TRABALHO DE FINAL DE CURSO ANÁLISE DA QUALIDADE DE SERVIÇO DE VPN - REDES PRIVADAS VIRTUAIS - UTILIZANDO REDES SEM FIO

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1 UNIÃO EDUCACIONAL MINAS GERAIS S/C LTDA FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS DE MINAS CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO TRABALHO DE FINAL DE CURSO ANÁLISE DA QUALIDADE DE SERVIÇO DE VPN - REDES PRIVADAS VIRTUAIS - UTILIZANDO REDES SEM FIO ALCENIR BARBOSA SOARES 2004

2 ii ALCENIR BARBOSA SOARES ANÁLISE DA QUALIDADE DE SERVIÇO DE VPN - REDES PRIVADAS VIRTUAIS - UTILIZANDO REDES SEM FIO Trabalho de Final de Curso apresentado à UNIMINAS, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Orientador: Prof. Johann Max, Msc. Uberlândia 2004.

3 iii ALCENIR BARBOSA SOARES ANÁLISE DA QUALIDADE DE SERVIÇO DE VPN REDES PRIVADAS VIRTUAIS - UTILIZANDO REDES SEM FIO Trabalho de Final de Curso apresentado à UNIMINAS, para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Banca Examinadora: Uberlândia, 06 Julho de Prof. M.Sc. Johann Max H. Magalhães Prof. Esp. Alexandre Campos Prof. Esp. Alexandre Rangel Profa. Dra. Kátia Lopes Silva

4 iv Dedico este trabalho a minha esposa Rosa, minhas filhas Luana Yara e Suélen, meus pais José Leal e Norozira, e meus irmãos Alcimar e Adeilson que tanto incentivaram-me a persistir na luta, mesmo em momentos tão difíceis.

5 v Agradeço a Deus e a todas as pessoas que apoiaram-me nesta caminhada, em especial ao Prof. Barros, pois, são com pensamentos e palavras otimistas que um homem encontra forças para prosseguir. Obrigado, Prof. Johann Max, pela confiança e orientação em minha formação acadêmica.

6 vi Dificuldades reais podem ser resolvidas; apenas as imaginárias são insuperáveis. Theodore N. Vail.

7 vii RESUMO As tecnologias que integram as redes de computadores, tendo em vista sua especificidade são de diferentes fornecedores e padrões de mercado. Além disto, em instituições de grande porte é relativamente comum à coexistência de diferentes tecnologias de redes (wireless e cabeada). Para analisar e avaliar os recursos e serviços deste ambiente heterogêneo tornase indispensável conhecer ambas as tecnologias. Em função disto, este trabalho apresenta um estudo sobre o desempenho de VPN Virtual Private Network integrada a redes sem fio, com foco no padrão IEEE Inicialmente são apresentados temas como: histórico e evolução das redes de computadores e das redes de comunicação sem fio. Em seguida são apresentados os padrões de rede sem fio, descrevendo suas características de segurança, vulnerabilidades e funcionalidades, seguido de um estudo das redes privadas virtuais focando: protocolos de comunicação utilizados, qualidade de serviço, aplicações, as tecnologias que a compõem e os principais aspectos de segurança envolvidos. O presente trabalho tem o objetivo de mostrar e analisar, através de um estudo sobre VPN utilizando wireless, as características desta tecnologia de comunicação, possibilitando aos leitores se situarem perante a estes padrões de tecnologia de comunicação em rede. Palavras chaves: Wireless, VPN, Segurança.

8 viii ABSTRACT the technologies that integrate the computer networks, in view of its peculiarity are of different suppliers and standards of market. Moreover, in institutions of great presence it is relatively common to the coexistence of different technologies of network (wireles and cable). To analyze and to evaluate the resources and services of this heterogeneous environment one becomes indispensable to know both the technologies. In function of this, this work presents a study on the performance of VPN - Virtual Private Network integrated the networks wireles, with focus in the standard IEEE Initially subjects are presented as: description and evolution of the computer networks and the networks of communication wireles. After that the standards of network wireles are presented, describing its characteristics of security, vulnerabilities and functionalities, followed of a study of the virtual private network focusing: used protocols of communication, quality of service, applications, the technologies that compose it and the main involved aspects of security. The present work has the objective to show and to analyze, through a study on VPN using wireless, the characteristics of this technology of communication, making possible to the readers if to point out before the these standards of technology of communication in network. Words keys: Wireless, VPN, Security.

