O documento descreve os três tipos de enlaces IEEE 802.11 (IBSS, BSS e ESS), o funcionamento do controle de acesso ao meio CSMA/CA e o processo de autenticação e associação de uma estação à rede sem fio.

1. Tecnologia em Redes de
Computadores
Tópicos Avançados em Redes
– RED008 –
Parte 6: Enlace IEEE 802.11
Professor: André Peres
andre.peres@poa.ifrs.edu.br
Instituto Federal do Rio Grande do Sul - IFRS
Porto Alegre

2. Enlace IEEE 802.11
● Existem 3 tipos de enlace
– IBSS (Independent Basic Service Set) = ad-hoc
– BSS (Basic Service Set)
– ESS (Extended Service Set)

3. Enlace IEEE 802.11
● IBSS ou ad-hoc
– Criada de maneira espontânea
– Área de abrangência pequena
– Sem controle centralizado

4. Enlace IEEE 802.11
● BSS
– Controle centralizado (AP – Access Point)
● Concentrador (hub) para rede sem fios
● Comutador (switch) entre enlaces com/sem fio
● Área de abrangência definida pelo AP

5. Enlace IEEE 802.11
● ESS
– Múltiplos BSSs
– APs se comunicam via DS (distributed system)
– Objetivo: roaming

6. Enlace IEEE 802.11
● Ligação entre redes:
– Pode utilizar BSS ou IBSS
– Com BSS
● Um AP
● Dois APs (um é configurado como cliente)

7. Enlace IEEE 802.11
● Redes MANET:
– Mobile ad-hoc Networks
● Rede ad-hoc, porém os nodos tem capacidade para
encaminhar pacotes aos vizinhos
● Existe mobilidade nos nodos
A
B

8. Enlace IEEE 802.11
● Redes MANET:
– Mobile ad-hoc Networks
● A descoberta de rotas é dinâmica
→ overhead alto
● Possibilidade de multiplas rotas até o destino

9. Enlace IEEE 802.11
● Redes MANET + BSS:
– Existe a possibilidade de implementações com
diferentes arquiteturas de enlace
– EX: manet + BSS

10. Enlace IEEE 802.11
● Nível de enlace IEEE 802.11
– Controle de comunicação de nível físico
– Baseado no padrão IEEE 802.3 (ethernet)
– Utiliza endereços MAC compatíveis com ethernet
– Controle de acesso ao meio: CSMA/CA
– Controle de erros tipo stop-and-wait

11. Enlace IEEE 802.11
● Controle de erros:
– Utiliza reconhecimento por quadro (ACK)
– Ação atômica (stop-and-wait)
– Comunicação half-duplex
● Uma estação transmite por vez
quadro
Time-out
ACK

12. Enlace IEEE 802.11
● Nodos “escondidos”
– Problema de raio de alcance
– Impede o uso de CSMA/CD

13. Enlace IEEE 802.11
● Solução → CSMA/CA
– Quadros de RTS (Request To Send)
– CTS (Clear To Send)
RTS
Time-out
CTS
quadro
ACK

14. Enlace IEEE 802.11
● Solução → CSMA/CA
– Todas as estações escutam o CTS (transmitido
pelo AP) e silenciam
RTS
CTS CTS
quadro
ACK

15. Enlace IEEE 802.11
● Solução → CSMA/CA
– Processo de transmissão com CSMA/CA

16. Enlace IEEE 802.11
● Solução → CSMA/CA
– Tempos entre quadros
● SIFS (short interframe space)
– Alta prioridade → ações atômicas
– RTS, CTS e ACK
● DIFS (distributed coordination function FS)
– Tempo mínimo entre o final da transmissão e o início de outra
● PIFS (point coordination function FS)
– Tempo mínimo entre o final da transmissão e o acesso do AP
para envio de token
– Utilizado apenas em casos de acesso ao meio ordenado
● EIFS (extended IFS)
– Tempo entre duas transmissões
– Valor varia de acordo com as transmissões

17. Enlace IEEE 802.11
● Solução → CSMA/CA
– Solução para uma situação específica
● Nodos escondidos
– Acarreta no aumento de overhead
– Seu uso pode ser controlado no AP
● Threshold para RTS → tamanho mínimo de quadros
que irão utilizar CSMA/CA
● Quadros menores são transmitidos sem RTS (usando
apenas CSMA)

18. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– Deve respeitar uma máquina de estados:

19. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– Configuração da placa cliente
● Tipo de rede (BSSType)
– Ad-hoc
– Infra estrutura (BSS)
– Qualquer
● Nome da rede (SSID)
– Uma rede específica
– Qualquer rede

20. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– Configuração da placa cliente
● Tipo de descoberta da rede (scan type)
– Passivo → aguarda beacon frames
– Ativo → utiliza probe request
● Canal a ser utilizado (channel)
– Especifica um canal 1 → 11
– Qualquer canal (faz varredura de todos em busca da rede)

21. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– A estação deve “encontrar” a rede
● O AP divulga sua existência através de beacon frames

22. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
● Por segurança o AP pode não divulgar o nome da
rede, obrigando a estação a utilizar probe request

23. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
● O AP responde ao Probe Request com um Probe
Response:

24. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– Após a identificação do SSID e troca de
mensagens iniciais
● Estado 1 → Não autenticado, Não associado
– Passa-se para a fase de autenticação
● Padrão inicial:
– Open System
– Shared Key (WEP)
● Adicionados Posteriormente:
– PSK - Pre-Shared Key (WPA, WPA2)
– 802.1x (WEP, WPA, WPA2)

25. Enlace IEEE 802.11
● Autenticação Open System
– Autenticação nula
– Qualquer estação é autenticada por padrão
– Protocolo:
1 → Estação envia uma requisição de autenticação
2 → AP aceita a autenticação (sempre successfull)

26. Enlace IEEE 802.11
● Autenticação Shared Key
– Utiliza WEP com texto desafio
● O WEP utiliza criptografia simétrica (chave única)

27. Enlace IEEE 802.11
● Autenticação Pre-Shared Key
– Similar ao Shared Key
– A chave é utilizada apenas na autenticação
● Autenticação 802.1x
– Necessita de um servidor RADIUS
– O AP serve como um NAS (Network Access
Server)
– A comunicação ocorre entre cliente e servidor
RADIUS
– O servidor RADIUS informa ao AP o resultado da
autenticação

28. Enlace IEEE 802.11
● Para conexão de uma estação com a rede
– Após a autenticação
● Estado 2 → Autenticado, Não associado
– Fase de associação
● Passagem automática do estado 2 → 3
● Estado 3 → Autenticado, Associado
● Agora a estação pode receber/transmitir quadros de
enlace na rede
● Acesso ao servidor DHCP, etc...