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Redes Heterogêneas e Conectividade Tecnologias WLAN Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Ms. Vagner Silva Revisão Textual: Profª Esp. Vera Lídia de Sá Cicaroni 5 Nesta unidade, você irá estudar os conceitos que envolvem comunicação entre dispositivos sem fio conhecidos como WLAN e conhecerá, além de topologia, protocolos e arquitetura, também as técnicas de transmissão. Além de participar das atividades propostas, você poderá esclarecer os pontos sobre os quais ainda tenha dúvidas através do fórum de discussão. Então vamos lá! Estude os materiais disponibilizados e depois faça as atividades. Vamos começar? As redes sem fio dão maior flexibilidade aos usuários; por esse motivo os dispositivos que conseguem se conectar a uma rede sem fio fazem tanto sucesso. Entender os padrões relacionados a essas redes e como funcionam os protocolos faz-se necessário. Esse tipo de tecnologia faz parte das redes heterogêneas e está crescendo cada vez mais. Esta unidade tem como objetivo dar uma visão ampla sobre os padrões, as modulações possíveis e outras características da tecnologia WLAN. Tecnologias WLAN · Introdução · Topologias e Protocolos WLAN · Arquitetura WLAN 6 Unidade: Tecnologias WLAN Contextualização Desde 1997, empresas e usuários domésticos começaram a conectar computadores em rede, dispensando o uso de fios e cabos. No Brasil, a popularização do uso das redes sem fio coincide com o aumento das vendas dos computadores portáteis e iniciativas cada vez mais frequentes de fornecimento de acesso à Internet em locais públicos, tais como aeroportos, cafés, restaurantes e hotéis. Atualmente é possível conectar, além de computadores e notebooks, também celulares e tablets devido à acessibilidade e economia desses dispositivos, que podem acessar recursos cada vez mais difundidos pela Internet, como Skype, Hangout, Facebook, Instagram, entre outros utilizados no cotidiano das pessoas atualmente. Veja, no link abaixo, a evolução pela qual as redes sem fio vêm passando. Explore http://www4.serpro.gov.br/imprensa/publicacoes/tema-1/antigas%20temas/tema_175/materias/a-nova-geracao 7 Introdução A Internet é uma rede de computadores constituída por dispositivos computacionais ao redor do mundo, como servidores que armazenam e transmitem informações (páginas Web, mensagens de e-mail, etc.) e computadores, notebooks, laptops utilizados em redes domésticas e coorporativas. Atualmente, devido à evolução tecnológica, essa rede de computadores também é formada por TVs, consoles de jogos, telefones celulares, automóveis, dispositivos de sensoriamento ambiental, sistemas internos elétricos e de segurança. Todo esse ambiente pode ser visto na Figura 1, dividido em redes móveis (ex.: automóveis e celulares), redes domésticas, redes corporativas e Provedores de Serviço de Internet, provendo conectividade entre elas e a Internet [KUROSE, 2012]. Assim, podemos denominar todos esses equipamentos como hospedeiros ou sistemas finais. Para acesso à Internet pelos sistemas finais, há os Provedores de Serviços de Internet (Internet Service Providers – ISPs), que podem ser empresas de TV a cabo ou empresas de telefonia fixa ou móvel, ISPs corporativos, ISPs de universidades. Os ISPs proveem essas redes de uma variedade de tipos de acesso à Internet por meio de um dispositivo denominado modem. A conectividade local dos dispositivos de cada rede ao modem pode ser feita por cabos Ethernet, utilizando a topologia de redes locais (Local Area Network – LAN), ou sem fio, utilizando a topologia de redes locais sem fio (Wireless Local Area Network – WLAN). Hoje em dia, alguns ISPs fornecem acesso sem fio (WLANs) em aeroportos, hotéis, cafés e outros locais públicos. Explore Parceria entre Prefeitura de São Paulo, Secretaria de Serviços e a PRODAM, lança o Programa WI-FI LIVRE SP com o objetivo de levar internet gratuita disponibilizando um sinal WiFi nas principais praças de cada distrito da capital. Mais informações acesse o site: http://www.wifilivre.sp.gov.br/ Dispositivos computacionais ao redor do mundo. Fonte: Figura adaptada de [KUROSE, 2012]. 