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Universidade Federal de Santa CatarinaCentro Tecnológico - CTC
Departamento de Informática e Estatística - INE
Tópicos Especiais em Software Aplicativo II
Fundamentos em Redes sem Fio
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Segurança em redes sem Fio
Transmissões sem Fio
• Nossa era tem dado surgimento à necessidade de uso de informação todo o tempo.
• Pessoas precisam estar on-line durante quase todo o seu tempo.
• A mobilidade dos usuários tem proporcionado os meios para facilitar essas necessidades.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissões sem Fio
• Para esses usuários móveis, par trançado, cabo coaxial e fibra ótica não têm uso.
• Usuários móveis precisam obter seus dados para seus laptops, palmtops, celulares, ... sem estarem amarrados a uma infra-estrutura de comunicação terrestre.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissões sem Fio
• Para esses usuários comunicações sem fio é a resposta.
• Algumas pessoas acreditam, que no futuro, somente haverá dois tipos de comunicação: fibras óticas e wireless.
• Tudo que for fixo (computadores, telefones, faxes) será por fibra e tudo que for móvel usará “wireless”.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissões sem Fio
• Contudo, “wireless” também tem a vantagem de que, mesmo dispositivos fixados podem se comunicar sem fio.
• Tem certas circunstâncias que “wireless” é preferível.
• Comunicação digital “wireless” começou nas Ilhas do Havaí, onde o sistema telefônico convencional era inadequado.
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• Quando os elétrons se movem no espaço, eles criam ondas eletromagnéticas que se propagam através do espaço livre, da atmosfera terrestre ou mesmo no vácuo.
• Estas ondas foram previstas pelo físico inglês, James Clerck Maxwell em 1865.
• Mas, quem primeiro produziu e observou ondas eletromagnéticas foi o físico alemão Heinrich Hertz em 1887.
• Essas ondas se propagam produzindo de oscilações.
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• Princípio da comunicação sem fio:
Ao se ligar uma antena de tamanho apropriado a um circuito elétrico, ondas eletromagnéticas podem ser difundidas (broadcast) e recebidas por um receptor a alguma distância.
• Toda comunicação sem fio é baseada neste princípio.
• No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas viajam em uma mesma velocidade, não importando qual é sua frequência.
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• Essa velocidade, geralmente chamada velocidade da luz, c, é aproximadamente 3xE10+8 m/seg ou em torno de 30 cm por nanosegundo (1xE10-9 segundo).
• No cobre ou na fibra, a velocidade é em torno de 2/3 deste valor e torna-se dependente da frequência.
• A velocidade da luz é o último limite de velocidade.
• Nenhum objeto ou sina pode se mover mais rápido que a velocidade da luz.
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O Espectro Eletromagnético
• Relação fundamental: lambda.f = c
• Ondas de 1 MHz têm em torno de 300 metros de comprimento de onda.
• E ondas com comprimento de onda de 1 cm têm frequência de 30 GHz.
• O espectro eletromagnético é mostrado a seguir:
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado sua frequência, f, e é medida em Hz ( em homenagem à Heinrich Hertz).
• 1 Hz corresponde a 1 ciclo por segundo.
• 60 Hz correspondem a 60 ciclos por segundo.
• A distância entre dois máximos consecutivos (ou dois mínimos) de uma onda eletromagnética é chamada seu comprimento de onda, o qual é denotado, universalmente por “lambda”.
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Segurança em redes sem Fio
Unidades de frequência
• 1000 Hz = 1 KHz = 1E-3 Hz = 1x10E-3 Hz
• 1000 KHz = 1 MHz = 1E-6 Hz = 1x10E-6 Hz
• 1000 MHz = 1 GHz = 1E-9 Hz = 1x10E-9 Hz
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
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Espectro Eletromagnético
• Quando se movem, no espaço livre (atmosfera terrestre ou mesmo no vácuo), os elétrons criam ondas eletromagnéticas que se propagam nesse espaço ...
• ... com suas frequências (número de oscilações por segundo) e que constituem o meio de transmissão dado pela natureza, compartilhado por transmissores e receptores.
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Espectro Eletromagnético
• O conjunto infinito de frequências que podem existir no espaço é delimitado e ordenado, para conter as frequências que podem ser utilizadas em telecomunicações.
