REDES SEM FIO Padrões de Redes Sem Fio Prof. Ulisses Cotta Cavalca

Transcrição

1 REDES SEM FIO Padrões de Redes Sem Fio Prof. Ulisses Cotta Cavalca Belo Horizonte/MG 2015

2 SUMÁRIO Histórico WLAN

3 1. HISTÓRICO 1971: Projeto ALOHA Conexão via radiodifusão (FM) de diversos campi universitários no Hawaii; 407,305MHz no sentido Central-Estação; 413,475MHz no sentido Estação-Central; Transmissão de 9,600 kbps; Desenvolvimento posterior dos protocolos de controle de acesso ao meio de transmissão. (Aloha, Aloha Slotted, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA).

4 1. HISTÓRICO 1971: Projeto ALOHA

5 1. HISTÓRICO 1971: Projeto ALOHA

6 1. HISTÓRICO 1985: FCC (Federal Comission Comunication) Liberação do uso da frequência ISM (Industrial Scientific Medical): principais faixas de 902MHz, 2,4GHz e 5,85GHz; Esta faixa de frequências ficou conhecida como faixa não licenciada; Radical modificação no cenário dos fabricantes e equipamentos. Até então, cada fabricante tinha que adquirir uma licença para uso da frequência; Logo cada qual fabricava e desenvolvia seus equipamentos na frequência adquirida, impossibilitando a compatibilidade dos equipamentos de diferentes fabricantes.

7 1. HISTÓRICO 1985: FCC (Federal Comission Comunication).

8 1. HISTÓRICO 2004: No Brasil, ANATEL publica a resolução 365 que regulamenta o uso dos equipamentos de radiocomunicação, estabelecendo condições de uso e limitações de potência para operação sem licença nas faixas de 900MHz, 2,4GHz e 5,8GHz.

9 1. HISTÓRICO 1990: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) inicia desenvolvimento de padrões de comunicação para redes sem fio.

10 1. HISTÓRICO 1997: Aprovação do padrão , com transmissões iniciais de 1 a 2Mbps; 1999: Padrões a (5,8GHz 54Mbps) e b (2,4GHz 11Mbps); 2000: Primeiros hot spots. WECA (Wireles Ethernet Compatibility Alliance) lança selo Wi-Fi (Wireless Fidelity); 2001: Quebra do protocolo WEP; 2002: WECA torna-se Wi-Fi Alliance (WFA) e protocolo WPA (Wi-Fi Protected Access) é lançado.

11 1. HISTÓRICO 2003: Padrão g (2,4GHz 54Mbps). Aprovação do protocolo f, que implementa hand off (IAPP Inter Access-Point Protocol); 2004: Protocolo i, que incrementa aspectos de segurança tais como autenticidade, autorização e criptografia; 2005: e agrega QoS às redes sem fio; 2006: Pré-implantações do padrão n (2,4GHz e/ou 5GHz 65 a 300Mbps); 2009: Aprovação do padrão n. 2012/2013: Finalização antecipada da discussão do padrão ac e homologação pela IEEE.

12 1. HISTÓRICO

13 2. WLAN Rede local sem fio, que opera em taxas de transferência de até 300 Mbps; Onde estão as tecnologias sem fio destinadas à interligação de redes locais com alcance entre 100 e 300 metros. Muito difundida atualmente.

14 2. WLAN O termo Wi-Fi foi definido pelo consórcio Wi-Fi Alliance para descrever a tecnologia de redes local sem fios. Wi-Fi é uma abreviatura para Wireless Fidelity e é denominada pelo protocolo IEEE As redes Wi-Fi oferecem mobilidade, conforto e rapidez ao usuário.

15 2. WLAN 2.1. IEEE b Foi desenvolvido em 1999, junto com o padrão a; Permite um número máximo de 32 clientes conectados; Aumentou da velocidade máxima para 11Mbps, mas pode cair a 5.5, 2 e 1 Mbps, dependendo do número de clientes conectado. Opera na faixa de 2,4Ghz.

16 2. WLAN 2.1. IEEE b Manteve compatibilidade com os equipamentos do padrão anterior que já estavam em operação, o que impulsionou o desenvolvimento de vários produtos neste padrão. Assim, os preços dos equipamentos caíram e houve maior aceitação da tecnologia pelo mercado. Ainda são comercializados equipamentos nesta padrão, porém, está caindo em desuso.