8 Unidade: Tecnologias WLAN Embora a tecnologia de rede sem fio tenha tido sua inserção no mercado na década de 1990, sua pesquisa científica teve início em torno de 1800. Um músico e astrônomo, William Herschel, descobriu, em suas pesquisas, a existência de luz infravermelha, que estaria além da visibilidade do olho humano. Essa descoberta foi explorada em profundidade por James Maxwell. Grande parte de suas descobertas relacionadas ao eletromagnetismo foi baseada em pesquisas feitas, anteriormente, por Michael Faraday e André-Marie Ampère. Assim, Heinrich Hertz, por meio das descobertas de Maxwell, provou que as ondas eletromagnéticas viajam à velocidade da luz e que a eletricidade pode ser produzida por meio dessas ondas [CARROLL, 2009]. Para Pensar Essas descobertas são interessantes, mas como elas se relacionam com redes locais sem fio (WLANs)? Em LANs, os dados são propagados através de fios por meio de um cabo Ethernet na forma de sinais elétricos. A descoberta de Hertz abriu a discussão para a transmissão de dados por meio de vias aéreas, como sinais elétricos, porém sem fios por meio de frequências de rádio (RF - Radio Frequencies). Assim, a relação entre WLANs e as outras descobertas mencionadas anteriormente é que uma WLAN é uma rede local que não precisa de cabos para transferir dados entre dispositivos, e essa tecnologia existe atualmente por causa das pesquisas e descobertas que Herschel, Maxwell, Ampère e Hertz realizaram. O objetivo de utilizar RF é enviar o máximo de dados possível, tão rápido possível, respeitando as limitações físicas e tecnológicas atuais. Um dos problemas enfrentados para implantação dessa tecnologia são as inúmeras influências que precisam ser superadas ou tratadas. Redes Locais sem fio (WLANs) estão cada vez mais populares em casas, escritórios, cafés, bibliotecas, aeroportos, zoológicos e outros locais públicos e podem ser acessadas por meio de celulares, tablets e notebooks, cada vez mais acessíveis à população [TANENBAUM, 2011]. Além do uso de WLAN para acesso a recursos disponibilizados em redes domésticas, corporativas e universidades, WLANs também podem ser usadas para permitir a comunicação entre dois ou mais dispositivos, sem a necessidade de conexão com a Internet, como, por exemplo, a tecnologia Bluetooth, utilizada, atualmente, para conectar dispositivos como mouses, teclados ou até mesmo controlar algumas funções do computador via celulares e smartphones. 9 Topologias e Protocolos WLAN Após o entendimento da arquitetura WLAN, é necessário entender que, dependendo do padrão 802.11 utilizado, as redes locais sem fio se dividem em topologias diferentes, conforme métrica de abrangência geográfica, devido a característica e limitações físicas dos dispositivos de cada protocolo. Há redes cujos dispositivos possuem uma capacidade aproximada de transmissão de até 10 metros, conhecidas como WPAN (Wireless Personal-Area Network), que utilizam a frequência de 2.4 GHz como Headsets, headphones, mouses, e dispositivos que utilizam protocolo de comunicação sem fio 802.15, conhecido como Bluetooth. Outras redes são compostas por dispositivos com maior capacidade de transmissão, com alcance de até 100 metros, conhecidas como WLAN, que utilizam as frequências de 2,4 GHz e 5,0 GHz, como notebook, laptops, celulares, como já discutido anteriormente. Há também redes sem fio com uma abrangência metropolitana conhecida como WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), dentre as quais o mais conhecido, atualmente, é o Wimax, cujo padrão é 802.16b, e redes sem fio com abrangência maior que as WMAN, conhecidas com WWAN (Wireless Wide Area Network), cuja tecnologia mais atual são as conhecidas redes celulares com capacidade de transmissão de dados como 3G e 4G. O Instituto deEngenheiros Eletricistas e Eletrônicos (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) desenvolveu a especificação 802.11 em 1997, que evoluiu quanto à especificação e capacidade de transmissão nos protocolos 802.11a, b, g e