LANs Sem Fio I

LANs Sem Fio I

1. Conceitos

   • mobilidade
     • a capacidade de conectar-se a partir de qualquer lugar e a qualquer hora, bem como a capacidade de transitar livremente, ao mesmo tempo que permanece conectado
   • radiofrequências em vez de cabos
     • Todos os dispositivos sem fio operam no intervalo de ondas de rádio de espectro eletromagnético
     • ITU-R (International Telecommunication Union, Radiocommunication Sector – Setor de Radiocomunicação da União Internacional de Telecomunicações)
       •  é responsável por regular a alocação de espectros de radiofrequências (RF)
       •  regulamenta a alocação do espectros de RF e das órbitas de satélite.
     • Ondas de rádio de Espectro Eletromagnetico
       • VLF
         • Navegação de rádio Comunicação submarina Monitores sem fio de frequência cardíaca
       • LF
         • Navegação de rádio Rádio AM RFID (faixa de 13,56 MHz) 
       • MF
         • Rádio AM Beacons de avalanche
       • HF
         • Rádio de ondas curtas Rádio CB (Citizens' Band – Faixa de cidadãos) RFID Telefone marítimo e via rádio-móvel
       • VHF
         • Rádio FM Televisão VHF
       • UHF
         • WLANs (2,4 GHz) Bluetooth Banda larga celular Televisão UHF
         • WLAN 2.4 GHz
         • 802.11b/g/n/ad
       • SHF
         • WLANs (5 GHz) Comunicação por micro-ondas Comunicação via satélite Radioastronomia
         • WLAN 5 GHz
         • 802.11a/n/ac/ad
       • EHF
         • WiGig WLANs (60 GHz) Sistemas de aterrissagem por radar Radioastronomia
         • WLAN 60 GHz
         • 802.11ad
   • Tecnologias Sem Fio
     • WPAN (Wireless Personal-Area Network – Rede de Área Pessoal Sem Fio)
       • opera em uma distância de alguns metros. Dispositivos bluetooth ou ativados com Wi-Fi Direct são usados nas redes WPAN
       • distância de alguns metros.
       • Bluetooth
         • WPAN IEEE 802.15
         • processo de emparelhamento de dispositivos
         • Suporta velocidades de até 24 Mb/s (Bluetooth v3)
         • Bluetooth v1 a Bluetooth v3
         • Alcance
           • 100 metros (longo alcance).
           • 10 metros (alcance comum).
           • 10 cm (curto alcance).
     • WLANs (Wireless LANs – Redes de Área Local Sem Fio)
       •  operam a uma distância maior, como em uma sala, residência, escritório e mesmo em um ambiente de campus.
       • distância maior
       • Wi-Fi (wireless fidelity – fidelidade sem fio)
         • WLAN IEEE 802.11
           • 802.11a
             • opera na faixa de frequência menos congestionada de 5 GHz e oferece velocidades de até 54 Mb/s. Por esse padrão operar em frequências maiores, ele possui uma área de cobertura menor e não penetra tão bem nas estruturas dos edifícios. 
           • 802.11b
             •  opera na faixa de frequência de 2,4 GHz e oferece velocidades de até 11 Mb/s. Os dispositivos que implementam esse padrão têm uma variação maior e penetram melhor nas estruturas do edifício do que os dispositivos de 802.11a
           • 802.11g
             • opera na faixa de frequência de 2,4 GHz e oferece velocidades de até 54 Mb/s. Os dispositivos que implementam esse padrão, portanto, operam na mesma frequência de rádio e intervalo que o 802.11b, mas com largura de banda do 802.11a.
           • 802.11n
             • opera em faixas de frequência de 2,4 GHz e 5 GHz e é chamado de dispositivo de banda dupla. O intervalo típico das taxas de dados é de 150 Mb/s a 600 Mb/s, com intervalo de distância de até 70 m. No entanto, para atingir velocidades mais elevadas, as APs e os clientes sem fio necessitam de diversas antenas que usem a tecnologia MIMO (multiple-input e multiple-output). A tecnologia MIMO usa diversas antenas como transmissor e receptor para melhorar o desempenho da comunicação. Pode comportar até quatro antenas. 