9 ix SUMÁRIO p. RESUMO...VII ABSTRACT... VIII LISTA DE FIGURAS... XI LISTA DE SIGLAS...XII 1. INTRODUÇÃO História da comunicação sem fio História das redes de computadores Evolução das redes de comunicação Estrutura do trabalho REDES SEM FIO Introdução Padronização das Redes sem fio O padrão IEEE AMPS/FDMA IS-136/DAMPS IS-95/CDMA GSM EDGE CDMA WCDMA WAP Bluetooth EM / MS (Estação Móvel / Mobile Station) REDE PRIVADA PRIVADA VPN - VIRTUAL PRIVATE NETWORK Fundamentos da VPN Tipos de configuração da VPN... 32

10 x Intranet VPN Extranet VPN Acesso remoto VPN Metodologia básica da VPN Tunelamento (Tunneling) Protocolos de VPN IPSec Protocol Suite (Internet Protocol Security) PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) Vantagens das VPNs Segurança Economia Conectividade Desvantagens das VPNs Overhead do processamento Overhead de pacote Controle de acesso remoto Problemas de disponibilidade da Internet ESTUDO SOBRE QUALIDADE DE SERVIÇO Qualidade de serviço em redes de computadores Serviços Integrados (IntServ Integrated Service) Protocolo de Reserva de Recursos (RSVP Resource Reservation Protocol) Serviços Diferenciados (DiffServ Differential Services) Qualidade de serviço em redes sem fio ESTUDO SOBRE VPN UTILIZANDO WIRELESS REDES SEM FIO Segurança em redes sem fio Análise da qualidades de serviço de VPNs integradas a Redes Wireless CONCLUSÃO...65 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...67

11 xi LISTA DE FIGURAS p. FIGURA 1 - Representação simplificada de uma rede de computadores FIGURA 2 Tecnologias Spread Spectrum FIGURA 3 - Tipos de redes formadas entre dispositivos Bluetooth FIGURA 4 Intranet VPN FIGURA 5 Extranet VPN FIGURA 6 VPN de acesso remoto FIGURA 7 Diagrama representativo de protocolos e programas por camadas. 35 FIGURA 8 Tunelamento FIGURA 9 Relação da arquitetura TCP/IP com o modelo de referência OSI FIGURA 10 Estrutura do pacote IPSec FIGURA 11 Estrutura de conexão IPSec Modo de Transporte FIGURA 12 - Estrutura do pacote IPSec Modo Transporte FIGURA 13 Estrutura de conexão IPSec Modo Túnel FIGURA 14 - Estrutura do Pacote IPSec Modo Túnel FIGURA 15 Rede de computadores mista FIGURA 16 Implementação de VPN integrada a WLAN... 61

12 xii LISTA DE SIGLAS 1XVE-DO 1 X 1,25MHZ (Data Only) 1XVE-DV 1 X 1,25MHZ (Data and Voice) 3G Sistemas de Comunicações de Terceira Geração AH Authentication Header AM Amplitude Modulation AMPS Advanced Mobile Phone Service ANSI-IS41 American National Standart Institute International Standart 41 AP Access Point APC American Personal Communications ATM Asynchronous Transfer Mode ARPA Advanced Research Project Agency BER Bit Error Rate CCA Clear Channel Assessment signal C/I Canal/Interferência CDMA Code Division Multiple Access CEPT Conference of European Posts and Telegraphs CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection DAMPS Division Advanced Mobile Phone Service DBI Decibel Relative an Isotropic Antenna DoD Department of Defense of United States DoS Deny of Service DiffServ Differential Services DSSS Direct Sequence Spread Spectrum EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution EIA Eletronic Industry Association ETSI European Telecommunication Standards Institute ESP Encapsulating Security Payload FCC Federal Communication Commission FDMA Frequency Division Multiple Access

