agenda - endler/courses/mobile/transp/wlan-80211.pdf · departamento de informática - puc-rio 2...

1

Redes Locais Sem Fio Redes Locais Sem Fio –– Wireless LANWireless LAN(IEEE 802.11)(IEEE 802.11)

Vagner [email protected]

Laboratory for Advanced Collaboration - LAC

Departamento de Informática - PUC-Rio

22

AgendaAgenda• 1 – Histórico do IEEE 802.11

• 2 – Introdução às redes locais sem fio (Wireless LAN)

• 3 – Topologia do 802.113.1 - Arquitetura lógica do 802.11

• 4 – Camada Física do 802.11

• 5 – Camada MAC do 802.11

• 6 – Extensões do 802.11

• 7 – Equipamentos Wireless

• 8 - Wireless Fidelity– Certificação de qualidade

33

1) 1) –– HistóricoHistóricoConteúdoConteúdo

1.1 Primeira rede sem fio

1.2 IEEE 802.111.2.1 Grupos de trabalhos1.2.2 Evolução do padrão 802.11

1.3 Hierarquia dos órgaos de padronização

2

44

1) 1) –– HistóricoHistórico• Tudo começou em 1971 na Universidade do Havai com um projeto

de pesquisa chamado AlohaNet;– AlohaNet permitia a comunicação dos computadores situados em sete

campus espalhados por 4 ilhas com um computador central através de uma rede sem fio, usando radio difusão.

– Comunicação bidirecional em uma topologia em estrela;

• Em 1980 existia um projeto de pesquisa entre os EUA e o Canadá patrocinado pela conferencia de redes de computadores, que trabalhavam no desenvolvimento e experimentos de novas tecnologias de redes sem fio;– Foi criado um FORUM para o desenvolvimento das Wireless LANs

(Redes Locais Sem FIO)

• 1985 a FCC (Federal Communications Commission) impulsionou o desenvolvimento comercial de componentes LAN baseados em radio difusão, por ter autorizado o uso publico das bandas ISM (Industrial, Scientific, and Medical)

55

1) 1) -- HistóricoHistórico• Depois da liberação das bandas ISM, a indústria de

equipamentos wireless começaram a desenvolver tecnologias de rádios proprietárias;

• Para evitar a falta de interoperabilidade entre as novas tecnologias que estavam surgindo, em 1980 o grupo de trabalho do IEEE do 802 responsável pelo padrões de redes locais começaram a projetar/desenvolver padrões para a rede sem fio;

66

1) 1) –– HistóricoHistórico1.1 Primeira rede sem fio

1.2 IEEE 802.111.2.1 Grupos de trabalhos1.2.2 Evolução do padrão 802.11

1.3 Hierarquia dos órgaos de padronização

3

77

1) 1) -- HistóricoHistórico• IEEE 802.11• A partir de então, os padrões para redes locais sem fio são criados

por órgão de padronização;

• O IEEE 802 é um desses órgãos, e possui três grupo de trabalhos (Working Groups ou WGs) dedicados a redes sem fio;– A) Grupo de trabalho 11: é o responsável pelo padrão 802.11, para as

redes locais sem fio;

– B) Grupo de trabalho 15: é o responsável pelo padrão 802.15 que atua na área das redes de área pessoal (Wireless Personal Area Networks ou WPANs); A principal tecnologia atual para WPANs é o Bluetooth. Este está sendo incorporado ao 802.15;

– C) Grupo de trabalho 16: é o responsável pelo padrão 802.16 que elabora as especificações para as redes metropolitanas sem fio (Broadband Wireless Metropolitan Area Networks ou WirelessMAN) objetivando o acesso fixo em banda larga;

88

1) 1) -- HistóricoHistórico• Evolução do 802.11:

– 1990• criação do IEEE 802.11 WG• redes wireless já podiam operar em bandas ISM

– 1997 junho• padrão IEEE 802.11 é aprovado

– Um dos fatores que influenciou na demora de sua aprovação (7anos) foi a baixa taxa de transferência inicial, em torno de Kbps.

• Em 1998 surge os primeiros produtos no mercado– 1999 setembro

• revisão do padrão aprovada.• Nesta revisão do padrão surgiu duas novas extensões do IEEE

802.11;• IEEE 802.11b e IEEE 802.11a são aprovados;

99

1) 1) -- Evolução Evolução do IEEE 802.11do IEEE 802.11

……

Melhoria dos mecanismos de autenticação e segurança802.11i

Melhor gerenciamento de potência e espectro à 5GHz802.11h

Extensões para o 802.11b (taxas acima de 20MHz)802.11g

Padronização de Access Points802.11f

Melhorias na camada MAC para suporte a QoS802.11e

Inclusão de países não cobertos pela norma802.11d

Suplemento à camada MAC para suporte a bridging802.11c

Padrão PHY para 2.4GHz e taxas de 1 a 11Mbps802.11b

Padrão PHY para 5GHz e taxas de 6 a 54Mbps802.11a

Padrões PHY e MAC para redes wireless; Taxas de 1 e 2Mbps802.11

DescriçãoGrupoStatus

4

1010

1) 1) –– HistóricoHistórico1. Primeira rede sem fio

2. IEEE 802.111. Grupos de trabalhos2. Evolução do padrão 802.11

3. Hierarquia dos órgãos de padronização

1111

Organizações Internacionais de PadronizaçãoOrganizações Internacionais de Padronização

ISO

BSIBritish Standards

Institute

ANSIAmerican National Standards Institute

ABNTAssociação Brasileira de Normas Técnicas

IEEEInstitute of Electrical and

Electronics Engineers

802

802.5 802.3

802.11

1212

2) 2) –– Introdução às redes locais sem fioIntrodução às redes locais sem fioConteúdoConteúdo

• Wireless LAN – Redes Locais Sem Fio IEEE 802.11

• Objetivos do IEEE 802.11

• Bandas ISM

5

1313

2) 2) –– Introdução às redes locais sem fioIntrodução às redes locais sem fio• Wireless LAN - WLAN:

– Wireless LAN – Redes Locais Sem Fio– “Uma rede sem fio é um sistema que interliga vários

equipamentos fixos ou móveis utilizando o ar como meio de transmissão [IEEE 802.11]”

– Uma WLAN converte pacotes de dados em onda de rádio ou infravermelho e os envia para outros dispositivos sem fio;

• Objetivos do IEEE 802.11– Suportar diversos canais de comunicação; sobrepor diversas

redes na mesma área de canal; apresentar robustez com relação a interferências; possuir mecanismos para evitar nós escondidos;oferecer privacidade e controle de acesso ao meio;

• Para tanto, o IEEE 802.11 definiu um nível físico onde as transmissões são realizadas por rádio freqüência ou infravermelho, e um protocolo que controla o acesso ao meio de comunicação DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC);

1414

2) 2) –– Introdução às redes locais sem fioIntrodução às redes locais sem fio

• WLAN: Termo utilizado para definir qualquer um dos seguintes padrões definidos pelo IEEE:

• IEEE 802.11:– Velocidade limitada a 2 Mbps em 2.4GHz.