• A delimitação, a ordenação e a aplicação de certas faixas de frequências a determinadas formas de comunicação, define o que se chama de Espectro Eletromagnético e a maneira como ele é usado em comunicações.
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• Rádio,
• Microondas,
• Infravermelho,
• Luz Visível
• São as partes do espectro que podem ser usados para transmitir informação por modulação de amplitude, frequência ou fase das ondas.
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Segurança em redes sem Fio
O Espectro Eletromagnético
• Luz Ultravioleta, Raios-X e Raios-Gama seriam melhor, devido as suas altas frequências, mas são difíceis para produzir e modular, e não propagam bem através de edifícios, além de serem raios perigosos para as vidas das pessoas.
• LF (Low Frequency), MF (Media Frequency), HF (High Frequency).
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Segurança em redes sem Fio
Bandas de Frequência
• Quando estes nomes foram inventados, ninguém esperava chegar a 10 MHz.
• Depois, bandas mais altas forma nomeadas:• VHF (Very High Frequency)• UHF (Ultra High Frequency)• SHF (Super High Frequency)• EHF (Extremely High Frequency)• THF (Tremendously High Frequency)
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Segurança em redes sem Fio
Altíssimas bandas de frequência
• Além destes, não existem nomes, mas a denominação abaixo pode soar bem.
• IHF (Incredibly High Frequency)
• AHF (Astonishingly High Frequency)
• PHF (Prodigiously Hih Frequency)
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Segurança em redes sem Fio
Largura de Banda
• É a quantidade de informação que uma onda eletromagnética pode portar.
• É possível codificar poucos bits por Hz em baixas frequências.
• Mas, com frequências mais altas, por exemplo, 500 MHz, pode-se portar em um cabo, alguns gigabits/segundo.
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Segurança em redes sem Fio
Largura de Banda
• Deve se óbvio, porque pessoas tendem a gostar de fibras óticas (faixa de frequência de 10E14 a 10E15).
• A variação da frequência df em relação a variação do comprimento de onda d lambda, pode ser estudada através da matemática, usando derivadas (caso de se observar a variação contínua da frequência em relação a variação do comprimento de onda).
• Observar variações discretas é suficiente para se estudar o espectro eletromagnético.
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Largura de Banda
• Largura de banda é a medida da faixa de freqüência, em hertz, de um sistema ou sinal.
• Em radio comunicação ela corresponde a faixa de freqüência ocupada pelo sinal modulado.
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Segurança em redes sem Fio
Largura de Banda
• Para evitar o caos no uso das frequências, existem acordos nacionais e internacionais sobre quem obtém tais frequências.
• Se todo mundo deseja taxas de dados mais altas, todo mundo deseja mais spectrum.
• Aloca-se spectrum para rádio AM e FM, televisão, telefonia celular.
• Também para polícia, navegação marítima, operações militares e muitos outros usos.
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Segurança em redes sem Fio
Bandas (Faixas) de Frequência
• Mundialmente, uma agência da ITU-R (WARC) faz este trabalho.
• Em 1991, na Espanha, a WARC alocou o spectrum para comunicações pessoais hand-held.
• Comunicações pessoais nos USA, não trabalha como na Europa e Ásia.
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Segurança em redes sem Fio
Canais
• Espectro de radiofreqüência:
– É dividido em faixas, são intervalos reservados;
– Definido por convenções internacionais e agencias reguladoras;
– Faixa é subdividida em freqüências menores;
– Essas freqüências menores são denominadas canais;
– Canais de transmissão em freqüências muito próximas podem causar interferências;
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Segurança em redes sem Fio
Bandas de Radiofreqüência públicas
• A pelo menos três diferentes segmentos de radiofreqüência que podem ser usados sem a necessidade de obter licença da agencia reguladora governamental (no caso do Brasil ANATEL).
