redes sem fio 7

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Redes Sem Fio
802.11
O camada envolvida na troca de uma rede cabeada (wired) por uma rede sem 
fio (wireless) é a camada de enlace. As camadas superiores, (IP e TCP ) não se 
alteram no caso de LAN ou WLAN.
Diversos fatores podem impactar na 
comunicação, tanto cabeado como sem fio, 
porém os riscos são maiores na sem fio.
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O IEEE 802.11 é a principal tecnologia wireless para LANs.
O IEEE definiu as especificações para a implementação de redes LAN sem fio,
sob a recomendação IEEE 802.11 que abrange as camadas física e de enlace.
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O IEEE 802.11 FHSS usa o método de espalhamento espectral por salto de
frequência.
O FHSS usa a faixa ISM DE 2,4 Ghz. Essa faixa de frequência é dividida em 79
sub-faixas de 1 Mhz (e bandas de proteção entre as faixas).
Um gerador de números pseudoaleatórios seleciona a sequência de saltos. A
técnica de modulação nessa especificação é a FSK de dois ou quatro níveis , o
que resulta a taxa de dados total de 1 ou 2 Mbps.
802.11 FHSS
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O IEEE 802.11 DSSS usa método de espelhamento espectral de sequência
direta.
O DSSS usa a faixa de frequência ISM de 2,4 Ghz. A técnica de modulação nesta
especificação é o PSK. O sistema permite 1 ou 2 bits (BPSK ou QPSK), que
resulta em uma taxa de dados total de 1 ou 2 Mbps.
802.11 DSSS
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O IEEE 802.11 Infravermelho usa luz infravermelha na faixa de 800 a 950 nm. A
técnica é denominada PPM (Pulse Position Modulation). Para uma velocidade
de 1Mbps, uma sequência de 4 bits é, em primeiro lugar, associada a uma
sequência de 16 bits, na qual apenas um bit é configurado em 1 e a restante é
configurado em 0. Para uma taxa de dados de 2Mpbs, uma sequência de 2 bits
é associada, inicialmente, a uma sequência de 4 bits, na qual apenas um bit é
configurado em 1 e o restante é configurado em 0. Em seguida, convertida em
sinais ópticos; a presença de luz é 1 e a ausência é 0.
802.11 Infravermelho
O IEEE 802.11a OFDM utiliza o método ortogonal de multiplexação por divisão
de frequência para geração de sinais na faixa ISM de 5 Ghz.
Toda banda passante é dividida em 52 sub-faixas, sendo 48 delas para
transmissão de 48 grupos de bits por vez e quatro para informações de
controle.
O OFDM usa PSK e QAM para modulação. As velocidades típicas para
transmissão de dados são 18Mbps (PSK) e 54 Mbps (QAM).
802.11a OFDM
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O IEEE 802.11b DSSS utiliza o método de espalhamento espectral de sequência
direta de alta velocidade HR-DSSS (High-bit Rate) para a geração de sinais na
faixa de frequência ISM de 2,4 Ghz. O HR-DSSS é similar ao DSSS, exceto pelo
método de codificação que é denominado CCK (Complementary Code Keying).
O CCK codifica 4 ou 8 bits em um único símbolo CCK. Para ser compatível com
as várias versões anteriores do DSSS, o HR-DSSS define quatro velocidades para
transmissão de dados: 1, 2, 5,5 e 11 Mbps.
As duas primeiras usam as mesmas técnicas de modulação do DSSS original. A
versão de 5,5 Mbps usa o BPSK com codificação CCK de 4 bits. A versão de 11
Mbps usa QPSK com codificação CCK de 8 bits.
802.11b DSSS
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Essa especificação estabelece procedimentos para correção antecipada de erros
e o método OFDM na faixa de frequência ISM de 2,4 Ghz. Essa técnica de
modulação atinge uma velocidade de transmissão de dados de 22 ou 54 Mbps.
Ela é compatível com versões anteriores do IEEE 802.11b, mas sua técnica de
modulação é o OFDM.
802.11g
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
802.11
A camada MAC abrange três áreas funcionais: entrega de dados confiáveis,
controle de acesso e segurança.