13 xiii FM FHSS FH-CDMA FS GPRS GRE HC HCF ICV IETF IN IntServ IP IPSec ISA ISAKMP ISDN ISO ISP ITU IKE KMP LAN L2F L2TP MAC NAT O&M OSI PAN PARC PCU Frequency Modulation Frequency Hopping Spread Spectrum Frequency Hopping - Code-Division Multiple Access Full-rate Speech Channel General Packet Radio Service Generic Routing Encapsulation Hybrid Coordinator Hybrid Coordination Function Integrity Check Value Internet Engineering task force Internet Network Integrated Services Internet Protocol Internet Protocol Security Internet Security Association Internet Security Association and Key Management Protocol Integrated Services Digital Network International Organization for Standardization Internet Service Provider International Telecommunication Union Internet Key Exchange Key Management Protocol Local Area Network Layer 2 Forwarding Layer 2 Tunneling Protocol Medium Access Control Network Address Translation Operação & Manutenção Open System Interconnection Personal Area Network Palo Alto Research Center Packet Control Unit ou Unidade de Controle de Pacote

14 xiv PCS PGP PPTP QoS RDSI RF RSVP SA SAGE SLA SMP SMS SNA SSH SSL TCP/IP TDMA TIA U-NII UMTS UTRA UHF VHF VPN WAN WAP WEP WCDMA WLAN WML WPAN WWAN Personal Communication Services Pretty Good Privacy Point-to-Point Tunneling Protocol Quality of Service Rede Digital de Serviços Integrados Radio Frequency Resource Reservation Protocol Security Association Semi-Automatic Ground Enviroment Service Level Agreement Serviço Móvel Pessoal Short Message Service Systems Network Architecture Secure Shell Secure Sockets Layer Transmission Control Protocol / Internet Protocol Time Division Multiple Access Telecom Industry Association Unlicensed National Information Infrastructure Universal Mobile Telecommunication System Universal Terrestrial Radio Access Ultra High Frequency Very High Frequency Virtual Private Network Wide Area Network Wireless Application Protocol Wired Equivalent Privacy. Wideband Code Division Multiple Access Wireless Local Area Network Wireless Markup Language Wireless Personal Area Network Wireless Wide Area Network

15 15 1. INTRODUÇÃO Este trabalho faz um estudo sobre o desempenho de VPN Virtual Private Network utilizando redes Wireless - Redes sem fio, com foco no padrão IEEE Primeiramente, é apresentado um breve histórico da comunicação sem fio. Em seguida, será apresentado um histórico das redes de computadores. Depois, será apresentado o padrão de rede sem fio IEEE , descrevendo suas características de segurança e identificando suas vulnerabilidades e funcionalidades. Em seguida, são expostos os principais conceitos dos padrões de comunicação móvel mais difundidos, suas características e especificações, bem como nomenclaturas e simbologias, seguido de um estudo da tecnologia de VPN Virtual Private Network e seus respectivos conceitos. Logo após, é realizado estudo da qualidade de serviço de redes de computadores e redes sem fio, com objetivo de subsidiar a análise da qualidade de desempenho de VPN utilizando redes sem fio, visando fornecer aos prováveis usuários desta tecnologia um caminho para tomada de decisão pelo uso ou não da mesma. Finalmente, o estudo permitirá a visualização das características das redes VPN utilizando redes sem fio IEEE , possibilitando aos leitores se situarem perante a esta tecnologia de comunicação em rede. 1.1 História da comunicação sem fio A comunicação é uma das maiores necessidades da sociedade humana desde os primórdios de sua existência. Conforme as civilizações se espalhavam, ocupando áreas cada vez mais dispersas geograficamente, a comunicação à longa distância se tornava cada vez mais uma necessidade e um desafio. Ao inventar o telégrafo em 1838, Samuel Morse instituiu um marco para os sistemas de comunicação que evoluíram para as redes de telefonia, de rádio, de televisão e de computadores [Tanembaum, 1996]. Na história evolutiva dos sistemas de comunicação no mundo destacam-se alguns acontecimentos: Hertz faz suas demonstrações eletromagnéticas; Marconi percebe o alcance da descoberta de Hertz e realiza transmissões de seu barco para a sua ilha a 18 milhas da costa;

