02 - redes wireless - arquitetura e protocolos

7/14/2019 02 - Redes Wireless - Arquitetura e Protocolos

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Redes Wireless

Prof. Eduardo Carvalho

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ARQUITETURA E

PROTOCOLOS


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REDES WIRELESS

O padro IEEE 802.11 define uma arquitetura paraas redes sem fio, baseadas na diviso da reacoberta pela rede em CLULAS.

SSID ou ESSID (Service Set Identification) um identificador nico que vem no cabealhodos pacotes enviados atravs de uma redesem fio. O SSID pode ser referenciado comosendo o nome da rede.

BSS (Basic Service Set)- ou Conjunto Bsicode Servio, representa um grupo de estaes

que so logicamente associadas com outras econtroladas por um ponto de acesso.

Arquitetura de Rede Sem Fio 802.11


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REDES WIRELESS

ESS (Extended Service Set) - ou Conjunto de Servio Extendido, representa um

conjunto de estaes formado pela unio de dois ou mais BSSs conectados.

Ponto de Acesso (Access Point AP) a estao-base responsvel pelo envio erecebimento de dados de e para um hospedeiro sem fio que est associado comele.

Como elemento fundamental na arquitetura da WLAN exerce as seguintesfunes:

Autenticao, associao e reassociao: permite que uma estao mvelmesmo saindo de sua clula de origem continue conectada infra-estrutura e noperca a comunicao.

Gerenciamento de potncia: permite que as estaes operem economizando

energia, atravs de um modo chamado depower save. Sincronizao: garante que as estaes associadas a um AP estejam sincronizadas

por um relgio comum.



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REDES WIRELESS

Beacon: Sinais enviados gratuitamente pelos concentradores (AP) para orientar os

clientes.

Ajuda aos clientes perceber e estabelecer conexo com um determinado AP.

Meio Compartilhado:

Da mesma maneira que em redes Ethernet, nas redes Wi-Fi o meio compartilhado entre todas as estaes conectadas a um mesmo concentrador.



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Em 802.11 os hospedeiros sem fio precisam se associar com um AP antes deenviar ou receber quadros de dados.

Quando um AP configurado o administrador precisa: Identificar com o SSID

Escolher um dos Canais (freqncia).

No 802.11b: o espectro de 2,4 GHz-2,485 GHz dividido em 11 canais dediferentes freqncias.

No h sobreposio entre quaisquer dois canais se, e somente se, eles

estiverem separados por quatro ou mais canais.

802.11: Canais


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Uma selva de Wi-Fis (Wi-Fi jungle) qualquer localizao fsica na qual umaestao sem fio recebe um sinal de dois ou mais APs.

Como uma estao sem fio se associa com um determinado AP ?

Como uma estao sem fio sabe quais APs esto dentro da selva ?

802.11: Associao


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Para um hospedeiro se associar com um AP:

1 - Um AP deve enviar periodicamente quadros de sinalizao contendo o SSID eo seu endereo MAC.

2 - A estao sem fio faz uma varredura nos 11 canais em busca dos quadros desinalizao de quaisquer APs

3 - A estao sem fio escolhe um AP para se associar

4 - Mensagem de descoberta DCHP enviada pelo hospedeiro sub-rede paraobter um endereo IP

Para o hospedeiro se associar ao AP necessrio realizar autenticaoUtilizando o endereo MACEmpregar nome de usurio e senhaComunicao com o servidor de autenticao (IEEE 802.11i)

802.11: Associao


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Uma vez associada com um AP, uma estao sem fio pode comear a enviar ereceber quadros de dados.

Muitos hospedeiros sem fio vo querer transmitir quadros de dados ao mesmotempo sobre o mesmo canal.

Sendo assim, para coordenar estas transmisses preciso escolher um protocolo

de acesso mltiplo. Partio de canal

Acesso aleatrio

Revezamento

CDMA

O protocolo escolhido pela IEEE foi o CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance)

IEEE 802.11: acesso mltiplo


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O protocolo CSMA com preveno de coliso foi inspirado pelo sucesso daEthernet e seu protocolo de acesso aleatrio CSMA/CD.

