aula_07_redes_sem_fio

8/6/2019 aula_07_redes_sem_fio

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Histrico RedesSem Fio

Spread Spectrum (Espalhamento Espectral) Custo Reduzido Aceitao do Consumidor


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Padres de Redes semFIOWPAN: Wireless

Personal AreaNetwork

Utilizado para interligar dispositivos prximos, commtodos de comunicao com baixa potncia

Exemplo: Bluetooth (IEEE 802.15.1)WLAN: WirelessLocal AreaNetwork

Permite criar redes de pequeno alcance, similares asredes locais guiadas

Exemplo: WiFi (IEEE 802.11 e suas variantes, a, b, g e n).

As redes WiFi podem ter sua cobertura expandida usandoa abordagem Mesh (IEEE 802.11s)

WMAN: WirelessMetropolitan AreaNetwork

Permite criar redes com capacidade de cobrir cidades

Exemplo: WiMax (IEEE 802.16)

WWAN: WirelessWide AreaNetworks

Permite cobrir reas de alcance ilimitado

Exemplo: Mobile Broadband Wireless Access (MBWA)(IEEE 802.20)


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Freqncia de Operao Os padres IEEE 802.11 operam em freqncias no licenciadas:

O IEEE 802.11b e g operam na freqncia no licenciada de 2.4 GHz. Essa freqncia denominada ISM (destinada a aplicaes Industriais,

Cientficas e Mdicas) O IEEE 802.1a opera na faixa de 5 GHz.

O pa r o IEEE 802.11n opera em am as as aixas. A faixa ISM ligeiramente diferente em alguns pases.


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Freqncias Licenciadase No Licenciadas

A Anatel (Agncia Nacional de Telecomunicaes) regulamenta o uso de freqnciasno Brasil.

As freqncias so classificadas em licenciadas e no licenciadas: LICENCIADAS: necessrio pedir licena para a Anatel

A licena restrita a uma regio, e envolve pagamento pelos direitos de usona forma de leilo e taxas anuais.

A ANATEL garante que equipamentos no iro operar com a mesmafreqncia na mesma regio, de forma a no haver interferncia.

NO LICENCIADAS: no necessrio pedir licena para Anatel O equipamento deve obedecer a limites impostos a sua potncia mxima.

Equipamentos operam na mesma faixa de freqncia e podem interferirentre si.


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Freqncias noLicenciadas no Brasil

FAIXA DE FREQUENCIAS INDOOR OUTDOOR PMAX. (W) PMAX. (Dbm)

902 a 907,5 SIM SIM 4 36

915 a 928 SIM SIM 4 36

2400 a 2483 5

Cidades > 500 mil hab. SIM SIM 0,4 262400 a 2483,5Cidades =< 500 mil hab. SIM SIM 4 36

5150 a 5350SIM NO 0,2 23

5470 a 5725 SIM SIM 1 30

5725 a 5825 SIM SIM 4 36


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Padres WLAN: WiFi Os padres WLAN definidos pelo IEEE pertencem afamlia IEEE 802.11

Eles so conhecidos pela denominao comercial WiFi(Wireless Fidelity)

Ao longo do tempo foram elaboradas vrias verses dopadro, que diferem quanto:

a) A tcnica de modulao utilizada b) A mxima velocidade de transmisso c) A faixa de freqncia de operao


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Padres de RedesSem Fio

FCC/IEEE Wifi

802.11b

802.11a 802.11g 802.11n

802.15 - Bluetooth 802.16 - Wimax


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Padres deComunicao sem Fio


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Padres WiFi

1) Mxima velocidade estimada

2) Nmero de taxas de transmisso

4) Mtodos de Modulao

5) Freqncia de operao

7) Largura de canal

8) Nmero de canais

6) Nmero de antenas


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IEEE 802.11 Criado em 1994, foi o padro original. Oferecia taxas de transmisso de 2 Mbps. Caiu em desuso com o surgimento de novos

pa r es


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IEEE 802.11b Taxas de transmisso de 11Mbps. Largamente utilizada hoje em dia. Opera em 2.4Ghz