• IEEE 802.11b– Velocidade limitadaa 11 Mbps em 2.4GHz.

• IEEE 802.11a– Velocidade limitada a 54 Mbps em 5 GHz.

• IEEE 802.11g– Velocidade em torno de 20Mbs em 2.4GHz.

1515

2) 2) –– Introdução às redes locais sem fioIntrodução às redes locais sem fio• Bandas ISM disponíveis para uso público;

• Atualmente quem regulamenta o uso das bandas de freqüência no Brasil é a Anatel;

• Nos EUA é a FCC (Federal Communications Commission)

5.15 a 5.25(100 MHz)

2.481 a 2.497(16 MHz)

…

Japão

5,15 a 5,35e5.47 a 5.725(455 MHz)

5.15 a 5.35e5.725-5.825(300 MHz)

5 GHz

2.4 a 2.4835(83.5 MHz)

2.4 a 2.4835(83.5 MHz)

2.4 GHz

902-928 MHz

(26 MHz)

902-928 MHz

(26 MHz)

900 MHzEuropaEUABandas ISM

Qual eh o problema de se ter bandas ISM em faixas de

freq. diferentes?

6

1616

3) 3) -- Topologia do 802.11Topologia do 802.11ConteúdoConteúdo

• Topologia do IEEE 802.11– Arquitetura da rede 802.11

• Redes AD HOC• Redes Infraestruturada

• Arquitetura Lógica do 802.11– Camada Física– Camada Enlace

1717

3) 3) -- Topologia do 802.11Topologia do 802.11• A topologia do IEEE 802.11 consiste da

interação dos componentes de rede para prover uma WLAN que possibilite a mobilidade das estações transparentemente para os protocolos de níveis mais altos; Por ex.: IP,TCP, UDP...

• O padrão 802.11 suporta as seguintes duas topologia:– Independent Basic Services Set (IBSS) Networks– Extended Service Set (ESS) Networks

1818

Topologia do 802.11Topologia do 802.11• Independent Basic Services Set (IBSS) Networks

– Uma IBSS é uma rede que não tem um backbone de infraestrutura e consiste de pelo menos duas estações wireless. Este tipo de rede é comumente conhecido como AD HOC.

• Extended Service Set (ESS) Networks– Uma ESS possui um backbone de infraestrutura para

viabilizar a comunicação entre as estações na rede sem fio (wireless) e na rede fixa (wired)

7

1919

Topologia do 802.11Topologia do 802.11

• O 802.11 define duas formas de organizar as redes WLAN:– Ad-hoc:

• Apenas computadores (2 ou mais) isolados formam uma rede Workgroup.

– Infraestrutura:• Computadores e um Access Point que

permite a integração desses computadores com uma rede fixa.

2020

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- AdAd--HocHoc

AD-HOC

Rede wireless isolada

• Ad-hoc:– Sem estrutura pré-definida.– Cada computador é capaz de

se comunicar com qualquer outro.

– Pode ser implementada através de técnicas de broadcast ou mestre escravo.

– Também chamado de IBSS: Independent Basic Service Set.

2121

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- AdAd--HocHoc

IBSS

STA

STA - Station

STA

STA

Como eh formada a rede em uma topologia IBSS ou

AD-HOC???

8

2222



• Redes AD HOC•• Redes InfraestruturadaRedes Infraestruturada

• Arquitetura Lógica do 802.11– Camada Física– Camada Enlace

2323

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestruturaINFRA-ESTRUTURA

Linha Física

Ponto de

acesso

Rede wireless integrada a uma rede física

• Infra-estrutura:– Os computadores se

conectam a um elemento de rede central denominado access point.

– Uma WLAN pode ter vários access points conectados entre si através de uma rede física.

– Funciona de maneira similar as redes celulares.

2424

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura• O padrão IEEE 802.11 define uma arquitetura para as redes sem

fio, baseada na divisão da área coberta pela rede em células;

• Os elementos que compõem essa arquitetura são descritos abaixo:– BSA (Basic Service Area) - Conhecidas também como células.

• O tamanho da BSA (célula) depende das caracteristicas do ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados nas estações;

– BSS (Basic Service Set) – representa um grupo de estações comunicando-se por radiodifusão ou infravermelho em uma BSA;

– AP (Access Point) ou Ponto de Acesso – são estações especiais responsáveis pela captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a estações localizadas em outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de distribuição;

• Uma das funções do access point é implementar uma ponte entre a rede wireless e a rede física;

9

2525

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura– DS (Distribution System) – representa uma infraestrutura de

comunicação que interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula;

– ESA (Extended Service Area) – representa a interligação de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos Aps;

– ESS (Extended Service Set) - Conjunto de estações formado pela união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição;

2626

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura• Modo infraestruturado

– Basic Service Set (BSS) – com apenas um Access Point (AP)

AP

STA

BSS

2727

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura• Modo infraestruturado

– Extended Service Set (ESS)• Sistema de Distribuição (Rede FIXA, cabeamento: Par Trançado,

Cabo Coaxial, Fibra optica, Rede wireless….)

BSS-A

BSS-B

ESS

AP

STA

AP

Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição

STA

STA

Servidor WEB

ESA

10

2828

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura

BSS-A

BSS-B

AP

STA

AP

Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição

STA

STA

Servidor WEB

ESS

BSSBSS--ID: MAC Address do APID: MAC Address do AP

ESSESS--ID: walunosID: walunos

Encription Encription keykey: : 2012820128

NWNW--ID: BSSID: BSS--ID + ESSID + ESS--IDID

2929

Topologia do 802.11 Topologia do 802.11 -- InfraInfra--estruturaestrutura• O padrão IEEE 802.11 reconhece os seguintes tipos de

mobilidades:– No-transition: Este tipo de mobilidade diz respeito às estações que se

movimentam somente dentro da sua BSS local;

– BSS-transition: Este tipo de mobilidade diz respeito às estações quemigram de um BSS em um ESS para um outro BSS dentro do mesmo ESS;

• ESS-transition: Este tipo de mobilidade se refere ás estações que migram de um BSS em um ESS para um BSS em um ESS diferente;– ESSE TIPO DE MOBILIDADE NAO E’ GARANTIDA PELO PADRAO

3030



• Redes AD HOC• Redes Infraestruturada

– Arquitetura Lógica do 802.11• Camada Física• Camada Enlace

11

3131

3.1) 3.1) -- Arquitetura Lógica do 802.11Arquitetura Lógica do 802.11

• A topologia provê um meio de explicar os componentes físicos necessários de uma rede, mas a arquitetura lógica define as operações e funcionamento da rede;

• A arquitetura lógica do padrão 802.11 aplicada em cada estação consiste de um único nível MAC (para Controlar o Acesso ao Meio) e um dos múltiplos níveis físicos existentes;

3232


Frequency Frequency HoppingHopping

Direct Direct SequenceSequence

Infrared Infrared LightLight

3333


APLICAÇÃO

APRESENTAÇÃO

SESSÃO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE DEDADOS

FÍSICA

LLCMAC

PHY

802.2

802.11 802.3 802.5 . . .

