Faculdade de Tecnologia Senac Pelotas Curso Superior em

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 Redes sem Fios – Introdução 1

Sumário q q q q Histórico Wifi Dispositivos Funcionamento Características Aplicações Resumo dos padrões Referências Bibliográficas Redes sem Fios – Introdução 2

Evolução das redes WLAN (Wireless LAN) Aplicações: q q Armazenagem q Comércio q Hospitais q Educação q. Negócios q. Doméstico Largura de banda Tipo de Rede Rádio 860 Kbit/s 1 and 1 e 22 Mbps Mbit/s Proprietário 900 MHz 1988 Redes sem Fios – Introdução 1990 1994 5 GHz 2. 4 GHz 802. 11 Regulam. IEEE 802. 11 (Rascunhos) 1992 54 Mbit/s Padronizado 2. 4 GHz 1986 11 Mbit/s 1996 1998 802. 11 a, b Regulam. 2000 802. 11 g Rascunho 2002 3

IEEE 802. 11 e o Wi-Fi Alliance q IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC) q q Primeiro padrão IEEE 802. 11 disponibilizado em 1997 Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) q q 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 Redes sem Fios – Introdução 4

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/ Redes sem Fios – Introdução 5

Dispositivos WLAN Access Points Asus RT-AC 66 U (IEEE 802. 11 ac) http: //www. asus. com/Networking/RTAC 66 U/ http: //www. asus. com/Networking/RTAC 66 U Redes sem Fios – Introdução 6

Antenas q. Tipos de antena, de acordo com a frequência: q 2. 4 GHz q 5 GHz q. Orientação q. Vertical q. Horizontal q. Propagação do sinal q. Omnidirecional q. Setorial q. Direcional Redes sem Fios – Introdução 7

Interfaces de Rede • Padrões disponíveis nas interfaces: • IEEE 802. 11 b/g/n • IEEE 802. 11 a (pouco IEEE 802. 11 ac (Asus )PCE-AC 66) comum • IEEE 802. 11 ac (novidade) • Barramentos: • Integradas (onboard) • USB • PCI/PCIe Redes sem Fios – Introdução 8

Modo Infraestrutura ● Uso de ponto Primeiropara AP: de acesso Intalk wr 1200 o restante da infraestrutura (Access Point) Redes sem Fios – Introdução Rede cabeada 9

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 Redes sem Fios – Introdução 10

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… Redes sem Fios – Introdução 11

Arquitetura 802. 11 - WLAN Internet AP hub, switch ou roteador • 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 AP SSID: Service Set Identifier BSS 2 Redes sem Fios – Introdução 12

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 (100 ms) – 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 APs • Requisição de associação do host • Resposta de assosiação do AP Redes sem Fios – Introdução 13

Mobilidade dentro da mesma subrede ● ● ● H 1 permanece na mesma rede IP – O endereçamento permanece o mesmo – As transferências podem continuar sem interrupção H 1 reconhece a necessidade de troca de AP – Detecção de sinal fraco – Inicia a busca por um sinal mais forte hub or switch Troca por um AP com o mesmo SSID – H 1 realização a disassociação do AP inicial – Realiza a associação em outro com o mesmo SSID ● router O switch aprende a nova localização – BBS 1 AP 2 A tabela MAC do switch realiza a atualização automática Redes sem Fios – Introdução H 1 BBS 2 14

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 Redes sem Fios – Introdução 15

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 Redes sem Fios – Introdução 16

CSMA/CA (Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance) Simuladores: • http: //tintillier. org/wifi/ • http: //media. pearsoncmg. com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csmaca/withouthidden. html • http: //media. pearsoncmg. com/aw/aw_kurose_network_2/applets/csmaca/withhidden. html Redes sem Fios – Introdução 17

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 Redes sem Fios – Introdução 18

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) Redes sem Fios – Introdução 19

Serviços ● ● Distribuição e integração Associação, reassociação e disassociação ● Autenticação e desautenticação ● Privacidade e Segurança Redes sem Fios – Introdução 20

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 Redes sem Fios – Introdução 21

Integração ● ● O serviço de integração é provido pelo sistema de distribuição Permite a conexão do sistema de distribuição (AP) ao restante da rede Redes sem Fios – Introdução 22

Associação ● É o registro realizado pela estação no sistema de distribuição (AP) Redes sem Fios – Introdução 23

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 Redes sem Fios – Introdução 24

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 Redes sem Fios – Introdução 25

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. 1 x) No processo de desautenticação, é encerrado a associação da estação no AP – Normalmente, acontece com a queda na qualidade do sinal Redes sem Fios – Introdução 26

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 Redes sem Fios – Introdução 27

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) Redes sem Fios – Introdução 28

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/wifich 5. html Redes sem Fios – Introdução 29

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 receptor onda transmissor Isto causa problemas na interpretação do sinal no receptor Redes sem Fios – Introdução 30

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 Vazão: aproximadamente, 40% dasão largura de O desempenho das aplicações afetadas : – – – banda nominal 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 Redes sem Fios – Introdução 31

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) – ● Ativar WPA (Wi-Fi Protected Access) (médio) – – ● Senha compartilhada Modo enterprise (IEEE 802. 1 x/RADIUS) Ativar WPA 2 (Wi-Fi Protected Access) (forte) – – Senha compartilhada Modo enterprise (IEEE 802. 1 x/RADIUS) Redes sem Fios – Introdução 32

Ambiente de WISP ● WISP (Wireless Internet Service Provider) – Mikrotik (http: //www. miktorik. com) Redes sem Fios – Introdução 33

Resumo dos padrões Redes sem Fios – Introdução 34

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. q. HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas modernos de comunicação wireless. Porto Alegre. Bookman, 2008. q q. RAPPAPORT, Theodore S. Comunicações sem fio - Princípios e práticas. 2. ed. São Paulo. Pearson, 2009. q. ROSS, John. O Livro do Wireless - um guia definitivo para wi-fi e redes sem fio. Alta Books, 2009. q. RUFINO, Nélson Murilo de O. SEGURANÇA EM REDES SEM FIO APRENDA A PROTEGER. 3. ed. Rio de Janeiro. Novatec, 2011. q. KUROSE, James; ROSS, Keith. Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-down. 3. ed. São Paulo. Pearson Education, 2008. q. MORAES, Alexandre Fernandes de. Redes Sem Fio - Instalação, Configuração e Segurança. Rio de Janeiro. Érica, 2010. q. BENEDETTI, Ryan; ANDERSON, Al. Use a Cabeça! Redes de Computadores. Rio de Janeiro. Alta Books, 2010. Redes sem Fios – Introdução 35

Referências Bibliográficas Wireless Deployment Technology and Component Overview - http: //technet. microsoft. com/en-us/library/bb 457015. aspx q. IEEE 802. 11 – Standards q http: //standards. ieee. org/about/get/802. 11. html IEEE 802. 11 – Timeline - q http: //www. ieee 802. org/11/Reports/802. 11_Timelines. htm IEEE 802. 11 - https: //en. wikipedia. org/wiki/IEEE_802. 11 q Redes sem Fios – Introdução 36