n, além do protocolo 802.15, presente em alguns dispositivos computacionais utilizados atualmente por pessoas e empresas. O protocolo 802.11a foi desenvolvido em 1999, derivado do 802.11, para operar na frequência de 5,0 GHz, com tecnologia OFDM, subdividida em 23 canais com espaçamento de 20 MHz de largura entre cada canal, para evitar a sobreposição de sinais e interferência entre dispositivos. Devido a essas características, é possível alcançar, com este protocolo, velocidade de transmissão de 6, 12, 24 e 54 Mbps. O protocolo 802.11b foi desenvolvido para proporcionar um aumento da velocidade de transmissão do protocolo 802.11, que iniciou com capacidade de transmissão de 1 a 2 Mbps. A velocidade de transmissão do protocolo 802.11b pode chegar até a 10 Mpbs. Com frequência de transmissão de 2,4 GHz e utilizando CCK, garante interoperabilidade entre dispositivos com capacidades inferiores. O protocolo 802.11g foi desenvolvido, em 2003, com frequência de 2,4 GHz e evolução dos protocolos 802.11 e 802.11b. Neste protocolo, é possível a velocidade de transmissão de até 54 Mbps com implementação de OFDM, e os dispositivos deste padrão possuem compatibilidade com dispositivos do protocolo 802.11b. Com a implementação da tecnologia MIMO, o protocolo 802.11n possui maior capacidade de transmissão, chegando à capacidade de até 300 Mbps, dependendo do dispositivo. Outro padrão muito utilizado é o protocolo 802.15 com abrangência WPAN, utilizado atualmente em PDAs, dispositivos sem fio como mouses e fones de ouvido, controles de videogames, entre outros. Teve seu desenvolvimento em 1999, com utilização da frequência de 2,4 GHz e evolução, em 2007, dos padrões conhecidos como Bluetooth 2.1. 10 Unidade: Tecnologias WLAN Arquitetura WLAN Redes locais sem fio (WLAN) são utilizadas para acesso móvel a redes domésticas e corporativas, como mencionado anteriormente e visto na Figura 1. Redes WLAN são compostas por hospedeiros sem fio, enlaces sem fio e estação-base. Hospedeiros sem fio são dispositivos móveis, como laptops, notebooks, celulares ou até mesmo um computador de mesa com uma placa de rede sem fio. Enlaces sem fio são os meios de comunicação utilizados para a comunicação e transferência de dados dispositivos sem fio. Diferente das redes locais que utilizam cabos, as redes locais sem fio utilizam o ar como meio de comunicação. Para o envio e recebimento de dados entre hospedeiros sem fio, faz-se necessária, em uma WLAN, a associação dos mesmos a uma estação-base. A estação-base é um componente ou dispositivo que proporciona a comunicação entre hospedeiros sem fio, como, por exemplo, estações rádio base (ERB), utilizadas em redes celulares para interligação de operadoras ou mesmo Roteadores e Pontos de Acesso (Access Point – AP), disponibilizados em residências, bibliotecas, cafés ou aeroportos para usuários, alunos, clientes e passageiros terem acesso à internet por meio de conectividade sem fio já disponíveis em celulares, laptops e notebooks. A comunicação em redes locais sem fio pode ser estabelecida de duas formas: modo de infraestrutura e ad hoc. Quando um dispositivo utiliza uma estação-base para se conectar com outros dispositivos ou para acesso a outras redes e Internet, é utilizado o modo de infraestrutura em que os dispositivos se conectam à estação-base e obtêm - por meio dos serviços tradicionais, como atribuição de endereçamento IP - roteamento e acesso à Internet. Quando ocorre o estabelecimento de conexão entre dois hospedeiros sem fio específicos, como conexões ponto a ponto, é utilizado o modo ad hoc, em que ambos os hospedeiros devem prover serviços com roteamento, atribuição de endereçamento IP, entre outros. Cada estação-base pode prover, para hospedeiros sem fio, conectividade sem fio limitada a uma distância específica, dependendo de sua característica eletrônica e capacidade de transmissão por antena. Um hospedeiro sem fio, motivado pela sua mobilidade física provida pela não dependência de cabo, pode se locomover e, após uma determinada distância à sua estação-base associada, pode perder a