IEEE 802

RM-OSI da ISO

802.1

12

3434

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11)Camada Física (IEEE 802.11)ConteúdoConteúdo

• Tipos de camada:– FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

– DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

– Infrared Light

3535

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11)Camada Física (IEEE 802.11)• A camada Física é responsável pela transmissão dos

dados;

• O 802.11 define três tipos de camada física:– Dois destes usam transmissão por Radio Frequencia:

• 1 - FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum): espalhamento de espectro por salto em freqüências;

• 2 - DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): espalhamento de espectro por seqüência direta;

– E o terceiro usa transmissão por feixes de luz Infra-Vermelho• 3 - Infravermelho

• Todas as camadas físicas do 802.11 incluem a provisão de um sinal de avaliação de canal livre (Clear Channel Assessment signal - CCA);– Este sinal indica o estado atual do uso do meio sem fio. Esse

sinal é utilizado pelo MAC para verificar se o meio está livre;

3636

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11)Camada Física (IEEE 802.11)

• Operações da camada Física:– Carrier Sense: para determinar o estado do meio;– Transmit: para enviar octetos dos frames de dados;– Receive: para receber octetos do frame de dados;

13

3737

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11) Camada Física (IEEE 802.11) -- FHSSFHSS• Tipos da camada física: FHSS – é uma técnica de

espalhamento de espectro;– A largura de banda total de 2.4GHz disponível é dividida em

canais de freqüências;– O transmissor e o receptor transmitem utilizando um desses

canais por um certo tempo (dweel time) e depois saltam para outro canal;

– A transmissão dos dados na camada física (PPDUs) de canal em canal é realizada de acordo com uma seqüência de saltos pseudo-randômicos que distribui uniformemente no tempo o sinal dentro da banda de freqüência disponível;

– O conjunto de seqüência de saltos é definido pelo AP (beacon). As estações automaticamente sincronizam com a seqüência de salto corretas;

3838

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11) Camada Física (IEEE 802.11) -- FHSSFHSS• Tipos da camada física:

– O padrão 802.11 define um conjunto de seqüência específicos. Por ex.: EUA e maior parte da Europa utilizam 78 seqüências e o Japão 12 seqüências;

– Esse conjunto de saltos de seqüência proporciona maior segurança e menor susceptibilidade à interferência eletro-magnética;

• PORQUE???– A seqüência de saltos pode ser selecionada através de um

utilitário de configuração do AP;– O dwell time também pode ser configurado de acordo com a sua

necessidade;• Se não existe muita chance de interferência/colisão, selecione o

maior dwell time possível;• Se existe muita chance de interferência/colisão, selecione o

menor dwell time possível para reduzir a quantidade de tempo que a interferência/colisão pode ocorrer;

3939

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11) Camada Física (IEEE 802.11) -- FHSSFHSS

Time

Frequency (MHz)2480

2470

2460

2450

2440

2430

2420

2410

2400

.100

2402

2404

.200 .300 .400 .500 .600 .700 .800 .900

2465

2422 2421

2468

2458

2443

2417

2417

2408

2435

2405

2462

2425

2436

2471

2456

2412

2446

802.11 Hop Sequences802.11 Hop Sequences

14

4040


• Lista de freqüências ordenadas pseudo-randômicas (FCC 15.247)– 78 padrões de freqüência organizadas em 3

grupos de 26 padrões cada.• 2042+(b[i]+k) mod 79• onde:

– b[i] é a freqüência de base.» 2042, 2456, 2472, 2447, etc.

– k é o número da seqüência pseudo-randômica.

4141


• FHSS– Usa a banda ISM de 2.4GHz (2,400GHz até

2,480GHz);– Taxas de transmissão: 1Mbps (2Mbps opcional);– Transmissão em 79 canais de 1MHz– Mínimo de 2.5 hops por segundo (400ms entre cada

hop);– AP é o mestre e envia periodicamente sinais de

controle “beacons” para informar as unidades móveis o conjunto de saltos de frequência, Sequência e tempo…

4242


• FHSS– A taxa de 1 Mbps usa modulação gaussiana

por chaveamento de freqüência de dois níveis (Gaussian Frequency Shift Keying - GFSK);

– A taxa de acesso opcional de 2 Mbps usa modulação GFSK de quatro níveis;

15

4343

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11)Camada Física (IEEE 802.11)ConteúdoConteúdo

• Tipos de camada:– FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

– DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

– InfraRed

4444

4) 4) -- Camada Física (IEEE 802.11) Camada Física (IEEE 802.11) -- DSSSDSSS

• DSSS – é um outro método de espalhamento de espectro, no

qual diferentes transmissões simultâneas são separadas por códigos e não por freqüências como no FHSS.

– DSSS também utiliza a banda ISM de 2,4 GHz– A taxa básica de 1 Mbps é gerada através de uma

modulação diferencial binária por chaveamento de fase (Differential Binary Phase Shift Keying - DBPSK)

– A taxa de 2 Mbps usa modulação diferencial quaternária por chaveamento de fase (DQPSK);

4545

Seqüência de Baker Seqüência de Baker Chipping Code / Processing Gain Chipping Code / Processing Gain

• Cada símbolo é espalhado usando a seqüência de Barker de 11 chips;– (+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1)

• Técnica para tornar o sinal mais robusto em relação ao ruído:– Cada bit é representado por um símbolo (CHIP), contendo vários

bits;– A redundância do sinal permite verificar e compensar erros;

• O ganho de processamento aumenta a resistência do sinal a interferência

• Chipping Code: • 0 = 11101100011• 1 = 00010011100

Seqüência de bits de dados Seqüência de Símbolos

Data Stream: 101

00010011100 11101100011 000100111001 0 1

16

4646

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

• Nesta técnica, a banda de 2.4GHz é dividida em 14 canais de 22MHz.

• Canais adjacentes sobrepõe um ao outro parcialmente, com 3 dos 14 canais sendo totalmente não sobrepostos.

• Os dados são enviados por um destes canais de 22MHz sem saltos para outras freqüências.

4747

Canais WLANCanais WLAN• Observa-se que apesar da modulação DSS definir 14

canais, apenas 3 não são sobrepostos.

