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Redes sem Fios – Introdução *
Redes sem Fios:
Introdução
Faculdade de Tecnologia Senac Pelotas
Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores
Unidade Curricular - Redes Sem Fios
Prof. Eduardo Maroñas Monks
Redes sem Fios – Introdução *
Sumário
Histórico
Wifi
Dispositivos
Funcionamento
Características
Aplicações
Resumo dos padrões
Referências Bibliográficas
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Evolução das redes WLAN (Wireless LAN)
Aplicações:
Armazenagem
Comércio
Hospitais
Educação
Negócios
Doméstico
802.11 Regulam.
802.11a,b Regulam.
802.11g Rascunho
IEEE 802.11 (Rascunhos)
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IEEE 802.11 e o Wi-Fi Alliance 
IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC) 
Primeiro padrão IEEE 802.11 disponibilizado em 1997
 Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)
Divulga o programa Wi-FI (wireless fidelity)
O objetivo é possibilitar que qualquer fabricante de equipamentos no padrão IEEE 802.11 possa testar a compatibilidade da implementação
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Wi-Fi
Wi-Fi Alliance
WECA mudou o nome para Wi-Fi (Wireless Fidelity Alliance)
Centenas de empresas participantes
Mais de 350 produtos certificados de compatibilidade
http://www.wi-fi.org/	
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Dispositivos WLAN
Access Points
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Antenas
Tipos de antena, de acordo com a frequência:
2.4GHz 
5 GHz
Orientação
Vertical
Horizontal
Propagação do sinal
Omnidirecional
Setorial
Direcional
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Interfaces de Rede
Padrões disponíveis nas interfaces:
IEEE 802.11b/g/n
IEEE 802.11a (pouco comum)
IEEE 802.11ac (novidade)
Barramentos:
Integradas (onboard)
USB
PCI/PCIe
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Modo Infraestrutura
Uso de ponto
de acesso para
o restante da infraestrutura
(Access Point)
Rede cabeada
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Modo Ad-Hoc
Configuração ponto a ponto, onde os clientes fazem conexão diretamente 
Usado em redes com topologias mesh e redes de sensores sem fios
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Rede Mesh
 Cada cliente na rede age com um acesso ou um roteador
Alta disponibilidade e balanceamento de carga
Diversos protocolos de roteamento: OLSR, AODV…
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Arquitetura 802.11 - WLAN
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 1
BSS 2
hub, switch
ou roteador
SSID: Service Set Identifier
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Canais e Associação
Múltiplos canais em frequências diferentes
Escolha da frequência pode ser manual ou automática
Interferência causada por outros APs na mesma frequência
AP enviam quadros beacon periodicamente (100ms)
Os quadros contêm o nome (SSID) e o endereço MAC
Os hosts buscam canais, esperando quadros beacon
Os hosts selecionam o AP para associação, baseado em perfil de conexão prévio e da qualidade do sinal
 Quadros Beacon oriundos dos APs
 Requisição de associação do host
 Resposta de assosiação do AP
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Mobilidade dentro da mesma subrede
H1 permanece na mesma rede IP
O endereçamento permanece o mesmo
As transferências podem continuar sem interrupção
H1 reconhece a necessidade de troca de AP
Detecção de sinal fraco
Inicia a busca por um sinal mais forte
Troca por um AP com o mesmo SSID
H1 realização a disassociação do AP inicial
Realiza a associação em outro com 
o mesmo SSID
O switch aprende a nova localização
A tabela MAC do switch realiza
a atualização automática
hub or 
switch
AP 2
AP 1
H1
BBS 2
BBS 1
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CSMA: Carrier Sense, Multiple Access
O canal é um meio físico compartilhado
Clientes e AP disputam o meio
Várias estações podem querem transmitir ao mesmo tempo
Verificar o canal antes de transmitir
As estações não enviam se o canal estiver ocupado
Previnir colisões antes de enviar
Entretanto, a detecção em transferências existentes nem sempre é possível
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CA: evasão de colisões (congestion avoidance)
Em redes ethernet cabeadas
As estações escutam o meio físico enquanto transmitem
Detectam colisões com outras transmissões
Se detectada outra transmissão, aborta a e entra no processo de envio novamente
Em redes sem fios
Não é possível detectar todas as colisões
Terminal escondido
Intensidade de sinal fraco (variável)
Escutar o meio físico enquanto transmite
A intensidade do sinal recebido é muito menor do que o sinal transmitido
Custo alto para construção de hardware com capacidade de detecção de colisões
Portanto, o padrão IEEE 802.11 não detecta colisões
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CSMA/CA (Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance)
Simuladores:
http://tintillier.org/wifi/
http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/withouthidden.html
http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csma-ca/withhidden.html
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Acesso ao meio físico
RTS/CTS (Request to Send /Clear to Send) – função opcional para redução de colisões quando as estações não se enxergam
Antes da transmissão, são trocados quadros de controle
O emissor envia um quadro RTS (Request to Send), que inclui quantidade de dados
O receptor responde com um quadro CTS (Clear to Send)
Se o emissor recebe um CTS, transmite a quantidade de dados anunciada
Se outro host receber um CTS, permanecerá inativo por um tempo determinado
Se outro host receber um RTS, mas não CTS, fica livre para enviar
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Acesso ao meio físico
Mecanismos de reconhecimento e retransmissão na camada de enlace de dados
CRC para detectar erros
Estações receptoras enviam um reconhecimento (acknowledgment)
