Wi-Fi

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INTRODUÇÃO AO WI-FI

Adaptador de rede PCI com tecnologia Wi-Fi

Wireless é uma tecnologia que vem sendo muito utilizada em depósitos, lojas de departamentos, companhias aéreas, shoppings e em diversas áreas comerciais e institucionais. Em consequência dos esforços do IEEE (Institute of Electrical and Electronis Engineers) e da WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) as redes sem fio estão se tornando uma exelente opção onde o cabeamento estruturado se torna inviável.

Hoje em dia, encontramos a tecnologia wireless em diversos segmentos formando os access points (pontos de conexão para as redes sem fio) que são utilizados na conexão de equipamentos moveis, tais como: notebooks, computadores de mão e telefones.

No início do desenvolvimento da tecnologia wireless, as redes sem fio tinham um conjunto de problemas: altos custos, eram lentas, tinham problemas de interferências e baseavam-se em tecnologias proprietárias. Dois acontecimentos alavancaram as redes sem fio:

  • Os problemas de incompatibilidade e gerenciamento do espectro foram resolvidos.
  • O fato de que a sociedade necessita cada vez mais de mobilidade, oque torna as redes sem fio indispensáveis para facilitar o dia dia das pessoas.

WI-FI: Sigla que significa wireless fidelity, popularmente usada para fazer referência aos protocolos 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11i, entre outros do IEEE.


Esta mobilidade que o Wi-Fi proporciona tem elevado esta tecnologia ao título de segunda onda da internet, porém, o Wi-Fi deve ser classificado como uma tecnologia sem fio/wireless, deixando a mobilidade aos encargos das tecnologias WWAN.


"Para evitar a falta de interoperabilidade entre as novas tecnologias, o IEEE 802 criou grupos de trabalho (WGs) para projetar/desenvolver padrões para a rede sem fio:


WG 11 (802.11): é o responsável pelo padrão 802.11, para as redes locais sem fio.


- OBS: é o grupo de trabalho onde iremos nos focar mais, por se tratar do protocolo usado pelo Wi-Fi.


WG 15 (802.15): é o responsável pela padronização do Wireless Personal Area Networks (WPANs); a principal tecnologia atual para o WPANs é o Bluetooth.


WG 16 (802.16): é responsável pela padronização das redes metropolitanas sem fio (Broadbend Wireless Metropolitan Area Networks ou WiMAN. Acesso fixo em banda larga." 1

Um pouco de História

Placa PCI WiFi 108 Mb DWL-G520

Evolução do 802.11:


1989
  • o FCC (Federal Communications Commission), instituto norte-americano responsável pela regulamentação e padronização do uso do espectro de freqüências, autorizou o uso de três faixas de freqüência distintas.
1990
  • criação do IEEE 802.11 WG.
  • o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) instaurou uma comissão que definiu um padrão para conectividade sem fio.
  • redes wireless já podiam operar em bandas ISM (Significado ???).
1997
  • após sete anos de pesquisa e desenvolvimento, o comitê de padronização da IEEE aprovou o padrão IEEE 802.11; nessa versão inicial, as taxas de transmissão nominal atingiam 1 e 2 Mbps.
    • Um dos fatores que influenciou na demora de sua aprovação (cerca de 7 anos)
    • foi a baixa taxa de transferência inicial, em torno de Kbps.
1998
  • neste momento surgem os primeiros produtos no mercado.
1999
  • o padrão aprovado passa por uma revisão
  • nesta revisão, surgiram duas novas extensões do IEEE 802.11: o 802.11a e o 802.11b
  • foram aprovados os padrões IEEE 802.11a e 802.11b, que usam as freqüências e são capazes de atingir as respectivas taxas nominais de transmissão:
  • IEEE 802.11:

Taxa nominal < 2 Mbps em 2.4 GHz.

  • IEEE 802.11a:

Taxa nominal < 54 Mbps em 5 GHz.

  • IEEE 802.11b:

Taxa nominal < 11 Mbps (*) em 2.4 GHz. O limite teórico é de aproximadamente 70% da taxa nominal e a capacidade real não ultrapassa 60% da taxa nominal, < 6.6 Mbps.