4848

Número de Canais WLANNúmero de Canais WLAN• A faixa de freqüências disponível, 2.4 - 2.4835 GHz (83,5

MHz) permite acomodar até 3 canais WLAN sem sobreposição.

• Ou seja, num mesmo espaço físico pode ser estabelecidos até três comunicações simultâneas sem interferência.

17

4949

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)Conteúdo Conteúdo –– Parte 1Parte 1

• Introdução ao MAC• Funções de coordenação para acesso ao meio

– DCF– PCF– Parâmetros de espera para acesso ao meio

• DIFS, PIFS, SIFS,EIFS

• DCF– DCF Básico ou CSMA/CA

• NAV (Network Allocation Vector)• Backoff time

– DCF com solicitações (RTS) e permissões (CTS) de transmissão• Problema do nó escondido• Fragmentação

• PCF– Superquadro para coexistência do PCF e DCF

5050

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)

• Controle de acesso ao meio wireless;

• Junção a uma rede;

• Implementar mecanismos de gerenciamento;

• Prover autenticação e privacidade;

5151


• Para permitir a construção de redes WLAN com muitos computadores e apenas três canais disponíveis, um protocolo de controle de acesso ao meio foi definido pelo IEEE 802.11;

• Este protocolo é implementado pela camada MAC, sendo responsável por evitar colisões entre os computadores que utilizam o mesmo canal;

18

5252









5353

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)• O controle de acesso ao meio do 802.11 é baseado em

funções de coordenação;

• Uma função de coordenação determina qual estação tem permissão para transmitir e receber dados utilizando o meio sem fio;

• O IEEE 802.11 define duas funções de coordenação:– Função de Coordenação Distribuida – DCF (Distributed

Coordination Function) de implementação obrigatória que proporciona uma acesso com contenção;

– Função de Coordenação Centralizada – PCF (Point Coordination Function) de implementação opcional, provê um acesso sem contenção;

5454

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)• A PCF utiliza as regras de acesso da função distribuída

para estabelecer os serviços de acesso sem contenção;

• Em todos métodos de acesso, há diversos parâmetros para controlar o tempo de espera antes do acesso ao meio.

• Para transmitir um quadro, uma estação deve “sentir” o meio livre por um período de silêncio mínimo, IFS (Inter Frame Space) antes de utilizá-lo; Utilizando valores diferentes para isso.

MACDCF

PCFDistributed

CoordinationFunction

Point Coordination

Function

19

5555

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)• Distributed Inter Frame Spacing (DIFSDIFS) – espaço entre

quadros da DCF, este parâmetro indica o maior tempo de espera para transmitir um quadro;

• Short Inter Frame Space (SIFSSIFS) – é usado para transmissão de quadros carregando respostas imediatas, como ACK, CTS que possuem mais alta prioridade;

• Priority Inter Frame Space (PIFSPIFS) – espaço entre quadros da PCF, um tempo de espera entre o DIFS e o SIFS . Usado para o serviço de acesso que necessita de um retardo de transferência limitado;

• Extended IFS (EIFSEIFS) – Tempo de espera por um ACK; Tempo este maior do que DIFS;

5656


5757







– DCF com solicitações (RTS) e permissões (CTS) de transmissão• Problema do nó escondido

– Fragmentação


20

5858

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)• Função de Coordenação Distribuída – DCF

– Utiliza um protocolo de acesso múltiplo com detecção de portadora, conhecido como CSMA/CA (Carrier-sense multiple access with collision avoidance);

• CSMA/CA é baseado em contensão similar ao CSMA/CD (IEEE 802.3) utilizado nas rede Ethernet;

– Uma combinação dos mecanismos de detecção virtual e física da portadora possibilitam a função de coordenação do MAC determinar se o meio está ocupado ou ocioso;

– Nesse tipo de protocolo de acesso múltiplo, um nó que queira transmitir dados “escuta” o meio por um período fixo de tempoperíodo fixo de tempo, antes de iniciar a transmissão, para detectar se ele está ou não ocupado;

– A diferença do CSMA/CA para o CSMA/CD é que a detecção de colisão não é realizada no meio sem fio;

• O CSMA/CA tentar evitar a colisão ao invés de detecta-la durante a transmissão como faz o CSMA/CD;

• Detectar a colisão exigiria projeto de equipamentos de rádio complexos e mais caros, com capacidade de transmitir e receber ao mesmo tempo;

5959


• Como dito anteriormente o acesso utilizando a DCF pode ainda ser realizado de duas formas:

– Um esquema básico usando o CSMA/CA, de implementação obrigatória;

– Um esquema de acesso opcional que adiciona ao esquema básico o emprego de quadros de pedidos (Request to Send - RTS) e permissões (Clear to Send - CTS) para transmitir;

6060

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)DCF com CSMA/CADCF com CSMA/CA

• DCF usando o CSMA/CA (CASO 1):

TransmitYes

START

SenderMedium Idle

= DIFSDIFS ?

Sender:Receive

Acknowledge?

DONE

Yes

ReceiverCRC OK?

Wait SIFSSIFSto send ACK

Incorrect FCS value

ERROR

No

Yes

ACKACK

Detecção de colisão por reconhecimento positivo !!!

21

6161

CSMA/CA CSMA/CA –– Caso 1Caso 1

• CSMA/CA (Caso 1):– A) O computador escuta o meio antes de

transmitir;• Se estiver livre espera DIFS; Se após DIFS o meio

ainda continua livre, a estação transmite o quadro;– B) Receptor recebe o quadro e checa o CRC,

se não tiver erro envia ACK (Reconhecimento para confirmar que o quadro foi recebido com sucesso);

– C) O receptor ouve o meio, caso ele esteja livre por um tempo SIFS, o ACK é enviado;

6262


• CSMA/CA (Caso 2):– DCF utilizando CSMA/CA para controlar acesso ao meio para

um transmissor qualquer...

TransmitFrameYesYes

STARTSTART

NAV=0?

Sense the mediumYes

Medium Idle= DIFSDIFS ?

RandomBackoff

TimeNoNo

Collision?Collision?

Frame TransmissionSucessful

No

NoYes

Porque o backoff time e’ necessario ??