conectividade com ela. Para esse caso, há a possibilidade de o hospedeiro sem fio associar-se a outro ponto de acesso próximo, mudando sua estação- base, processo esse conhecido como transferência (handoff). Porém o processo de handoff deve ser planejado e preparado para que todos os serviços providos por uma estação-base sejam mantidos por outra quando o hospedeiro sem fio realizar a transferência. Por meio de técnicas de transmissão, modulação e padrões, é possível enviar dados entre hospedeiros sem fio com a utilização do ar como meio de comunicação, em que cada técnica e padrão empregados podem impactar diretamente a velocidade de transmissão. 11 Largura de banda alcançada a partir de sinais de RF O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) desenvolveu a especificação 802.11, que define as transferências usando a mesma frequência para enviar e receber dados em uma WLAN. A banda de 900 MHz, que começa em 902 MHz e vai até 928 MHz, é bem familiar para pessoas que já utilizaram, em casa ou no escritório, um telefone sem fio. É possível escolher uma faixa (canal) e ter mais do que um dispositivo operando ao mesmo tempo, evitando interferência entre dispositivos que utilizam a mesma frequência para comunicação. A faixa de 2,4 GHz é a faixa de frequência utilizada, inicialmente, pelo padrão 802.11 e, posteriormente, amplamente utilizada em WLANs nos padrões IEEE 802.11b, 802.11g e 802.11n. A banda de frequência de 2,4 GHz é subdividida em canais que começam em 2,4000 GHz e vão até 2,4835 GHz. Para evitar sobreposição de sinais, que pode causar interferência, esta faixa de frequência é subdividida em 11 (onze) e entre cada canal há um espaçamento de 22 MHz de largura. Na prática, os canais 1, 6 e 11 são os mais usados, pois não se sobrepõem e, assim, para evitar a interferência de dispositivos próximos que utilizam a faixa de 2,4 GHz, cada dispositivo deve ser configurado apenas com um dos três canais, para que um dispositivo não gere interferência em outro por estar no mesmo canal. A faixa de 5 GHz é usada pelos padrões IEEE 802.11a e 802.11n, e a taxa de transmissão pode variar de 6 Mbps a 54 Mbps no padrão 802.11a. Esta faixa também é subdividida em 23 canais, com espaçamento de 20 MHz de largura entre cada canal, para evitar a sobreposição de sinais e interferência entre dispositivos. Em transmissão de dados por meio de um sinal sem fio, ao longo da propagação da origem ao destino, por utilizar o ar como meio de transmissão, esta sofre influências por interferências que podem degradar a qualidade do sinal e, consequentemente, a comunicação entre os dispositivos assim como o alcance de transmissão. Dentre as influências, podem-se destacar as influências por absorção, reflexão, dispersão, refração, entre outras. Fonte: Figura Adaptada de [CARROLL, 2009]. Figura 2: Canais da faixa 2,4 GHz. 12 Unidade: Tecnologias WLAN Técnicas de Modulação Para entender como é o processo de modulação, consideremos uma canção escrita em uma folha. Quando uma pessoa lê as palavras dessa canção, o tom de voz é suave e não é possível transmiti-la para tão longe. Para um alcance maior, é necessário codificar as palavras escritas em uma forma de onda e deixar suas cordas vocais modular o som para o alcance desejado. A pessoa que ouvir a canção realizará um processo inverso, em que as palavras serão demoduladas pelos ouvidos e decodificadas para entendimento da canção. Semelhante ao exemplo descrito anteriormente, as WLANs utilizam o processo de modulação para enviar os dados, o que permite o envio dessesdados codificados, utilizando sinais de rádio (RF). No processo de modulação, é realizada a variação de um sinal de portadora, e, posteriormente, os dados são adicionados a esse sinal em um processo de codificação. Na recepção, é realizado o processo inverso de demodulação e decodificação dos dados pelo receptor. O processo de modulação de um sinal pode ser realizado por meio da variação: de amplitude do sinal, oscilando o volume do sinal; de frequência, oscilando a frequência do sinal; de fase, oscilando a temporização