16 Viaturas da polícia civil de Detroit utilizam o rádio para comunicar-se com o quartel central (sistema de rádio broadcasting). O sistema operava a uma freqüência próxima de 2 MHz; Novas freqüências entre 30 e 40 MHz foram disponibilizadas. O aumento da disponibilidade de canais encorajou um substancial crescimento dos sistemas usados pela polícia. Pouco depois, outros usuários descobriram a necessidade desta forma de comunicação; Os laboratórios Bell iniciam um programa experimental orientado para telefonia móvel na faixa de 150 MHz; Com o surgimento da televisão, o FCC (Federal Communication Commission), resolve utilizar a faixa de MHz e criar 70 novos canais de 6 MHz cada para as emissoras de TV; 1955/ A evolução tecnológica permite a ampliação dos serviços; Melhoria dos receptores FM, o FCC reduz a largura de canais: FM para 30 KHz e UHF (Ultra High Frequency) para 25 KHz; A introdução do sistema experimental o IMTS (Improved Mobile Telephone Service) que foi uma experiência bem sucedida implementada em diversos centros metropolitanos. As principais características eram: transmissor de alta potência, operação Full-Duplex, comutação automática, operação entre MHz com canais de 30 KHz; Desde então, o sistema de comunicação passou por uma grande evolução, dando origem aos grandes sistemas que temos hoje e que utilizam satélites, fibra ótica, radiofreqüência, redes de cabos metálicos e diversos dispositivos capazes de suprir meios de comunicação para todo o planeta. 1.2 História das redes de computadores As redes de computadores surgiram numa época [Martins, 2000] em que a relação entre o usuário e o computador não trazia qualquer atrativo para se estabelecer processos de ensino-aprendizagem por meio de suas interfaces, que eram cartões perfurados com códigos binários, encarregados de estabelecer o diálogo entre o homem e a máquina. As redes de computadores propõem o compartilhamento de recursos físicos e lógicos, com a vantagem de se ter um sistema descentralizado. De maneira

17 17 geral, o objetivo de uma rede é tornar disponível a qualquer usuário todos os programas, dados e outros recursos, independente de sua localização física. Além disso, a rede deve proporcionar maior disponibilidade e confiabilidade, dada a possibilidade de migração para outro equipamento quando a máquina sofre alguma falha. O uso de uma rede de computadores proporciona um meio de comunicação poderoso por sua velocidade e confiabilidade. Em meados da década de 60, o governo dos Estados Unidos da América, por intermédio do Departamento de Defesa, iniciou estudos relacionados à viabilidade do desenvolvimento de redes de computadores. Em 1968 tiveram início as atividades do Projeto ARPA (Advanced Research Project Agency), tendo por base o conhecimento e o potencial de pesquisa das universidades e dos centros de pesquisa norte-americanos. Em 1972 entrou em funcionamento o projeto piloto da rede ARPA. Começava ai a era da tecnologia de redes de computadores, caracterizada pela distribuição das aplicações entre vários comutadores interligados de acordo com uma topologia determinada. Na rede ARPA foi, pela primeira vez, implementada a tecnologia de comutação de pacotes, assim como o método de divisão em várias camadas funcionais das tarefas de comunicação entre aplicações residentes em computadores distintos, conectados por meio da rede, criando-se o conceito de Arquitetura de Rede de Computadores. Também na década de 70, o crescimento da ARPA permitiu a interligação de computadores de universidades americanas e de alguns computadores situados em outros países. Na mesma época, os grandes fabricantes de equipamentos de processamento de dados criaram seus próprios métodos para interligar em rede seus respectivos produtos. Surgiram, assim, as Arquiteturas Proprietárias: primeiro com a IBM, que lançou a arquitetura SNA (Systems Network Architecture), depois com a Digital e a sua arquitetura Decnet, além de várias outras. Também nos anos 70, a IBM e a Digital Equipment Corporation desenvolveram formas de grandes computadores interagirem sobre redes locais, mas o mais importante trabalho em redes locais para um grande número de computadores foi feito pelo Palo Alto Research Center (PARC), do Xerox Corporation, no final da década de 1970 e começo de No PARC, um importante conjunto de padrões e protocolos, chamado Ethernet, foi concebido e desenvolvido até o

