Redes Sem Fio. 1. Introdução. 2. Conceitos e Terminologias Rede Sem Fio Zona de Cobertura. Tecnologias Atuais de Redes Redes Sem Fio

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1 1. Introdução Geralmente, a forma mais rápida de se implementar uma rede de computadores é por meio da utilização de cabos, sejam eles de par trançado ou de fibra óptica. Para pequenas redes, com poucos pontos, é uma boa opção, mas para redes com dezenas ou centenas de estações se torna uma opção bastante cara, pois seriam necessários muitos metros de cabo e muitos concentradores (switches) para montar a rede, além de outros fatores, como a estruturação da rede. Além do problema do custo, a flexibilidade, em relação a possíveis mudanças de posição dos dispositivos, acréscimo de novas estações ou qualquer outra modificação no estado original da rede que demande alteração no cabeamento. A utilização de cabos também se torna inviável em muitos outros casos. As redes sem fio proporcionam justamente a flexibilidade que falta às redes cabeadas tradicionais. É válido ressaltar que não é necessário optar por uma ou outra, pois de acordo com a situação pode-se usar a combinação dos dois tipos de rede. Usar redes sem fio é cada vez mais comum, principalmente pela enorme presença de smartphones, tablets e afins. Muitas vezes é preferível até mesmo usar uma rede sem fio de algum estabelecimento (escola, lanchonete, escritório, etc.) do que o 3G da operadora, já que quase sempre essa opção é mais rápida e mais econômica (consumo de bateria). A configuração de uma rede sem fio envolve um número maior de opções, incluindo a escolha dos tipos de antenas e o sistema de encriptação, além de muitos outros fatores de otimização e segurança presentes na interface de administração do ponto de acesso. Entretanto, nada que seja de outro mundo. 2. Conceitos e Terminologias 2.1. Rede Sem Fio Uma rede sem fio (wireless) é um sistema que interliga vários equipamentos fixos ou móveis utilizando o ar como meio de transmissão. É semelhante a uma rede local com fio convencional (que segue o padrão IEEE 802.3), com exceção de que a rede sem fio usa ondas de rádio, em vez de cabos Zona de Cobertura As redes wireless podem ser classificadas quanto à zona de cobertura em: ete.fagnerlima.pro.br 1

2 WPAN Wireless Personal Area Network. o Exemplos: bluetooth, infravermelho. WLAN Wireless Local Area Network. o Exemplos: Wi-Fi. WMAN Wireless Metropolitan Area Network. o Exemplos: WiMAX. WWAN Wireless Wide Area Network. o Exemplos: GSM, 3G Modelo OSI Figura 1: Zona de cobertura das redes sem fio. É válido ressaltar que as placas Wi-Fi também são placas Ethernet. As diferenças ficam por conta das camadas física e de enlace do Modelo OSI. A camada física nas placas Wi-Fi engloba os transmissores e antenas, e a camada de enlace é responsável pela modulação do sinal, encriptação (emprego da criptografia), correção de erros e outras funções executadas pelo chipset da placa. Da camada de rede em diante o funcionamento é o mesmo das redes cabeadas. 3. Alcance O número máximo de clientes simultâneos suportados por um ponto de acesso é variável, dependendo do fabricante e do firmware utilizado. ete.fagnerlima.pro.br 2

3 Alguns pontos de acesso antigos do padrão b eram limitados a 30 clientes, sendo que os atuais suportam um número maior. O grande problema é que a banda disponível deve ser compartilhada por todos os clientes, e sendo assim quanto mais clientes se conectarem ao ponto de acesso, mais baixa será a velocidade prática da rede. E dependendo da utilização de cada cliente, quanto mais banda demandarem (vídeos na internet, jogos online etc.), menor será a capacidade do ponto de acesso suportar mais clientes, não conseguindo suportar mais do que 20 ou 30. Uma das soluções mais viável para atender a um grande número de clientes é a utilização de múltiplos pontos de acesso configurados com o mesmo SSID (Service Set Identifier). Com isso, eles passam a formar uma única rede, e os clientes passam a se conectar automaticamente ao ponto de acesso que ofereça melhor sinal. Para melhorar o desempenho da rede é bom que se conecte os pontos de acesso por meio de cabos, além de configurá-los para trabalhar em canais diferentes, para que não interfiram a transmissão entre si. Quando a necessidade é de aumentar o alcance da rede, deve-se utilizar repetidores wireless, que permitem estender o sinal de um ponto de acesso principal sem a necessidade de conectar um cabo até eles. O alcance das redes wireless varia bastante por conta dos obstáculos pelo caminho e pelo tipo de antenas usadas, entre outros fatores. O alcance prometido pelos fabricantes é o seguinte: Redes b/g: o Ambientes fechados: 30 metros; o Ambientes abertos: 150 metros. Redes n: o Ambientes fechados: 70 metros; o Ambientes abertos: 250 metros. Todavia, esses valores são apenas estimativas baseadas em testes padronizados feitos pelos fabricantes. Na prática ocorre muita variação, explicada por três fatores: O ganho das antenas instaladas no ponto de acesso e no cliente; A potência dos transmissores; Os obstáculos e pontos de interferência presentes no meio. 4. Interferência As principais barreiras para o sinal wireless são as seguintes: Antenas baixas: Quanto mais altas as antenas estiverem posicionadas, menos barreiras o sinal do wireless encontrará no caminho. ete.fagnerlima.pro.br 3