           • 802.11ac
             • opera na faixa de frequência de 5 GHz e oferece taxas de dados variando de 450 Mb/s a 1,3 Gb/s (1300 Mb/s). Utiliza a tecnologia MIMO para melhorar o desempenho da comunicação. Pode comportar até oito antenas.
           • 802.11ad
             • conhecido como “WiGig”, esse padrão usa uma solução Wi-Fi que opera em três faixas de frequência e usa 2,4 GHz, 5 GHz e 60 GHz, oferecendo velocidades teóricas de até 7 Gb/s. Entretanto, a faixa de 60 GHz é uma tecnologia com visibilidade direta entre antenas e, portanto, não pode atravessar paredes. Quando um usuário está em roaming, o dispositivo muda para as faixas inferiores de 2,4 e 5 GHz.
         • proporciona acesso à rede para usuários domésticos e corporativos
         • inclusão de tráfego de dados, voz e vídeo
         • até 300 m
       • WLAN
         • operam na faixa de frequência ISM de 2,4 GHz e na faixa UNII de 5 GHz.
         • Roteador Residencial Sem Fio
           • conecta-se ao modem ISP DLS e anuncia seus serviços enviando beacons que contêm seu identificador do conjunto de serviços compartilhados (SSID).
           • Por meio da tecnologia sem fio, os dispositivos internos descobrem o SSID do roteador e tentam associar-se e autenticar-se com ele para acessar a Internet.
           • Ponto de acesso
             • fornece acesso sem fio aos padrões 802.11a/b/g/n/ac
             • APs Autônomos
               • são dispositivos autossuficientes configurados com Cisco CLI ou uma GUI. 
               • Os APs autônomos são úteis em situações onde somente alguns APs são necessários na rede
               • os vários APs podem ser controlados com WDS (Wireless domain services – Serviços de Domínio Sem Fio) e gerenciados com o WLSE (Wireless LAN Solution Engine – Mecanismo de Soluções para LAN Sem Fio) do CiscoWorks.
               • APs intenso
               • um roteador residencial é um exemplo de um AP autônomo, uma vez que a configuração do AP reside no dispositivo
               • clusters
                 • os APs WAP121, WAP321 e AP541N suportam os clusters de APs sem o uso de um controlador. O cluster fornece um único ponto de administração e permite que o administrador veja a implementação dos APs como uma única rede sem fio, em vez de uma série de dispositivos sem fio separados. O recurso de clusters facilita a instalação, a configuração e o gerenciamento de uma rede sem fio em crescimento.
                 • O recurso de clusters facilita a instalação, a configuração e o gerenciamento de uma rede sem fio em crescimento. Diversos APs podem ser instalados e enviados em uma configuração única para todos os dispositivos dentro do cluster, gerenciando a rede sem fio como um sistema único, sem se preocupar com a interferência entre APs e sem configurar cada AP como um dispositivo separado.
                 • Um cluster pode ser formado entre dois APs se as seguintes condições forem atendidas
                   • 1 - O modo cluster estiver habilitado nos APs.
                   • Os APs que participam do cluster tiverem o mesmo nome de cluster.
                   • Os APs estiverem conectados no mesmo segmento de rede.
                   • Os APs usarem o mesmo modo de rádio (isto é, ambos usando rádios 802.11n).
               • dispositivos autossuficientes
               • úteis em situações onde somente alguns APs são necessários na rede
               • os vários APs podem ser controlados com WDS (Wireless domain services – Serviços de Domínio Sem Fio) e gerenciados com o WLSE (Wireless LAN Solution Engine – Mecanismo de Soluções para LAN Sem Fio)
             • APs Baseados em Controlador
               • são dispositivos que dependem do servidor, não necessitando de nenhuma configuração inicial
