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Padrão IEEE 802.11
Camadas do padrão IEEE 802.11
Outras tecnologias sem fio
IFPB/Patos - Prof. Claudivan 2
É o padrão mais usado para redes locais sem fio (também chamado de redes wireless)
Usa transmissão por radiofreqüência (ondas de rádio)
São redes orientadas a conexão (confiáveis)
A taxa de transferência e o alcance depende do padrão usado na camada física, do tipo de antena e do meio ambiente
Permite comunicação multiponto (vários dispositivos podem se comunicar entre si)
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Este padrão opera nas camadas 1 e 2 do modelo OSI
Portanto, é responsável por:◦ Transformar os pacotes em quadros de dados
◦ Converter os bits dos quadros em ondas de rádio
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LINK DE DADOS
FÍSICA
2
1
CONTROLE DO LINK LÓGICO (LLC)
CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC)
FÍSICAModelo OSI
IEEE 802.11
As camadas de 3 a 7 do modelo OSI são substituídas pela pilha de protocolos que estiver sendo usada
P. ex., uma rede local baseada no protocolo TCP/IP usando o padrão IEEE 802.11 (cenário mais comum)
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CONTROLE DO LINK LÓGICO (LLC)
CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC)
FÍSICA
PILHA DE PROTOCOLOS
IEEE 802.11
TCP/IP
Modos de operação:
1. Ad-Hoc
Usado para conectar um pequeno número de computadores
Os computadores ficam fisicamente conectados entre si
Para acessar recursos fora da rede, um dos computadores
deve ter esse acesso e compartilhá-lo com os demais
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Modos de operação (continuação):
2. BSS (Basic Service Set)
A operação da rede é gerenciada por um periférico chamado ponto de acesso (access point - AP)
A rede recebe um nome, chamado SSID (Service Set ID)
Para que os computadores da rede possam acessar uma rede externa é preciso conectar o ponto de acesso a essa rede. Esse modo de operação é chamado de IBSS (Infrastructure BSS)
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Modos de operação (continuação):
3. ESS (Extended Service Set)
São usados vários pontos de acesso formando uma rede maior com o mesmo SSID
Isso permite que os usuários mantenham sua conectividade com a rede por distâncias maiores (sai do alcance de um ponto de acesso e entra no alcance do outro)
No projeto de redes ESS é necessário a interseção de pelo 10% da área de cobertura dos pontos de acesso
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Nomenclaturas usuais:
◦ Estação Qualquer periférico contendo uma placa de rede sem fio, p. ex.,
computadores, impressoras e pontos de acesso
◦ Sistema de distribuição É o caminho usado pelos pontos de acesso para a troca de
informações
P. ex., troca de informação entre BSS para manter a conexão do usuário enquanto ele se move de uma BSS para outra, troca de pacotes entre BSS e troca de pacotes com outras redes
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Serviços de estação:
◦ Autenticação Permite/bloqueia estações a terem acesso a rede sem fio. Pode
ser aberto ou com senha
◦ Desautenticação Feito quando a estação se desconecta da rede sem fio
◦ Privacidade Serviço para proteger os dados através de criptografia
◦ Entrega de dados Garante o envio de dados entre as estações da rede sem fio
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Serviços de distribuição:
◦ Associação Usado para fazer a ligação lógica entre a estação e um ponto de
acesso
◦ Desassociação Usado para desfazer a ligação entre a estação e um ponto de
acesso. Pode ser solicitado por ambas as partes
◦ Reassociação Permite que as estações possam mover sua ligação de um ponto
de acesso para outro dentro de uma rede ESS, sem perda de conectividade e conseqüentemente, sem perda de quadros
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Serviços de distribuição (continuação):
◦ Distribuição Permite que as estações acessem o serviço de distribuição da
rede, ou seja, possam trocar informações com outras estações e/ou pontos de acesso
◦ Integração Permite que a conexão de redes IEEE 802.11 a outras redes
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Controle do link lógico
◦ LLC (Logical Link Control), padrão IEEE 802.2
◦ LLC tem a responsabilidade de incluir no quadro de dados,as informações sobre o protocolo do nível acima que lheentregou o pacote a ser transmitido
Essas informações permitem que a LLC no receptor saiba qual éo protocolo no nível acima para o qual deve entregar o quadroque foi recebido
É o mesmo protocolo usado na arquitetura Ethernet
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Controle de acesso ao meio
◦ MAC (Media Access Control), padrão IEEE 802.11