6363

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)• Detecção virtual da portadora através do NAVNAV:

– O MAC implementa a detecção da portadora virtual com base na informação de reserva de uso do meio sem fio encontrada no campo Duration de todos os quadros;

– Esta informação anuncia para todas as estações por quanto tempo uma determinada estação vai estar utilizando o meio;

– A função de coordenação do MAC irá monitorar o campo “Duration” de todos os quadros MAC da rede e, colocará esta informação no NAV (Network Allocation Vector) da estação se o valor detectado é maior que o valor do NAV corrente;

– Cada estação possui um NAV local;

22

6464


• CSMA/CA :

6565


6666


• Random Binary Exponential Backoff Time:– Tempo de recuo exponencial binário randômico;– Backoff Time = Random( ) * aSlotTime;

• Random – valor aleatório, a partir de uma distribuição uniforme no intervalo [0,CW]; CW = Contention Window;

• O número randômico deve ser independente entre as estações• CW é um inteiro dentro do intervalo de valores aCWmin e

aCWmax;• aSlotTime corresponde ao atraso máximo de propagação de

ida e volta de um quadro dentro de um BSS, incluindo ainda um tempo de processamento no receptor;

• No início CW é igual a aCWmin, CW é incrementado de forma exponencial a cada nova retransmissão do mesmo quadro até atingir aCWmax;

23

6767


• Random Binary Exponential Backoff Time: (CONT.)– Backoff Time = Random( ) * aSlotTime; (Continuação)(Continuação)

• O temporizador Backoff time é decrementado caso não haja transmissão no meio;

• Se alguma transmissão for detectada, o temporizador é paralisado e só é reiniciado quando o meio ficar livre novamente por um tempo DIFS;

• Quando finalmente o temporizador expira, a estação envia o seu quadro;

• Dessa forma, o backoff time evita sucessivas colisões entre estações que estão tentando transmitir simultaneamente, pois distribui no tempo as tentativas de transmissão;

6868


• Random Binary Exponential Backoff Time: (CONT.)– Caso a estação transmissora não receba o ACK ela deduz

que houve colisão e entra no procedimento de backoff;– Caso um número máximo de tentativas de retransmissões

seja alcançado (7 por default) o quadro é descartado;– O procedimento de backoff time também é executado após

cada transmissão bem sucedida de uma estação, para evitar que ela capture o meio, impedindo as demais de transmitir;

• Porque???– No 802.11b DSSS a duração do

• SIFS é de 10ms• Slottime é 20ms• DIFS = SIFS + 2 * slottime == 50ms

6969









24

7070

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)DCF com RTS e CTSDCF com RTS e CTS

• Segundo esquema de acesso usado no DCFEste esquema utiliza pedidos (RTS) e

permissão de transmissão (CTS);

TransmitYes

START

Is AnyoneTalking?Wait DIFS

Transmit Requestto SendNo

Clear to Send?Wait SIFS

BackoffTime

No

ReceiveAcknowledge?

DONE

Yes

YesNO

7171


• O IEEE 802.11 é incapaz de determinar se ocorreram colisões. Porisso cada pacote recebido corretamente é verificado pelo receptor.

transmissor receptorRTS (Ready to Send)Tamanho do pacote

CTS (Clear to Send)Tamanho do pacote

Pacote de dados VerificaCRC

ACK (Clear to Send)

7272

Problema do Nó EscondidoProblema do Nó Escondido• A troca de RTS e CTS é feita para evitar colisões entre

nós que estão em regiões de cobertura diferente. B recebe quadros de dois diferentes transmissores A e C, porém

estes transmissores estão fora de alcance um do outro

25

7373


Porque DCF com RTS e CTS resolve o problema do no’ escondido???

7474

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) ––DCF com RTS e CTSDCF com RTS e CTS

• Com esse mecanismo (RTS e CTS), colisões só podem acontecer no início (quado RTS está sendo enviado);

• A estação só irá utilizar o RTS somente na transmissão de quadros com tamanhos maiores que o limiar por causa do overhead (das msgem de controle), caso contrário, utilizará o esquema básico (CSMA/CACSMA/CA);

• O RTS e o CTS é controlado em cada estação através de um parâmetro configurável chamado de limiar de RTS (RTSthreshold);

7575

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) ––Fragmentação de QuadrosFragmentação de Quadros

Campos de controle para implementar fragmentação:

•Duration: tempo de transmissão de todos fragmentos de um frame

••Control FrameControl Frame

••More Fragments,...More Fragments,...

••Sequence Number,..Sequence Number,..

26

7676

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)Conteúdo Conteúdo –– PARTE 1PARTE 1








7777

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) ––PCF com PollingPCF com Polling

• Diferentemente da DCF sua implementação é opcional;

• No modo PCF um ponto de coordenação controla o acesso ao meio, através de consulta periódica (polling) às estações relacionadas em uma lista de consulta, proporcionando a estas estações uma oportunidade para transmitirem sem contenção;

• Nem todas estações de um BSS precisam estar na lista de consulta, apenas aquelas que precisam de um serviço sem contenção;

• O ponto de coordenação, geralmente localizado no próprio ponto de acesso, divide o tempo de acesso em períodos chamados de superquadros;– As duas técnicas (DCF e PCF) podem coexistir;

7878


• Cada superquadro compreende um período livre de contenção ou CFP (Contention Free Period) que usa o modo PCF, e um com contenção ou CP (Contention Period), que usa o modo DCF.

• Ponto de coordenação inicia e controla o CFP;

• Ele escuta o meio por um tempo PIFS e, então começa o período através da difusão de um sinal de beacon; Este sinal contém a duração máxima do período livre de contenção (CFPmaxduration);

• Ao receberem o beacon, todas as estações (inscritas ou não na lista de consulta) atualizam o NAV com o valor CFPmaxduration;

• Durante o CFP o coordenador consulta as estações inscritas na lista para saber se tem algo para transmitir;– Ele também utiliza a técnica de piggyback para agilizar a comunicação;

• Após o CFP inicia-se um período com contenção (CP) onde as estações utilizarão apenas as regras do modo DCF;

27

7979


Erro

8080


• Estrutura do quadro MAC

• Questões de Segurança– WEP

• Autenticação• Criptografia dos dados

8181

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) Tipos de FramesTipos de Frames

• Os principais tipos de frames são:– Data Frames:

• Frames para transmissão de dados;– Control Frames:

• São frames utilizados para controle de acesso ao meio, entre eles estão RTS, CTS e ACK;

– Management Frames: • São frames transmitidos da mesma forma que os

frames de dados, porém com informações de gerenciamento. Estes frames não são repassados para as camadas superiores da pilha de protocolo;

28

8282

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) • Estrutura dos Frames

– O formato do frame consiste de um conjunto de campos em uma ordem específica em todos os frames.

– Alguns campos só estão presentes em alguns tipos de frames,dentre eles estão: Address 2, Address 3, Sequence Control, Address 4 e Frame Body.

8383

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) • Campo “Frame Control”

– Este campo está presente em todos os frames transmitidos, tem o seguinte formato:

8484

Descrição dos CamposDescrição dos Campos

• Protocol Version (2 bits):– versão atual: 0.

• Type (2 bits):– 00: Management, – 01: Control, – 10: Data, – 11: Reservado

• Subtype (2 bits):– Sua interpretação depende do campo tipo.

Pode indicar frames do tipo RTS, CTS, etc.

