Tecnologias Atuais de Redes - Aula 2 - Redes Sem Fio [Apostila]

Tecnologias Atuais de Redes
Redes Sem Fio
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Redes Sem Fio
1. Introdução
Geralmente, a forma mais rápida de se implementar uma rede de computadores é por meio
da utilização de cabos, sejam eles de par trançado ou de fibra óptica. Para pequenas redes,
com poucos pontos, é uma boa opção, mas para redes com dezenas ou centenas de estações
se torna uma opção bastante cara, pois seriam necessários muitos metros de cabo e muitos
concentradores (switches) para montar a rede, além de outros fatores, como a estruturação
da rede.
Além do problema do custo, a flexibilidade, em relação a possíveis mudanças de posição dos
dispositivos, acréscimo de novas estações ou qualquer outra modificação no estado original
da rede que demande alteração no cabeamento. A utilização de cabos também se torna
inviável em muitos outros casos.
As redes sem fio proporcionam justamente a flexibilidade que falta às redes cabeadas
tradicionais. É válido ressaltar que não é necessário optar por uma ou outra, pois de acordo
com a situação pode-se usar a combinação dos dois tipos de rede.
Usar redes sem fio é cada vez mais comum, principalmente pela enorme presença de
smartphones, tablets e afins. Muitas vezes é preferível até mesmo usar uma rede sem fio de
algum estabelecimento (escola, lanchonete, escritório, etc.) do que o 3G da operadora, já que
quase sempre essa opção é mais rápida e mais econômica (consumo de bateria).
A configuração de uma rede sem fio envolve um número maior de opções, incluindo a escolha
dos tipos de antenas e o sistema de encriptação, além de muitos outros fatores de otimização
e segurança presentes na interface de administração do ponto de acesso. Entretanto, nada
que seja de outro mundo.
2. Conceitos e Terminologias
2.1. Rede Sem Fio
Uma rede sem fio (wireless) é um sistema que interliga vários equipamentos fixos ou móveis
utilizando o ar como meio de transmissão. É semelhante a uma rede local com fio
convencional (que segue o padrão IEEE 802.3), com exceção de que a rede sem fio usa
ondas de rádio, em vez de cabos.
2.2. Zona de Cobertura
As redes wireless podem ser classificadas quanto à zona de cobertura em:

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• WPAN – Wireless Personal Area Network.
o Exemplos: bluetooth, infravermelho.
• WLAN – Wireless Local Area Network.
o Exemplos: Wi-Fi.
• WMAN – Wireless Metropolitan Area Network.
o Exemplos: WiMAX.
• WWAN – Wireless Wide Area Network.
o Exemplos: GSM, 3G.
Figura 1: Zona de cobertura das redes sem fio.
2.3. Modelo OSI
É válido ressaltar que as placas Wi-Fi também são placas Ethernet. As diferenças ficam por
conta das camadas física e de enlace do Modelo OSI.
A camada física nas placas Wi-Fi engloba os transmissores e antenas, e a camada de
enlace é responsável pela modulação do sinal, encriptação (emprego da criptografia),
correção de erros e outras funções executadas pelo chipset da placa.
Da camada de rede em diante o funcionamento é o mesmo das redes cabeadas.
3. Alcance
O número máximo de clientes simultâneos suportados por um ponto de acesso é variável,
dependendo do fabricante e do firmware utilizado.