Estações emissoras retransmitem em caso de não receber um ACK
As tentativas de retransmissão param ao chegar ao limite máximo (backoff)
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Serviços
Distribuição e integração
Associação, reassociação e disassociação
Autenticação e desautenticação
Privacidade e Segurança
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Distribuição
Este serviço é usado pelas estações em modo infraestrutura
Quando um quadro é recebido pelo AP, é usado o serviço de distruição para a entrega ao destino
A distribuição dos quadros é realizada pelo AP para as estações associadas
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Integração
O serviço de integração é provido pelo sistema de distribuição
Permite a conexão do sistema de distribuição (AP) ao restante da rede
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Associação
É o registro realizado pela estação no sistema de distribuição (AP)
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Reassociação
Quando uma estação se movimenta entre áreas de cobertura, avalia a qualidade de sinal e pode trocar de AP
A estação inicia o processo de avaliação e possível troca de AP
Usado em áreas com o mesmo SSID nos APs 
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Desassociação
As estações utilizam o serviço de desassociação (disassociation) para terminar a associação em um AP 
Normalmente, acontece no processo de finalização do sistema operacional, em queda de qualidade do sinal ou manualmente executado pelo usuário
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Autenticação/Desautenticação
Pela natureza da tecnologia sem fios, o meio físico é “público”
Autenticação é um pré-requisito para o uso da rede sem fios
Modo aberto (Open)
Modo criptografado (chave compartilhada, IEEE 802.1x)
No processo de desautenticação, é encerrado a associação da estação no AP
Normalmente, acontece com a queda na qualidade do sinal
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Interferência no sinal
Devem ser utilizados canais diferentes em APs próximos
Para evitar a interferência de outros APs e de dispositivos que trabalham na mesma faixa de frequência (forno microondas, telefones sem fios)
Para evitar interferência entre APs, devem ser usados apenas os canais 1, 6 e 11 de forma intercalada
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Instalação externa
Características em instalações externas que prejudicam o sinal e a visada das antenas:
Topografia do terreno (montanhas)
Curvatura da terra
Construções (prédios)
Árvores
Meio-ambiente (umidade, chuva)
Acesso aos equipamentos (torres)
Infraestrutura (alimentação, cabeamento, segurança)
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Instalação em ambientes internos
Características em instalações internas:
Interferência de outros APs
Obstáculos (paredes, ferro, cobre, concreto, estruturas metálicas, vidro, armários, portas...)
Estações dispersas (o sinal deve se propagar em todas as direções)
Dicas de posicionamento de APs: http://www.cisco.com/en/US/docs/solutions/Enterprise/Mobility/wifich5.html	
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Problema 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
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Impacto nas aplicações
Em redes wireless, tem como característica alta perda de pacotes, não originadas por congestionamento
Devido a mobilidade, interrupções temporárias na sessão TCP e modificações no RTT
O desempenho das aplicações são afetadas:
TCP trata perdas de pacotes como um sinal de congestionamento na rede
Os tempos de RTT são usados pelo TCP para regular as retransmissões
Problemas com pacotes fora de ordem no TCP
Vazão: aproximadamente, 40% da largura de banda nominal
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Estratégias básicas de segurança
Trocar o nome do SSID padrão
Trocar a senha padrão do AP
Não divulgar o SSID (fraco)
Filtrar por MAC as estações (fraco)
Ativar o WEP (Wired Equivalency Protection) (fraco)
Senha compartilhada
Ativar WPA (Wi-Fi Protected Access) (médio)
Senha compartilhada
Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)
Ativar WPA2 (Wi-Fi Protected Access) (forte)
Senha compartilhada
Modo enterprise (IEEE 802.1x/RADIUS)
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Ambiente de WISP 
WISP (Wireless
Internet Service Provider)
Mikrotik (http://www.miktorik.com)	
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Resumo dos padrões
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Referências Bibliográficas
ENGST, Adam Engst. Kit do iniciante em redes sem fio: o guia prático sobre redes wi-fi. 2. ed. São Paulo. Pearson, 2005.
HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas modernos de comunicação wireless. Porto Alegre.	Bookman, 2008.
RAPPAPORT, Theodore S. Comunicações sem fio - Princípios e práticas. 2.ed. São Paulo. Pearson, 2009.
ROSS, John. O Livro do Wireless - um guia definitivo para wi-fi e redes sem fio. Alta Books, 2009.
RUFINO, Nélson Murilo de O. SEGURANÇA EM REDES SEM FIO - APRENDA A PROTEGER. 3. ed.	Rio de Janeiro. Novatec, 2011.
KUROSE, James; ROSS, Keith. Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-down. 3.ed. São Paulo. Pearson Education,	2008.
MORAES, Alexandre Fernandes de. Redes Sem Fio - Instalação, Configuração e Segurança. Rio de Janeiro. Érica, 2010.
BENEDETTI, Ryan; ANDERSON, Al. Use a Cabeça! Redes de Computadores. Rio de Janeiro. Alta Books, 2010. 	
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Referências Bibliográficas
Wireless Deployment Technology and Component Overview - http://technet.microsoft.com/en-us/library/bb457015.aspx
IEEE 802.11 – Standards - http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html	
IEEE 802.11 – Timeline - http://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htm
IEEE 802.11 - https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11	
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