29

8585


• ToDS/FromDS (2 bits):– 0 0: Uma estração para outra– 1 0: O frame tem como destino o DS (AP)– 0 1: O frame tem como origem o DS (AP)– 1 1: O frame está sendo distribuído de um AP

para outro (WDS)

• More Fragments (1 bit): – O valor 1 indica mais que existem mais

Fragmentos pertencentes ao mesmo frame.

8686


• Retry (1 bit): – O valor 1 indica que o frame está sendo retransmitido.

• Power Management (1 bit): – O valor 1 indica que a estação entrará em modo

econômico de energia, 0 indica que estará no modo ativo.

• More Data (1 bit): – Indica se há mais frames a serem transmitidos do AP

para a estação, este campo é utilizado em conjunto com o Power Management para que a estação não entre no modo econômico,

8787


• WEP (1 bit): – O valor 1 indica que frame está sendo

transmitido em modo criptografado.

• Order:– Indica se o frame esta sendo transmitido

utilizando uma classe de serviço

• StrictOrder (1 bit):– onde o valor 1 indica que o frame está sendo

transmitido utilizando o StrictOrder (usado quando há fragmentação).

30

8888

Endereços MACEndereços MAC• Endereços 1,2,3,4: Indica endereços IEEE MAC

da origem e destino, finais e intermediários.

• O significado destes campos depende da combinação ToDS/FromDS do frame.

• Os possíveis endereços contidos nestes campos são:– DA (Destination Address)– SA (Source Address)– RA (Receiver Address): – TA (Transmiter Address)– BSSID (Basic Service Set Identification)

8989

Endereços MACEndereços MAC• DA (Destination Address):

– É o endereço do destino final do frame.

• SA (Source Address): – É o endereço de origem do frame, ou seja, da primeira estação a

transmiti-lo.

• RA (Receiver Address): – É o endereço que determina o destino imediato do quadro, por exemplo,

o endereço do AP (Access Point).

• TA (Transmitter Address): – É o endereço que determina a estação que transmitiu o frame, esta

estação pode ser um ponto intermediário da comunicação, por exemplo, um AP (Access Point).

• BSSID (Basic Service Set Identification): – É a identificação da BSS em que se encontram as estações. Utilizado

também para limitar o alcance de broadcasts.

9090

Endereços MACEndereços MAC

TRANSMISSOR

ACCESS POINT

RECEPTOR

SA: Source Address

DA: Destination Address

RA: Receiver Address

TA: Transmitter Address

31

9191

Endereçamento WLANEndereçamento WLANdestino físico

origem física

origem ou destino final1=indo para um AP

1=vindo de um AP

9292


Conteúdo Conteúdo –– Parte 2Parte 2

• Estrutura do quadro MAC

• Questões de Segurança– WEP

• Autenticação• Criptografia dos dados

• Outros Aspectos

9393

Riscos de Segurança das Redes WirelessRiscos de Segurança das Redes Wireless

• Redes Wireless são mais inseguras do que as redes físicas:– As informações podem ser copiadas por

dispositivos receptores colocados sem permissão;

– Serviços de rede podem ser retirados (deny of service) por estações que entram na rede sem permissão;

• Ao contrário das redes físicas, os ataques podem ser feitos por indivíduos sem acesso a uma porta de Hub ou Switch;

32

9494

5) 5) -- Camada MACCamada MAC (IEEE 802.11) (IEEE 802.11) WEPWEP

• Recursos de segurança primarios e ineficientes:– ESS-ID– Restrição de acesso atraves do MAC Address

• Para que as redes Wireless possam ser implementadas num ambiente corporativo, o IEEE 802.11 define a implementação de um protocolo de segurança denominado WEP:– Wireless Equivalent Privacy

• O IEEE tem duas versões de WEP definidas:– WEP 1: 64 bits

• Chaves de 40 e 24 bits.– WEP2: 128 bits

• Chaves de 104 e 24 bits.

9595

WEP 1WEP 1

• Os princípios do WEP são:– Razoavelmente forte;– Auto- sincronizado (para estações que entram

e saem na área de cobertura);– Computacionalmente eficiente (pode ser

implementado por hardware ou software);– Opcional (sua implementação não é

obrigatório em todos os sistemas IEEE 802.11).

9696

Segurança no WEPSegurança no WEP• O WEP especifica dois recursos de segurança:

• Autenticação• Criptografia

• A criptografia é baseada numa técnica de chave secreta. – A mesma chave é utilizada para criptografar e

decriptografar dados.

• Dois processos são aplicados sobre os dados a serem transmitidos:– Um para criptografar os dados.– Outro para evitar que os dados sejam modificados

durante a transmissão (algoritmo de integridade).

33

9797

AutenticaçãoAutenticação

• A autenticação pode ser de dois tipos:– Open System

• Sistema Aberto, isto é, sem autenticação. • A estação fala com qualquer outra estação da qual receba

sinal.

– Chave Compartilhada (Shared Key)• As estações precisam provar sua identidade para rede antes

de transmitir qualquer informação para outras estações.

• No modo infraestrutura a autenticação é implementada pelo Access Point.

9898

AutenticaçãoAutenticação

1. A estação solicitante envia um frame de autenticação para o Access Point ("AP").

2. O AP responde para estação com uma mensagem de 128 bytes denominada challenge text (“CT”).

3. A estação solicitante criptografa o CT com a chave compartilhada e envia para o AP.

4. O AP decriptografa o CT e compara com o que enviou. Se for igual a autenticação é aceita, caso contrário, rejeitada.

9999

Transmissão: CriptografiaTransmissão: Criptografia

Chave Secrecta Gerador de NúmerosPseudo-Randômicos

(RC4)

Dados(plaintext)

XOR

CipherText

Valor de Verificação de Integridade -

ICV(32 bits)

Algoritmo de Integridade(CRC 32)

KeySequency

Tamanho = dados + CRC

34

100100

TransmissãoTransmissão• 1) O WEP computa o cheksum da mensagem:

– c(M) que não depende da chave secreta “K”,

• 2) Usa RC4 para gerar um keystream: RC4(v,k);

• 3) Computar o XOR de c(M) com o keystream RC4(v,k) para determinar o ciphertext (texto encriptado);

• 4) Transmitir o ciphertext pelo link de rádio;

101101

Recepção: DecriptografiaRecepção: Decriptografia

Chave Compartilhada(40 bits)

CipherText

Gerador de NúmerosPseudo-Randômicos

(RC4)

KeySequency

Tamanho = dados + CRCAlgoritmo de Decriptografia

PlainTextAlgoritmo de Integridade(CRC 32)

ICV

Comparador

102102

RecepçãoRecepção

• 1) Computa o XOR do ciphertext com o keystream RC4(v,k).

• 2) Checar se c'=c(M') e caso seja aceitar que M' como a mensagem transmitida.

