redes sem fios – introdução 1 redes sem fios: introdução faculdade de tecnologia senac pelotas...

Redes sem Fios – Introdução 1

Redes sem Fios:Redes sem Fios:IntroduçãoIntrodução

Faculdade de Tecnologia Senac PelotasFaculdade de Tecnologia Senac Pelotas

Curso Superior em Tecnologia de Redes de ComputadoresCurso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores

Unidade Curricular - Redes Sem FiosUnidade Curricular - Redes Sem Fios

Prof. Eduardo Maroñas MonksProf. Eduardo Maroñas Monks


Sumário HistóricoHistórico WifiWifi DispositivosDispositivos FuncionamentoFuncionamento CaracterísticasCaracterísticas AplicaçõesAplicações Resumo dos padrõesResumo dos padrões Referências BibliográficasReferências Bibliográficas


860 Kbit/s860 Kbit/s

900 MHz900 MHz

1 and 2 Mbps

2.4 GHz

ProprietáriProprietárioo

Evolução das redes WLAN Evolução das redes WLAN (Wireless LAN)(Wireless LAN)

Aplicações:Aplicações:

ArmazenagemArmazenagem

ComércioComércio

HospitaisHospitais

EducaçãoEducação

NegóciosNegócios

DomésticoDoméstico

802.11 Regulam.

802.11a,b Regulam.

802.11g 802.11g

RascunhoRascunho

1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

1 e 2 Mbit/s1 e 2 Mbit/s

2.4 GHz2.4 GHz

11 Mbit/s11 Mbit/s 54 Mbit/s54 Mbit/s

Padronizado

5 GHz5 GHzRádioRádio

Tipo de Tipo de RedeRede

Largura Largura de de

bandabanda

IEEE 802.11 IEEE 802.11 (Rascunhos)(Rascunhos)


IEEE 802.11 e o Wi-Fi AllianceIEEE 802.11 e o Wi-Fi Alliance

IEEE IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC) LAN/MAN Standards Committee (LMSC)

Primeiro padrão IEEE 802.11 disponibilizado em 1997Primeiro padrão IEEE 802.11 disponibilizado em 1997

Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)

Divulga o programa Wi-FI (Divulga o programa Wi-FI (wireless fidelitywireless fidelity))

O objetivo é possibilitar que qualquer fabricante de equipamentos no O objetivo é possibilitar que qualquer fabricante de equipamentos no padrão IEEE 802.11 possa testar a compatibilidade da implementaçãopadrão IEEE 802.11 possa testar a compatibilidade da implementação


Wi-FiWi-Fi

● Wi-Fi AllianceWi-Fi Alliance– WECA mudou o nome para Wi-Fi WECA mudou o nome para Wi-Fi ((Wireless Wireless

FidelityFidelity AllianceAlliance))– Centenas de empresas participantesCentenas de empresas participantes– Mais de 350 produtos certificados de Mais de 350 produtos certificados de

compatibilidadecompatibilidade– http://www.wi-fi.org/


Dispositivos WLANDispositivos WLAN

Access PointsAccess Points

Asus RT-AC66U (IEEE 802.11ac)Asus RT-AC66U (IEEE 802.11ac)http://www.asus.com/Networking/RTAC66Uhttp://www.asus.com/Networking/RTAC66U/


Antenas

Tipos de antena, de acordo com a frequência:

2.4GHz

5 GHz

Orientação

Vertical

Horizontal

Propagação do sinal

Omnidirecional

Setorial

Direcional


Interfaces de RedeInterfaces de Rede

•Padrões disponíveis nas interfaces:Padrões disponíveis nas interfaces:

•IEEE 802.11b/g/nIEEE 802.11b/g/n

•IEEE 802.11a (pouco comum)IEEE 802.11a (pouco comum)

•IEEE 802.11ac (novidade)IEEE 802.11ac (novidade)

•Barramentos:Barramentos:

•Integradas (Integradas (onboardonboard))

•USBUSB

•PCI/PCIePCI/PCIe

IEEE 802.11ac IEEE 802.11ac (Asus PCE-(Asus PCE-AC66)AC66)


Modo InfraestruturaModo Infraestrutura

● Uso de pontoUso de ponto

de acesso parade acesso para

o restante da o restante da infraestruturainfraestrutura

(Access Point)(Access Point)Rede cabeadaRede cabeada

Primeiro AP: Primeiro AP: Intalk wr1200Intalk wr1200


Modo Ad-HocModo Ad-Hoc• Configuração ponto a ponto, onde os Configuração ponto a ponto, onde os

clientes fazem conexão diretamente clientes fazem conexão diretamente • Usado em redes com topologias Usado em redes com topologias

mesh e redes de sensores sem fiosmesh e redes de sensores sem fios


Rede Rede MeshMesh

• Cada cliente na rede Cada cliente na rede age com um acesso age com um acesso ou um roteadorou um roteador