• Segmento reservado para uso industrial,científico e médico (Industrial, Scientific e Medical – ISM)
• Podem ser usados de maneira irrestrita por qualquer aplicação que se adapte a umas dessas categorias:
– 902 – 928Mhz;
– 2,4 – 2,485 Ghz (2,4 a 2,5 Ghz no Brasil);
– 5,150 – 5,825 Ghz
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Segurança em redes sem Fio
Freqüência de 2,4 Ghz
• Utilizada por uma vasta quantidade de equipamentos e serviços;
• É uma freqüência (Poluída) ou suja por ser usada também por aparelhos de telefone sem fio, Bluetooth, forno de microondoas e pelos padrões 802.11b e 802.11g
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Segurança em redes sem Fio
Freqüência de 5 GHZ
• No Brasil existem ainda outras faixas reservadas para ISM
– 24 – 24,25 GHZ
– 61 – 61,5 GHZ
• A faixa de 5 Ghz está reservada para uso militar, o que atualmente restringe a comercialização de produtos nessa faixa de freqüência.
• O alcance do sinal é comparativamente menor em relação ao das outras freqüências;
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Segurança em redes sem Fio
Freqüências Licenciadas
• Algumas soluções de redes sem fio optam por utilizar faixas de radiofreqüência menos sujeitas a interferência;
• E que tenham maior alcance;
• Para utilizar essas aplicações o fornecedor da solução deve requerer da agência reguladora autorização;
• Ex:. O padrão Wimax, utiliza uma faixa de 2 a 11 Ghz e pode atingir 50 km a uma velocidade de 10 a 70mb;
• O serviço de telefonia móvel no padrão GSM utilizam faixa de 1,8 Ghz;
• Países como Canadá, México e Estados Unidos utilizam faixa de 1,9 Ghz.
• http://www.anatel.gov.br/Radiofrequencia/qaff.pdf
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Segurança em redes sem Fio
Spread Spectrum
• A maior parte das transmissões usam banda (faixa) de frequência estreita, para obter melhor recepção (muitos watts/Hz).
• Em alguns casos, o transmissor salta de frequência em frequência em um padrão regular ou em padrão intencionalmente disperso dentro de uma faixa de frequência larga.
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Segurança em redes sem Fio
Spread Spectrum
• Essa técnica é chamada de Spread Spectrum (Espectro de Dispersão)
• Muito usado nas comunicações militares.
• Dificulta a detecção das transmissões e é praticamente impossível obstruí-las.
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Segurança em redes sem Fio
O Spread Spectrum Verdadeiro
• Direct Sequence Spread Spectrum (Espectro de Dispersão de Sequência Direta).
• ... ... ...
• Por enquanto, vamos partir da premissa de que todas as transmissões utilizam uma banda de frequência estreita.
• ... ... ...
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Segurança em redes sem Fio
Transmissão de Rádio
• As ondas de rádio são fáceis de gerar, modular, percorrem longas distâncias e atravessam obstáculos facilmente.
• São largamente utilizadas para comunicação, seja em ambientes fechados ou abertos.
• Ondas de rádio percorrem todas as direções a partir da origem.
• O transmissor e o receptor não precisam estar fisicamente alinhados.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissão de Rádio
• As propriedades das ondas de rádio dependem da frequência.
• Nas frequências baixas, as ondas de rádio atravessam os obstáculos, mas a potência do sinal cai abruptamente (atenuação do sinal) à medida que a distância da origem aumenta.
• Nas frequências altas, as ondas de rádio tendem a viajar em linhas retas e a ricochetear nos obstáculos.
• Também são absorvidas pela chuva.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissão de Rádio
• Em todas as frequências, as ondas de rádio estão sujeitas à interferência de equipamentos elétricos.
• Devido a facilidade que as ondas de rádio têm de percorrer longas distâncias, a interferência é um problema.
• Por isso, existe um controle rígido sobre a radiodifusão.
• Nas faixas VLF, LF e MF, as ondas de rádio se propagam em nível do solo, obedecendo a curvatura da Terra.
• Em HF, ricocheteiam na ionosfera.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissão de Rádio
• O principal problema em utilizar essa bandas em comunicações de dados diz respeito à baixa largura de banda que oferecem.
• Nas bandas HF e VHF, as ondas em nível do solo tendem a ser absorvidas pela terra.
• No entanto, as ondas que alcançam a ionosfera, uma camada da atmosfera, numa altura de 100 a 500 Km, são refratadas por ela e enviadas de volta à Terra.