35

103103

Overhead no WEPOverhead no WEP• Os dados realmente transmitidos é composto por

três campos:– Dados (criptografado).– Valor de Integridade (criptografado).– Vetor de Inicialização (em aberto).

IV(4 bytes)

Dados(>= 1 byte)

ICV(4 bytes)

criptografado

104104

Outros AspectosOutros Aspectos• Endereçamento:

– Mesma técnica de endereçamento de 48 bits utilizados por outros protocolos IEEE 802.

• Sincronização de Relógios:– Mensagens denominadas “Time Beacon” são enviadas

periodicamente pelo “Time Master” para resincronizar os relógiosdas estações de trabalho.

– No modo infra-estrutura, o “Time Master” é o Access Point;

• Economia de Energia:– Os “Time Beacon” são utilizados também para acordar os

computadores que entram em estado de dormência para economizar energia.

105105

6 6 –– Extensões do 802.11Extensões do 802.11• O grupo de trabalho do 802.11 estendeu o padrão inicial definindo

novas características para o nível físico e MAC. Cada extensão proposta é identificada por uma letra em particular;

• O IEEE 802 tem proposto inúmeras extensões do padrão 802.11 inicial com intuito de complementar o padrão inicial, disponibilizando taxas de transmissão mais altas, suporte a QoS, segurança para transmissão das informações, maior interoperabilidade com outrospadrões fora do 802.11,...

• As extensões propostas identificadas por uma sopa de letrinhas são:– 802.11a, 802.11b, 802.11c, 802.11d, 802.11e, 802.11f, 802.11g,

802.11h, 802.11i, 802.11j, 802.11l, 802.11m

36

106106

Padrão IEEE 802.11aPadrão IEEE 802.11a• Esta nova especificação surgiu principalmente da

necessidade de uma maior taxa de transferência;

• Outro fator de grande influência foi a grande quantidade de dispositivos utilizando a faixa de 2.4GHz, como por exemplo: redes 802.11b, telefones sem fio, microondas, dispositivos bluetooth, HomeRF, etc...

• Atuando na faixa de 5GHz, os ruídos e trafego gerado pelos dispositivos anteriormente citados não interferem na comunicação desta rede;

• Finalizado e publicado no final de 1999;

107107

Padrão IEEE 802.11aPadrão IEEE 802.11a

• As faixas utilizadas na banda não licenciada de 5GHz pelo 802.11a variam conforme o país;– Vide tabela com faixas ISM apresentada

anteriormente;

• O 802.11a define taxas de transmissão até54 Mbps, utilizando a OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ao invés da Spread Spectrum;

108108


• As taxas de transmissão suportada são: – 6,9 ,12, 18, 24, 36, 48 e 54Mbps;– sendo que as taxas de 6, 12, e 24Mbps são

obrigatórias para os produtos que implementam o padrão.

• IEEE 802.11a tem uma camada física incompatível com a versão IEEE 802.11b: – Modulação Orthogonal Frequency Division

Multiplexing (OFDM). • Esta modulação tem um overhead menor que a DSSS

(praticamente dobra a eficiência de uso da banda disponível).

37

109109


• A camada MAC do IEEE 802.11a é idêntica ao IEEE 802.11b.

• As desvantagens momentâneas:– A freqüencia de 5GHz faz com que o sinal se

atenue duas vezes mais rápido que em 2.4GHz.

– Um grande problema que os fabricantes vêm enfrentando para a implementação desta especificação é o alto consumo de energia que os dispositivos utilizam.

110110

Padrão IEEE 802.11aPadrão IEEE 802.11a• As desvantagens momentâneas: (Cont...)

– Alto preço dos produtos que implementam esta tecnologia;

– Área de cobertura pequena devido à alta freqüência;– Limite de interoperabilidade com outras tecnologias,

por ex. 802.11b e g;– Seu maior ponto fraco é não poder ser utilizado na

Europa devido à norma que determina os padrões HiperLan do ETSI. O HiperLan é um padrão europeu para redes locais sem fio que opera na faixa de freqüência 5,15-5,3 coincidindo com a U-NNI (padrão americano);

• 802.11h se propõe a propor uma solução para a coexistência dos dois padrões na mesma faixa do espectro.

111111

Padrão IEEE 802.11bPadrão IEEE 802.11b• O IEEE 802.11b define um nível físico que utiliza

DSSS de taxas altas (Hight Rate Direct Sequence Spread Spectrum- HR- DSSS) como uma extensão do DSSS do padrão 802.11;

• HR- DSSS opera na faixa de freqüência de 2.4GHz incluindo as taxas de transmissão de 5.5Mbps e 11Mbps adicionalmente as taxas de 1Mbps e 2Mbps do padrão inicial;

• Finalizado e publicado no final de 1999;

• Atualmente é a implementação WLAN mais comumente utilizada;

38

112112

Padrão IEEE 802.11bPadrão IEEE 802.11b• Interoperável com a implementação do DSSS

definido no padrão do 802.11. Sendo assim, Compatível com o padrão inicial;

• Para prover taxas de transmissão de dados mais altas, o 802.11b utiliza CCK (Complementary Code Keying), uma técnica de modulação que torna mais eficiente o uso do espectro de rádio;– CCK é uma técnica mais eficiente de implementar o

CHIPPING CODE;

113113

Padrão IEEE 802.11cPadrão IEEE 802.11c• Objetivo:

– O grupo de trabalho IEEE 802.11c define os procedimentos necessários para garantir as operações das pontes (bridges) de forma apropriada.

– Suportar operações de bridge com o nível MAC do 802.11;

– Suplemento ao ISO 10038 (IEEE 802.1D);• Este padrão complementa o padrão IEEE para Lan Bridging

(802.1d) para suportar frames 802.11 sendo utilizado em dispositivos que implementam pontos de acesso

• Status do padrão: Finalizado;– Este padrão já é parte do ISO 10038 (IEEE 802.1d)

114114

Padrão IEEE 802.11dPadrão IEEE 802.11d• Acesso WLAN Global;

• Quando o 802.11 tornou-se disponível, somente um conjunto de países (U.S, Europa e Japão) tinham regras definidas para as operações das redes wireless 802.11;

• Objetivo:– Prover meios para a utilização do 802.11 nos diversos países do

mundo;– Definir os requisitos do nível físico (Canalização, padrões de

saltos em freqüências,,...) para permitir equipamentos WLAN operar em mercados não servidos pelo padrão corrente/atual;

• Finalizado em 2001; – Publicado como IEEE Std. 802.11d 2001

39

115115

Padrão IEEE 802.11ePadrão IEEE 802.11e• Suporte a QoS;

– Aperfeiçoar o MAC do 802.11 para prover e gerenciar a QoS, prover classes de serviço, e melhorias de confiabilidade na comunicação;

– Implementação de melhorias eficientes no DCF e no PCF;

• 802.11e está atualmente refinando a camada MAC do 802.11 para prover QoS com a finalidade de suportar melhor as aplicações de áudio e vídeo;

• Devido o 802.11e atuar dentro do nível MAC, ele serácomum para todos níveis físicos do 802.11 e serácompatível (em termos de comunicação) com as redes WLANs 802.11 existentes;

• Status do Padrão: Em andamento...