• Alta disponibilidade e Alta disponibilidade e balanceamento de balanceamento de cargacarga

• Diversos protocolos Diversos protocolos de roteamento: de roteamento: OLSR, AODV…OLSR, AODV…


Arquitetura 802.11 - WLANArquitetura 802.11 - WLAN

• Access Point (AP)– Estação base que faz a

comunicação com os hosts sem fios

• Basic Service Set (BSS)– Área de cobertura de um

AP– Identificado pelo SSID

• Access Point (AP)– Estação base que faz a

comunicação com os hosts sem fios

• Basic Service Set (BSS)– Área de cobertura de um

AP– Identificado pelo SSID

BSS 1BSS 1

BSS 2BSS 2

InternetInternet

hub, switchhub, switchou roteadorou roteador

AP

APSSID: SSID: Service Set IdentifierService Set Identifier


Canais e AssociaçãoCanais e Associação

● Múltiplos canais em frequências diferentesMúltiplos canais em frequências diferentes– Escolha da frequência pode ser manual ou automáticaEscolha da frequência pode ser manual ou automática

– Interferência causada por outros APs na mesma frequênciaInterferência causada por outros APs na mesma frequência

● AP enviam quadros beacon periodicamente AP enviam quadros beacon periodicamente (100ms)(100ms)

– Os quadros contêm o nome (SSID) e o endereço MACOs quadros contêm o nome (SSID) e o endereço MAC

– Os hosts buscam canais, esperando quadros beaconOs hosts buscam canais, esperando quadros beacon

– Os hosts selecionam o AP para associação, baseado em perfil Os hosts selecionam o AP para associação, baseado em perfil de conexão prévio e da qualidade do sinalde conexão prévio e da qualidade do sinal

• Quadros Beacon oriundos dos APsQuadros Beacon oriundos dos APs• Requisição de associação do hostRequisição de associação do host• Resposta de assosiação do APResposta de assosiação do AP

• Quadros Beacon oriundos dos APsQuadros Beacon oriundos dos APs• Requisição de associação do hostRequisição de associação do host• Resposta de assosiação do APResposta de assosiação do AP


Mobilidade dentro da mesma subredeMobilidade dentro da mesma subrede

● H1 permanece na mesma rede IPH1 permanece na mesma rede IP

– O endereçamento permanece o mesmoO endereçamento permanece o mesmo

– As transferências podem continuar sem interrupçãoAs transferências podem continuar sem interrupção

● H1 reconhece a necessidade de troca de APH1 reconhece a necessidade de troca de AP

– Detecção de sinal fracoDetecção de sinal fraco

– Inicia a busca por um sinal mais forteInicia a busca por um sinal mais forte

● Troca por um AP com o mesmo SSIDTroca por um AP com o mesmo SSID

– H1 realização a disassociação do AP inicialH1 realização a disassociação do AP inicial

– Realiza a associação em outro com Realiza a associação em outro com

o mesmo SSIDo mesmo SSID

● O switch aprende a nova localizaçãoO switch aprende a nova localização

– A tabela MAC do switch realizaA tabela MAC do switch realiza

a atualização automáticaa atualização automática

hub or switch

AP 2

AP 1

H1 BBS 2

BBS 1

router


CSMA: Carrier Sense, Multiple Access

● O canal é um meio físico compartilhadoO canal é um meio físico compartilhado– Clientes e AP disputam o meioClientes e AP disputam o meio– Várias estações podem querem transmitir ao mesmo Várias estações podem querem transmitir ao mesmo

tempotempo● Verificar o canal antes de transmitirVerificar o canal antes de transmitir

– As estações não enviam se o canal estiver ocupadoAs estações não enviam se o canal estiver ocupado– Previnir colisões antes de enviarPrevinir colisões antes de enviar– Entretanto, a detecção em transferências existentes Entretanto, a detecção em transferências existentes

nem sempre é possívelnem sempre é possível


CA: evasão de colisões (CA: evasão de colisões (congestion congestion avoidanceavoidance))