• Em determinadas condições atmosféricas, os sinais podem ricochetar diversas vezes.
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Segurança em redes sem Fio
Transmissão de Rádio
• As ondas VLF, LF e MF podem ser detectadas num raio de 1000 Km.
• Em faixas de frequência mais altas esse raio de ação é bem maior.
• Radiodifusão AM (Modulação por Amplitude) utiliza a banda MF (ondas médias).
• Ondas de rádio nessas bandas atravessam facilmente os prédios, razão pela qual os rádios portáteis funcionam bem em ambientes fechados.
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Transmissões sem Fio
• Transmissão por microondas.
• Ondas de infravermelho e milimétricas.
• Transmissão por onda de luz.
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O que é Modulação
• É o mapeamento da informação sobre mudanças na amplitude, frequência ou fase (ou combinação destes), em um sinal denominado portadora (carrier).
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O que é Multiplexação
• Método de compartilhar a largura de banda de um meio de comunicação com outros canais de dados independentes.
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Métodos Básicos de Multiplexação
• TDM (Time Division Multiplexing)
• FDM (Frequency Division Multiplexing)
• CDM (Code Division Multiplexing)
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Símbolo
• In digital communications, a symbol is a state or significant condition of the communication channel that persists for a fixed period of time.
• A sending device places symbols on the channel at a fixed and known rate (the symbol rate, measured in baud) and the receiving device has the job of detecting the sequence of symbols in order to reconstruct the transmitted data.
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Taxa de Símbolos
• In digital communications, symbol rate, also known as baud rate or modulation rate; is the number of symbol changes (signalling events) made to the transmission medium per second using a digitally modulated signal.
• The symbol rate is measured in baud or symbols/second.
• Each symbol can represent one or several bits of data.
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Taxa de Bauds
• Baud deriva do sobrenome de J.M.E. Baudot, francês inventor do código telegráfico Baudot.
• Um Baud é uma medida de velocidade de sinalização e representa o número de mudanças na linha de transmissão (seja em frequência, amplitude, fase etc...) ou eventos por segundo.
• Obtido em "http://pt.wikipedia.org/wiki/Baud"
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Taxa de Bauds
• Várias amplitudes e vários deslocamentos de frequência são combinados para transmitir diversos bits/símbolo.
• Essa combinação de técnicas de modulação
permite transmitir vários bits por baud.
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Taxa de Bauds
• Cada fragmento de informação transmitido (um símbolo) corresponde a uma amostra.
• O número de amostras por segundo define a taxa de bauds.
• 1 baud é definido em função do número de bits numa amostra.
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Taxa de transmissão de um canal - bps
• É a quantidade de informação enviada por um canal, no intervalo de tempo de 1 segundo.
• É medida em bits/s (bps).
• É igual ao número de bits/amostra multiplicado pelo número de amostras/segundo.
• É igual ao número de bits/amostra multiplicado pela taxa de bauds.
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Taxa de transmissão de um canal - bps
• Para se determinar a taxa de transmissão de um canal em bits por segundo - bps, deve ser levado em consideração o tipo de codificação utilizada, além da velocidade de sinalização do canal de comunicação.
Segurança em redes sem Fio
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48
Modem V.90 – 56 Kbps
• 56 Kbps = 56000 bps
• Teorema de Nyquist (1924)
• Taxa máxima de bits por segundo =
2H.log2 V bits , onde H é largura de banda em Hz e V é o número de níveis discretos (0 e 1).
• 2 . 4000 . log2 2 = 8000 . 1 = 8000 amostras/s
• Ou 8000 bauds (taxa de bauds).
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49
Símbolos / Amostras
• Nos USA, cada amostra tem 8 bits, mas 1 bit é usado para controle e os 7 restantes para o usuário.
• Então, temos 56000 bits/s ou 56 Kbps.
![Page 50: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Símbolos / Amostras
• Na Europa, cada amostra tem 8 bits e todos os 8 bits estão disponíveis para o usuário. Então, temos 64000 bits/s ou 64 Kbps.
• No acordo internacional sobre um padrão de modem, foi escolhido o valor de 56000 bps.