Alcance de at 100m indoor e 300m outdoor Mais voltado para aplicaes indoor

Caiu em desuso com a popularizao do802.11g


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IEEE 802.11a Taxas de transmisso de 54Mbps. Alcance menor do que a 802.11b. Opera em 5Ghz

Alcance de at 60m indoor e 100m outdoor Mais voltado para aplicaes indoor

Seu maior problema a no compatibilidadecom dispositivos do padro b , o queprejudicou e muito sua aceitao no mercado


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IEEE 802.11g Taxas de transmisso de 54Mbps podendo

chegar em alguns casos a 108Mbps. Opera em 2.4Ghz

Mais vo ta o para ap ica es in oor. Rene o melhor dos mundos a e b. (alcance xtaxa)


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IEEE 802.11n Taxas de transmisso varia de 65Mbps a

600Mbps. Opera em 2.4Ghz ou 5GHz

Uti iza v rias antenas para aumentar odesempenho (MIMO)


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Fora reduzida do sinal:

Os sinais de rdio se atenuam medida que eles sepropagam atravs da matria (path loss) Interferncia de outras fontes

As freqncias padronizadas para redes sem fio (ex., 2,4

Diferenas para oEnlace cabeado

GHz) so compartilhadas por outros equipamentos (ex.,telefone sem fio); motores tambm produzeminterferncia

Propagao de mltiplopercurso

O sinal de rdio se reflete no solo e em objetos. O sinalprincipal e os refletidos chegam ao destino em instantesligeiramente diferentes

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Tipos de WLAN ADHOC

No existem Pontos de Acesso (AP) Comunicao feita cliente cliente No existe canalizao do trfego

Performance diminui a medida que novos clientes soacrescentados

Suporta no mximo 5 clientes para uma performance

aceitvel com trfego leve


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Tipos de WLAN ADHOC


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Tipos de WLAN Infraestrutura

Necessidade de um Ponto de Acesso (AP) Comunicao cliente cliente no permitida. Toda a

comunicao feita com o AP.

Centralizao do trfego. Todo o trfego da Rede passapelo AP. Compreende dois modos de operao: BSS (Basic

Service Set), ESS (Extended Service Set)


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Tipos de WLAN Infraestrutura


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BSSBasic Service Set

Consiste de um Ponto de Acesso ligado a redecabeada e um ou mais clientes wireless.


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ESS

Extended Service Set


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SSID O SSID um identificador de uma determinada

clula. Para que possa haver associao com umAP, o cliente deve saber o SSID daquela clula. Ocliente pode fazer isso de duas formas:

O AP divu ga o SSID, dessa orma o c iente se conectaao AP de forma automtica, bastando apenas estaroperando no mesmo canal do AP.

O AP no divulga o SSID. Nesse caso a associao socorre se o cliente estiver configurado com o SSID doAP. Isso uma medida de segurana. Nem todos osAPs tem essa caracterstica.


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Aplicaes Expanses de rede cabeada


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Aplicaes Conexes entre prdios


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Aplicaes Servio de ltima milha


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Aplicaes Mobilidade

Escritrios Mveis Hotspots

Uso domstico


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Tcnicas deTransmisso

Spread Spectrum (Espalhamento Espectral) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)


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Spread Spectrum


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FHSS Mais resistente a interferncia

No possui compatibilidade comequipamentos de padres anteriores

Taxa e transmiss o e 2M ps Maior segurana 79 canais disponveis para transmisso


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FHSSFrequency Hope Spread Spectrum

Utiliza taxas de 1 a 2 MbpsA faixa de frequncia dividida em 79 canais e so alternados a cada 100ms


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DSSS Menos resistente a interferncia

Compatibilidade com equipamentos depadres anteriores

Menor segurana Possui 11 canais, mas destes somente 3 sono-interferentes e os efetivamente usadospara transmisso Canais : 1, 6 e 11


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DSSSDirect Sequence Spread Spectrum

Diferentemente do FHSS, o DSSS usa uma definio de canais mais convencional.Cada canal uma banda contgua de freqncias com largura de 22 MHz eespaamento de 5 MHz.


