SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL REDE DE COMPUTADORES Tecnologias de Rede Arquitetura Padrão 802.11 Prof. Airton Ribeiro de Sousa E-mail: airton.ribeiros@gmail.com 1
Arquitetura Wireless Wi-Fi Padrão 802.11 REDES SEM FIO - Wireless O termo wireless, que significa sem fio, possui alguns sinônimos tais como: Comunicação sem fio Computação Móvel Redes de computadores sem fio O que é? A comunicação sem fio baseia-se no estabelecimento da comunicação por meio do ar, ou seja, utiliza o espaço como meio de transporte. Como exemplo deste tipo de transmissão temos a comunicação via rádio AM e FM e a própria televisão. A comunicação sem fio é considerada o suporte para a computação móvel a qual a qual se encarrega das transmissões de dados entre computadores, sem o uso de fios e em movimento. 2
Arquitetura Wireless Wi-Fi (Wireless Fidelite) Padrão 802.11 Origem das REDES SEM FIO - Wireless O primeiro sistema de computadores que empregou as técnicas de radiodifusão em vez de cabos ponto-a-ponto foi o sistema ALOHA, na década de 1970. Na época as linhas telefônicas disponíveis eram caras e de péssima qualidade, não oferecendo confiabilidade na transmissão de dados. As primeiras transmissões no sistema ALOHA transmitiam dados a 9600bps e utilizavam transmissores e receptores de rádio FM. A largura de bando oferecida pela rede ALOHA (9600bps) limitava a transmissão de dados e vídeo, assim a utilização das redes sem fio não foi amplamente utilizada. 3
Arquitetura Wireless Wi-Fi Padrão 802.11 REDES SEM FIO - Wireless As Redes sem fio (wireless) utilizam ondas de rádio, luz infravermelha ou a laser para transmitir dados pelo ar. É difícil dizer com certeza absoluta se no futuro este tipo de rede irá substituir as redes em fio. As redes cabeadas têm custos menores e atingem taxas de transmissão mais elevadas. Redes sem fio operam com taxas menores e têm custo mais elevado. Sua grande vantagem é a flexibilidade de instalação. 4
REDE WIRELESS WLAN WI-FI PADRÃO 802.11 5
Seu uso é indicado sempre que for inviável ou muito difícil a instalação de cabos. As situações em que podem ser interessante instalar redes sem fio são: a) Em uma exposição de informática, na qual não existe infraestrutura pronta para um cabeamento normal; b) Em uma sala de reuniões onde computadores são instalados de forma provisória, utilizando as tomadas de força já existentes, mas não havendo disponibilidade de cabeamento; c) Em uma residência, onde pode ser inviável quebrar paredes para instalar cabos, ou fixar cabos através dos rodapés. 6
CUSTO DE IMPLANTAÇÃO Os dispositivos usados em redes sem fio são consideravelmente mais caros que equipamentos convencionais. O custo de implementação de uma rede sem fio pode ser entretanto bem mais baixo quando levamos em conta que não é necessário fazer obras para instalar cabos. Não é preciso contratar pedreiro, eletricista e pintor. 7
O técnico que normalmente faria a instalação dos cabos da rede normalmente é também capacitado a configurar a rede sem fio. Levando em conta esses fatores, o custo total da implementação de uma rede sem fio pode ser inferior ao de uma rede comum. É claro que se no local da instalação já existir infra-estrutura de rede, não é necessário instalar uma rede sem fio. Pode-se nesse caso utilizar uma rede convencional. 8
O padrão 802.11 é Dividido em: 802.11a 802.11b 802.11d 802.11e 802.11f 802.11g 802.11h 802.11i 802.11j 802.11k 802.11m 802.11n 802.11p 802.11r 802.11s 802.11t 802.11u 802.11v 802.11x 802.11w 802.11z
VELOCIDADE DE TRANSMISSÃO Os padrões mais usados atualmente nas redes sem fio são: 1. IEEE 802.11b (11 Mbits/s) 2. IEEE 802.11a (54 Mbits/s) 3. IEEE 802.11g: (54 Mbp/s) São velocidades inferiores aos 100 Mbits/s obtidos com redes Fast Ethernet. São entretanto velocidades aceitáveis para acesso a arquivos em um servidor e para compartilhamento de conexão com a Internet. 10
Roteador Wireless 11
O padrão IEEE-802.11 para redes locais sem fio criado na década de 90, especifica várias velocidades e freqüências, tais como: Padrão Operação Faixa de Freqüência IEEE 802.11 Taxa de Transmissão Dados Alcance (indoor) 802.11b 2.4 à 2.485 GHz Até 11 Mbps 100 a 150m 802.11a 5.1 à 5.8 GHz Até 54 Mbps 25 a 100m 802.11g 2.4 à 2.485 GHz Até 54 Mbps 100 a 150m O alcance depende de vários fatores. De um modo geral, quanto mais obstáculos maior será a atenuação das ondas de rádio e menor será o alcance. Paredes e móveis, principalmente os de metal, espelhos, todos são anteparos que reduzem o alcance das ondas eletromagnéticas. 12
O padrão IEEE 802.11 compartilham das seguintes caracteristicas: 1. Todos usam o mesmo protocolo de acesso ao meio - CSMA/CA; 2. Têm a mesma capacidade de reduzir sua taxa de transmissão para alcançar distâncias maiores; 3. Permitem modo de: Infra-etrutura: Rede sem fio integrada a uma rede cabeada Ad-hoc: Totalmente WIRELESS As LAN s sem fio 802.11g, operam na mesma faixa de frequência das LAN s 802.11b, porém com taxa de transmissão das LAN s 802.11a. Assim os usuários têm o melhor dos dois padrões 802.11a e 802.11b 13