4 Telefone sem fio: Alguns modelos trabalham na frequência de 2.4 GHz, a mesma usada por equipamentos b e g, podendo afetar a qualidade do sinal wireless. Concreto e trepadeiras: Os dois já costumam prejudicar a propagação das ondas quando estão sozinhos, e com o seu efeito somado pode-se considerar um verdadeiro firewall. Micro-ondas: É a mesma lógica dos telefones sem fio, onde os micro-ondas usam a frequência de 2.4 GHz. Computador no chão: O princípio do quanto mais alto melhor também vale para as placas e os adaptadores colocados nos computadores. Água: Grandes recipientes com água, como aquários e bebedouros, são inimigos da boa propagação do sinal wireless. Vidros e árvores: O vidro é outro material que influencia negativamente na qualidade do sinal wireless, e somado a árvores, compromete ainda mais o sinal. Diferentes redes instaladas na mesma área: Os canais disponíveis são rapidamente saturados, fazendo com que o tráfego de uma reduza o desempenho da outra. A combinação de todos esses fatores faz com que o alcance da rede varie bastante de acordo com o ambiente. Você pode conseguir um sinal de um ponto de acesso a 100 metros de distância, mas pode não conseguir o sinal do ponto de acesso do vizinho a 20 metros de distância. Para compensar grandes distâncias, obstáculos ou interferências, o ponto de acesso reduz a velocidade de transmissão da rede. Os 54 megabits do g podem se transformar em 11, 5.5, 2, ou até mesmo 1 megabit. 5. Padrões O é um conjunto de padrões criados pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) para o uso em redes wireless. Originalmente, previa taxas de transmissão de 1 e 2 megabits, usando a faixa dos 2.4 GHz, escolhida por ser uma faixa de frequência não licenciada (de uso livre). No início, as placas conviveram com placas baseadas em padrões proprietários como, por exemplo, o Arlan (da Aironet) e o WaveLAN (da NCR), que consequentemente eram incompatíveis entre si Wi-Fi Além dos padrões IEEE, existe o Wi-Fi (Wireless Fidelity), uma certificação opcional (marca da Wi-Fi Alliance) para produtos compatíveis com os padrões, que assegura que eles sejam intercompatíveis. ete.fagnerlima.pro.br 4

5 Figura 2: Logo Wi-Fi Certified. A certificação Wi-Fi é relativamente cara e demorada, e apenas produtos certificados podem ostentar o logo Wi-Fi Certified. Alguns produtos que não passam pela certificação não são vendidos como produtos Wi-Fi, embora isso não signifique necessariamente que eles não são compatíveis b O b foi o primeiro padrão wireless usado em grande escala. Publicado em outubro de 1999, marcou a popularização da tecnologia, permitindo que placas de diferentes fabricantes se tornassem compatíveis e os custos caíssem, fruto do aumento da demanda e da concorrência. Mesmo obsoleto, o b ainda é suportado pelos pontos de acesso atuais devido à grande disponibilidade de dispositivos antigos compatíveis com ele. Entretanto, a presença desses dispositivos na rede faz com que o seu desempenho seja nivelado por baixo, pois o ponto de acesso é obrigado a efetuar as transmissões respeitando os 11 megabits do b. Em muitos casos, você pode preferir desativar a compatibilidade do ponto de acesso com o b, para evitar que clientes com hardware antigo prejudiquem o desempenho da rede a O padrão a começou a ser desenvolvido antes do b, mas foi finalizado poucos dias depois. Trabalha na frequência de 5 GHz, oferecendo uma velocidade teórica de 54 megabits, porém em distâncias menores (cerca de metade) em relação ao b usando a mesma potência e o mesmo tipo de antena. A faixa de frequência dos 5 GHz é muito mais "limpa", pois o número de dispositivos que a utilizam é muito menor do que a faixa dos 2.4 GHz. ete.fagnerlima.pro.br 5