O padrão IEEE 802.11 estabelece duas subcamadas MAC: a DCF (Distributed
Coordination Function) e a PCF (Point Coordination Function).
DCF: o DCF utiliza o CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance) como método de acesso ao meio físico.
Já sabemos que quando estações usam um enlace comum, chamado enlace
multiponto ou broadcast, é necessário um protocolo de acesso múltiplo para
coordenar o acesso ao meio físico.
O CSMA/CA usa o método randômico. Nenhuma estação permite ou proibi
outra estação de enviar dados. A cada instante uma estação que tenha dados
para enviar usa o procedimento definido pelo protocolo para tomar uma
decisão sobre enviar dados.
Subcamada MAC
Em uma rede sem fios é necessário evitar a colisão, por ser muito
difícil identificar uma colisão.
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
As colisões podem ser evitadas por meio do emprego de três estratégicas:
• Interframe Space (IFS): As colisões são evitadas postergando a transmissão
mesmo que o canal se encontre ocioso. Quando um canal se encontra
ocioso, a estação não envia dados imediatamente. Ela aguarda por certo
período denominado interframe space.
• Contetion Window: A janela de contenção pode ser definida como um
intervalo de tempo dividido em slots. Uma estação que já se encontra pronta
para transmitir escolhe um número randômico de slots para seu tempo de
espera, se a estação constatar que o canal está ocupado, ela não reinicia o
timer da janela de contenção; ela para o timer e o reinicia quando o canal
passar a ocioso.
• Acknowledgments: Mesmo com todas as precauções, ainda podem ocorrer
colisões, provocando a destruição de dados. A confirmação positiva e o time-
out podem ajudar a garantir que o receptor tenha recebido o frame.
CSMA/CA
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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1. Antes de transmitir um frame, a estação de origem “escuta” o meio de
transmissão, após constatar que o canal está livre, a estação espera por um
período denominado Distributed Interframe Space (DIFS); em seguida a
estação inicia a transmissão de um frame de controle chamado RTS
(Request to Send).
2. Após receber o RTS e aguardar um curto período, denominado Short
Interframe Space (SIFS), a estação de destino envia um frame de controle,
denominado CTS (Clear to Send), para a estação de origem. Esse frame
indica que a estação de destino está pronta para receber dados.
3. A estação de origem envia os frames de dados após aguardar um período
igual a SIFS.
4. A estação de destino, após aguardar um curto período de igual SIFS, envia
uma ACK para indicar que o frame de dados foi recebido com sucesso. É
necessária a confirmação, pois a estação de origem não tem nenhum outro
meio de certificar a chegada bem-sucedida.
CSMA/CA aplicada em redes sem fio
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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O segredo do collision avoidance é NAV.
Quando uma estação envia um frame RTS, ela inclui quanto tempo será
necessário ocupar o canal. As estações que são afetadas por essa transmissão
iniciam um timer, denominado Network Allocation Vector (NAV), que mostra
quanto tempo deve passar antes de essas estações verificarem se o canal está
livre. Cada vez que uma estação acesso o sistema e envia um frame RTS, outras
estações inicializam seu NAV.
Network Allocation Vector
Fonte: Forouzan, BehrouzA. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Point Coordination Function) é um método de acesso opcional e mais complexo,
que pode ser implementado em redes de infra-estrutura (não em uma rede ad
hoc). Ele é implementado sobre o DCF e usado para transmitir dados sensíveis a
atrasos.
O PCF implementa um método de acesso centralizado por meio de pooling, livre
de contenção. O AP faz varredura em todas as estações, capazes de serem
varridas. As estação são varridas uma após a outra, enviando para o AP
quaisquer dados que possuam.
Para dar prioridade ao PCF em relação ao DCF, um conjunto adicional de
temporizadores entre frames foi definido: PIFS e SIFS é o mesmo que o do DCF,
mas é mais curto. Isso significa que, se simultaneamente, uma estação quiser
usar apenas o DCF e um AP quiser usar PCF, o AP tem prioridade.
PCF
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Em decorrência da prioridade do PCF em relação ao DCF, as estações que usam
apenas DCF talvez não consigam acessar o meio de transmissão. Para impedir
isso, um intervalo de repetição foi desenvolvido para cobrir tanto o tráfego PCF
como o DCF.