•Em redes ethernet cabeadasEm redes ethernet cabeadas•As estações escutam o meio físico enquanto transmitemAs estações escutam o meio físico enquanto transmitem•Detectam colisões com outras transmissõesDetectam colisões com outras transmissões•Se detectada outra transmissão, aborta a e entra no Se detectada outra transmissão, aborta a e entra no processo de envio novamenteprocesso de envio novamente

•Em redes sem fiosEm redes sem fios•Não é possível detectar todas as colisõesNão é possível detectar todas as colisões

•Terminal escondidoTerminal escondido•Intensidade de sinal fraco (variável)Intensidade de sinal fraco (variável)

•Escutar o meio físico enquanto transmiteEscutar o meio físico enquanto transmite•A intensidade do sinal recebido é muito menor do que A intensidade do sinal recebido é muito menor do que o sinal transmitidoo sinal transmitido•Custo alto para construção de hardware com Custo alto para construção de hardware com capacidade de detecção de colisõescapacidade de detecção de colisões

Portanto, o padrão IEEE 802.11 não detecta colisõesPortanto, o padrão IEEE 802.11 não detecta colisões


CSMA/CA (CSMA/CA (Carrier Sensing Multiple Access Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidancewith Collision Avoidance))

Simuladores:Simuladores:•http://tintillier.org/wifi/http://tintillier.org/wifi/

•http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/withouthidden.htmlwithouthidden.html

•http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/withhidden.htmlwithhidden.html


Acesso ao meio físicoAcesso ao meio físico

•RTS/CTS (RTS/CTS (Request to Send /Clear to SendRequest to Send /Clear to Send)) – – função opcional para redução de colisões quando função opcional para redução de colisões quando as estações não se enxergamas estações não se enxergam

•Antes da transmissão, são trocados quadros de Antes da transmissão, são trocados quadros de controlecontrole

•O emissor envia um quadro O emissor envia um quadro RTS RTS (Request to (Request to SendSend),), que inclui quantidade de dados que inclui quantidade de dados•O receptor responde com um quadro O receptor responde com um quadro CTS CTS (Clear to Send)(Clear to Send)•Se o emissor recebe um CTS, transmite a Se o emissor recebe um CTS, transmite a quantidade de dados anunciadaquantidade de dados anunciada•Se outro host receber um CTS, permanecerá Se outro host receber um CTS, permanecerá inativo por um tempo determinadoinativo por um tempo determinado•Se outro host receber um RTS, mas não CTS, Se outro host receber um RTS, mas não CTS, fica livre para enviarfica livre para enviar


Acesso ao meio físicoAcesso ao meio físico

•Mecanismos de reconhecimento e Mecanismos de reconhecimento e retransmissão na camada de enlace de retransmissão na camada de enlace de dadosdados

•CRC para detectar errosCRC para detectar erros•Estações receptoras enviam um Estações receptoras enviam um reconhecimento (reconhecimento (acknowledgmentacknowledgment))•Estações emissoras retransmitem em Estações emissoras retransmitem em caso de não receber um ACKcaso de não receber um ACK•As tentativas de retransmissão param ao As tentativas de retransmissão param ao chegar ao limite máximo (chegar ao limite máximo (backoffbackoff))


ServiçosServiços

● Distribuição e integraçãoDistribuição e integração● Associação, reassociação e Associação, reassociação e

disassociaçãodisassociação● Autenticação e desautenticaçãoAutenticação e desautenticação● Privacidade e SegurançaPrivacidade e Segurança


DistribuiçãoDistribuição

● Este serviço é usado pelas estações em modo Este serviço é usado pelas estações em modo infraestruturainfraestrutura

● Quando um quadro é recebido pelo AP, é Quando um quadro é recebido pelo AP, é usado o serviço de distruição para a entrega usado o serviço de distruição para a entrega ao destinoao destino

● A distribuição dos quadros é realizada pelo AP A distribuição dos quadros é realizada pelo AP para as estações associadaspara as estações associadas


IntegraçãoIntegração

● O serviço de integração é provido O serviço de integração é provido pelo sistema de distribuiçãopelo sistema de distribuição

● Permite a conexão do sistema de Permite a conexão do sistema de distribuição (AP) ao restante da distribuição (AP) ao restante da rederede


AssociaçãoAssociação

● É o registro realizado pela estação no É o registro realizado pela estação no sistema de distribuição (AP)sistema de distribuição (AP)


ReassociaçãoReassociação

● Quando uma estação se movimenta entre Quando uma estação se movimenta entre áreas de cobertura, avalia a qualidade de sinal áreas de cobertura, avalia a qualidade de sinal e pode trocar de APe pode trocar de AP