18 18 ponto de se tornar um produto comercial. Nesta mesma época, profissionais trabalhando na Datapoint Corporation, desenvolveram um padrão chamado ARCnet, mas a Datapoint manteve o ARCnet como um conjunto de especificações proprietário e, assim, não alcançou o sucesso comercial do Ethernet. Posteriormente, a IBM desenvolveu a tecnologia Token-Ring. As primeiras arquiteturas de redes locais, como a Ethernet e ARCnet, combinavam especificações inflexíveis de hardware com estritas descrições de protocolos. Tipos específicos de fios de cobre, conectores especiais para cabos, uma única configuração física e algumas funções em software eram concentradas na definição de cada LAN. Entretanto, governos e indústrias forçaram a flexibilidade, aquele conjunto simples de especificações para cada tipo de rede expandiu-se de forma a incluir diferentes tipos de fios, configurações e protocolos. Hoje, pode-se misturar e combinar hardware e software para criar uma rede padronizada e continuar dentro das especificações de muitos sistemas de redes suportados por produtos de diversas empresas. Durante a metade da década de 1980, um grupo de fabricantes deu início a um movimento em direção ao que veio a ser denominado protocolos abertos ou protocolos que não favorecem um único fabricante. Muitos fabricantes trabalharam no desenvolvimento de programas escritos para os padrões de protocolos abertos, mas, no início dos anos 90, o movimento perdeu o ímpeto. A ênfase passou do desenvolvimento de um único conjunto de novos protocolos abertos, para o uso prático dos protocolos já experimentados e em funcionamento, de fabricantes diferentes. À medida que os programadores e desenvolvedores aprendiam mais sobre protocolos e desenvolviam mais programas e ferramentas, eles encontraram formas de fazer com que computadores e redes diferentes interagissem sem o uso de um padrão único, porém aberto. Hoje, é fácil combinar computadores pessoais Macintosh e IBM na mesma rede e operar computadores conectados a diferentes tipos de redes. Para as entidades especializadas em venda de serviços de telecomunicações abriu-se um novo mercado: a oferta de serviços de comunicação de dados por meio do fornecimento de uma estrutura de comunicação, a sub-rede, baseada funcionalmente no princípio de comutação de pacotes. O CCITT (atual ITU-T) elaborou documentos que

19 19 permitiram que estes serviços fossem padronizados, a partir dos quais publicou, em 1976, a primeira versão da Recomendação X.25, propondo a padronização de redes públicas de comutação de pacotes. Ao mesmo tempo, novas famílias de programas tornaram mais fácil compartilhar arquivos e recursos, como impressoras e modems. Nos anos 80, programadores criaram os processadores de textos, planilhas eletrônicas e bancos de dados que as pessoas usam para criar arquivos de dados. Nos anos 90, os desenvolvedores introduziram novas categorias de programas, conhecidos como programas para produtividade em grupos de trabalho e programas de controle de fluxo de trabalho, que tornam fácil pesquisar, organizar e ligar dados de documentos, planilhas e bancos de dados para que possam ser compartilhados. Compartilhar agora significava mais do que esperar em uma fila para utilizar um arquivo ou uma impressora, significa trabalhar em conjunto e de forma integrada. Uma rede de computadores, conforme ilustrado na FIGURA 1, pode ser simplificadamente definida como a interligação física e lógica de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação. Rede de Comunicação FIGURA 1 - Representação simplificada de uma rede de computadores. A interligação física se estabelece entre interfaces de comunicação, conhecidas como placas de rede ou placas de modulação-demodulação, também chamados de modems. As placas de rede são ligadas através de cabos ou sistemas sem fio (o qual será detalhado posteriormente), que são os meios físicos encarregados de transmitir os impulsos analógicos ou digitais entre os computadores. Esta parte é normalmente

20 20 referida como hardware de comunicação. A parte lógica da interligação é feita pelos softwares de comunicação e envolve um conjunto de protocolos, especialmente desenvolvidos para este fim Evolução das redes de comunicação Os padrões e protocolos para comunicações entre computadores surgiram no início da década de 1980 [Martins, 2000]. Três correntes distintas alimentaram o fluxo das redes de computadores: a IBM, Department of Defense Unites States (DoD) e o Palo Alto Research Center da Xerox Corporation. Posteriormente, outras indústrias e organizações de profissionais, em particular o IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) teve uma importante participação no desenvolvimento de padrões, mas a história começa com um sistema de computadores chamado SAGE (Semi-Automatic Ground Enviroment), o SAGE, foi desenvolvido pela IBM para o DoD no fim da década de O SAGE, um sistema de defesa aérea que operou até a metade dos anos 80, utilizava computadores a válvulas com bancos de memórias tão grandes que duas pessoas poderiam ficar de pé dentro deles. Nos anos 70, o DoD - diante de um inventário de diferentes computadores que não podiam interagir - foi o pioneiro no desenvolvimento de protocolos de software para redes, que poderiam funcionar em mais de uma marca e modelo de computador. O principal conjunto estabelecido pelo DoD é o Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP). Na década de 1970, a IBM começou a tornar públicos os padrões e protocolos que utilizava em seus sistemas de computadores proprietários. Os padrões incluíam especificações detalhadas do cabeamento e os protocolos eram desenvolvidos para assegurar comunicações precisas sob alta demanda. Isto levou outros fabricantes a emularem as técnicas da IBM e elevou a qualidade do desenvolvimento para redes em toda a indústria. Culminou também em uma revolta por parte das outras companhias fabricantes de computadores, que questionavam o controle total dos padrões e protocolos mais utilizados feito pela IBM. Esta revolta levou à flexibilidade e interoperabilidade que temos hoje [Martins, 2000]. Hoje, computadores e edificações já incorporam os componentes de redes em seus projetos. As redes modernas integram palavras manuscritas e digitadas, vozes e sons, gráficos e conferências de vídeo no mesmo meio de comunicação. As redes

