Transcript Redes Wireless - Faculdade Gama e Souza

IEEE-802.11
Prof. Celso Cardoso Neto
INTRODUÇÃO
QUANDO SE PENSA EM CABEAMENTO, IMAGINAMOS PAR TRANÇADO,
CABO COAXIAL OU FIBRA ÓPTICA
REDE “WIRELESS” SIGNIFICA REDES SEM FIO
SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DE DADOS ATRAVÉS DE ONDAS DE RÁDIO
TRANSMISSÃO “FRAME RELAY” - E1 (2048 bps) OU T1(1544 bps)
A IDÉIA DA COMUNICAÇÃO SEM FIO NÃO É SUBSTITUIR O CABO
TRADICIONAL, MAS SIM TERMAIS POSSIBILIDADES NOS SISTEMAS DE
CABEAMENTO DISPONÍVEIS
SISTEMAS SEM FIO MAIS CONHECIDOS:
RÁDIO
INFRAVERMELHO
LASER
RÁDIO - TRANSMISSÃO NÃO DIRECIONAL
UTILIZADO TANTO EM AMBIENTES
INTERNOS COM BAIXA POTÊNCIA
USA-SE TAMBÉM EM AMBIENTES
EXTERNOS
O CABO CONTINUA SENDO A OPÇÃO MAIS
SEGURA E QUE OFERECE UMA TAXA DE
TRANSMISSÃO MAIOR
DESVANTAGEM: TX EM FREQÜÊNCIA FIXA.
COM ISSO, ANTENAS INSTALADAS NA
ALCANCE TÍPICO: 5 km2
REGIÃO DE ALCANCE DA TX PODEM
TAXA DE TRANSFERÊNCIA: 4,8 Mbps
CAPTAR AS INFORMAÇÕES. EM ALGUNS
CASO É ATÉ DESEJÁVEL QUE SE CAPTE O
SINAL
RÁDIO - TRANSMISSÃO DIRECIONAL
UTILIZA PEQUENAS ANTENAS
PARABÓLICAS
NESTE CASO, SOMENTE DUAS REDES
PODEM SE COMUNICAR
VANTAGEM: TRANSMISSÃO DOS
DADOS PARA APENAS UM
RECEPTOR, NÃO DISPERSANDO O
SINAL PARA OUTRAS ANTENAS
DESVANTAGEM: AS ANTENAS TEM
QUE ESTAR ALINHADAS, NÃO
PODENDO HAVER NENHUM
OBSTÁCULO ENTRE AS ANTENAS
“Fibra ótica e comunicação sem fio são as tecnologias do futuro”
IEEE-802.11
GRANDE PROBLEMA: FALTA DE
PADRONIZAÇÃO
PARA RESOLVER A QUESTÃO O IEEE LANÇOU
O PADRÃO 802.11, DEFININDO A CAMADA DE
CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC) PARA
TRANSMISSÕES SEM FIO
O PADRÃO UTILIZA UM ESQUEMA DE
TRANSMISSÃO - CSMA/CA (“Carrier Sense
Multiple Access with Collision Avoidance)
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CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
NA 1a TX, O TX ESCUTA O CANAL PARA VERIFICAR SE ESTÁ DESOCUPADO
SE NENHUMA TX ESTIVER OCORRENDO, É EFETUADA A 1a TX
APÓS A 1a TX TER OCORRIDO, CADA MÁQUINA É CONFIGURADA PARA TX A
UM DETERMINADO PERÍODO DE TEMPO
ASSIM, NÃO HÁ COLISÕES, JÁ QUE CADA MÁQUINA POSSUI UMA HORA
CERTA PARA TX - DAÍ O NOME --- “EVITAÇÃO” DE COLISÃO
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CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
SE REDE FICAR OCIOSA, SE PASSAR O TEMPO PARA TODAS AS MÁQUINAS
TRANSMITIREM E NENHUMA QUISER TX, O CANAL PÁRA DE SER USADO E A
REDE VOLTA AO ESTADO ANTERIOR DA 1a TX, OU SEJA, A ALOCAÇÃO DE
TEMPO DE TX DE CADA MÁQUINA SÓ É DEFINIDA APÓS A 1a TX SER
REALIZADA
LOGO, O ÚNICO MOMENTO EM QUE PODE HAVER COLISÃO É NA 1a TX,
QUANDO DUAS OU MAIS MÁQUINAS VERIFICAM QUE O CANAL ESTÁ LIVRE E
TENTAM TX AO MESMO TEMPO --- AO CONTRÁRIO DO CSMA/CD, ONDE A
COLISÃO PODE OCORRER SEMPRE QUE O CANAL ESTIVER LIVRE