● A estação inicia o processo de avaliação e A estação inicia o processo de avaliação e possível troca de APpossível troca de AP

● Usado em áreas com o mesmo SSID nos APs Usado em áreas com o mesmo SSID nos APs


DesassociaçãoDesassociação

● As estações utilizam o serviço de As estações utilizam o serviço de desassociação (desassociação (disassociationdisassociation) para ) para terminar a associação em um AP terminar a associação em um AP

● Normalmente, acontece no processo de Normalmente, acontece no processo de finalização do sistema operacional, em finalização do sistema operacional, em queda de qualidade do sinal ou queda de qualidade do sinal ou manualmente executado pelo usuáriomanualmente executado pelo usuário


Autenticação/DesautenticaçãoAutenticação/Desautenticação

● Pela natureza da tecnologia sem fios, o meio Pela natureza da tecnologia sem fios, o meio físico é “público”físico é “público”

● Autenticação é um pré-requisito para o uso da Autenticação é um pré-requisito para o uso da rede sem fiosrede sem fios– Modo aberto (Open)Modo aberto (Open)– Modo criptografado (chave compartilhada, IEEE Modo criptografado (chave compartilhada, IEEE

802.1x)802.1x)● No processo de desautenticação, é encerrado a No processo de desautenticação, é encerrado a

associação da estação no APassociação da estação no AP– Normalmente, acontece com a queda na qualidade do Normalmente, acontece com a queda na qualidade do

sinalsinal


Interferência no sinal

• Devem ser utilizados canais diferentes em APs Devem ser utilizados canais diferentes em APs próximospróximos

• Para evitar a interferência de outros APs e de Para evitar a interferência de outros APs e de dispositivos que trabalham na mesma faixa de dispositivos que trabalham na mesma faixa de frequência (forno microondas, telefones sem frequência (forno microondas, telefones sem fios)fios)

• Para evitar interferência entre APs, devem ser Para evitar interferência entre APs, devem ser usados usados apenas os canais 1, 6 e 11apenas os canais 1, 6 e 11 de forma de forma intercaladaintercalada


Instalação externaInstalação externaCaracterísticas em instalações Características em instalações externas que prejudicam o sinal e a externas que prejudicam o sinal e a visadavisada das antenas: das antenas:

•Topografia do terreno (montanhas)Topografia do terreno (montanhas)

•Curvatura da terraCurvatura da terra

•Construções (prédios)Construções (prédios)

•ÁrvoresÁrvores

•Meio-ambiente (umidade, chuva)Meio-ambiente (umidade, chuva)

•Acesso aos equipamentos (torres)Acesso aos equipamentos (torres)

•Infraestrutura (alimentação, Infraestrutura (alimentação, cabeamento, segurança)cabeamento, segurança)


Instalação em ambientes internosInstalação em ambientes internos

Características em instalações Características em instalações internas:internas:

•Interferência de outros APsInterferência de outros APs

•Obstáculos (paredes, ferro, cobre, Obstáculos (paredes, ferro, cobre, concreto, estruturas metálicas, vidro, concreto, estruturas metálicas, vidro, armários, portas...)armários, portas...)

•Estações dispersas (o sinal deve se Estações dispersas (o sinal deve se propagar em todas as direções)propagar em todas as direções)Dicas de posicionamento de APs: http://www.cisco.com/en/US/docs/solutions/Enterprise/Mobility/wifich5.htmlhttp://www.cisco.com/en/US/docs/solutions/Enterprise/Mobility/wifich5.html


Problema com altas taxas de errosProblema com altas taxas de erros

● Propagação do sinal por caminhos diversos (Multi-path propagation)– Ondas eletromagnéticas são refletidas

por objetos – Desta forma, o sinal se dispersa em

vários caminhos com diferentes tamanhos de onda

– Isto causa problemas na interpretação do sinal no receptor

receptortransmissor


Impacto nas aplicações

● Em redes wireless, tem como característica alta Em redes wireless, tem como característica alta perda de pacotes, não originadas por perda de pacotes, não originadas por congestionamentocongestionamento

● Devido a mobilidade, interrupções temporárias Devido a mobilidade, interrupções temporárias na sessão TCP e modificações no RTTna sessão TCP e modificações no RTT

● O desempenho das aplicações são afetadas:O desempenho das aplicações são afetadas:– TCP trata perdas de pacotes como um sinal de TCP trata perdas de pacotes como um sinal de

congestionamento na redecongestionamento na rede– Os tempos de RTT são usados pelo TCP para regular as Os tempos de RTT são usados pelo TCP para regular as

retransmissõesretransmissões– Problemas com pacotes fora de ordem no TCPProblemas com pacotes fora de ordem no TCP