21 21 tornam possível às organizações o abandono da estrutura de gerenciamento top-down, na qual muitas informações ficavam retidas no topo e a mudança para uma estrutura mais ágil e horizontal, onde as informações estão compartilhadas e publicamente disponíveis. 1.3 Estrutura do trabalho Este trabalho está organizado em 6 (seis) capítulos. O primeiro capítulo descreve o objetivo do trabalho e apresenta breve histórico da comunicação sem fio e das redes de computadores. No segundo capítulo, conceituam-se as redes sem fio existentes bem como alguns termos importantes usados na comunicação wireless. No terceiro capítulo mostra-se a estrutura da rede VPN e os serviços disponibilizados. No quarto capítulo é apresentado um estudo da qualidade de serviço em redes de computadores e redes sem fio. O quinto capítulo aborda um estudo sobre redes VPN utilizando wireless, apresentando uma análise da qualidade serviço desta aplicação, através da abordagem dos aspectos de segurança e desempenho nas redes sem fio. No sexto capítulo é apresentada a conclusão final do trabalho.

22 22 2. REDES SEM FIO 2.1 Introdução Atualmente, um crescente número de pessoas acha que a utilização de cabos para interligação de redes restringe muito seu trabalho. Neste sistema estático o acréscimo de novos usuários ou equipamentos requer a instalação de nova estrutura de cabeamento. Ir de uma localidade para outra exige desconectar-se de uma rede e reconectar-se em outra. Para esse pessoal, os cabos são um empecilho. Mas, graças aos contínuos avanços na tecnologia de redes sem fio, pode-se ter a liberdade de utilizar computadores e enviar dados onde quer que se necessite de uma conexão. O que se vislumbra em redes sem fio é que, com os serviços de comunicação de voz e dados conhecidos hoje, empregando técnicas de transmissão digitais e comutadas por pacotes, o ideal do acesso a qualquer hora e em qualquer lugar, conhecido como acesso ubíquo (que está ao mesmo tempo em toda parte) seja possível [Blackbox, 2003]. Nas redes sem fio, as informações são transmitidas através do ar, em canais de freqüência de rádio (na faixa de KHz até GHz) ou infravermelho (freqüências da ordem de THz). Por sua natureza, a radiodifusão é adequada tanto para ligações ponto-a-ponto quanto para ligações multiponto. Como várias estações compartilham o mesmo meio de transmissão, é necessário utilizar um método para disciplinar este compartilhamento. Alguns métodos usados são: FDM (Frequency Division Multiplex), TDM (Time Division Multiplex) e SDM (Space Division Multiplex). As redes sem fio normalmente utilizam freqüências altas em suas transmissões: 915 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz, etc. Parte das ondas de rádio, nessas freqüências, são refletidas quando entram em contato com objetos sólidos, o que implica na formação de diferentes caminhos entre transmissor e receptor, principalmente em um ambiente fechado. Como conseqüência acontece um espalhamento de tempo do sinal que chega ao receptor, isto é, várias cópias do sinal chegam ao receptor deslocadas no tempo, pois elas percorrem distâncias diferentes. O resultado disso é que, no mesmo ambiente, em alguns locais o sinal pode ser muito fraco e em outros, a poucos metros de distância, pode ser perfeitamente nítido. Outras considerações importantes dizem respeito à segurança quando este sistema é utilizado. Teoricamente não existem fronteiras para um sinal de rádio, logo, é