17 2. WLAN 2.2. IEEE a Surgiu em 1999, com o objetivo de evitar interferências a frequência de operação passou para a faixa de 5,25Ghz a 5,8Ghz. Aumentou a velocidade de transmissão máxima de 54Mbps, podendo chegar a 48, 36, 24, 12, 9 e 6Mbps dependendo da distância, da qualidade do sinal e clientes conectados. Permite um número máximo de 64 clientes conectados;

18 2. WLAN 2.2. IEEE a Problemática: O alcance do sinal não é tão bom quanto no padrão anterior (máximo 50 metros). Maior frequência(5ghz), menor comprimento de onda; Maior dificuldade para contornar obstáculos. Incompatibilidade com os padrões b e g, que operavam em 2,4 GHz Técnica de espalhamento de frequência diferente do padrão b. O mercado não absorveu o a, que teve o seu desuso confirmado após o surgimento do g.

19 2. WLAN 2.3. IEEE g Surgiu em 2003 e é tido como o sucessor natural da versão b; Consolidou os benefícios dos padrões a e b em um único padrão; O g permitiu a comunicação a 54Mbps, e manteve a compatibilidade com os padrões anteriores, já que permanece na faixa de 2,4 Ghz. Permite um número máximo de 64 clientes conectados; Possibilita uma evolução menos traumática do legado

20 2. WLAN 2.4. Soluções proprietárias, semelhantes ao g Super G Tecnologia desenvolvida pelo fabricante de chips Atheros, presente em vários produtos, tais como D-Link, Nortel, Sony, Toshiba. Através de técnicas de compressão de dados, aumenta a velocidade para 108Mbps. Funciona somente entre dois equipamentos do mesmo fabricante. 125HSP (High Speed Mode) Solução proprietária presente nos produtos da Linksys, Motorola, Dell, Hp e US Robotics** que permite conexão a velocidade de até 125 Mbps.

21 2. WLAN 2.5. IEEE n Padrão de rede local sem fio que opera nas mais altas taxas de transferências de dados. Este padrão foi iniciado em 2003, com préimplantações em 2006 e aprovação pela IEEE em Opera nas faixas de 2,4Ghz ou 5Ghz A Wi-Fi Aliance trabalha com equipamentos pré-n, com taxas de 300Mbps.

22 2. WLAN 2.5. IEEE n Seu alcance é duas a três vezes maior que o padrão g (com uma área de cobertura de até 400 metros indoor). Os dados são transmitidos e recebidos por um conjunto de antenas, permitindo maiores taxas de transmissão. Está sendo projetado para trabalhar com taxas de até 600Mbps. Velocidade é indexada pela tabela MCS (Modulation and Coding Scheme) Utiliza a tecnologia MIMO (Multiple Input, Multiple Output - que significa entradas e saídas múltiplas ).

23 2. WLAN 2.5. IEEE n

24 2. WLAN 2.6. IEEE ac Padrão sucessor do n, desenvolvido entre 2011 e 2013, e posto em operação em Velocidade de operação de até 1,3Gbps Melhorias: Largura de banda de frequência de 20, 40, 80 e 160MHz Implementa modulação 256-QAM Multiple-User MIMO Beamforming

25 2. WLAN 2.6. IEEE ac Multiple-User MIMO

26 2. WLAN 2.6. IEEE ac Beamforming

27 3. Outros padrões WLAN d: Country Code Regulamentação do uso de canais podem ser diferentes em diversos países. Inclusão de Country Code nos beacon frames.

28 3. Outros padrões WLAN f: Interoperabilidade entre APs (Roaming) Padrão utilizado (junho de 2003) Cliente pode saltar de uma área de cobertura para outra, e continuar a conexão a partir do novo Access Point. Analogia seria durante uma conversa de celular a ligação não ser interrompida, supondo que o usuário está em movimento e entrou em uma área de cobertura provida por outra antena.

29 3. Outros padrões WLAN f: Interoperabilidade entre APs

30 3. Outros padrões WLAN f: Interoperabilidade entre Ap Ao realizar o roaming (no caso, processo de reassociação), pode ocorrer algumas perdas de dados. Portanto: O novo AP informa ao AP original que um cliente entrou em roaming, e requisita pacotes em buffer. AP original encaminha ao novo AP pacotes em buffer para serem retransmitidos ao cliente. Perda de dados tem tempo na casa de milisegundos, o que torna-se imperceptível para o usuário.

31 3. Outros padrões WLAN f: Interoperabilidade entre APs

32 3. Outros padrões WLAN f: Interoperabilidade entre Aps Roaming pode não funcionar entre dispositivos de fabricantes diferentes: o padrão f não é requirido para o WiFi Certified. A intenção do f é funcionar em APs autônomos. Como hoje se utiliza controladores wireless, o roaming é muito mais robusto e confiável, por ser implementado pelo mesmo fabricante.