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OFDM

Processo matemtico que permite que 52 canais se sobreponham sem perder sua ortogonalidade (individualidade).

48 sub-canais so utilizados para dados

Cada subcanal utilizado para transmitir data

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

February 2005 Copyright 2005 All Rights Reserved 34

4 sub-canais so utilizados como piloto.Os subcanais pilotos so utilizados para monitorao do

sinais

OFDM

OFDM 802 11


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OFDM no 802.11a

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Subcanais para cadacanal

February 2005 Copyright 2005 All Rights Reserved 35Lower UNII Middle UNII

8 Canais

Cada canal tem largura de20 MHz


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CDMA Codificao/Descodificao

slot 1 slot 0

d 1 = -1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

Z i,m= d i .c md 0 = 1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 11

1-1- 1- 1-

slot 0 channel output

slot 1channel output

channel output Z i,m

sender code

data

bits

slot 1 slot 0

d 1 = -1d 0 = 1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 11

1-1- 1- 1-

slot 0 channel output

slot 1channel output receiver

code

received

input

Di = Z i,m.c mm=1M

M


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CDMA: Interferncia de duas transmisses


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Exemplo DSSS

CSMA


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CSMACarrier Sense Multiple Access

Antes de transmitir a estao ouve o meio para

saber se h alguma transmisso em andamento Se ningum controla o meio, a transmisso podeser feita

Caso contrrio, a estao espera por um perodode tempo e tenta novamente Aps a transmisso a estao espera o

reconhecimento da mensagem; caso este nochegue, houve coliso


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CSMA CSMA/CD CD - Collision Detect - Deteco de Coliso

A deteco da coliso feita durante a transmisso, o que evita terque transmitir todo o pacote de dados e esperar o reconhecimento

Detectada a coliso, a estao aguarda um perodo para recomear atransmisso

O processo de recepo consiste em observar os pacotes que chegam,checar o endereo de destino, checar a integridade do pacote eprocess-lo

CSMA/CA CA - Collision Avoidance As colises so evitadas fazendo com que a estao s transmita em

perodos de tempo pr-alocados


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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

.

C) A cada intervalo que ele verifica que o meio est livre eledecrementa o contador. Se o meio no estiver livre ele nodecrementa.

D) Quando o contador atinge zero ele transmite o pacote.

P bl d T i l


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Problema do TerminalEscondido A troca de RTS e CTS feita para evitar colises

entre ns que esto em regies de coberturadiferente. A deseja falar com B, mas este est ocupado falando com C.


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Autenticao o processo pelo qual a identidade do n wireless

verificada pela rede (AP). Essa verificao ocorre quando o APcujo cliente tenta conectar, verifica se o cliente quem diz ser.Nenhuma conexo feita antes que essa verificao ocorra.Em al uns casos o resultado dessa verifica o nulo,

indicando que o AP e o cliente que solicita conexo, no temuma identidade comum.


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Associao Uma vez que o cliente tenha sido autenticado pelo AP, tem

inicio o processo de associao, que consiste na permissodada ao cliente de poder passar dados atravs daquele AP. Emsuma, se um cliente estiver associado a um AP, ele estarconectado a uele AP e lo icamente a rede.

O processo ocorre da seguinte forma, aps se autenticar, ocliente envia um pedido de associao para o AP, que por suavez autoriza ou no o pedido, enviando essa informao noframe de resposta de autorizao.


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Autenticao A autenticao pode ser de dois tipos:

Open System Sistema Aberto, isto , sem autenticao. A estao fala com qualquer outra estao da qual receba sinal.

ave ompart a a are ey As estaes precisam provar sua identidade para rede antes de

transmitir qualquer informao para outras estaes.