![Page 51: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/51.jpg)
51
LANs sem Fio IEEE 802.11
• A pilha de protocolos 802.11 (4.4.1)
• A camada física 802.11 (4.4.2)
• O protocolo da subcamada MAC 802.11 (4.4.3)
• A estrutura de quadro 802.11 (4.4.4)
• Serviços no padrão 802.11 (4.4.5)
![Page 52: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/52.jpg)
52
A Pilha de Protocolos 802.11
Subcamada MAC
Subcamada LLC
Camadas Superiores
IEEIEEE 802Infra-
vermelho
802.11FHSS
802.11DSSS
802.11aOFDM
802.11bHR-DSSS
802.11gOFDM
Camada Física
Camada de Enlace
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53
Estrutura do Quadro 802.11
Controle de
QuadroDuração Endereço 1 Endereço 2 Endereço 3
Endereço 4
Seq
DadosTotal de
Verificação
2 2 6 6 6 2
6 0-2312 4
bytes
bytes
versão tipo subtipoFr
MFRep
Pot
Mais
W O
2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1bits
To
Controle
de
Quadro
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54
Serviços no IEEE 802.11
Segurança em redes sem Fio
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55
Técnicas de transmissão em Redes sem Fio IEEE 802.11
• FHSS
• DSSS
• OFDM
Segurança em redes sem Fio
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56
Segurança em redes sem Fio
FHSS – Frequency Hopping Spread-Spectrum
• Neste modelo a banda é 2,4 GHz é dividida em 75 canais;
• A informação é enviada utilizando todos os canais numa seqüência pseudo-aleatória;
• A seqüência é alterada em saltos;
• Segue um padrão conhecido pelo transmissor e pelo receptor, que se sincronizados estabelecem um canal lógico;
• O sinal é recebido por quem conhece a seqüência de saltos e aparece como ruído para outros possível receptores;
• Essa técnica limita a velocidade de transmissão a 2Mbps;
• Como todo o espectro é utilizado e as mudanças de canais constantes causam grande retardo na transmissão do sinal.
![Page 57: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/57.jpg)
57
Segurança em redes sem Fio
DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
• Utilizado no padrão 802.11b;
• A banda 2,4 Ghz é dividida em três canais;
• Utiliza técnica denominada code chips, que consiste em separar cada bit de dados em 11 subbits que são enviados de forma redundante por um mesmo canal em diferentes freqüências;
![Page 58: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/58.jpg)
58
Segurança em redes sem Fio
DSSS
• Essas característica torna o DSSS mais susceptível a ataques diretos em uma freqüência fixa e a ruídos que ocupem parte da banda utilizada.
• Contudo, uma maior banda é requerida.
• Mesmo que um ou mais bits no chip sejam danificados durante a transmissão, técnicas estatísticas embutidas no rádio são capazes de recuperar os dados originais sem a necessidade de retransmissão.
![Page 59: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/59.jpg)
59
Segurança em redes sem Fio
DSSS
• No receptor o sinal de informação é recuperado através de um processo complementar usando um gerador de código local similar e sincronizado com o código gerado na transmissão.
• Em razão da utilização de uma grande largura de banda para transmissão, os sistemas em seqüência direta dispõem de poucos canais dentro da banda. Estes canais são totalmente separados de forma a não gerar interferência entre eles.
![Page 60: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Segurança em redes sem Fio
DSSS
• As vantagens desta técnica são:
– O circuito gerador de freqüência (sintetizador) é mais simples, pois não tem necessidade de trocar de freqüência constantemente.
– O processo de espalhamento é simples, pois é realizado através da multiplicação do sinal de informação por um código.
– Maior capacidade de transmissão, da ordem de 11 Mbit/s.
![Page 61: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/61.jpg)
61
Segurança em redes sem Fio
DSSS
• As desvantagens desta técnica são:
– Maior dificuldade para manter o sincronismo entre o sinal PN-code gerado e o sinal recebido.
– Maior dificuldade para solução dos problemas de interferências.
– Equipamentos de maior custo.
![Page 62: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/62.jpg)
62
OFDM
• Ortogonal Frequency Division Multiplexing
• É uma combinação de modulação e multiplexação.
• Multiplexação geralmente se refere a sinais independentes, aqueles produzidos por diferentes fontes de diferentes frequências.