               • são úteis em situações onde muitos APs são necessários na rede. À medida que são adicionados APs, cada AP é automaticamente configurado e gerenciado por um controlador WLAN.
               • Para empresas maiores
               • Cisco Meraki Cloud Managed Architecture
                 • é uma solução de gerenciamento usada para simplificar a implementação sem fio
                 • os APs são gerenciados centralmente a partir de um controlador em nuvem
                 • O controlador envia as configurações de gerenciamento, como atualizações de firmware, configurações de segurança, configurações de rede sem fio e de SSIDs, para os APs Meraki
                   • somente os dados de gerenciamento fluem através da infraestrutura em nuvem da Meraki. Nenhum tráfego de usuário passa através dos data centers da Meraki.
                 • Requer
                   • APs Sem Fio Gerenciados em Nuvem Cisco MR
                   • MCC (Meraki Cloud Controller – Controlador em Nuvem Meraki):
                     •  fornece gerenciamento, otimização e monitoração centralizados de um sistema WLAN da Meraki. O MCC não é um dispositivo que deve ser adquirido e instalado para gerenciar APs sem fio. Em vez de isso, o MCC é um serviço baseado em nuvem que monitora, otimiza e relata o comportamento da rede constantemente.
                   • Painel com base na Web
           • Switch
             •  fornece um switch Ethernet 10/100/1000 de quatro portas, em full-duplex, para conectar dispositivos com fio
           • Roteador
             •  fornece um gateway padrão para conexão com outras infraestruturas de rede
           • encia SSID = identificador do conjuto de serviços compartilhados
             • Por meio da tecnologia sem fio, os dispositivos internos descobrem o SSID do roteador e tentam associar-se e autenticar-se com ele para acessar a Internet.
     • WWANs (Wireless Wide-Area Networks – Redes de Longa Distância Sem Fio)
       • operam a uma distância de quilômetros, como em uma área metropolitana, hierarquia celular ou mesmo em links entre cidades por meio de retransmissores de micro-ondas.
       • distância de quilômetros
       • WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access – Interoperabilidade Mundial para Acesso por Micro-Ondas)
         • IEEE 802.16
         • até 50 km
         • alternativa para as conexões a cabo e de banda larga DSL
         • fornecer a banda larga celular.
         • Usa uma topologia ponto a multiponto para fornecer acesso de banda larga celular sem fio
         • até 1 Gb/s
       • Banda Larga Celular
         • 5 Mb/s ou superior
           • e superior, dependendo da infraestrutura sem fio do provedor.
         • organizações corporativas, nacionais e internacionais que utilizam o acesso celular de provedores de serviço para oferecer conectividade de rede em banda larga móvel.
         • Variaçãoes
           • 2G
             • GSM
             • CDMA
             • TDMA
           • 3G
             • UMTS
             • CDMA2000
             • EDGE
             • HSPA+
           • 4G
             • WiMAX
             • LTE
         • tecnologia de comunicação móvel
       • Banda larga via satélite
         • para locais remotos com o uso de uma antena parabólica direcional que fica alinhada com um satélite GEO (Geostationary Earth orbit – Órbita geoestacionária) específico
         • ele é mais caro e requer uma clara visibilidade entre antenas.
         • 10 Mb/s ou superior
           • 10 Mb/s e superior, dependendo da infraestrutura do provedor de satélite.
   • Beneficios
     • maior flexibilidade
     • maior produtividade
     • custos reduzidos
     • capacidade de crescimento
     • adaptação às exigências em constante mudança