As diferenas entre estes dois protocolos que o CSMA/CA:

No usa deteco de coliso. Ele usa tcnicas de preveno de coliso.

Usa um esquema de reconhecimento/retransmisso devido s altas taxas deerros de bits em canais sem fio.



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Por que o protocolo CSMA/CA no implementa deteco de coliso como oprotocolo Ethernet 802.3 ?

Incapacidade de enviar (o prprio sinal da estao) e receber (para identificar se uma outraestao est transmitindo) ao mesmo tempo. As redes IEEE 802.11 operam no modo halfduplex.

Pode no perceber as colises devido ao problema do terminal escondido e do

desvanecimento.



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Reconhecimento da Camada de Enlace

O reconhecimento utilizado devido s falhas que podem ocorrer durante oenvio de um quadro (de uma estao em uma WLAN), onde estes quadros podemno chegar intactos estao destino.

Como funciona ?

Quando uma estao de destino recebe um quadro que passou na verificao de CRC,ela espera um curto perodo de tempo (SIFS Short Inter-Frame Spacing).

Depois devolve um quadro de reconhecimento (ACK).

Se a estao transmissora no receber um ACK dentro de um determinado tempo,admitir que ocorreu um erro e retransmitir o quadro.

Se mesmo assim a estao transmissora no receber um ACK, desistir e descartar oquadro depois de uma quantidade fixa de retransmisses.

IEEE 802.11 Protocolo MAC: CSMA/CA


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Transmissor 802.11

1. Se o canal percebido ocioso Transmite o quadro inteiro aps um curto

perodo de tempo (DIFS espaamento interquadrosdistribudo)

2. Se o canal percebido ocupado, ento Inicia um tempo de backoff aleatrio

Este temporizador ser decrementado assimque o canal for percebido ocioso Quando o temporizador chegar a zero a

estao transmitir o quadro inteiro.Se no vem ACK, aumenta o intervalo debackoff aleatrio, e repete o passo 2

Receptor 802.11Se o quadro recebido OK

retorna ACK depois de SIFS (ACK necessrio devido ao problema do terminaloculto)


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Por que o protocolo CSMA/CA no transmite quadros de dados to logo percebido que o canal est ocioso, como faz o protocolo CSMA/CD ?

Na tentativa de evitar colises dispendiosas, j que o protocolo CSMA/CA nodetecta colises nem aborta transmisses .

Por exemplo, com o protocolo CSMA/CA ,um quadro que sofra uma coliso ser

transmitido integralmente.


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REDES WIRELESS

Evitando colises (RTS e CTS)

Idia: permite ao transmissor reservar o canal em vez de acessaraleatoriamente ao enviar quadros de dados: evita colises de quadrosgrandes

Transmissor envia primeiro um pequeno quadro chamado request tosend (RTS) estao-base usando CSMA

RTSs podem ainda colidir uns com os outros, mas so pequenos

O AP envia em broadcast clear to send (CTS) em resposta ao RTS

RTS ouvido por todos os ns

Transmissor envia o quadro de dados

Outras estaes deferem suas transmisses

Evita completamente colises de quadros de dadosusando pequenos quadros de reserva!


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REDES WIRELESS

Quadro 802.11: endereamento

Endereo 2: endereo MACdo hospedeiro sem fio ou APtransmitindo este quadro

Endereo 1: endereo MAC doHospedeiro sem fioou AP que deve receber oquadro

Endereo 3: endereo MACda interface do roteador qual o AP ligado

Endereo 4: usadoapenas no modo ad hoc


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REDES WIRELESS

Quadro 802.11: endereamento

Durao do tempo detransmisso reservada (RTS/CTS)

# seg do quadro(para ARQ confivel)

Tipo de quadro(RTS, CTS, ACK, dados)

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