• OFDM é uma questão de como compartilhar o espectro de dispersão entre esses sinais independentes com frequências diferentes, que são sub-sinais de um sinal principal gerado por uma única fonte.
Segurança em redes sem Fio
![Page 63: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/63.jpg)
63
OFDM
• OFDM é um caso particular de FDM.
• Em FDM, existem diversos sinais em portadoras diferentes, com frequências diferentes, gerados por fontes de informação diferentes.
• Em OFDM, existem diversos sinais em portadoras diferentes, com frequências diferentes, gerados por uma mesma fonte de informação
Segurança em redes sem Fio
![Page 64: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/64.jpg)
64
OFDM
• Os sinais nas portadoras diferentes são sub-sinais em sub-portadoras de um único sinal gerado por uma única fonte de informação.
Segurança em redes sem Fio
![Page 65: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/65.jpg)
65
FDM x OFDM
• Em FDM, uma determinada fonte de informação não pode dividir seu stream de informação que é gerado num único stream, como ocorre, de forma análoga, numa torneira aberta correndo água.
• Em OFDM, uma determinada fonte de informação tem seu stream subdividido em vários substreams, como ocorre, de forma análoga, num chuveiro aberto correndo água.
Segurança em redes sem Fio
![Page 66: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/66.jpg)
66
FDM x OFDM
• Qual a vantagem que poderia ocorrer de um método sobre o outro ???
• É que, embora, ambos os métodos façam a mesma coisa (transmitem a informação), cada um responde de maneira diferente ao problema da interferência.
• Interferência na torneira pode parar o fluxo de água como um todo. Interferência no chuveiro é mais difícil parar o fluxo como um todo.
Segurança em redes sem Fio
![Page 67: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/67.jpg)
67
FDM x OFDM
• FDM é análogo a um caminhão-carreta que leva uma carga de 4 encomendas de uma única vez. Ao passo que OFDM equivale a 4 caminhões simples levando cada qual uma única encomenda das 4 que o caminhão-carreta carrega.
Segurança em redes sem Fio
![Page 68: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/68.jpg)
68
FDM x OFDM
• Ambos os métodos de carregar carga fazem a mesma coisa, ou seja, carregam a mesma quantidade de carga. Mas, no caso dos 4 caminhões simples, no caso um acidente, somente ¼ da carga sofrerá.
Segurança em redes sem Fio
![Page 69: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/69.jpg)
69
OFDM
• Estes 4 pequenos caminhões quando vistos análogos a sinais, são chamados de sub-portadoras em um sistema OFDM, e são equivalentes a sinais independentes em sub-canais independentes, para a idéia funcionar.
Segurança em redes sem Fio
![Page 70: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/70.jpg)
70
OFDM
• Os sub-canais independentes podem ser multiplexados por FDM e chamados de transmissão de multi-portadoras (multi-carrier transmission);
• Ou podem se baseados em CDM, sendo neste caso, chamado transmissão de multi-código (multi-code transmission).
Segurança em redes sem Fio
![Page 71: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/71.jpg)
71
OFDM
• A independência das sub-portadoras é obtida através do conceito matemático de ortogonalidade.
• Ortogonalidade é o principal conceito em OFDM.
• As sub-portadoras são todas matematicamente representadas por ondas de senos e cosenos.
• Ver tutorial sobre OFDM em: ofdm2.pdf
Segurança em redes sem Fio
![Page 72: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/72.jpg)
72
Segurança em redes sem Fio
Benefícios
• Mobilidade:
– Sistemas de redes wireless podem providenciar aos usuários acesso a informação em tempo real em qualquer lugar de suas organizações.
• Flexibilidade:
– Tecnologia wireless permite que as redes cheguem a onde cabos não podem ir.
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73
Benefícios
• Instalação Rápida, Simples e Flexível
– Instalar uma rede wireless pode ser rápido e fácil, além de eliminar a necessidade de atravessar cabos através de paredes e andares.
Segurança em redes sem Fio
![Page 74: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Benefícios
• Redução de custo
– As despesas de instalação podem ser significativamente menores comparados a redes cabeadas.
– Não substituem as redes cabeadas, mas sim podem estendê-las.