  • o padrão 802.11b, apesar de atingir taxas de transmissão menores, ganhou maior parte do mercado; as razões para isso foram basicamente duas: primeiro, as interfaces 802.11b eram mais baratas do que as 802.11a e, segundo, as implementações de 802.11b foram lançadas no mercado antes do que as implementações de 802.11a.
    • Nesse ano foi criada a Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA),
    • que se organizou com o objetivo de garantir a interoperabilidade entre
    • dispositivos de diferentes fabricantes.
2000
  • surgiram os primeiros hot spots, que são áreas públicas onde é possível acessar a Internet por meio das redes IEEE 802.11. A WECA lançou o selo Wireless Fidelity (Wi-Fi) para atestar a aderência dos produtos às especificações; mais tarde o termo Wi-Fi tornou-se um sinônimo de uso abrangente das tecnologias IEEE 802.11.
2001
  • a companhia americana de cafeterias Starbucks implementou hot spots em sua rede de lojas. Os pesquisadores Scott Fluhrer, Itsik Mantin e Adi Shamir demonstraram a insegurança do protocolo Wired Equivalent Privacy (WEP).
2002
  • a WECA passou a se chamar Wi-Fi Alliance (WFA) e lançou o protocolo Wi-Fi Protected Access (WPA) em substituição ao protocolo WEP.
2003
  • o comitê de padronização da IEEE aprovou o padrão IEEE 802.11g que, assim como 802.11b, trabalha na freqüência de 2,4 GHz, mas alcança até 54 Mbps de taxa nominal de transmissão. Aprovou também, sob a sigla IEEE 802.11f, a recomendação de práticas para implementação de handoff.
2004
  • a especificação 802.11i aumentou consideravelmente a segurança, definindo melhores procedimentos para autenticação, autorização e criptografia.
2005
  • foi aprovada a especificação 802.11e, agregando qualidade de serviço às redes IEEE 802.11. Foram lançados comercialmente os primeiros pontos de acesso trazendo pré-implementações da especificação IEEE 802.11e.
2006
  • surgiram as pré-implementações do padrão 802.11n, que usa múltiplas antenas para transmissão e recepção, Multiple-Input, Multiple-Output, atingindo taxa nominal de transmissão de até 600 Mbps.

Variações do Padrão 802.11

802.11a

Roteador para 802.11a/g

Utiliza a faixa de frequência não licenciada de 5GHz e permite taxas de transferências de até 54Mbps, utilizando o método de modulação OFDM. Seu alcance é de até 100 metros, mas torna-se deficitário quando comparado com as versões 11b ou 11g, pois o custo de equipamentos compatíveis com esse protocolo é relativamente alto.

A principal vantagem de trabalhar com o protocolo 11a é a sua maior estabilidade, já que há uma redução considerável de interferências no sinal, geralmente originárias de fornos de microondas, telefones sem fio e demais aparelhos que eventualmente possam usar o mesmo espectro de frequência usado pelos protocolos 11g ou b.

802.11b

Roteador D-Link para 802.11b

Como atrativo, o 802.11b traz seu baixo custo de hardware e o fato de ter o maior parque instalado até o momento. Como desvantagens, há a possibilidade de sofrer interferências por dispositivos domésticos.

O protocolo 802.11b opera na frequência não licenciada de 2.4 GHz e permite taxas de até 11 Mpbs, utilizando a tecnologia DSSS. Seu alcance é de, aproximadamente, 300 metros, sem obstáculos, mas esta cobertura pode ser fácilmente expandida com a utilização correta de antenas específicas e/ou amplificadores de potência.

Vale lembrar que a ANATEL desaconselha qualquer modificação nas características originais de hardware rádio-transmissor sem o acompanhamento de empresas ou profissionais capacitados, que possam ajudar no controle da saturação e qualidade das transmissões via rádio nos grandes centros urbanos.

Atualmente, em alguns pontos das grandes capitais, já ocorre uma forte saturação em determinadas faixas do espectro de frequências. Tal saturação é ocasionada pela utilização simultânea de muitos aparelhos rádio-transmissores funcionando em frequências próximas. Freqüentemente, antenas instaladas para expandir a área de cobertura de um AP podem, na realidade, quando mal utilizadas, acabar sujando e poluindo todo os espectro de frequência próximo de onde opera, obrigando o transmissor a rádio mais próximo (prejudicado pela interferência) a aumentar a potência de seu sinal, saturando um pouco mais a região.

Além de ser uma atitude consciente e responsável, o bom senso no ajuste da potência do sinal também pode servir para aumentar o nível de segurança da rede interna, pois o sinal ajustado para cobrir - apenas - os limites físicos do ambiente pode díficultar sua interceptação/manipulação por pessoas não autorizadas e mal-intencionadas em ambientes próximos.''

