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Redes sem fio WiFi
Tipologia: Notas de estudo
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Sem1/
2
Redes sem Fio - Definições
ClassificaçãoClassificação
Wi-Fi e o Padrão 802.
802.11 – Arquitetura e os principais padrões
Arquitetura de Protocolos
Protocolo da Subcamada MAC WLAN
Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance
Distributed Wireless Foudation Mediun Access Control
O quadro 802.
Mecanismo de endereçamento
Camada Física
Segurança
Uma rede sem fio é um sistema que interliga vários
Uma rede sem fio é um sistema que interliga vários equipamentos fixos ou móveis utilizando o ar como meio de transmissão[IEEE 802.11]. Wireless são redes que não utilizam fios para transmissão de dados e sim somente o ar, realizando isto através de raios infravermelho, rádio, microondasmicroondas ouou laserlaser;;
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Wireless Personal Area Networks (WPANs) Wireless Local Area Networks (WLANs)Wireless Local Area Networks (WLANs) Wireless Metropolitan Area Networks (WMANs) Wireless Wide Area Networks (WWANs)
Uma rede Ad Hoc é um sistema onde as
Uma rede Ad Hoc é um sistema onde as comunicações são estabelecidas entre várias estações de uma mesma área (célula), sem o uso de um ponto de acesso ou servidor e sem a necessidade de infraestrutura. Uma rede não Ad Hoc, ou convencional, ou sistema comcom infraestruturainfraestrutura,, ondeonde váriasvárias célulascélulas fazemfazem parteparte da arquitetura, as estações se comunicam com estações de outras células através de pontos de acesso usando um sistema de distribuição.
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O alcance de um único rádio pode não cobrir todo o sistemasistema ((célulacélula))..
Sistema Multi Célula
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Marca registrada da Wi-Fi Alliance , que é utilizada por produtos certificados que pertencem à classe de
produtos certificados que pertencem à classe de dispositivos de rede local sem fios (WLAN) baseados no padrão IEEE 802.11;
Por causa do relacionamento íntimo com seu padrão de mesmo nome, o termo Wi-Fi é usado frequentemente como sinônimo para a tecnologia IEEE 802.11;
O nome, para muitos, sugere que se deriva de uma abreviação de Wireless Fidelity , ou Fidelidade sem fio , mas não passa de uma brincadeira com o termo Hi-Fi , designado a qualificar aparelhos de som com áudio mais confiável, que é usado desde a década de 1950; Fonte: Wikipedia
A identificação da rede é feita da seguinte forma: Cada um dos ESSs recebe uma identificação denominada de ESS-ID;
802.11 – Arquitetura de WLAN
Dentro de cada um desses ESSs, cada BSS recebe uma identificação chamada de BSS-ID; O conjunto formado por esses dois identificadores (o ESS-ID e o BSS-ID), formam o Network-ID de uma rede sem fio padrão 802.11; Numa rede WLAN sem infraestrutura ( Ad Hoc ), as estações se comunicam numa mesma célula, sem a necessidade dosdos APsAPs parapara estabelecerestabelecer asas comunicaçõescomunicações;; Numa rede local com infraestrutura, é necessária a interconexão de múltiplos BSSs, formando um ESS. Nesse caso, a infraestrutura é representada pelos APs, e pelo sistema de distribuição que interliga esses APs
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IEEE 802.11a : Padrão Wi-Fi para frequência 5 GHz com capacidade teórica de 54 Mbps;
capacidade teórica de 54 Mbps;
IEEE 802.11b : Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz com capacidade teórica de 11 Mbps. Este padrão utiliza DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum – Sequência Direta de Espalhamento de Espectro) para diminuição de interferência;
IEEE 802.11g : Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz com capacidade teórica de 54 Mbps;
IEEE 802.11n : Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz e/ou 5 GHz com capacidade de 65 a 600 Mbps. Esse padrão utiliza como método de transmissão MIMO-OFDM_._
IEEE 802.11ac e 802.11ad – EXERCÍCIO PROPOSTO
802.11: Canais, associação