Segurança em redes sem Fio
![Page 75: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/75.jpg)
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Benefícios
• Escalabilidade:
– Redes sem fio podem ser configuradas segundo diversas topologias de acordo com as necessidade.
– Configurações podem ser mudadas facilmente e a distâncias entre as estações adaptadas desde poucos usuários até centenas.
Segurança em redes sem Fio
![Page 76: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/76.jpg)
76
Segurança em redes sem Fio
Histórico
• 1940 – Primeiro uso da tecnologia spread spectrum.
• 1980 – Aplicações limitadas usando narrowband (banda estreita).
• 1980 – FCC atribui freqüências para uso comercial.
• 1989 – ISM autoriza uso em 900MHz, 2.4GHz e 5 GHz.
• 1989 – Produtos usando 900MHz são produzidos.
• 1990 – IEEE começa a trabalhar em um padrão industrial para WLAN.
• 1994 – Produtos usando 2.4 GHz são produzidos.
• 1994 – Aprovado o padrão IEEE 802.11.
• 1997 – Produtos 2.4GHz começam a roubar a cena.
• 1999 – Ratificação da IEEE 802.11a e 802.11b.
• 1999 – Produtos baseado em 802.11b começam a ser produzidos.
Fonte especificação IEEE 802.11: http://standards.ieee.org/getieee802/
![Page 77: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/77.jpg)
77
Segurança em redes sem Fio
Problemas em Redes sem Fio
• Estão sendo largamente adotadas pela facilidade de uso e instalação dos equipamentos envolvidos.
• A cada dia mais adeptos estão crescendo no Brasil e no mundo.
– Problemas de Segurança ?
• Desinformação do Cliente;
• Equipamentos com valores default;
• Redes Wireless sem proteção;
![Page 78: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/78.jpg)
78
Segurança em redes sem Fio
Desafios
• Implementação de um ambiente seguro para o tráfego das informações
• Problemas:
– Uso do meio compartilhado;
– Interferências;
– Limitação dos padrões.
![Page 79: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/79.jpg)
79
Segurança em redes sem Fio
Tipos de redes sem fio
• Radiofrequência
– IEEE 802.11
– Bluetooth
• Infravermelho
– Infrared (Calculadoras, Palms, notebooks)
![Page 80: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/80.jpg)
80
Segurança em redes sem Fio
Bluetooth
• Protocolo padrão para conexão wireless de:
– Telefones sem fio
– PDAs
– Computadores
– Impressoras
– Eletrodomésticos
• Curiosidade:
– O nome Bluetooth é oriundo do conquistador Viking chamado Harald Bluetooth que unificou a Dinamarca e a Noruega no século X.
![Page 81: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/81.jpg)
81
Segurança em redes sem Fio
Bluetooth
• Utiliza a freqüência de 2.4GHz
• Velocidade de até 740 kbps
• Alcance de até 100 mts
• Modo de transmissão
– Frequency hopping (1600 mudanças por segundo)
• Pode provocar interferência em redes 802.11
![Page 82: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/82.jpg)
82
Segurança em redes sem Fio
Infrared
• Tecnologia Antiquada
• Características:
– Até 3 Metros usando Line of Sight(LOS)
– Taxa de transmissão: 500 Kbps
– Banda Dedicada
• Organização:
– http://www.IrDA.org
![Page 83: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/83.jpg)
83
IEEE 802.11 - IBSS
![Page 84: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/84.jpg)
84
BSS – Basic Service Set (SSId)
![Page 85: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/85.jpg)
85
ESS – Extended Service Set
![Page 86: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/86.jpg)
86
Conectando prédios
![Page 87: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/87.jpg)
87
Segurança em redes sem Fio
Extended Service Set Identifier(ESSId)
• Denominado “Nome da rede”;
• É a cadeia que deve ser conhecida tanto pelo concentrador, ou grupo de concentradores, como pelos clientes que desejam conexão;
• O concentrador envia sinais com ESSID, que é detectado pelos equipamentos na região de abrangência, que estes enviem um pedido de conexão;
• O concentrador pode enviar o ESSID de forma gratuita;
• Casa o concentrador não envie o ESSID o cliente tem de conhecer de antemão os ESSIDs dos concentradores disponíveis no ambiente, para, então, requerer conexão;
![Page 88: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/88.jpg)
88
Segurança em redes sem Fio
BEACOM
• Concentradores enviam sinais informando sobre a sua existência;
• Clientes percebem sua presença e estabelecem a conexão;
• Essas informações são conhecidas como Beacom Frames
• Sinais enviados Gratuitamente pelos concentradores para orientar os clientes;
• PROBLEMA ?