1. É responsável por gerar os quadros de dados (chamado de quadro IEEE 802.11) para serem enviados a camada física
Nesses quadros são incluídos os endereços MAC das placas de rede dos dispositivos transmissor e receptor
2. É responsável por confirmar se os quadros de dados foram recebidos corretamente
Para cada quadro recebido, é enviado um quadro de controle (ACK) de volta ao transmissor
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Controle de acesso ao meio (continuação)
3. É responsável por criptografar os dados presentes nos quadros, caso a criptografia esteja habilitada
Importante que os dados são criptografados só na comunicação das estações ao ponto de acesso, ou seja, a rede sem fio
A partir do ponto de acesso para fora da rede sem fio, os dados seguem sem criptografia
Protocolos de criptografia: WEP (Wired Equivalent Privacy), WPA(Wi-Fi Protected Access), WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2)
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Controle de acesso ao meio (continuação)
4. Por fim, é responsável por verificar se o ar está livre para o uso, através de um protocolo de detecção de colisões
Uma colisão ocorre quando duas estações que não conseguem“se enxergar”, mas “enxergam” o ponto de acesso, enviam osseus quadros de dados pelo ar no mesmo instante de tempo
Protocolos de colisão: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance) e o método RTS/CTS (Request toSend/Clear to Send)
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Controle de acesso ao meio (continuação)
◦ CSMA/CA:
1. A placa de rede sem fio verifica se o ar está livre
2. Se livre, ela inicia a transmissão do quadro de dados
3. Se ocupado, ela aguarda por um tempo aleatório
4. Ao final desse tempo, volta-se ao passo 1
◦ Esse protocolo é o mais comum e é útil quando existir um número baixo de colisões na rede
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Controle de acesso ao meio (continuação)
◦ RTS/CTS:1. O transmissor envia um pedido de envio (RTS) ao receptor
(ponto de acesso ou uma placa de rede sem fio)
2. O receptor responde que a transmissão está liberada (CTS)
3. Quando o CTS é enviada pela rede, todas as demais estações esperam um período de tempo (informado dentro do CTS)
◦ Esse protocolo é menos comum (exige placa de rede sem fio e ponto de acesso específicos e mais caros) e é útil quando existir um número alto de colisões na rede
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Camada física
◦ Responsável por modular e transmitir os quadros de dados IEEE 802.11 através de ondas de rádio
Ondas de rádio usam uma faixa de freqüência de transmissão
Duas faixas de freqüências podem ser usadas: a de 2,4GHz e a de 5GHz. Essas faixas não precisam de autorização ou licença para uso
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Camada física (continuação)
◦ Protocolos disponíveis:
IEEE 802.11-1997 ou IEEE 802.11 Legacy
Velocidades de transmissão: 1Mbps e 2Mbps
Opera na faixa de freqüência de 2,4GHz
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Camada física (continuação)
◦ Protocolos disponíveis (continuação):
IEEE 802.11b (1999)
Velocidades de transmissão: 5,5Mbps e 11Mbps
Opera na faixa de freqüência de 2,4GHz
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Camada física (continuação)
◦ Protocolos disponíveis (continuação):
IEEE 802.11a (1999)
Velocidades de transmissão: de 6Mbps a 54Mbps
Opera na faixa de freqüência de 5GHz
Padrão pouco adotado, especialmente por problemas de compatibilidade com os demais protocolos
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Camada física (continuação)
◦ Protocolos disponíveis (continuação):
IEEE 802.11g (2003)
Este é o padrão atual para redes sem fio operando a 54Mbps
Velocidades de transmissão: de 6Mbps a 54Mbps
Opera na faixa de freqüência de 2,4GHz
Compatível com os padrões IEEE 802-1997 e IEEE 802.11b
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Camada física (continuação)
◦ Protocolos disponíveis (continuação):
IEEE 802.11n (2009)
É a última geração em redes sem fio
Velocidades de transmissão: de 65Mbps a 600Mbps
Opera na faixa de freqüência de 2,4GHz e na de 5GHz
Compatível com todos os padrões anteriores
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Camada física (continuação)
◦ Alcance:
O alcance do sinal em redes sem fio depende de vários fatores, entre eles o tipo de antena e a presença de interferência e/ou obstáculos
Os fabricantes de equipamentos sem fio estimam o alcance de seus produtos operando em ambientes internos, baseados nos materiais típicos utilizados nas construções dos EUA
O tipo de material de construção usado no Brasil, que é tipicamente diferente dos EUA, reduz sensivelmente o alcance dos produtos para redes sem fio disponíveis no mercado