802.11b: espectro de 2,4 GHz-2,485 GHz dividido em 11 canaiscanais emem diferentesdiferentes frequênciasfrequências Admin. do AP escolhe frequência para AP Possível interferência: canal pode ser o mesmo daquele escolhido pelo AP vizinho! Terminais: precisa associar-se a um AP Varre canais, escutando quadros de sinalização contendo nomenome dodo APAP (SSID)(SSID) ee endereçoendereço MACMAC Seleciona AP para associar-se Pode realizar autenticação Normalmente rodará DHCP para obter endereço IP na sub- rede do AP
802.11: varredura passiva/ativa^16
BBS 1 BBS 2 BBS 1 BBS 2
AP 1 AP 2
H
1 2 2 (^3 )
Varredura ativa : (1) Broadcast de quadro de solicitação de investigação de H 1
AP 1 AP 2
H
1 (^2 )
1
Varredura passiva: (1) quadros de sinalização enviados dos APs de^ investigação^ de^ H^1 (2) Quadro de resposta de investigações enviado de APs (3) Quadro de resposta de associação enviado: H1 para AP selecionado (4) Quadro de resposta de associação enviado: AP selecionado para H
dos APs (2) quadro de solicitação de associação enviado: H1 para AP selecionado (3) quadro de resposta de associação enviado: AP selecionado para H
Múltiplo Acesso (CSMA-CD) em Redes Wireless
AA DetecçãoDetecção dede ColisãoColisão (( CollisionCollision DetectionDetection )) éé umauma boaboa ideia para redes cabeadas, entretanto não pode ser usada em redes wireless : A implementação da detecção de colisão exigiria rádios que podem receber e transmitir ao mesmo tempo. Isto encareceria o custo consideravelmente. Em um ambiente wireless não se pode garantir que todas as estaçõesestações conseguemconseguem ouvirouvir asas demaisdemais estaçõesestações dada rederede.. Detectar o meio livre não significa que não haja um sinal de rádio nas redondezas da estação.
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AA estaçãoestação AA estáestá transmitindotransmitindo parapara aa estaçãoestação BB ,, aa estação C , que está fora do alcance de A e portanto não pode receber sua transmissão, deseja transmitir (por exemplo para D ). A estação C escuta o meio e, por percebê-lo livre, inicia sua transmissão, interferindo na recepção da estação B.
A B C D
Alcance
Estação B está transmitindo para A; a estação C deseja
transmitir para a estação D, mas não o faz por sentir o meio ocupado pela estação B. No entanto, se a estação D estiver fora do alcance da estação B, a transmissão poderia ser feita sem que B interferisse em D e C interferisse em A.
A (^) B C D
Alcance
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CSMA-CD em Redes Wireless - Conclusão
O uso de protocolos do tipo CSMA não é adequado parapara asas redesredes semsem fio,fio, poispois umauma estaçãoestação queque desejedeseje transmitir analisa a existência de interferência local para decidir se transmite ou não, quando o que importa nas redes sem fio é a interferência na estação de destino da informação, ou seja, o que é relevante é a contenção no receptor, e não no transmissor.
Quando uma estação envia um RTS e não recebe o CTS correspondente,correspondente, elaela assumeassume queque houvehouve umauma colisão,colisão, geragera um atraso aleatório (usando o algoritmo binary exponential backoff - BEB), e reinicia o processo de tentativa de transmissão.
Pode haver colisão entre mensagens de RTS ou entre uma mensagemmensagem dede RTSRTS ee umauma mensagemmensagem dede CTS,CTS, comocomo ilustra a próxima Figura. Observa-se que as estações não escutam o meio para decidir se podem enviar suas mensagens de RTS.
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A B C D E F
rts
cts
rts rts
rts
A B C D E F
rts rts
Protocolo de acesso ao meio (subcamada MAC do nível de enlace de dados) definido pelo IEEE;
nível de enlace de dados) definido pelo IEEE; Uma função de coordenação (Coordination Function) é usada para decidir quando uma estação tem permissão para transmitir; Suporta dois métodos de acesso: Método distribuído básico: obrigatório; MétodoMétodo centralizadocentralizado:: opcionalopcional;; Os dois métodos podem coexistir; Os dois métodos (Coordination Functions) , são usados para dar suporte à transmissão de tráfego assíncrono ou tráfego com retardo limitado ( time bounded ).