– Um atacante pode pegar essas informações e ter o conhecimento da rede;
• Solução.
– Configurar o concentrador para não enviar informações o cliente a se conectar deve conhecer de antemão essas informações, rede deixa de ser “PLUG and PLAY”.
![Page 89: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/89.jpg)
89
Segurança em redes sem Fio
Meio Compartilhado
• Semelhante a redes Ethernet;
• Em redes Wi-fi o meio é compartilhado entre todas as estações conectadas a um mesmo concentrador;
• Quanto maior o número de usuários, menor será a banda disponível para cada um.
• Trafego é visto por todas as interfaces participantes;
• Em redes sem fio esse problema se agrava;
– Pois a propagação do sinal é pelo ar;
• Analogamente a redes Ethernet;
– Pode-se usar switches que permitem isolar o tráfego para grupos de um ou mais usuários.
![Page 90: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/90.jpg)
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Segurança em redes sem Fio
Padrões
![Page 91: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/91.jpg)
91
Segurança em redes sem Fio
Tabela de Padrões Fonte:. http://www.mobilezone.com.br/glossario.htm
![Page 92: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/92.jpg)
92
Segurança em redes sem Fio
Tabela de Padrões Fonte:. http://www.mobilezone.com.br/glossario.htm
![Page 93: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/93.jpg)
93
Segurança em redes sem Fio
Tabela de Padrões Fonte:. http://www.mobilezone.com.br/glossario.htm
![Page 94: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/94.jpg)
94
Segurança em redes sem Fio
Aplicações "wireless“ cobertura x taxa
![Page 95: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/95.jpg)
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Segurança em redes sem Fio
Visada
• Visada
– Ambientes externos (Outdoor)
• Requer visada direta
– Ambientes internos (Indoor)
• NÃO requer visada direta
![Page 96: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/96.jpg)
96
Segurança em redes sem Fio
Aplicação "indoor" para residências ou mercado corporativo
![Page 97: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/97.jpg)
97
Segurança em redes sem Fio
Exemplo de visada direta - Outdoor
![Page 98: Universidade Federal de Santa Catarina](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022070405/56813f5c550346895daa2d13/html5/thumbnails/98.jpg)
98
Segurança em redes sem Fio
Redes Wi-fi Tradicionais / Wireless Mesh
• Redes Mesh / Wireless Tradicionais
– Tendências para redes em Faixa Larga;
– Estendendo os limites de Wi-fi tradicionais
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Segurança em redes sem Fio
Células de Comunicação
• Padrão IEEE 802.11 define uma arquitetura para as redes sem fio, baseada na divisão da área coberta pela rede em células. Essas células são denominadas de BSA (Basic Service Area). O tamanho da BSA (célula) depende das características do ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados nas estações.
• BSS (Basic Service Set) – ou Conjunto Básico de Serviço, representa um grupo de estações comunicando-se por radiodifusão ou infravermelho em uma BSA.
• Ponto de acesso (Access Point – AP) – 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.
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Células de Comunicação
• Sistema de distribuição – representa uma infra-estrutura de comunicação que interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula.
• ESA (Extended Service Area) – ou Área de Serviço Extendida, representa a interligação de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos APs.
• ESS (Extended Service Set) – ou Conjunto de Serviço Extendido, representa um conjunto de estações formado pela união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição.
Segurança em redes sem Fio
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Segurança em redes sem Fio
Referências
• Livro: Nelson Murilo de O. Rufino
– Segurança em redes sem fio (Aprenda a proteger suas informações em ambientes Wi-fi e Bluetooth).
• Livro:Andrew S. Tanembaum
– Redes de computadores.
• Livro: C.Silva Ram Murthy and B.S. Manoj
– Ad-Hoc Wireless Networks(Architectures and Protocols)