Diversos fatores podem impactar na comunicação, tanto cabeado como sem fio, porém os riscos são maiores na sem fio.

Transcrição

1 Redes Sem Fio

2 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.

3 O IEEE é a principal tecnologia wireless para LANs. O IEEE definiu as especificações para a implementação de redes LAN sem fio, sob a recomendação IEEE que abrange as camadas física e de enlace.

4 FHSS O IEEE 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.

5 DSSS O IEEE 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.

6 Infravermelho O IEEE 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 a OFDM O IEEE a 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).

7 802.11b DSSS O IEEE b 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.

8 802.11g 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 b, mas sua técnica de modulação é o OFDM.

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10 Subcamada MAC A camada MAC abrange três áreas funcionais: entrega de dados confiáveis, controle de acesso e segurança. O padrão IEEE 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. Em uma rede sem fios é necessário evitar a colisão, por ser muito difícil identificar uma colisão.

11 CSMA/CA 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 timeout podem ajudar a garantir que o receptor tenha recebido o frame.

12 CSMA/CA aplicada em redes sem fio 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.

13 Network Allocation Vector 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.

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15 PCF 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.

16 PCF 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. AP

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18 Formato dos frames Um frame na subcamada MAC é composta por nove campos: Controle de quadro (Frame control): 2 bytes que definem o tipo de frame e algumas informações de controle.

19 Formato dos frames Campo Descrição Versão do protocolo A versão atual é 0 Tipo Subtipo To DS (para o AP) From DS (do AP) Mais fragmentos Define o tipo de informação: 00 gerenciamento, 01 controle ou 10 dados 1011 RTS, 1100 CTS ou 1101 ACK VER TABELA VER TABELA 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

20 Formato dos frames Campo To DS (para o AP) From DS (do AP) Descrição TABELA TABELA Cada flag pode assumir o valor de 0 ou 1: 00: significa que o frame não será encaminhado para um sistema de distribuição To DS = 0 e não proverá de um From DS = 0. To DS From DS End 1 End 2 End 3 End Destino Origem ID da BSS N/A 0 1 Destino AP Transmissor Origem N/A 01: significa que o frame provém de um From DS = 1 e indo para uma estação. 10: significa que o frame esta 1 0 AP Receptor Origem Destino N/A indo para um To DS = 1 e vindo 1 1 AP Receptor AP Transmissor Destino Origem de uma estação From DS = 0. 11: significa que o frame provém de um From DS = 1 e indo para uma To DS = 1.

21 Formato dos frames Um frame na subcamada MAC é composta por nove campos: 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.

22 Controle de erros 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.

23 Problema da estação oculta Cada estação possui um raio de alcance e existem a possibilidade de estações, pertencentes à uma mesma rede, estarem fora deste raio. A RTS B CTS CTS C 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. A solução deste problema é o emprego de handshake RTS e CTS.