No modo infra-estrutura a autenticao

implementada pelo Access Point.


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Autenticao1. A estao solicitante envia um frame

de autenticao para o Access Point ("AP").

2. O AP responde para estao comuma mensagem de 128 bytesdenominada challenge text (CT).

3. A estao solicitante criptografa o CT com a chave compartilhada e envia

para o AP.

4. O AP decriptografa e CT e comparacom o que enviou. Se for igual aautenticao aceita, caso contrrio,rejeitada.

Estados da Autenticao


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Estados da Autenticao

e Associao O processo de autenticao e associao tem

trs fases distintas No autenticado e no associado

Autenticado e associado


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Mtodos de autenticao

Autenticao de sistema aberto


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Mtodos de autenticao

Autenticao de chave compartilhada


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Formato dos Frames O formato do frame consiste de um conjunto de campos em uma

ordem especfica em todos os frames. Alguns campos s esto presentes em alguns tipos de frames,dentre

eles esto: Address 2, Address 3, Sequence Control, Address 4 eFrame Body.


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Beacons

So frames curtos enviados pelos APs a uma estao(modo infraestrutura) ou de uma estao a outra(modo ad-hoc) com o propsito de sincronizar acomunicao em uma WLAN. Entre as funes de umbeacon, poderamos destacar: Sincronizao do tempo Parmetros FH ou DS Informao de SSID Mapa de indicao de trfego(TIM) Taxas suportadas


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Segurana em Wi-Fi

Maior problema atualmente em redes sem fio. Muito suscetvel a interceptaes dos dados

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Necessidade de protocolos de segurana paragarantir a privacidade da rede


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Wired Equivalency Privacy(WEP)

Parte do IEEE 802.11 original Primeira tentativa de se criar um protocolo-

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2 tipos: WEP-64 bits Padro

Chaves de 40 e 24 bits. WEP-128 bits

Chaves de 104 e 24 bits.


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Segurana no WEP O WEP especifica dois recursos de segurana:

Autenticao Criptografia

A criptografia baseada numa tcnica de chavesecreta. mesma c ave u za a para cr p ogra ar e

decriptografar dados. Dois processos so aplicados sobre os dados a serem

transmitidos: Um para criptografar os dados. Outro para evitar que os dados sejam modificados durante

a transmisso (algoritmo de integridade).


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Problemas do WEP

IV pequeno repetio relativamente rpida

Chave WEP no atualizada (usurio)

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Funcionamento do


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Funcionamento doWEP-64 bits

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Tentativa de Quebra


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do (WEP) Passo 1: iwconfig wlan0 mode monitor

Passo 2: airdump wlan0 /tmp/dump

Segurana em redes sem Fio

Passo 3: aireplay -2 wlan0

Passo 4:

aircrack /tmp/dump01.cap

Vd Il t ti


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Vdeo Ilustrativo

WEP.wmv

Segurana em redes sem Fio


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Wireless Protected Access Esforo conjunto entre IEEE e Wi-Fi Alliance

Soluo para resolver os problemas do WEP Compatibilidade

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Duas frentes de ao: Encriptao: Temporal Key Integrity Protocol Autenticao: IEEE 802.1X(EAPoL)

S


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Segurana

WPA (WirelessWPA (Wireless ProtectedProtected Access)Access)

chavechave encriptadaencriptada

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chave compartilhadachave compartilhada

Mecanismos para renovar a chaveMecanismos para renovar a chave encriptadaencriptada,,dificultando a invaso e/ou descoberta dadificultando a invaso e/ou descoberta dachavechave

S g


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Segurana

WPA2 (WirelessWPA2 (Wireless ProtectedProtected Access)Access)

evoluo do WPAevoluo do WPA

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Algoritmo de criptografia AES (Algoritmo de criptografia AES (AdvancedAdvancedEncriptionEncription Standard)Standard) renova a chaverenova a chave

encriptadaencriptada a cada 10k de dados enviados naa cada 10k de dados enviados narederede


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