do sinal entres os valores de pico do mesmo. Em redes WLANs são utilizadas algumas técnicas de modulação como: DSSS; OFDM e MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Técnica de Modulação DSSS A técnica de modulação Espalhamento Espectral por Sequência Direta (Direct Sequence Spread Spectrum – DSS) é usada para transmissão de dados em dispositivos com padrão 802.11b. Para codificar dados usando DSSS, é utilizada uma sequência de chips (Chipping Code) em que cada chip é caracterizado por um bit de codificação. Essa codificação é o processo de transformação de informação a partir de um formato para outro. Para entender, é ilustrado, na Figura 3, o processo de codificação em que o dado, representado pelos bits 1001, é submetido a uma sequência de chips em que, para o bit 1, é utilizada a sequência 00110011011 e, para o bit 0, é utilizada a sequência 11001100100. Nessa figura, cada bit possui uma cor diferente para melhor entendimento da associação da sequência de chips para cada bit de dados e, consequentemente, a codificação final dos dados. 13 Em DSSS, um dispositivo que transmite dados por meio de um canal 1, espalha o sinal portador por toda a gama de canais da largura de 22 MHz, de 2,401 GHz até 2,423 GHz, e o sinal transmitido é espalhado em todo o espectro de frequência utilizado. Para alcançar taxas de 1 Mbps e 2 Mbps, utilizando DSSS em dispositivos com padrão 802.11, é utilizado código Barker gerado por meio de 11 chips submetidos a cada bit de dados a ser transmitido e modulados com DSS. No padrão 802.11, é utilizado o código Barker 10110111000, ideal para modular as ondas de rádio. Quando é utilizado DSSS, o código Barker é ideal para baixas taxas de transmissão de 1 Mbps, 2 Mbps, 5,5 Mbps e 11 Mbps. Para taxas de 5,5 Mbps e 11 Mbps, são utilizados outros métodos para altas taxas de transmissão como Chaveamento de Código Complementar (Complementary Code Keying -CCK). Com o CCK, são possíveis 64 palavras de códigos, em que cada palavra de código pode ser representada por 6 bits, diferentemente de um código Barker, representado por somente 1 bit. Para geração das palavras de código, é necessária a combinação de modulações por amplitude, frequência e fase como as modulações BPSK e QPSK. Técnica de Modulação OFDM A técnica de modulação Multiplexação por Divisão Ortogonal de Frequência (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM) não é considerada uma tecnologia de espalhamento espectral e utilizada em WLAN com padrão 802.11g e 802.11a. Com a modulação OFDM, é possível alcançar altas taxas de transmissão, resistente à interferência, por meio de alocação de canais em uma faixa de frequências que podem ser subdivididas em subportadoras com baixa largura de banda. Mesmo com baixas taxas de transmissão por subportadoras, é possível alcançar altas taxas de transmissão devido à transmissão de dados simultaneamente e paralelamente das subportadoras. Fonte: Figura Adaptada de [CARROLL, 2009]. Figura 3: Espalhamento usando Chipping Code 14 Unidade: Tecnologias WLAN Técnica de Modulação MIMO A técnica de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (Multiple-Input Multiple- Output –MIMO) é empregada nas novas redes WLAN 802.11n, em que os dispositivos utilizam essa técnica por meio de múltiplas antenas para recepção dos sinais e múltiplas antenas para transmissão de sinais. Com MIMO, é possível alcançar taxas de transmissão de até 100 Mbps com a multiplexação de fluxo de dados simultaneamente em um único canal. Com o emprego da tecnologia MIMO, alguns Pontos de Acesso (Access Point – APs) utilizados como replicadores, obtêm 30% de aumento de desempenho em padrões WLAN 802.11a/b/g [CARROLL, 2009]. Controle de Acesso ao Meio de Comunicação Em redes WLAN, não é possível um hospedeiro sem fio transmitir e receber dados no mesmo instante de tempo por meio de uma mesma frequência de transmissão. Este padrão de comunicação é conhecido por half-duplex, em que o hospedeiro sem fio pode somente transmitir, ou receber, dados no mesmo instante de tempo por meio de uma mesma frequência de transmissão [CARROLL, 2009]. A comunicação em redes WLAN sofre dois problemas clássicos conhecidos como problemas de estação oculta e problemas de estação exposta. Para exemplificar ambos os problemas, vamos considerar uma rede WLAN com três hospedeiros sem fio: “hA”, “hB” e “hC”. Para exemplificar o primeiro problema, consideremos que, em um determinado instante de tempo, “hC” transmite dados para “hB” por meio de uma frequência (também conhecida como canal). Nesse mesmo instante de tempo, “hA” pode verificar que pode utilizar a mesma frequência e transmitir para “hB”, porém “hB” ainda está recebendo os dados de “hC” e não pode receber os dados de “hA”. Esse problema é conhecido como problemas de estação oculta, pois, mesmo um hospedeiro verificando a possibilidade de utilizar um determinado canal para transmissão, o hospedeiro de destino pode receber no mesmo instante de tempo dados de outro hospedeiro. Ainda utilizando o mesmo exemplo anterior, o problema de estação exposta ocorre quando “hB”, ainda durante a transmissão de “hC”, verifica que pode transmitir dados por meio do mesmo canal, porém “hC” ainda está transmitindo para ele. Para Pensar Redes WLAN utilizam o ar como meio de comunicação, porém o ar é utilizado por outros dispositivos. Como é possível a comunicação entre dispositivos WLAN em concorrência com outros dispositivos que utilizam esse mesmo meio de transmissão? Em uma rede WLAN, todos os dispositivos pertencentes a ela podem iniciar, em um mesmo instante de tempo, a transmissão de dados uns aos outros através do meio de transmissão compartilhado que é o ar. Com isso ocorrerá colisão de dados, e assim se faz necessário um protocolo que os detecte garantindo uma comunicação mais efetiva entre os dispositivos. A seguir será discutido o protocolo utilizado em redes WLAN. 15 Como o meio de comunicação utilizado para transmissão sem fio em WLAN é o ar e pode ser acessado no mesmo instante de tempo por diversos dispositivos, o protocolo 802.11 emprega um protocolo de acesso ao meio com verificação da frequência de portadoras e prevenção de colisão, conhecido como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance), adaptado do protocolo Ethernet de redes cabeadas. O protocolo CSMA/CA pode ser utilizado para detecção de canal físico. No instante em que um determinado hospedeiro deseja transmitir dados a outro, ele verifica o canal a ser utilizado e, se o mesmo estiver ocioso, ele utiliza esse canal exclusivamente para transmissão até o fim desse processo. Em caso de canal ocupado, o hospedeiro aguardará até a liberação do mesmo. Neste método, se, durante a transmissão, ocorrer alguma colisão, os hospedeiros envolvidos transmitirão, após um tempo aleatório calculado pelo protocolo, e realizarão todo o processo de transmissão novamente [TANENBAUM, 2011]. Outro método utilizado no protocolo CSMA/CA é o de detecção de canal virtual, em que um hospedeiro sem fio, que deseja transmitir dados para outro, requisita uma autorização, conhecida como RTS, e só inicia a transmissão quando recebe a autorização, conhecida como CTS. Antes da transmissão, o hospedeiro sem fio que realiza a transmissão inicia uma contagem para aguardar a confirmação de entrega dos dados encaminhados pelo hospedeiro sem fio de destino, conhecido como ACK. Se o tempo estipulado para recebimento de confirmação expirar,a transmissão será descartada e será necessário realizar o processo de transmissão novamente. Neste mesmo método, o hospedeiro de destino pode alocar o canal por um período de tempo informado pelo RTS somente para a recepção dos dados, para não realizar nenhuma transmissão nesse período. Essa reserva é realizada localmente no hospedeiro sem fio de destino e é conhecida como vetor de alocação de rede (Network Allocation Vector - NAV) [KUROSE, 2010]. Estrutura de Quadro Os dados transmitidos em redes WLAN discutidas anteriormente, para serem trafegados entre hospedeiros sem fio, são divididos em quadros seguindo padrões segundo IEEE 802.11, cuja estrutura é mostrada na Figura 4. Além dos quadros correspondentes aos dados, o