6 A incompatibilidade entre os padrões a e b se dava pela utilização de frequências diferentes, o que fez com que o anão ganhasse popularidade. Os pontos de acesso dual-band (que atendiam clientes dos dois padrões) eram mais caros e por isso foram pouco populares g O padrão g utiliza a mesma faixa de frequência do padrão b (2.4 GHz), fazendo com que ambos sejam intercompatíveis. Sua velocidade teórica é de 54 megabits (assim como o padrão a), graças à incorporação de novas tecnologias de modulação de sinal n A criação do padrão n ocorreu em O IEEE montou uma força tarefa com o intuito de desenvolver um novo padrão , objetivando oferecer velocidades reais de transmissão superiores às das redes cabeadas de 100 megabits, além de melhorias em relação à latência, ao alcance e à confiabilidade de transmissão. A solução encontrada foi combinar melhorias nos algoritmos de transmissão e do uso do MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), que permite que a placa utilize diversos fluxos de transmissão, utilizando vários conjuntos transmissores, receptores e antenas, transmitindo os dados de forma paralela. Há a possibilidade de criar pontos de acesso e placas ndas seguintes formas: Dois emissores e dois receptores (2x2), que precisam de duas antenas; Dois emissores e três receptores (2x3), que precisam de três antenas; Três emissores e três receptores (3x3), que precisam de três antenas; Quatro emissores e quatro receptores (4x4), que precisam de quatro antenas. Somando-se todas as melhorias, foi possível aumentar tanto a velocidade de transmissão quanto o alcance. A velocidade nominal subiu de 54 para 300 megabits (600 megabits nos APs 4x4, capazes de transmitir 4 fluxos simultâneos) e o uso de múltiplos fluxos de transmissão torna o alcance do sinal quase duas vezes maior ac O padrão ac teve suas especificações desenvolvidas entre os anos de 2011 e Seu foco é a velocidade, mais do que qualquer outro padrão, com a rede alcançando velocidades cada vez maiores. Sua velocidade é estimada em até 433 Mbps no modo mais ete.fagnerlima.pro.br 6

7 simples, sendo possível, teoricamente, superar a casa dos 6 Gbps em um modo mais avançado que usa múltiplas vias de transmissão. Uma de suas características é a transmissão de dados em 5 GHz. Outro grande benefício do padrão é o alcance do sinal que pode chegar a realizar transmissões para computadores ou outros dispositivos que estejam a 200 metros de distância. Além da melhoria da cobertura, da velocidade, ac tornou a distribuição dos dados mais inteligente, onde as ondas não são propagadas de forma uniforme em todas as direções como nos padrões passados. Os roteadores reforçam o sinal para as áreas aonde existem dispositivos conectados, tecnologia essa chamada de Beamforming. Com esse recurso os problemas com os pontos cegos, ou seja, os locais aonde o sinal não chegava, são parcialmente resolvidos. Outra tecnologia utilizada é o MU-MIMO (Multi-User MIMO), que permite transmissão e recepção de sinal de vários terminais, como se estes trabalhassem de maneira colaborativa. Padrão Frequência Capacidade b 2.4 GHz 11 Mbps a 5 GHz 54 Mbps g 2.4 GHz 54 Mbps n 2.4 GHz e 5 GHz 65 a 600 Mbps ac 5 GHz 433 Mbps a 6 Gbps 6. Segurança Tabela 1: Resumo das especificações técnicas dos padrões b/a/g/n. Uma rede cabeada pode ser acessada apenas por usuários que tenham acesso físico aos cabos. Isso garante certa segurança, pois para obter acesso à rede o invasor deveria ter acesso ao local. Já nas redes wireless, o sinal é transmitido pelo ar, consequentemente qualquer dispositivo com uma antena suficientemente sensível poderia captar o sinal da rede e, se nenhuma medida mínima de segurança for tomada, ganhar acesso a ela. É possível captar o sinal de uma rede wireless de muito mais longe que o alcance divulgado pelos fabricantes utilizando antenas de alto ganho, principalmente antenas direcionais, que concentram o sinal em uma faixa bastante estreita. Os sistemas de encriptação surgiram para garantir a confidencialidade dos dados da rede wireless. Eles embaralham os dados de modo que eles não façam sentido sem a chave de decriptação apropriada. ete.fagnerlima.pro.br 7