2. Topologias de WLAN 802.11

   • Modo ad-hoc
     • quando dois dispositivos conectam-se sem fio, sem o auxílio de um dispositivo da infraestrutura, como um roteador sem fio ou um AP
       • Uma variação da topologia ad hoc é quando um smartphone ou tablet com acesso de dados celular é ativado para criar um hotspot pessoal. Esse recurso às vezes é chamado de Tethering. Normalmente, um hotspot é uma solução rápida e temporária que permite que um smartphone ofereça serviços sem fio de um roteador Wi-Fi. Outros dispositivos podem fazer a associação e a autenticação junto ao smartphone para usar a conexão de Internet.
     • Bluetooth
     • Wi-Fi Direct
     • dois dispositivos sem fio comunicam-se de forma P2P (peer-to-peer – ponto a ponto), sem usar APs ou roteadores sem fio
     • conjunto de serviços básicos independentes (IBSS)
   • Modo de infraestrutura
     • clientes sem fio interconectam-se por meio de um roteador sem fio ou um AP, como nas WLANs
     • Os APs conectam-se à infraestrutura de rede usando o sistema de distribuição (DS) com fio, como o Ethernet.
     • conjunto de serviços básicos (BSS)
       • consiste em um único AP que interconecta todos os clientes sem fio associados
       • O endereço MAC de Camada 2 do AP é usado para identificar com exclusividade cada BSS, que é chamado BSSID (Basic Service Set Identifier – Identificador do Conjunto de Serviços Básicos)
       • um único AP que interconecta todos os clientes sem fio associados.
       • BSA (Basic Service Area – Área de Serviços Básicos)
         • Se um cliente sem fio sair de sua BSA, não poderá mais comunicar-se diretamente com outros clientes sem fio dentro da BSA
       • BSSID (Basic Service Set Identifier – Identificador do Conjunto de Serviços Básicos)
         •  sempre é associado com apenas um AP
     • conjunto de serviços estendidos (ESS)
       • Quando um único BSS fornece cobertura insuficiente de radiofrequência, dois ou mais BSSs podem ser unidos por meio de um sistema de distribuição (DS) comum em um ESS
       • Cada ESS é identificado pelo SSID e em um ESS cada BSS identificado por seu BSSID. Por motivos de segurança, os SSIDs extras podem ser propagados com o ESS para segregar o nível de acesso à rede.
       • Junçao de 1 ou mais BSS
       • Os clientes sem fio em uma BSA agora podem comunicar-se com os clientes sem fio em outra BSA no mesmo ESS
       • ESA (Extended Service Area – Área de Serviços Estendidos)

3. Antenas Sem Fio

   • Antenas Wi-Fi Onidirecionais
     • oferecem cobertura de 360 graus e são ideais em áreas de escritório abertas, corredores, salas de conferência e áreas externas.
   • Antenas Wi-Fi Direcionais
     • concentram os sinais de rádio em uma determinada direção
   • Antenas Yagi
     • usadas para estender a faixa de hotspots externos em uma direção específica ou para atingir um edifício anexo.
     • antena de rádio direcional que pode ser usada para redes Wi-Fi de longa distância