padrão 802.11 define quadros de controle e de gerenciamento, em que cada um possui uma identificação provida pelos cabeçalhos contidos neles, com uma variedade de campos utilizada na subcamada MAC e camada física. Os quadros referentes aos dados propriamente dito são chamados de carga útil (payload) e seu tamanho, geralmente, é menor que 1.500 bytes, mas, pelo padrão 802.11, são permitidos até 2.312 bytes. A carga útil pode ser um datagrama IP ou um pacote ARP. O campo CRC (Cyclic Redundancy Check), composto por 4 bytes, é utilizado para detectar erros de bits no quadro recebido por meio de uma verificação de redundância cíclica. Os campos de Endereços 1, 2, 3 e 4 são utilizados para comunicação entre os hospedeiros sem fio, em que cada campo comporta um endereço MAC de 6 bytes cada. Os Endereços 1 e 2 contêm, respectivamente, os endereços MAC de destino e origem. O Endereço 4 é utilizado entre pontos de acesso (AP) quando há comunicação ad hoc entre eles. Já o Endereço 3 é utilizado por hospedeiros sem fio, que utilizam um determinado ponto de acesso para alcançarem outras redes e o endereço MAC armazenado nesse campo será o roteador conectado diretamente à sua rede. 16 Unidade: Tecnologias WLAN O campo de controle de sequência é utilizado pelo hospedeiro sem fio de destino para distinguir a ordem de quadros recebidos e para reconstrução pelas camadas OSI superiores à de Enlace. O campo de Duração é utilizado para armazenar o período de tempo de transmissão informado pelos controles RTS e CTS discutidos anteriormente. Quanto ao campo de Controle de quadro, ele é subdividido em campos menores, utilizados para distinguir os quadros de dados, a associação, RTS, CTS, ACK, os significados dos diferentes campos endereços, quando ocorre conexão entre APs via comunicação ad hoc, e sinalização de comunicação criptografa por meio do campo WEP (Wireless Equivalent Privacy). Fonte: Figura Adaptada de [KUROSE, 2010]. Figura 4: Estrutura de quadro conforme 802.11 Associação de Hospedeiros sem fio em WLAN Como discutido anteriormente durante a explicação da arquitetura de redes WLAN, para a comunicação entre hospedeiros sem fio faz-se necessária a associação deles em um ponto de acesso (AP), que agregará e será o ponto central para comunicação entre eles. Inicialmente, um hospedeiro sem fio, para associar-se a um determinado AP, utiliza uma busca baseada em uma indicação chamada Identificador de Conjunto de Serviços (Service Set Identifier – SSID), composto por uma ou duas palavras, e envia um quadro de solicitação de associação. Após essa requisição, o AP é responsável por enviar um quadro de resposta de associação e, periodicamente, enviar quadros de sinalização compostos pelo seu SSID e seu endereço MAC. Para uma maior mobilidade e ampliação do alcance físico em uma WLAN, empresas e universidades, frequentemente, distribuirão APs em determinados locais, interconectados entre si, mantendo os hospedeiros sem fio conectados à determinada rede, mesmo conectados a APs com SSIDs diferentes. 17 Material Complementar Explore Após entender o funcionamento e arquitetura de redes locais sem fio, é importante entender um pouco sobre segurança. Acessando os links abaixo: <http://cartilha.cert.br/redes/> Acessado em 06.12.2014. Aprendendo como configurar uma rede local sem fio em casa <https://www.youtube.com/watch?v=YljalOhMBc8> Acessado em 06.12.2014. Um pouco mais sobre redes locais sem fio em pesquisa publicada pelo CETIC.BR <http://op.ceptro.br/cgi-bin/cetic/tic-2008.pdf> Acessado em 06.12.2014. 18 Unidade: Tecnologias WLAN Referências CARROLL, B. CCNA Wireless Official exam certification guide. Indianapolis: Cisco Press, 2009. KUROSE, J. F.; KEITH, W. R. Computer Networking: A Top-Down Approach. 6 ed. New Jersey: Pearson, 2012. ______. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 5 ed. São Paulo: Addison Wesley, 2010. TANENBAUM, A. S. Computer Networks. 5 ed. Massachussets: Pearson, 2011. ______. Redes de Computadores. 5 ed. São Paulo: Pearson, 2011. 19 Anotações
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