ESTE PADRÃO DEFINE TX POR RÁDIO USANDO AS TÉCNICAS FHSS OU DSSS
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CSMA/CA (“Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
VANTAGENS
USO DE VÁRIAS FREQÜÊNCIAS PARA A TX DADOS, E NÃO UMA
FREQÜÊNCIA FIXA
USO DA FREQÜÊNCIA DE TX DE 2,4 GHz, QUE PERTENCE A UMA
FREQÜÊNCIA DE USO PÚBLICO, NÃO SENDO NECESSÁRIO PEDIR QQ
AUTORIZAÇÃO DOS ÓRGÃOS GOVERNAMENTAIS PARA O USO DESSA
FAIXA DE FREQÜÊNCIA PARA O USO EM SUA REDE
O IEEE-802.11 DEFINE O EMPREGO DO ESQUEMA DE CRIPTOGRAFIA WEP
(“Wireless Encryption Protocol”)
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FHSS ( FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM)
EM VEZ DE FREQÜÊNCIA FIXA, O PADRÃO EMPREGA VÁRIAS FREQÜÊNCIAS NA TX
A FAIXA DE FREQÜÊNCIAS É DIVIDIDA EM CANAIS.
NO FHSS, DE TEMPOS EM TEMPOS O CANAL USADO É ALTERADO
AUTOMATICAMENTE POR TODOS OS DISPOSITIVOS DA REDE, NÃO DE FORMA
SEQÜENCIAL, MAS SIM DE FORMA ALEATÓRIA
PARA PODEREM TX DADOS, AS DISPOSITIVOS DA REDE NECESSITAM SABER A
SEQÜÊNCIA EXATA DOS CANAIS UTILIZADOS. ESTE SISTEMA AUMENTA A
SEGURANÇA
TIPICAMENTE A FAIXA DE FREQÜÊNCIAS EMPREGADA PELO FHSS É DIVIDIDA EM 79
CANAIS E A ALTERNÂNCIA DOS CANAIS OCORRE A CADA 100 ms
MESMO QUE UM HACKER TENHA UMA ANTENA MULTIDIRECIONAL NA REGIÃO, SE
ELE NÃO SOUBER A SEQÜÊNCIA EXATA DOS CANAIS, ELE NÃO CONSEGUIRÁ
CAPTAR OS SINAIS TX NA REDE. ALÉM DISSO AINDA HÁ O WEP (CRIPTOGRAFIA)
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FHSS ( FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM)
VANTAGEM DO SISTEMA É QUE VÁRIAS REDES OPERANDO POR ONDAS DE RÁDIO
PODEM CO-EXISTIR NA MESMA REGIÃO USANDO A MESMA FAIXA DE FREQÜÊNCIA,
SEM GERAREM INTERFERÊNCIA DE RÁDIO ENTRE ELAS. NORMALMENTE, QUANDO
HÁ DOIS SISTEMAS DE RÁDIO TX NA MESMA FREQÜÊNCIA, DENTRO DA MESMA
REGIÃO DE ALCANCE, NÃO FUNCIONAM CORRETAMENTE, JÁ QUE UM PODE
INTERFERIR NO OUTRO
NO FHSS, QUANDO HÁ INTERFERÊNCIA, OS SISTEMAS IRÃO TER PROBLEMAS DE
ESTAR USANDO O MESMO CANAL SOMENTE DURANTE 100 ms
COMO A TROCA DE CANAIS É FEITA ALEATORIAMENTE, POSSIVELMENTE O PRÓXIMO
CANAL A SER UTILIZADO PELOS SISTEMAS SERÁ DIFERENTE, ELIMINANDO O
CONFLITO
EM UMA ÁREA ONDE TENHA DOIS SISTEMAS FHSS OPERANDO, AS CHANCES DE
CONFLITO DE CANAL SÃO DE 1:79 (1,26%)
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DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
A TECNOLOGIA FHSS, POR CAUSA DAS FREQÜENTES ALTERNÂNCIAS DE CANAL, É
MAIS LENTA QUE A TECNOLOGIA DSSS
A TECNOLOGIA FHSS UTILIZA TAXAS DE TX DE 1 OU 2 Mbps
A TECNOLOGIA DSSS FUNCIONA DE MANEIRA SIMILAR À FHSS, SÓ QUE EM VEZ DA
TROCA DE CANAIS SER FEITA DE UMA FORMA ALEATÓRIA, É FEITA DE FORMA
SEQÜENCIAL
IMPORTANTE: AS TECNOLOGIAS DSSS E FHSS SÃO INCOMPATÍVEIS ENTRE SI
A TECNOLOGIA DSSS UTILIZA UMA TAXA DE TX MAIOR DO QUE A TECNOLOGIA FHSS.