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Função de Coordenação Distribuída (Distributed Coordination Functions - DCF): a decisão é realizada
Coordination Functions - DCF): a decisão é realizada individualmente pelos pontos da rede , podendo, dessa forma, ocorrer colisões. Função de Coordenação Centralizada ou Função Pontual (Point Coordination Function - PCF): a decisão de quando transmitir é centralizada em um pontoponto especial,especial, queque determinadetermina qualqual estaçãoestação devedeve transmitir em que momento, evitando teoricamente a ocorrência de colisões;
DIFS DADOS
SIFS ACK
DIFS
FONTE
DESTINO
OUTRAS NAV
ATRASO DE ACESSO BACKOFF
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As estações podem utilizar, opcionalmente, as
mensagensmensagens dede controlecontrole RTSRTS ee CTSCTS parapara reservarreservar oo canal antes de iniciar a transmissão do pacote de dados (protocolo MACA).
Neste caso, as estações da rede podem ajustar o valor
do seu contador NAV com base nas mensagens de RTS ou CTS ou com base no pacote de dados;
As estações podem escolher entre sempre utilizar o
handshaking RTS/CTS, nunca utilizá-lo, ou utilizá-lo quando o comprimento do pacote exceder o valor definido pelo parâmetro RTS_Threshold (gerenciável).
DIFSDIFS SIFS DADOS
SIFS
RTS
NAV (RTS)
DIFS
FONTE
DESTINO CTS
SIFS
SIFS (^) ACK
NAV (RTS) OUTRAS
ATRASO DE ACESSO BACKOFF
NAV (CTS) NAV (DADOS)
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controle quadro duração^
endereço 1
endereço 2
endereço 4
endereço 3 carga útil^ CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4 cont. seq.
Quadro 802.
Bytes
seq.
Detecção de Erros
Define o tipo de quadro e informações de controle
Define a duração do tempo de
Endereço MAC de destino de uma estação ou AP
Endereço MAC de origem de uma estação ou AP
Endereço MAC de origem de uma estação ou AP
Endereço MAC de destino de uma estação ou AP
transmissão reservado (RTS/CTS); é usado para configurar o valor do time NAV
Define o nº de sequência do quadro; utilizado para controle de fluxo
1º caso: 00 – neste caso o frame vai de uma estação em uma BSS para outra sem passar por um Sistema de Distribuição; O frame ACK deverá ser enviado ao emissor original; 2º caso: 01 – neste caso o frame provém de um Sistema de Distribuição, ou seja, o frames está vindo de um AP e indo para uma estação; O ACK deverá ser enviado ao AP; 3º caso: 10 – nesta caso o frame está indo para um Sistema de Distribuição, ou seja, o frame está indo de uma estação para um AP; OO ACKACK deverádeverá serser enviadoenviado àà estaçãoestação originaloriginal;; 4º caso: 11 – neste caso o sistema de distribuição também é wireless (sistema ad hoc). O frame vai de um AP para outro em um Sistema de Distribuição sem fio. Se o Sistema de Distribuição for uma LAN Cabeada (por exemplo, Ethernet), o frame terá o formato padrão desta LAN com fio.
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Fonte: Comunicação de Dados e Redes de Computadores, Forouzan
IEEE Técnica Banda Modulação Velocidade (Mbps) 802.11 FHSS 2.4 GHz FSK 1 e 2
802.11 DSSS (^) 2.4 GHz PSK 1 e 2
802.11 Infravermelho PPM 1 e 2
802.11a802.11a OFDMOFDM 5.725 GHz5.725 GHz PSK ouPSK ou 6 a 54 QAM
6 a 54
802.11b HR-DSSS 2.4 GHz PSK 5.5 e 11
802.11g OFDM (^) 2.4 GHz Diferente 22 e 54
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Evolução da segurança em WLANs