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Alguns pontos de acesso antigos do padrão 802.11b eram limitados a 30 clientes, sendo que
os atuais suportam um número maior. O grande problema é que a banda disponível deve ser
compartilhada por todos os clientes, e sendo assim quanto mais clientes se conectarem ao
ponto de acesso, mais baixa será a velocidade prática da rede. E dependendo da utilização
de cada cliente, quanto mais banda demandarem (vídeos na internet, jogos online etc.), menor
será a capacidade do ponto de acesso suportar mais clientes, não conseguindo suportar mais
do que 20 ou 30.
Uma das soluções mais viável para atender a um grande número de clientes é a utilização de
múltiplos pontos de acesso configurados com o mesmo SSID (Service Set Identifier). Com
isso, eles passam a formar uma única rede, e os clientes passam a se conectar
automaticamente ao ponto de acesso que ofereça melhor sinal. Para melhorar o desempenho
da rede é bom que se conecte os pontos de acesso por meio de cabos, além de configurá-los
para trabalhar em canais diferentes, para que não interfiram a transmissão entre si.
Quando a necessidade é de aumentar o alcance da rede, deve-se utilizar repetidores wireless,
que permitem estender o sinal de um ponto de acesso principal sem a necessidade de
conectar um cabo até eles.
O alcance das redes wireless varia bastante por conta dos obstáculos pelo caminho e pelo
tipo de antenas usadas, entre outros fatores. O alcance prometido pelos fabricantes é o
seguinte:
• Redes 802.11b/g:
o Ambientes fechados: 30 metros;
o Ambientes abertos: 150 metros.
• Redes 802.11n:
o Ambientes fechados: 70 metros;
o Ambientes abertos: 250 metros.
Todavia, esses valores são apenas estimativas baseadas em testes padronizados feitos pelos
fabricantes. Na prática ocorre muita variação, explicada por três fatores:
• O ganho das antenas instaladas no ponto de acesso e no cliente;
• A potência dos transmissores;
• Os obstáculos e pontos de interferência presentes no meio.
4. Interferência
As principais barreiras para o sinal wireless são as seguintes:
• Antenas baixas: Quanto mais altas as antenas estiverem posicionadas, menos
barreiras o sinal do wireless encontrará no caminho.

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• Telefone sem fio: Alguns modelos trabalham na frequência de 2.4 GHz, a mesma
usada por equipamentos 802.11b e 802.11g, podendo afetar a qualidade do sinal
wireless.
• Concreto e trepadeiras: Os dois já costumam prejudicar a propagação das ondas
quando estão sozinhos, e com o seu efeito somado pode-se considerar um verdadeiro
firewall.
• Micro-ondas: É a mesma lógica dos telefones sem fio, onde os micro-ondas usam a
frequência de 2.4 GHz.
• Computador no chão: O princípio do quanto mais alto melhor também vale para as
placas e os adaptadores colocados nos computadores.
• Água: Grandes recipientes com água, como aquários e bebedouros, são inimigos da
boa propagação do sinal wireless.
• Vidros e árvores: O vidro é outro material que influencia negativamente na qualidade
do sinal wireless, e somado a árvores, compromete ainda mais o sinal.
• Diferentes redes instaladas na mesma área: Os canais disponíveis são rapidamente
saturados, fazendo com que o tráfego de uma reduza o desempenho da outra.
A combinação de todos esses fatores faz com que o alcance da rede varie bastante de acordo
com o ambiente. Você pode conseguir um sinal de um ponto de acesso a 100 metros de
distância, mas pode não conseguir o sinal do ponto de acesso do vizinho a 20 metros de
distância. Para compensar grandes distâncias, obstáculos ou interferências, o ponto de
acesso reduz a velocidade de transmissão da rede. Os 54 megabits do 802.11g podem se
transformar em 11, 5.5, 2, ou até mesmo 1 megabit.
5. Padrões
O 802.11 é um conjunto de padrões criados pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics
Engineers) para o uso em redes wireless. Originalmente, previa taxas de transmissão de 1 e
2 megabits, usando a faixa dos 2.4 GHz, escolhida por ser uma faixa de frequência não
licenciada (de uso livre).
No início, as placas 802.11 conviveram com placas baseadas em padrões proprietários como,
por exemplo, o Arlan (da Aironet) e o WaveLAN (da NCR), que consequentemente eram
incompatíveis entre si.
5.1. Wi-Fi
Além dos padrões IEEE, existe o Wi-Fi (Wireless Fidelity), uma certificação opcional (marca
da Wi-Fi Alliance) para produtos compatíveis com os padrões, que assegura que eles sejam
intercompatíveis.

