルを使用してメッシュ パスを確立できます。このアーキテクチャの重要な側面は、マルチホップワイヤレス リンクの存在と、他のノードを経由して宛先ノードにパケットをルーティングすることです。

802.11sはデフォルトの必須ルーティングプロトコル（ハイブリッドワイヤレスメッシュプロトコル、またはHWMP）を定義していますが、 ^[2]ベンダーは代替ルーティングプロトコルを使用して運用できます。HWMPは、オンデマンドアドホックルーティングアプローチとツリーベースルーティングを使用するAODV（RFC 3561 ^{[5] ）の組み合わせに触発されています。オンデマンドアドホックルーティングの例には、}ダイナミックソースルーティングとアソシエティビティベースルーティングがあります。AODVルート検出とローカライズされたルート修復アプローチは、アソシエティビティベースルーティングと同じです。以前の研究^{[6] [7] [8] [9]}では、これらのさまざまなルーティングプロトコルについて詳細に説明および比較しました。^[10]

メッシュ STA は、メッシュ サービスを使用してネットワーク内の他のデバイスと通信する個別のデバイスです。また、802.11 アクセス ポイント (AP) と共存して、幅広い市場で入手可能な 802.11 ステーション (STA) にメッシュ ネットワークへのアクセスを提供することもできます。また、メッシュ STA は、ゲートウェイの役割を実装し、1 つ以上の非 802.11 ネットワークへのアクセスを提供する 802.11 ポータルと共存することもできます。どちらの場合も、802.11 はプロキシ メカニズムを提供して非メッシュ 802 デバイスにアドレス指定サポートを提供し、エンドポイントが外部アドレスを認識できるようにします。

802.11s には、決定論的なネットワーク アクセス、輻輳制御および省電力 のフレームワークを提供するメカニズムも含まれています。

メッシュには定義された役割はありません。クライアントとサーバー、イニシエーターとレスポンダーはありません。したがって、メッシュで使用されるセキュリティ プロトコルは、どちらか一方が他方に対して開始できるか、両側が同時に開始できる、真のピアツーピア プロトコルである必要があります。

ピア間では、802.11s は安全なパスワードベースの認証と鍵確立プロトコルである同時同等性認証(SAE) を定義します。SAE は、プライマリ巡回グループまたは楕円曲線である有限巡回グループを使用したDiffie-Hellman 鍵交換に基づいています。^[11] Diffie-Hellman 鍵交換の問題は、認証メカニズムがないことです。そのため、結果として得られる鍵は、事前共有鍵と両方のピアのMAC アドレスの影響を受け、認証の問題を解決します。

ピアが互いを発見すると (セキュリティが有効になっている場合)、SAE 交換に参加します。SAE が正常に完了すると、各ピアは相手がメッシュ パスワードを所有していることを認識します。また、SAE 交換の副産物として、2 つのピアは暗号的に強力なキーを確立します。このキーは、「Authenticated Mesh Peering Exchange」(AMPE) とともに使用され、安全なピアリングを確立し、ルーティング トラフィックを含むメッシュ トラフィックを保護するためのセッション キーを導出します。

IEEE 802.11s修正は、open80211s、OLPCなどの多くの製品でサポートされています。^[12] open80211sでは、32ノード未満のより小さなメッシュ^[13]がサポートされています。プロジェクトの一部は、以前の（ドラフト）バージョンに基づいています。

• 802.11sドラフトのリファレンス実装は、Linuxカーネルのmac80211レイヤーの一部として、バージョン2.6.26以降で利用可能です。^{[14] Linuxコミュニティは、多様なディストリビューションを備えており、}ハイブリッドワイヤレスメッシュプロトコルなどのプロトコルの異機種テストの場を提供しています。^{[15]ルーター用のLinuxディストリビューションである} OpenWrtは、メッシュネットワークをサポートしています。^{[16] [17]}
• FreeBSDでは、802.11sドラフトはFreeBSD 8.0からサポートされています。^[18]
• Google Wifiルーターは802.11sメッシュネットワークプロトコルを使用します。^[19]
• MeshPoint.Oneルータは802.11sメッシュネットワークプロトコルを使用します。^[20]

• ワイヤレスメッシュネットワーク
• ワイヤレスアドホックネットワーク
• アドホックルーティングプロトコルのリスト
• モバイルアドホックネットワーク

• 802.11s のステータス
• Wifi/メッシュ - FreeBSD Wiki