8 6.1. WEP O WEP (Wired-Equivalent Privacy) surgiu com a promessa de proporcionar um nível de segurança equivalente ao das redes cabeadas, o que rapidamente se revelou um fracasso. São dois os padrões WEP: 64 e 128 bits. Os primeiros padrões b suportavam apenas o padrão de 64 bits, mas logo o suporte ao WEP de 128bits virou norma. Alguns fabricantes implementaram extensões proprietárias que permitiam utilizar chaves de 256 bits. A grande desvantagem do WEP é ser baseado no uso de vetores de inicialização que, juntamente com outras vulnerabilidades, tornam as chaves muito fáceis de quebrar. Em relação ao tamanho da chave, as chaves de 128 bits são tão fáceis de quebrar quanto as de 64 bits, sendo o processo apenas um pouco mais demorado. É altamente recomendável não utilizar o WEP atualmente, devendo o mesmo ser substituído pelos sistemas de encriptação mais sofisticados WPA e WPA2 Com a série de vulnerabilidades apresentadas pelo WEP, a Wi-Fi Alliance passou a trabalhar no padrão i, que diferentemente dos padrões b/a/g/n não é um novo padrão de rede, e sim um padrão de segurança, desenvolvido para ser implantado nos demais padrões. Antes mesmo de concluir o padrão i, foi criado como medida emergencial o WPA (Wired Protected Access), um padrão de transição, com a finalidade de substituir o WEP sem a necessidade de mudanças no hardware dos pontos de acesso e nas placas antigas. Lançado em 2003, o WPA é suportado praticamente por todos os equipamentos fabricados desde então. Como não são necessárias mudanças no hardware, equipamentos antigos podem ganhar suporte ao WPA através de atualizações de firmware. Com a utilização do TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) - a chave de encriptação é trocada periodicamente e a chave definida na configuração da rede é usada apenas para fazer a conexão inicial -, além de outras melhorias, o WPA se tornou um sistema relativamente seguro, não possuindo brechas óbvias de segurança. Chaves fáceis ou com poucos caracteres são fáceis de quebrar com o uso de programas que realizam ataques de força bruta, mas chaves com 20 caracteres ou mais são inviáveis de se quebrar. O WPA2 é a versão finalizada do i, ratificada em A principal diferença é que o WPA utiliza o algoritmo RC4 (o mesmo sistema de encriptação do WEP) e garante a segurança da conexão por meio da troca periódica da chave de encriptação utilizando o TKIP, enquanto o WPA2 utiliza o AES (Advanced Encryption Standard), um sistema de encriptação mais seguro e mais pesado, baseado no uso de chaves de 128 e 256 bits. ete.fagnerlima.pro.br 8

9 Os equipamentos atuais suportam os dois padrões. Independente da escolha, é importante definir uma boa senha, com pelo menos 20 caracteres e o uso de letras maiúsculas, minúsculas, números e caracteres especiais aleatoriamente. Não adianta nada utilizar o sistema de encriptação robusto se as senhas usadas são fáceis de adivinhar WPA-Personal e WPA-Enterprise O WPA-Personal (WPA-PSK) é a versão "doméstica" do WPA, onde é utilizada uma chave de autenticação, chamada de WPA Personal (ou WPA-PSK, abreviação de Pre-Shared Key). O WPA-Enterprise utiliza uma estrutura mais complexa, na qual o ponto de acesso é ligado a um servidor RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) que controla a autenticação. Os nomes WPA-Personal, WPA-PSK e WPA-Enterprise dizem respeito ao funcionamento do sistema de autenticação, enquanto o WPA e o WPA2 dizem respeito ao algoritmo de encriptação usado (TKIP ou AES). 7. Exercícios de Fixação 1) De que precisamos para montar uma rede sem fio? 2) Qual o máximo, e o que determina a velocidade da rede sem fio? 3) Qual velocidade podemos alcançar em uma rede utilizando os padrões B e G? 4) Quais procedimentos de segurança são recomendados em uma rede wireless? 5) Cite alguns objetos e situações que interferem no sinal de uma rede wireless? 6) O que fazer quando o sinal estiver ruim numa determinada área? 7) Existe um limite de usuários para acessar o ponto de acesso? 8) Defina os seguintes conceitos: a) Access Point; b) WLAN, WMAN e WWAN; c) WEP, WPA e WPA2. 8. Pesquisas Bluetooth e Infravermelho; Wi-Max; GSM; Vetores de Inicialização; ete.fagnerlima.pro.br 9

10 MIMO e MU-MIMO. 9. Referências Rede Sem Fio o o pt.wikipedia.org/wiki/rede_sem_fio IEEE o pt.wikipedia.org/wiki/ieee_ Wi-Fi o Alcance o Padrões o o Segurança o TKIP o AES o ete.fagnerlima.pro.br 10

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