4. Estrutura do quqadro

   • Controle de Quadro
     •  identifica o tipo de quadro sem fio e contém subcampos de versão do protocolo, tipo de quadro, tipo de endereço, gerenciamento de energia e configurações de segurança.
     • Versão do Protocolo
       • fornece a versão atual do protocolo 802.11 usado. Os dispositivos receptores usam esse valor para determinar se a versão do protocolo do quadro recebido é suportada.
     • Tipo e Subtipo de Quadro
       • Quadro de gerenciamento
         • usado na manutenção de comunicação, como encontrar, autenticar e associar com um AP.
         • Quadro de solicitação de associação
           • (0x00) enviado de um cliente sem fio, ativa o AP para alocar recursos e sincronizá-los. O quadro transporta informações sobre a conexão sem fio, incluindo as taxas de dados suportadas e o SSID da rede para o cliente sem fio que deseja associar. Se a solicitação for aceita, o AP reserva memória e estabelece um ID de associação para o dispositivo.
         • Quadro de resposta de associação
           • (0x01) enviado de um AP a um cliente sem fio que contém aceitação ou rejeição de uma solicitação de associação. Se for uma aceitação, o quadro conterá informações, como um ID de associação e as taxas de dados suportadas.
         • Quadro de pedido de reassociação
           • (0x02) um dispositivo envia uma solicitação de reassociação quando sai do intervalo do AP associado no momento e encontra outro AP com um sinal mais forte. O novo AP coordena o encaminhamento de todas as informações que ainda possam estar no buffer do AP anterior.
         • Quadro de resposta de reassociação
           • (0x03) encaminhado de um AP que contém aceitação ou rejeição a um quadro de solicitação de reassociação do dispositivo. O quadro contém as informações necessárias para a associação, como o ID da associação e as taxas de dados suportadas.
         • Quadro de solicitação de sondagem
           • (0x04) enviado a partir de um cliente sem fio quando necessita de informações de outro cliente sem fio.
         • Quadro de resposta de sondagem
           • (0x05) enviado de um AP que contém informações de recursos, como as taxas de dados suportadas, após receber um quadro de solicitação de sondagem.
         • Quadro de beacon
           • (0x08) periodicamente enviado de um AP para anunciar a sua presença e fornecer o SSID e outros parâmetros pré-configurados.
           • Os beacons são a única estrutura de gerenciamento que pode ser regularmente transmitida por um AP.
         • Quadro de desassociação
           •  (0x0A) enviado de um dispositivo que deseja encerrar uma conexão. Permite que o AP ceda alocação de memória e remova o dispositivo da tabela de associação
         • Quadro de autenticação
           •  (0x0B) o dispositivo emissor envia um quadro de autenticação ao AP que contém sua identidade.
         • Quadro de desautenticação
           • (0x0C) enviado de um cliente sem fio para encerrar a conexão de outro cliente sem fio.
       • Quadro de Controle
         • utilizado para facilitar a troca de quadros de dados entre clientes sem fio. usados para gerenciar a troca de informações entre um cliente sem fio e um AP. 
         • Os quadros de controle são essenciais para a transmissão sem fio e desempenham um papel fundamental no método de contenção de meio usado pela tecnologia sem fio, conhecido como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – Acesso Múltiplo por Detecção de Portadora/Prevenção de Colisões)
         • Quadro de RTS (Request to Send – Solicitação de Envio)
           • os quadro de RTS e CTS fornecem um esquema opcional de redução de colisão para APs com clientes sem fio ocultos. Um cliente sem fio envia um quadro de RTS como primeiro passo no handshake bidirecional, que é necessário antes do envio de quadros de dados.
         • Quadro CTS (Clear to send – Pronto para Enviar)
           • um AP sem fio responde a um quadro de RTS com um quadro CTS. Fornece espaço para que o cliente sem fio solicitante envie um quadro de dados. O CTS contribui para o gerenciamento de controle de colisão, incluindo um valor de tempo. Esse atraso de tempo minimiza as chances de que outros clientes sem fio venham a transmitir enquanto o cliente solicitante transmite
         • Quadro de Confirmação (ACK)
           • após receber um quadro de dados, o cliente sem fio receptor envia um quadro ACK para o cliente transmissor, caso não sejam encontrados erros. Se o cliente transmissor não receber um quadro ACK dentro de um período de tempo predeterminado, o cliente transmissor reenvia o quadro.
       • Quadro de Dados
         • usado para transportar informações de payload como páginas Web e arquivos.
     • ToDS e FromDS
       •  indica se o quadro está indo para ou saindo do DS (Sistema de Distribuição) e somente é usado em quadros de dados dos clientes sem fio associados com um AP.
     • Mais Fragmentos
       • indica se mais fragmentos do quadro, seja do tipo de dados ou de gerenciamento, virão depois.
     • Tentar Novamente
       •  indica se o quadro está ou não sendo retransmitido para dados ou tipos de quadro de gerenciamento.
     • Gerenciamento de Energia
       • indica se o dispositivo emissor está no modo ativo ou o modo de economia de energia.
     • Mais Dados
       •  indica para um dispositivo no modo de economia de energia que o AP tem mais quadros para enviar. Também é usado para que os APs indiquem se mais quadros de broadcast/multicast virão depois.
     • Segurança
       • indica se a criptografia e a autenticação são usadas no quadro. Ela pode ser definida em relação a todos os quadros de dados e de gerenciamento, que têm o subconjunto definido para autenticação.
     • Reservado
       • pode indicar que todos os quadros de dados recebidos devem ser processados na ordem
   • Duração
     • geralmente usado para indicar o tempo restante necessário para receber a transmissão do quadro seguinte
   • Endereço1
     • normalmente, contém o endereço MAC do AP ou dispositivo sem fio receptor.
   • Endereço2
     • normalmente, contém o endereço MAC do AP ou dispositivo sem fio transmissor.
   • Endereço3
     • às vezes, contém o endereço MAC de destino, como a interface do roteador (gateway padrão) ao qual o AP está conectado.
   • Controle de Sequência
     • contém os subcampos de número de sequência e número de fragmentos. O número de sequência indica o número sequencial de cada quadro. O número de fragmentos indica o número de cada quadro enviado de um quadro fragmentado.
   • Endereço4
     • normalmente ausente, porque somente é usado em modo ad hoc.
   • Payload
     • contém os dados para a transmissão
   • FCS (Frame Check Sequence – Sequência da Verificação do Frame)
     • usado para o controle de erros de Camada 2.

Bilder und Dateien der Mindmap