VANTANGENS E DESVANTAGENS PADRÃO 802.11 Flexibilidade: dentro da área de cobertura, uma estação pode se comunicar sem nenhuma restrição. Além disso, permite que a rede alcance lugares onde os fios não poderiam chegar. Facilidade: a instalação pode ser rápida, evitando a passagem de cabos através de paredes, canaletas e forros, portanto usa mais eficientemente o espaço físico. Redução de custo: mesmo mais dispendiosa que uma rede cabeada, estão agregadas vantagens como: melhor utilização dos investimentos em tecnologias existentes como laptops, rede de dados e voz, aplicativos, agilidade nas respostas aos clientes. Diversas topologias: Independem de topologias para atender a aplicações específicas. As configurações são facilmente alteradas, facilidade de expansão, manutenção reduzida. 14
uma rede sem fio é AD- HOC quando não possui cabos de rede. Todos os computadores devem utilizar apenas placas de rede wireless. Cada computador é capaz de transmitir e receber informações para todos os demais que formam a rede. Rede Ad-Hoc 15
A rede sem fio é integrada a uma rede cabeada através de aparelhos chamados Access Points (pontos de acesso). Cada access point possui um conector RJ-45 para ligação com a rede cabeada, e cria ao seu redor, uma região que dá acesso sem fio a computadores equipados com placas apropriadas. Pode-se instalar vários access points para aumentra a área de cobertura da rede sem fio. Rede de Infra-estrutura 16
Os conceitos de compartilhamento de conexão com a Internet em redes cabeadas aplicam-se também a redes sem fio. O access point faz o papel do hub ou switch na rede sem fio. É preciso ter ainda o roteador e o modem. Existem aparelhos que acumulam as funções de access point e roteador, (wireless broadband router). 17
Um access point opera como um hub wireless. É ligado na rede através do seu conector RJ-45, integrando computadores com placas wireless à rede cabeada. Existem vários modelos, e normalmente sua programação é feita baseada em um Web Setup, método similar aos dos roteadores de banda larga 18
Prós e contras As desvantagens de uma rede sem fio são muitas: 1) Placas de rede caras, cerca de R$ 100,00 aproximadamente 2) Roteadores de banda larga duas vezes mais caros que os convencionais 3) Comunicação muito mais lenta (11 Mbits/s) que a das redes cabeadas Existem entretanto vantagens que devem ser levadas em conta: 1) Economia no custo de instalação: não é preciso fazer obra para passar cabos 2) Ideal para redes provisórias. Em uma exposição, feira ou congresso, evitamos usar cabos de redes espalhados e dispensamos obras para passagem de fios. 3) Oferece mobilidade para notebooks, que podem dispensar a rede cabeada A redução nos custos tornará as redes sem fio ainda mais vantajosas. 19
Placa de rede PCI Wi-Fi Não só os notebooks podem fazer parte de uma rede sem fio. Computadores desktop também podem, com a instalação de uma placa de interface PCI Wi-Fi apropriada. Tais placas custam cerca de R$ 200 (dez/2004) mas seus preços vêm caindo bastante. 20
Antena Placas de rede wireless são acompanhadas de uma antena dobrável que deve ser atarrachada no conector apropriado, depois que a placa está instalada no computador. 21
Wireless Print Server Computadores que utilizam placas de rede wireless podem ter suas próprias impressoras, ou podem usar impressoras da rede, caso exista um access point. Em redes AD-HOC também podemos instalar impressoras compartilhadas. Basta utilizar um wireless print server. Possui uma antena, e é portanto um dispositivo wireless. Possui conexões USB ou paralela para a ligação de impressoras de rede. 22
SEGURANÇA IEEE 802.11 Camada MAC e CSMA/CA Para permitir a construção de redes WLAN com muitos computadores e apenas três canais disponíveis, uma protocolo de controle de acesso ao meio foi definido pelo IEEE 802.11. Este protocolo é implementado pela camada MAC, sendo responsável por evitar colisões entre os computadores que utilizam o mesmo canal.
Algoritmo MAC O algoritmo MAC utiliza duas técnicas combinadas: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) protocol. DCF: Distributed Coordination Function.
CSMA/CA O CSMA/CA pode ser resumido como segue: A) O computador escuta o meio antes de transmitir. B) Se o meio estiver ocupado ele seta um contador de espera com um número randômico. C) A cada intervalo que ele verifica que o meio está livre ele decrementa o contador. Se o meio não estiver livre ele não decrementa. D) Quando o contador atinge zero ele transmite o pacote.
O IEEE 802.11 é incapaz de determinar se ocorreram colisões. Por isso cada pacote recebido corretamente é verificado pelo receptor. transmissor RTS (Ready to Send) Tamanho do pacote receptor CTS (Clear to Send) Pacote de dados Verifica CRC ACK (Clear to Send)