33 3. Outros padrões WLAN h: Seleção de frequência e controle de transmissão Implementa mecanismos de seleção dinâmica de frequência (DFS) e controle de potência de transmissão (TPC). Originalmente proposto na Europa com o propósito de evitar interferências em sistemas de satélite e de radar, que operam em 5GHz. Uso de uma nova faixa na Unlicensed National Information Infraestructure (UNII), que também rege o padrão a.

34 3. Outros padrões WLAN h: Seleção de frequência e controle de transmissão

35 3. Outros padrões WLAN i: Segurança Inicialmente, uso do protocolo WEP (Wired Equivalente Privacy); Define segurança wireless, incialmente, em dois níveis: Autenticação; Criptografia de dados. Também inclui um terceiro nível de segurança: Robust Security Network (RSN).

36 3. Outros padrões WLAN i: Segurança Privacidade de dados: Uso de protocolos de autenticação: CCMP/AES; TKIP; WEP. Autenticação: Open System Authentication, uso do framework 802.1X do próprio IEEE, que requer um Extensible Authetication Protocol (EAP) Chaves pré compartilhadas (Pre Shared Keys, PSKs). Robust Security Network (RSN): Método para estabelecimento de conexão, negociação de associações seguras, geração e compartilhamento de chaves.

37 3. Outros padrões WLAN e: Qualidade de Serviço Publicado em 2005 Ainda não totalmente implementado para comercialização. VoWIP, VoWLAN, VoWiFi. Serviços de multimidia não são necessariamente sensíveis à baixa transmissão de dados, e sim à latência e jitter. Priorização pode ser feita mediante frames (layer 2), ou por estações. Padrão e é semelhante à certificação Wi-Fi Multimedia (WMM) da Wi-Fi Alliance.

38 3. Outros padrões WLAN k: Radio Resource Measurement (RRM) Provê estatísticas da utilização de recursos de rádio, e de cliente e estações contidas dentro do serviço provido pelo wireless. Ratificado e publicado em Aplicado tanto em APs autônomos como em controladores wireless. Dependendo do modelo, se dados possuir vínculo com protocolo SNMP, será um bom recurso para gerência de rede.

39 3. Outros padrões WLAN k: Radio Resource Measurement (RRM) Monitoramento: Controle de transmissão de potência (TPC) Estatísticas de clientes: Relação sinalruído, força de sinal, taxa de transmissão, frames retransmitidos; Estatística de canais: Informações sobre ruído.

40 3. Outros padrões WLAN r: Fast Basic Service Set Transition (FT) Uso de um servidor Radius, com autenticação 802.1X/EAP ocasiona indisponibilidade de 0,7s, ou mais, para autenticação de cliente. VoWiFi requer handoff de no máximo 0,15s. Outro mecanismos de QoS onde, ao realizar roaming, uma estação irá desassociar de um AP somente se já estiver conectado com outro equipamento. Padrão ratificado e publicado em 2008.

41 4. Drafts WLAN p: Intelligent Transportation Systems (ITS) Transporte em faixa licenciada de 5,9GHz Transmissão em movimento de até 200Km/h, com latência prevista entre 4 à 50 milisegundos. Padrão também conhecido como Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) Aplicação em veículos de segurança, alertas de rotas, detecção de colisão e controle de tráfego adaptativo.

42 4. Drafts WLAN s: Wireless Distribution System (WDS) Protocolo autoconfigurável que suporta broadcast, multicast e tráfego unicast. Também conhecido como Mesh Networking Componentes: Mesh point (MP): Implementa o protocolo HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol), para determinação de rotas wireless. Mesh Access Point (MAP): Realiza tanto a função de roteamento quanto de ponto de acesso. Mesh Point Portal (MPP): Componente que atua como gateway do ambiente.

43 4. Drafts WLAN s: Wireless Distribution System (WDS)

44 4. Drafts WLAN u: Wireless InterWorking with External Networks (WIEN) Padrão que regulamenta a interoperabilidade entre outros padrões de redes, como redes de telefonia celular e WiMAX w: Protocolo que visa implementar gerência de pacotes na camada 2, com o propósito de evitar ataques do tipo de negação de serviços (DoS) Na prática, ataques do tipo de requisições forjadas de associação e desassociação de clientes.

45 4. Drafts WLAN v: WLAN Infraestructure Wireless Client Protocol: MIBs (protocolo SNMP) para gerência de informações sobre clientes. Load balancing: Associação balanceada de clientes em um determinado APs, equalizando métricas de throughput. Network selection: Profile em cada cliente, com informações de segurança e estrutura. Virtual APs: Múltiplos SSID mapeados em um único BSSID. (Torna-se interessante com uso de VLANs).