NO MERCADO, SÃO ENCONTRADOS EQP DSSS OPERANDO A TAXAS DE 1, 2, 5.5 e 11
Mbps
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DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
A TECNOLOGIA DSSS É MENOS SEGURA QUE A TECNOLOGIA FHSS, JÁ QUE BASTA
TER UMA ANTENA DSSS PARA CONSEGUIR CAPTAR OS DADOS QUE ESTÃO SENDO
TX NA REDE
O FATOR FAVORÁVEL É O EMPREGO DO ESQUEMA DE CRIPTOGRAFIA WEP
CUIDADO!!! MUITAS VEZES O EQP DSSS NÃO VEM COM O ESQUEMA DE
CRIPTOGRAFIA HABILITADO DE FÁBRICA
O LIMITE DE DISTÂNCIA DA ÁREA DE COBERTURA DA TECNOLOGIA DSSS DEPENDE
DE INÚMEROS FATORES, COMO
AMBIENTE EXTERNO OU INTERNO DE INSTALAÇÃO
QUANTIDADE DE OBSTÁCULOS EXISTENTES
INSTALAÇÃO/TIPO E GANHO DA ANTENA
COBERTURA NORMALMENTE --- 300 m (AMBIENTE EXTERNO) E 120 m (INTERNO)
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DSSS ( DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
AIRPORT
AIRPORT É O NOME COMERCIAL QUE A APPLE DÁ AO SISTEMA DSSS QUE
VEM EMBUTIDO EM SEUS COMPUTADORES MACHINTOSH
AIRPORT e DSSS SÃO SINÔNIMOS
A ÁREA DE ALCANCE DO AIRPORT É DE 45 m
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INFRAVERMELHO
REPRESENTA UMA OUTRA TECNOLOGIA SEM USO DE CABOS --- EX: REDES
LOCAIS SEM FIO
EXISTEM DOIS MÉTODOS:
TRANSMISSÃO DIRETA
TRANSMISSÃO DIFUSA
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INFRAVERMELHO - TRANSMISSÃO DIRETA
OS DISPOSITIVOS TRANSMISSORES E RECEPTORES POSSUEM UM ÂNGULO
DE ABERTURA PEQUENO E, COM ISSO, PRECISAM ESTAR ALINHADOS PARA
QUE A TRANSMISSÃO POSSA SER REALIZADA
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INFRAVERMELHO - TRANSMISSÃO DIFUSA
OS SINAIS INFRAVERMELHOS SÃO TRANSMITIDOS EM TODAS AS DIREÇÕES
NA PRÁTICA, A TRANSMISSÃO DIFUSA OBTÉM UMA TAXA DE TRANSMISSÃO
MENOR E UMA ÁREA DE ALCANCE MENOR QUE A DIRETA
INDEPENDENTE DA TÉCNICA DE
TRANSMISSÃO, A LUA
INFRAVERMELHA POSSUI
DESVANTAGENS COMO NÃO
ATRAVESSAR OBJETOS SÓLIDOS
E NEM “FAZER CURVAS” COMO
OCORRE COM A TRANSMISSÃO
VIA RÁDIO
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INFRAVERMELHO
O IEEE-802.11 ESPECIFICA TRANSMISSÕES EMPREGANDO INFRAVERMELHO
POR TÉCNICA DIFUSA
A TAXA DE TRASFERÊNCIA TÍPICA É DE 1 Mbps
O ALCANCE MÁXIMO É DE 30 m, SENDO QUE NA PRÁTICA PODE SER MUITO
MENOR, DEPENDENDO DA QUANTIDADE DE OBJETOS EXISTENTES NO
AMBIENTE ONDE ESSE SISTEMA É INSTALADO ( A LUZ INFRAVERMELHA
REFLETE EM TODOS OS OBJETOS EXISTENTES)
IRDA (“INFRARED DEVELOPERS ASSOCIATION”)