O intervalo de repetição inicia com um frame de controle especial, denominado
beacon frame. Quando as estações escutam esse frame, elas iniciam seu timer
NAV.
PCF
AP
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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Um frame na subcamada MAC é composta por nove campos:
Formato dos frames
• Controle de quadro (Frame control): 2 bytes que definem o tipo de frame e
algumas informações de controle.
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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Formato dos frames
Campo Descrição
Versão do protocolo A versão atual é 0
Tipo Define o tipo de informação: 00 gerenciamento, 01 controle ou 10 dados
Subtipo 1011 RTS, 1100 CTS ou 1101 ACK
To DS (para o AP) VER TABELA
From DS (do AP) VER TABELA
Mais fragmentos 1 significa mais fragmentos
Nova tentativa 1 significa frame retransmitido
Ger. de energia 1 significa que a estação está neste modo
Mais dados 1 significa que a estação tem mais dados a serem transmitidos
WEP 1 significa está ativo o modo de privacidade equivalente a uma rede com fio (criptografia)
Rscd RESERVADO
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Formato dos frames
Campo Descrição
To DS (para o AP) TABELA
From DS (do AP) TABELA
To
DS
From
DS
End 1 End 2 End 3 End 4
0 0 Destino Origem ID da BSS N/A
0 1 Destino AP Transmissor Origem N/A
1 0 AP Receptor Origem Destino N/A
1 1 AP Receptor AP Transmissor Destino Origem
00: significa que o frame não será encaminhado 
para um sistema de distribuição To DS = 0 e não 
proverá de um From DS = 0.
01: significa que o frame provém 
de um From DS = 1 e indo para 
uma estação.
10: significa que o frame esta 
indo para um To DS = 1 e vindo 
de uma estação From DS = 0.
11: significa que o frame provém de um From DS = 1 e indo para uma To DS = 1.
Cada flag pode assumir o valor de 0 ou 1:
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
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Um frame na subcamada MAC é composta por nove campos:
Formato dos frames
• Duração: Menos em um tipo de frame, esse campo define a duração da
transmissão que usada para configurar o valor do NAV. Em um frame de
controle esse campo define o ID dos frames.
• Endereços: Há 4 campos endereço, depende do valor dos subcampos To DS e
From DS.
• SC (Controle de Sequência): define o número de sequência do frame.
• Carga útil: contém informações, dependendo do tipo e do subtipo de frame
definidos no campo FC.
• CRC: contém a sequência CRC para detecção de erros.
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
O controle de erros possibilita que o receptor informe ao emissor sobre
quaisquer frames perdidos ou corrompidos e coordena a retransmissão desses
frames pelo emissor.
O controle de erros na camada de enlace é implementado de forma simples:
toda vez que um erro for detectado, os frames especificados são retransmitidos.
Esse processo é chamado ARQ (Automatic Repeat Request).
Quando uma estação de destino recebe um quadro que passou na verificação
de erro de quadro (CRC) a estação receptora espera um curto período de
tempo, conhecido como SIFS, e então devolve um quadro de reconhecimento
(ACK). Se a estação transmissora não receber esta confirmação, ela admitirá
que ocorreu um erro e retransmitirá o quadro novamente. Se após um numero
fixo de retransmissões não lograr sucesso, descartará o quadro.
Controle de erros
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008
802.11
Cada estação possui um raio de alcance e existem a possibilidade de estações, 
pertencentes à uma mesma rede, estarem fora deste raio.
Problema da estação oculta
Suponha que a estação B esteja transmitindo dados para a estação A. No meio
dessa transmissão, a estação C também tem dados a transmitira a estação A. Porém
a estação C se encontra fora do alcance de B e as transmissões de B não conseguem
atingir C. Consequentemente, C pensa que o meio de transmissão esta livre. C envia
seus dados para A, que resulta em uma colisão em A.
C
A
B
A solução deste problema é o emprego de handshake RTS 
e CTS.
RTS
CTS CTS
Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de dados e rede de computadores. 4. ed. São Paulo. McGraw-Hill. 2008