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Camada física (continuação)
◦ Alcance (continuação):
Atenção: quando mais distante do ponto de acesso, menor será a taxa de transferência
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11 11 11 11 11
62 1 1 1
54
36
18
6
0
54 54
36
24
18
62 1 1 10
10
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30
40
50
60
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tax
a d
e t
ran
sfe
rência
(M
bps)
Alcance (metros)
802.11b 802.11a 802.11g
Camada física (continuação)
◦ Antenas:
Antena omnidirecional (não direcional)
Captura as ondas de rádio em todas as direções
Menor alcance que as antenas direcionais
Usadas em pontos de acesso e placas de rede sem fio
Antena direcional
Captura as ondas de rádio em apenas uma direção
Maior alcance que as antenas não direcionais
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Bluetooth
◦ Permite a conexão entre periféricos bem próximos entre si e que não necessitam de alta taxa de transferência
P. ex., conexão entre fones de ouvidos e celulares, conexão entre mouse ou teclado e o computador
◦ É possível fazer uma rede Bluetooth entre computadores que possuam antenas Bluetooth
A taxa de transferência máxima é de 1Mbps e 3Mbps
Na prática, as taxas são 721Kbps e 2Mbps, respectivamente
O alcance pode ser de 1m e 10m, respectivamente
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WiMAX (Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)
◦ Tecnologia para redes MAN sem fio
◦ O alcance máximo é de 50Km por antena omnidirecional
◦ Para acessar a rede, é necessário uma placa de rede WiMAX e que se esteja dentro do raio de 50Km da antena
◦ O uso mais comum é o de acesso a Internet
◦ A taxa de transferência máxima é de 72Mbps. Porém, quanto maior a distância da antena e quanto mais obstáculos, menor é a taxa de transferência
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Celular
◦ A operadora de telefonia oferece o acesso a Internet através de
um modem (utilizado em computadores comuns) ou por meio de telefones celulares com capacidade para acessar a Internet, p. ex., smartphones, blackberry e outros
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MMDS (Multipoint Microwave Distribution System)
◦ Tecnologia usada por operadoras de TV por assinatura
◦ Na operadora de TV existe uma antena omnidirecional e nos receptores existe uma antena direcional
◦ A faixa de freqüência não precisa de licença para uso
◦ A taxa de transferência máxima teórica é de 10Mbps e suporta um alcance de até 50Km
◦ A grande desvantagem é que a velocidade de upload é sempre menor que a velocidade de download
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Enlace de microondas
◦ Permite a conexão entre duas redes através de uma ligação sem fio ponto-a-ponto (usa uma antena direcional em cada rede)
◦ A faixa de freqüência não precisa de licença para uso
◦ Só funciona para comunicação em linha reta e sem obstáculos (pode-se usar antenas repetidoras para amplificar o sinal ou para mudar a direção da transmissão)
◦ Caiu em desuso a partir do surgimento do recurso VPN (Virtual Private Network) através da Internet
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DTH (Direct To Home)
◦ Usa comunicação via satélite (broadcast)
◦ Na transmissão → o satélite envia o sinal para uma área inteira
◦ Na recepção → uma antena parabólica captura o sinal
◦ É o sistema usado por operadoras de TV por assinatura como a
Sky e a DirecTV
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Satélite
◦ Usa um satélite para a conexão entre as redes
◦ A transmissão pode ser multiponto ou ponto-a-ponto
◦ A comunicação entre as redes é feita com a conexão de cada rede a uma estação-base responsável por transmitir/receber os dados do satélite
◦ Os satélite podem ser divididos em:
Geoestacionário → fixo a 35863Km da superfície da Terra (p. ex., DTH)
Órbita média → entre 5 e 15000Km da superfície da Terra (p. ex., GPS)
Órbita baixa → entre 100 e 1000Km da Terra (p. ex., telefonia)
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IrDA (Infrared Developers Association)
◦ Usa sinais luminosos em infravermelho para a transmissão de dados (está obsoleto devido a popularização do Bluetooth)
◦ Não atravessa objetos sólidos
◦ Permite a conexão de periféricos, p. ex., mouses e teclados, bem como de dois computadores a uma distância de 1m
◦ A taxa de transferências varia de 9,6Kbps até 16Mbps (inicia a
9,6Kbps e depois é ajustada até a taxa máxima suportada por ambos os equipamentos)
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Gabriel Torres. Redes de Computadores – Versão Revisada e Atualizada. Editora Nova Terra, 2009
Wikipédia. IEEE 802.11. http://pt.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11
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