BARRAMENTO QUE PERMITE AOS PCs SE COMUNICAREM USANDO LUZ
INFRAVERMELHA
BARRAMENTO DISPONÍVEL EM NOTEBOOKS, IMPRESSORAS, MOUSE SEM FIO,
TECLADOS SEM FIO
INSTALA-SE UM TX/RX DE LUZ INFRAVERMELHA CONECTADA NA PORTA SERIAL, NA
PORTA USB OU EM UM CONECTOR DA PLACA-MÃE, JÁ QUE A MAIORIA DAS NOVAS
PLACAS-MÃE POSSUI O HARDWARE IrDA EMBUTIDO, BASTANDO APENAS A
INSTALAÇÃO DOS COMPONENTES ÓPTICOS
TX DE TRANSFERÊNCIA DE 4 Mbps
ALCANCE DE 1 m
TX/RX DE LUZ INFRAVERMELHA POSSUEM ABERTURA COM ÂNGULO DE 30 graus
LASER
TECNOLOGIA SIMILAR À INFRAVERMELHA, SÓ QUE USANDO UM OUTRO
COMPRIMENTO DE ONDA (OUTRO TIPO DE LUZ)
A TRANSMISSÃO A LASER É ALTAMENTE DIRECIONAL, OBRIGANDO QUE OS
DISPOSITIVOS DE TX/RX ESTEJAM ALINHADOS
NAS TX INFRAVERMELHO, HÁ A TOLERÂNCIA DO ÂNGULO DE ABERTURA --- OS
DISPOSITIVOS NÃO PRECISAM ESTAR PERFEITAMENTE ALINHADOS
VANTAGEM DO LASER SOBRE O INFRAVERMELHO É O ALCANCE MUITO MAIOR
DESVANTAGEM: QUALQUER OBSTÁCULO, POR MENOR QUE SEJA, IMPEDE A
TRANSMISSÃO. ISTO INCLUI FUMAÇA E PINGOS DE CHUVA
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As redes sem fio também são conhecidas
como redes Wi-Fi ou wireless são baseadas
no padrão IEEE 802.11.
Atualmente, é o padrão de facto em
conectividade sem fio para redes locais.
Como prova desse sucesso pode-se citar o
crescente número de Hot Spots e o fato de a
maioria dos computadores portáteis novos já
saírem de fábrica equipados com interfaces
IEEE 802.11.
IEEE-802-11
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Chega a alcançar velocidades de 54 Mbps.
Esta rede opera na frequência de 5 GHz e
inicialmente suporta 64 utilizadores por Ponto de
Acesso (PA).
As suas principais vantagens são a velocidade, a
gratuidade da frequência que é usada e a ausência
de interferências.
O padrão 802.11a é compatível tanto com 802.11b
e 802.11g na maioria dos casos, já se tornando
padrão na fabricação dos equipamentos.
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Alcança uma velocidade de 11 Mbps padronizada pelo
IEEE.
Opera na frequência de 2.4 GHz.
Inicialmente suporta 32 utilizadores por ponto de
acesso.
Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência
tanto na transmissão como na recepção de sinais,
porque funcionam a 2,4 GHz equivalentes aos telefones
móveis, fornos micro-ondas e dispositivos Bluetooth.
O aspecto positivo é o baixo preço dos seus
dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a
disponibilidade gratuita em todo mundo.