802.11d

Modem com roteador 802.11d

O padrão IEEE 802.11d foi desenvolvido para áreas fora dos chamados cinco grandes domínios regulatórios (EUA, Canadá, Europa, Japão e Austrália). O 802.11d tem um frame estendido que inclui campos com informações dos países, parâmetros de freqüência e tabelas com parâmetros

802.11e

O Task Group criado para desenvolver o padrão 802.11e inicialmente tinha o objetivo de desenvolver os aspectos de segurança e qualidade de serviço (QoS) para a sub-camada MAC. Mais tarde as questões de segurança foram atribuídas ao Task Group 802.11i, ficando o 802.11e responsável por desenvolver os aspectos de QoS. O QoS deve ser adicionado as redes WLANs permitindo o uso VoIP. Também será requerido para o ambiente doméstico, onde deverá suportar voz, vídeo e dados.

802.11f

O padrão IEEE 802.11 especifica a subcamada MAC e a camada física para as WLANs e define os princípios básicos da arquitetura da rede, incluíndo os conceitos de access points e dos sistemas distribuídos.

O IEEE 802.11f está definindo as recomendações práticas, mais que os padrões. Estas recomendações descrevem os serviços dos access points (SAP), as primitivas, o conjunto de funções e os protocolos que deverão ser compartilhados pelos múltiplos fornecedores para operarem em rede.

802.11g

Roteador Wireless TL-WR542G 802.11g

Versão mais difundida na atualidade. Aos poucos, a versão 11g tomou o lugar da 11b, devido a sua taxa de transferência superior: 54 Mpbs. Assim como a versão 11b, a 11g também opera na frequência não licenciada de 2.4 GHz, utilizando o método de modulação OFDM.

Diversos aparelhos já estão saindo da fábrica compatíveis com o 802.11g, com a grande vantagem de serem totalmente compatíveis também com equipamentos do padrão 11b. É comum identificarem aparelhos como sendo compatíveis com 802.11g+b ou g/b, mas todo aparelho 11g é compatível com 11b.

802.11h

Na Europa, os radares e satélites usam a banda de 5-GHz, a mesma utilizada pelo padrão IEEE 802.11a. Isto significa que podem existir interferências com radares e satélites. O padrão 802.11h adiciona uma função de seleção dinâmica de freqüência (DFS – Dynamic Frequency Selection) e um controle de potência de transmissão (TPC – Transmit Power Control) para o padrão 802.11a.

802.11i

Versão com atualizações de segurança, já que versões anteriores não eram 100% confiáveis e, muitas vezes, confusas com o padrão WEP para encriptação de dados. Esse novo protocolo incorpora a tecnologia AES (Advanced Encryption Standard), permitindo a utilização de chaves de segurança de 128, 192 e 256-bits.

802.11n

Forte concorrente do UWB, o 802.11n (ou 802.11 Next Generation) promete ser o padrão wireless para distribuição residencial de mídia (IPTV, etc) , pois oferecerá, através de tecnologia e configurações MIMO, taxas mais altas de transmissão (aprox. 100 Mbps), maior eficiência na propagação do sinal e ampla compatibilidade reversa com demais protocolos. O 802.11n atende tanto as necessidades de transmissão sem fio para o padrão HDTV, como de um ambiente altamente compartilhado, empresarial ou não.

802.11s

Padrão em fase de proposição/homologação pelo IEEE. O 802.11s tem ênfase em redes auto-configuráveis, também conhecidas como "mesh-networks", onde pontos de acesso podem comunicar-se entre si, permitindo uma maior cobertura e melhor roteamento através dos nós (nodes) de rede.

O mesh networking sem fio vai ao encontro de um fenômeno que já se manifesta em cidades como Taipei, ou mesmo, Sud Mennucci e Jundiaí no interior paulista, onde o Wi-Fi está sendo utilizado como rede de acesso municipal (WMAN).

Quais os riscos que uma rede sem fio oferece?

Embora esse tipo de rede seja muito conveniente, existem alguns problemas de segurança que devem ser levados em consideração:

  • estas redes utilizam sinais de rádio para a comunicação e qualquer pessoa com o mínimo de equipamentos poderá interceptar os dados transmitidos por um cliente da rede sem fio (como notebooks, PDAs, estações de trabalho, etc) se esta rede não seguir critérios de segurança.
  • por serem bastante simples de instalar, muitas pessoas estão utilizando redes desse tipo em casa sem nenhum cuidado adicional, e até mesmo em empresas, sem o conhecimento dos administradores de rede.

