Redes sem Fios – Introdução 1 Redes sem Fios: Redes sem Fios: Introdução Introdução Faculdade de Tecnologia Senac Pelotas Faculdade de Tecnologia Senac Pelotas Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores Unidade Curricular - Redes Sem Fios Unidade Curricular - Redes Sem Fios Prof. Eduardo Maroñas Monks Prof. Eduardo Maroñas Monks
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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
Redes sem Fios – Introdução 2
Sumário HistóricoHistórico WifiWifi DispositivosDispositivos FuncionamentoFuncionamento CaracterísticasCaracterísticas AplicaçõesAplicações Resumo dos padrõesResumo dos padrões Referências BibliográficasReferências Bibliográficas
Redes sem Fios – Introdução 3
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)
Redes sem Fios – Introdução 4
IEEE 802.11 e o Wi-Fi AllianceIEEE 802.11 e o Wi-Fi Alliance
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
Redes sem Fios – Introdução 5
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
• 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
Redes sem Fios – Introdução 13
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 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
Redes sem Fios – Introdução 14
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
Redes sem Fios – Introdução 15
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
Redes sem Fios – Introdução 16
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
•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
Redes sem Fios – Introdução 19
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))
Redes sem Fios – Introdução 20
ServiçosServiços
● Distribuição e integraçãoDistribuição e integração● Associação, reassociação e Associação, reassociação e
disassociaçãodisassociação● Autenticação e desautenticaçãoAutenticação e desautenticação● Privacidade e SegurançaPrivacidade e Segurança
Redes sem Fios – Introdução 21
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
Redes sem Fios – Introdução 22
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
Redes sem Fios – Introdução 23
AssociaçãoAssociação
● É o registro realizado pela estação no É o registro realizado pela estação no sistema de distribuição (AP)sistema de distribuição (AP)
Redes sem Fios – Introdução 24
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
Redes sem Fios – Introdução 25
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
● 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
Redes sem Fios – Introdução 27
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
Redes sem Fios – Introdução 28
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)
•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
Redes sem Fios – Introdução 30
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
Redes sem Fios – Introdução 31
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
Redes sem Fios – Introdução 32
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) )
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.