O 802.11b é amplamente utilizado por provedores de
internet sem fio.
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O principal atrativo do padrão 802.11g é poder
operar com taxas de transmissão de até 54 Mbps,
assim como acontece com o padrão 802.11a.
No entanto, ao contrário dessa versão, o 802.11g
opera com frequências na faixa de 2,4 GHz e
possui praticamente o mesmo poder de cobertura
do seu antecessor, o padrão 802.11b.
A técnica de transmissão utilizada nessa versão
também é o OFDM, todavia, quando é feita
comunicação com um dispositivo 802.11b, a
técnica de transmissão passa a ser o DSSS.
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A invés de ser um padrão de redes sem fio, é um
conjunto de especificações de segurança, sendo
também conhecido como WPA2.
Este utilizada o protocolo AES, que é bastante seguro e
eficiente, mas tem a desvantagem de exigir bastante
processamento.
Seu uso é recomendável para quem deseja alto grau de
segurança, mas pode prejudicar o desempenho de
equipamentos de redes não tão sofisticados
(geralmente utilizados no ambiente doméstico).
É necessário considerar também que equipamentos
mais antigos podem não ser compatíveis com o WPA2,
portanto, sua utilização deve ser testada antes da
implementação definitiva.
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Esse é o padrão sucessor do 802.11g, tal como
este foi do 802.11b.
O 802.11n tem como principal característica o
uso de um esquema chamado Multiple-Input
Multiple-Output (MIMO), capaz de aumentar
consideravelmente as taxas de transferência de
dados através da combinação de várias vias de
transmissão.
O padrão 802.11n é capaz de fazer transmissões
na faixa de 300 Mbps e, teoricamente, pode
atingir taxas de até 600 Mbps.
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O padrão 802.11d, que é aplicado apenas em
alguns países.
O padrão 802.11e, cujo foco principal é o QoS
(Quality of Service) das transmissões, isto é, a
qualidade do serviço. Isso torna esse padrão
interessante para aplicações que são
severamente prejudicadas por ruídos
(interferências), tais como as comunicações por
VoIP.
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O padrão 802.11f, que trabalha com um
esquema conhecido como handoff. Em poucas
palavras, esse esquema faz com que um
determinado dispositivo se desconecte de um AP
(lembrando, um Access Point - ponto de acesso)
de sinal fraco e se conecte em outro, de sinal
mais forte, dentro da mesma rede.
O padrão 802.11h. Na verdade, este nada mais é
do que uma versão do 802.11a que conta com
recursos de alteração de frequência e controle
do sinal devido ao fato da frequência de 5 GHz
(usada pelo 802.11a) ser aplicada em diversos
sistemas na Europa.
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Handoff - é o procedimento empregado em
redes sem fio para tratar a transição de uma
unidade móvel (UM) de uma célula para outra de
forma transparente ao utilizador.
Handoff
é
um
elemento
essencial
de
comunicações celulares. Algoritmos de handoff
eficientes são um modo rentável de aumentar a
capacidade e QoS de sistemas celulares.
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O padrão 802.11j diz respeito as bandas que
operam as faixas 4.9GHz e 5GHz, disponíveis no
Japão.
O padrão 802.11k é o principal padrão da
indústria que estão agora em desenvolvimento e
permitirá transições transparentes do Conjunto
Básico de Serviços (BSS) no ambiente WLAN. Esta
norma fornece informações para a escolha do
melhor ponto de acesso disponível que garanta
o QoS necessário.
O
padrão
802.11p
é
utilizado
para
implementação veicular.
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O Padrão 802.11r - Padroniza o hand-off rápido
quando um cliente wireless se reassocia quando
estiver se locomovendo de um ponto de acesso
para outro na mesma rede.
O Padrão 802.11s - Padroniza "self-healing/selfconfiguring" nas Redes Mesh (malha) fdf.
O Padrão 802.11t - Normas que provém métodos
de testes e métricas.
O Padrão 802.11u - Interoperabilidade com
outras redes móveis/celular.
O Padrão 802.11v - É o padrão de gerenciamento
de redes sem fio para a família IEEE 802.11, mas
ainda está em fase inicial de propostas.