Na foto abaixo, temos um exemplo de como á falta de atenção com as configurações pode abrir uma “brecha” em sua rede e expor seus dados. Neste desenho, a pessoa simplesmente colocou um equipamento na rede sem nenhuma proteção:

Falta de segurança na rede wi-fi sem proteção

Qualquer pessoa é capaz de interceptar esse sinal e obter acesso à rede sem fio com as ferramentas apropriados. Essas ferramentas são utilizadas para "rastrear" o sinal, dentre elas, por exemplo, está o Netstumbler, capaz de identificar não só o sinal, mas também dados como o nome da rede, o número de IP que a rede utiliza, o quão próximo o sinal se encontra, e com o uso de um GPS, ainda é capaz de chegar até o local de onde este equipamento está instalado.


Wardriving, técnica utilizada para captura de redes sem fio.


O wardriving foi o termo escolhido por Peter Shipley em meados de 1999 para nomear a prática de procurar redes sem fio de carro, ele foi a primeira pessoa a automatizar a procura por meio da utilização de GPS integrado. Wardriving, ou “guerra dirigindo”, é uma modalidade na qual se dirige um automóvel em busca de redes sem fio abertas. Consiste na utilização de ao menos um automóvel, computador móvel, placa Ethernet configurada no modo "promíscuo" (o dispositivo efetua a interceptação e leitura dos pacotes de comunicação de maneira completa), e algum tipo de antena.

O mapa abaixo mostra um exemplo de localidade onde a maioria das redes sem fio estão desprotegidas (em verde). Este mapa foi gerado por um wardriver (pessoa que executa o wardriving) com um GPS.

Wardriving,

Que cuidados devo ter quando utilizando uma rede sem fio?

Vários cuidados devem ser observados quando se pretende conectar a uma rede sem fio como cliente, sejam com notebooks, handhelds, estações de trabalho, etc. Dentre eles, é importante:

  • considerar que, ao conectar a uma WLAN (Wireless LAN), você estará conectando-se a uma rede pública e, portanto, seu computador estará exposto a ameaças. É muito importante que você tome os seguintes cuidados com o seu computador:
    • instalar um firewall pessoal;
    • instalar e manter atualizado um bom programa antivírus;
    • atualizar as assinaturas do antivírus diariamente;
    • aplicar as últimas correções em seus softwares (sistema operacional, programas que utiliza, etc);
    • desligar compartilhamento de disco, impressora, etc.
  • desabilitar o modo ad-hoc (utilizado em comunicação sem fio ponto-a-ponto). Utiliza-se esse modo apenas se for absolutamente necessário e desligua-se assim que não necessitar mais.
  • verificar com seu provedor de rede sem fio sobre a possibilidade de usar WPA (Wi-Fi Protected Access) em substituição ao WEP, uma vez que este padrão pode aumentar significativamente a segurança da rede. Esta tecnologia inclui duas melhorias em relação ao protocolo WEP que envolvem melhor criptografia para transmissão de dados e autenticação de usuário. Mesmo que seu equipamento seja mais antigo, é possível que exista uma atualização para permitir o uso de WPA; WEP (Wired Equivalent Privacy) é a criptografia anterior utilizada nas redes sem fio e considerada insegura devido a suas inúmeras falhas e facilidade de quebra.
  • considerar o uso de criptografia nas aplicações, como por exemplo, o uso de PGP para o envio de e-mails, SSH para conexões remotas ou ainda o uso de VPNs.
  • evitar o acesso a serviços que não utilizem conexão segura, ao usar uma rede sem fio em local público. Por exemplo, se for necessário ler e-mails ou acessar a Intranet da sua empresa, dê preferência a serviços que usem criptografia.
  • habilitar a rede sem fio somente quando for usá-la e desabilitá-la após o uso. Algumas estações de trabalho e notebooks permitem habilitar e desabilitar o uso de redes sem fio através de comandos ou botões específicos. No caso de notebooks com cartões PCMCIA, insira o cartão apenas quando for usar a rede e retire-o ao terminar de usar.
Faltam os seguintes tópicos. --Marcos Moecke 09:03, 2 Agosto 2007 (BRT)

Funcionamento

Codificação e Modulação

Vantagens e Desvantagens

Aplicações

Referências

1 http://www-di.inf.puc-rio.br/~endler/courses/Mobile/transp/Tecnologias.pdf