116116

Padrão IEEE 802.11fPadrão IEEE 802.11f• Desafio:

– O 802.11f tem que propor uma solução para o seguinte problema:

• Pontos de acesso de diferentes fabricantes podem não interoperarentre si durante uma operação de roaming.

• Objetivo:– Desenvolver práticas recomendadas para o Inter-Access Point

Protocol (IAPP) prover as habilidades necessárias para alcançar a interoperabilidade entre Access Point de fabricantes diferentes durante uma operação de roaming de um host móvel;

• Na ausência do 802.11f, devem ser utilizados pontos de acesso do mesmo fabricante para assegurar interoperabilidade durante a migração dos usuários entre as diferentes BSS;

• Status do padrão: Finalizado e publicado como uma prática dentro do padrão altamente recomendada;

117117

Padrão IEEE 802.11gPadrão IEEE 802.11g• O propósito deste projeto é desenvolver uma extensão

do nível físico do 802.11b definindo taxas de transmissão mais altas (até 54Mbps) na banda de 2.4Ghz;

• O novo padrão deve ser compatível com o 802.11 inicial e com 802.11b; Possibilitando negociação de diferentes taxas de transmissão em uma mesma WLAN;

• Ele implementa todos requisitos obrigatório do 802.11b;

• Define uma taxa de pelo menos 20Mbps podendo chegar a 54Mbps;

• Utiliza Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ao invés da DSSS como base para prover taxas de transmissão de dados com mais alta velocidade.

40

118118

Padrão IEEE 802.11gPadrão IEEE 802.11g• A área de cobertura de um sinal que opera a

uma taxa de 54 Mbps (802.11g) normalmente émenor do que o existente nos pontos de acesso do 802.11b operando a 11 Mbps;– Por isso não pode ser feita uma substituição

instantânea das redes 802.11b por 802.11g

• O 802.11g sofre os mesmos problemas de interferência de rádio freqüência do 802.11b por operar na banda de 2.4GHz;

• Status: Finalizado e publicado como parte do padrão 802.11b, sendo um melhoramento do padrão corrente;

119119

Padrão IEEE 802.11hPadrão IEEE 802.11h• Adicionar seleção de canais indoor e outdoor para

bandas isentas de licenças de 5GHz na Europa;

• O 802.11h melhora o meio físico e MAC do padrão 802.11a corrente para prover uma seleção de canal dinâmico (DCS) e um controle da capacidade de transmissão (TPC) para dispositivos operando na banda de 5GHz (802.11a);

• Através do uso do DCS e do TPC, o 802.11h será mais interoperável com o HiperLAN/2;

• Em circunstâncias normais, a inclusão do DCS e TPC fará com que o 802.11h seja o sucessor do 802.11a;

• Status: Em andamento...

120120

Padrão IEEE 802.11iPadrão IEEE 802.11i• O 802.11i foi definido pela IEEE para suprir as

deficiências de segurança e gerenciamento de chaves de criptografia realizado pelo wired equivalent privacy(WEP);

• Para resolver estes problemas o 802.11i irá incorporar o 802.1x [13] e técnicas de encriptação mais robustas, tais como AES (Advanced Encryption Standard);

• O 802.1x provê autenticação mútua entre clientes e pontos de acesso através de um servidor de autenticação (RADIUS), e implementa um mecanismo de distribuição das chaves dinamicamente para os dispositivos WLAN;

• Status: Em andamento...

41

121121

Padrão IEEE 802.11jPadrão IEEE 802.11j• Objetivo:

– Obter aprovação do MKK (òrgão que gerencia o espectro no Japão), para melhorar o nível MAC do 802.11 corrente e nível físico do 802.11a para operar nas bandas de 4.9GHz e 5GHz recentemente disponíveis no Japão;

122122

Padrão IEEE 802.11kPadrão IEEE 802.11k• Objetivo:

– Prover melhoria das medidas do uso dos mecanismos de rádio para prover interfaces para os níveis mais altos; Somente para uso interno do IEEE...

– Estas medidas auxiliam na elaboração de outros serviços: Por ex.: roaming, coexistência entre tecnologias diferentes.

123123

Padrão IEEE 802.11lPadrão IEEE 802.11l• A letra “L” não vai ser utilizada pelo padrão

802.11 no momento;

42

124124

Padrão IEEE 802.11mPadrão IEEE 802.11m• Grupo responsável pela manutenção das

correções técnicas e editoriais das especificações da camada física e enlace do padrão 802.11;

125125

Comparação entre padrões 802.11[aComparação entre padrões 802.11[a--bb--g]g]802.11 802.11b 802.11a 802.11g

Data depublicação

Junho de 1997

Setembro de 1999

Setembro de 1999

Janeiro de 2002 Draft

Compatibilidade Somente802.11

802.11 e802.11g

Somente802.11a

802.11 e802.11b

Transferênciade dados

1 e 2 Mbps Até 11Mbps Até 54Mbps Pelo menos20Mbps…

Até 54Mbps

Freqüência 2.4 GHz 2.4 GHz 5 GHz 2.4 GHz

Meio Físico FHSS ouDSSS

Somente HR-DSSS

SomenteOFDM

OFDM/DSSS

126126

Estado da Estado da arte dos arte dos projetos projetos WLAN WLAN CamadaCamada FisicaFisica

43

127127

Estado da Estado da arte dos arte dos projetos projetos WLANWLANCamada Camada MACMAC

128128

7 7 –– Equipamentos Equipamentos WirelessWireless

Rede no modo de infraestrutura

129129

88 -- Wireless Fidelity Wireless Fidelity –– WiWi--FiFi• Wi-Fi ou Wireless Fidelity é uma associação

internacional formada em 1999 para certificar a interoperabilidade dos produtos WLAN baseados no padrão 802.11, conhecida pelo nome Wireless Ethernet Compatibility Alliance.

• O certificado Wi-Fi garante que o produto passou por testes rigorosos de interoperabilidade, e assume que produtos de diferentes fabricantes podem interagirem entre si sem nenhum problema de compatibilidade;

• Recomendação: só compre equipamentos wireless com certificação Wi-Fi;

44

130130

99 -- BibliografiasBibliografias• Jim Geier; Wireless LANs, 2nd Edition; Published by

SAMS, July 2001;

• http://grouper.ieee.org/groups/802/11/

• http://www.wireless-nets.com/

agenda - endler/courses/mobile/transp/wlan-80211.pdf · departamento de informática - puc-rio 2...

Documents