23 23 possível que ele seja captado por receptores não autorizados. Ao se utilizar radiodifusão como meio de transmissão é possível que surja alguma interferência provocada por fontes que geram sinais na mesma banda de freqüência da rede. Alguns outros problemas estão relacionados às interferências por razões meteorológicas, por exemplo, quando da utilização de infravermelho.[martins, 2000] As tecnologias sem-fio podem ser diferenciadas por diversas características, tais como aplicação e consumo. No caso específico desta comparação, o fator mais importante é a do alcance. As redes são classificadas como WAN (Wide Area Network), LAN (Local Area Network) e PAN (Personal Area Network), e para as redes sem fio, aplicam-se o prefixo W: WWAN, WLAN e WPAN. As distâncias associadas atualmente são da ordem de centenas de metros para WLAN, incluindo o protocolo Já a WPAN tem alcance muito restrito, na ordem de metros, categoria em que o Blueetooth se encontra. A WWAN tem alcance de vários quilômetros e os exemplos nesta área são o CDMA muito presente no Brasil e nos Estados Unidos, GPRS e GSM mais presente na Europa, Ásia e em fase de implantação no Brasil por operadoras de telefonia móvel celular. Algumas vantagens proporcionadas pelas redes sem fio são: rapidez de instalação; flexibilidade para absorver futuras demandas de tráfego; facilidade de operação e manutenção a um custo efetivamente mais baixo que no sistema cabeado; proporcionar investimento ajustado ao aumento da demanda. Entretanto, elas também proporcionam algumas desvantagens como: necessidade de uma antena local (dependendo do tipo de equipamento); necessidade de maior conhecimento técnico para instalação de um ponto; necessidade de alimentação elétrica para o funcionamento do equipamento; sujeito a avaliação de área de cobertura, devido às áreas de sombra 1. Independente da tecnologia, seja rede fixa ou sem fio, a mesma deverá ser analisada buscando direcionar sua implementação para às aplicações onde podem apresentar maiores vantagens. 1 Área de sombra é a região onde a intensidade do sinal recebido é significantemente reduzida, podendo degradar ou impedir a comunicação.

24 Padronização das Redes sem fio O padrão IEEE O padrão do foi criado pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) para as redes locais sem fio (Wireless Local Area Networks - WLANs). Os padrões da família 802 envolvem as camadas física e de enlace do Modelo OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model) criado pela ISO (International Organization for Standardization) [José, 2003]. As redes locais sem fio, foram desenvolvidas para oferecer aos usuários móveis uma experiência de uso similar às das redes locais cabeadas. O padrão IEEE só usa faixas de freqüência não-licenciadas. A especificação original fornece taxas de transmissão de dados de 1 ou 2 Mbps. A extensão b suporta taxas adicionais de 5,5 e 11 Mbps na faixa situada em torno de 2,4 GHz, chamada de "banda ISM" (Industrial, Scientific and Medical). A extensão a oferece taxas que variam de 6 a 54 Mbps na faixa situada em torno de 5 GHz, conhecida como "banda U-NII" (Unlicensed National Information Infrastructure). A extensão g suporta taxas adicionais de até 54 Mbps na faixa situada em torno de 2,4 GHz. O padrão IEEE destaca-se das demais opções de acesso móvel por sua elevada popularidade, pelas altas taxas de transmissão de dados que oferece e pelo custo relativamente baixo. O padrão permite o estabelecimento tanto de redes sem infraestrutura, que utilizam apenas estações sem fio e são denominadas redes Ad Hoc (Como redes Ad Hoc entende-se: sistemas sem fio cujos Nós se organizam segundo topologia arbitrárias e temporárias), quanto de redes infra-estruturadas, nas quais um Nó especial, chamado ponto de acesso, fornece às estações sem fio o acesso à rede fixa. As redes IEEE utilizam o método de acesso CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance), uma variante do método CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), empregado nos conhecidos sistemas Ethernet. O define três tipos de camada física [José, 2003], espalhamento de espectro por salto em freqüências (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS), espalhamento de espectro por seqüência direta (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) e infravermelho. Todas as camadas físicas do incluem a provisão de um sinal de avaliação de canal livre (Clear Channel Assessment Signal - CCA) que indica o

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