Vazão: aproximadamente, 40% da largura Vazão: aproximadamente, 40% da largura de banda nominalde banda nominal


Estratégias básicas de segurançaEstratégias básicas de segurança

● Trocar o nome do SSID padrãoTrocar o nome do SSID padrão● Trocar a senha padrão do APTrocar a senha padrão do AP● Não divulgar o SSID (fraco)Não divulgar o SSID (fraco)● Filtrar por MAC as estações (fraco)Filtrar por MAC as estações (fraco)● Ativar o WEP (Ativar o WEP (Wired Equivalency ProtectionWired Equivalency Protection) )

(fraco)(fraco)– Senha compartilhadaSenha compartilhada

● Ativar WPA (Ativar WPA (Wi-Fi Protected AccessWi-Fi Protected Access) (médio)) (médio)– Senha compartilhadaSenha compartilhada– Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)

● Ativar WPA2 (Ativar WPA2 (Wi-Fi Protected AccessWi-Fi Protected Access) (forte)) (forte)– Senha compartilhadaSenha compartilhada– Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)


Ambiente de WISPAmbiente de WISP ● WISP (Wireless Internet Service Provider)WISP (Wireless Internet Service Provider)

– Mikrotik (http://www.miktorik.com)Mikrotik (http://www.miktorik.com)


ResumoResumo dos padrõesdos padrões


Referências BibliográficasReferências BibliográficasENGST, Adam Engst. Kit do iniciante em redes sem fio: o guia ENGST, Adam Engst. Kit do iniciante em redes sem fio: o guia prático sobre redes wi-fi. 2. ed. São Paulo. Pearson, 2005.prático sobre redes wi-fi. 2. ed. São Paulo. Pearson, 2005.HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas modernos de HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas modernos de comunicação wireless. Porto Alegre.comunicação wireless. Porto Alegre. Bookman, 2008.Bookman, 2008.RAPPAPORT, Theodore S. Comunicações sem fio - Princípios e RAPPAPORT, Theodore S. Comunicações sem fio - Princípios e práticas. 2.ed. São Paulo. Pearson, 2009.práticas. 2.ed. São Paulo. Pearson, 2009.ROSS, John. O Livro do Wireless - um guia definitivo para wi-fi ROSS, John. O Livro do Wireless - um guia definitivo para wi-fi e redes sem fio. Alta Books, 2009.e redes sem fio. Alta Books, 2009.RUFINO, Nélson Murilo de O. SEGURANÇA EM REDES SEM FIO RUFINO, Nélson Murilo de O. SEGURANÇA EM REDES SEM FIO - APRENDA A PROTEGER. 3. ed.- APRENDA A PROTEGER. 3. ed. Rio de Janeiro. Novatec, 2011.Rio de Janeiro. Novatec, 2011.KUROSE, James; ROSS, Keith. Redes de computadores e a KUROSE, James; ROSS, Keith. Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-down. 3.ed. São Paulo. Pearson internet: uma abordagem top-down. 3.ed. São Paulo. Pearson Education,Education, 2008.2008.MORAES, Alexandre Fernandes de. Redes Sem Fio - MORAES, Alexandre Fernandes de. Redes Sem Fio - Instalação, Configuração e Segurança. Rio de Janeiro. Érica, Instalação, Configuração e Segurança. Rio de Janeiro. Érica, 2010.2010.BENEDETTI, Ryan; ANDERSON, Al. Use a Cabeça! Redes de BENEDETTI, Ryan; ANDERSON, Al. Use a Cabeça! Redes de Computadores. Rio de Janeiro. Alta Books, 2010. Computadores. Rio de Janeiro. Alta Books, 2010.


Referências BibliográficasReferências BibliográficasWireless Deployment Technology and Component Wireless Deployment Technology and Component Overview -Overview - http://technet.microsoft.com/en-us/library/bb457015.aspxhttp://technet.microsoft.com/en-us/library/bb457015.aspxIEEE 802.11 – Standards - IEEE 802.11 – Standards - http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.htmlhttp://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.htmlIEEE 802.11 – Timeline - IEEE 802.11 – Timeline - http://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htmhttp://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htm

IEEE 802.11 - IEEE 802.11 - https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11

redes sem fios – introdução 1 redes sem fios: introdução faculdade de tecnologia senac pelotas...

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