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Figura 2: Logo Wi-Fi Certified.
A certificação Wi-Fi é relativamente cara e demorada, e apenas produtos certificados podem
ostentar o logo Wi-Fi Certified. Alguns produtos que não passam pela certificação não são
vendidos como produtos Wi-Fi, embora isso não signifique necessariamente que eles não são
compatíveis.
5.2. 802.11b
O 802.11b foi o primeiro padrão wireless usado em grande escala. Publicado em outubro de
1999, marcou a popularização da tecnologia, permitindo que placas de diferentes fabricantes
se tornassem compatíveis e os custos caíssem, fruto do aumento da demanda e da
concorrência.
Mesmo obsoleto, o 802.11b ainda é suportado pelos pontos de acesso atuais devido à grande
disponibilidade de dispositivos antigos compatíveis com ele. Entretanto, a presença desses
dispositivos na rede faz com que o seu desempenho seja nivelado por baixo, pois o ponto de
acesso é obrigado a efetuar as transmissões respeitando os 11 megabits do 802.11b.
5.3. 802.11a
O padrão 802.11a começou a ser desenvolvido antes do 802.11b, mas foi finalizado poucos
dias depois. Trabalha na frequência de 5 GHz, oferecendo uma velocidade teórica de 54
megabits, porém em distâncias menores (cerca de metade) em relação ao 802.11b usando a
mesma potência e o mesmo tipo de antena.
Em muitos casos, você pode preferir desativar a compatibilidade do ponto de
acesso com o 802.11b, para evitar que clientes com hardware antigo
prejudiquem o desempenho da rede.
A faixa de frequência dos 5 GHz é muito mais "limpa", pois o número de
dispositivos que a utilizam é muito menor do que a faixa dos 2.4 GHz.

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A incompatibilidade entre os padrões 802.11a e 802.11b se dava pela utilização de
frequências diferentes, o que fez com que o 802.11anão ganhasse popularidade. Os pontos
de acesso dual-band (que atendiam clientes dos dois padrões) eram mais caros e por isso
foram pouco populares.
5.4. 802.11g
O padrão 802.11g utiliza a mesma faixa de frequência do padrão 802.11b (2.4 GHz), fazendo
com que ambos sejam intercompatíveis. Sua velocidade teórica é de 54 megabits (assim
como o padrão 802.11a), graças à incorporação de novas tecnologias de modulação de sinal.
5.5. 802.11n
A criação do padrão 802.11n ocorreu em 2004. O IEEE montou uma força tarefa com o intuito
de desenvolver um novo padrão 802.11, objetivando oferecer velocidades reais de
transmissão superiores às das redes cabeadas de 100 megabits, além de melhorias em
relação à latência, ao alcance e à confiabilidade de transmissão.
A solução encontrada foi combinar melhorias nos algoritmos de transmissão e do uso do
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), que permite que a placa utilize diversos fluxos de
transmissão, utilizando vários conjuntos transmissores, receptores e antenas, transmitindo os
dados de forma paralela.
Há a possibilidade de criar pontos de acesso e placas 802.11ndas seguintes formas:
• Dois emissores e dois receptores (2x2), que precisam de duas antenas;
• Dois emissores e três receptores (2x3), que precisam de três antenas;
• Três emissores e três receptores (3x3), que precisam de três antenas;
• Quatro emissores e quatro receptores (4x4), que precisam de quatro antenas.
Somando-se todas as melhorias, foi possível aumentar tanto a velocidade de transmissão
quanto o alcance. A velocidade nominal subiu de 54 para 300 megabits (600 megabits nos
APs 4x4, capazes de transmitir 4 fluxos simultâneos) e o uso de múltiplos fluxos de
transmissão torna o alcance do sinal quase duas vezes maior.
5.6. 802.11ac
O padrão 802.11ac teve suas especificações desenvolvidas entre os anos de 2011 e 2013.
Seu foco é a velocidade, mais do que qualquer outro padrão, com a rede alcançando
velocidades cada vez maiores. Sua velocidade é estimada em até 433 Mbps no modo mais

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simples, sendo possível, teoricamente, superar a casa dos 6 Gbps em um modo mais
avançado que usa múltiplas vias de transmissão.
Uma de suas características é a transmissão de dados em 5 GHz. Outro grande benefício do
padrão é o alcance do sinal que pode chegar a realizar transmissões para computadores ou
outros dispositivos que estejam a 200 metros de distância.
Além da melhoria da cobertura, da velocidade, 802.11ac tornou a distribuição dos dados mais
inteligente, onde as ondas não são propagadas de forma uniforme em todas as direções como
nos padrões passados. Os roteadores reforçam o sinal para as áreas aonde existem
dispositivos conectados, tecnologia essa chamada de Beamforming. Com esse recurso os
problemas com os pontos cegos, ou seja, os locais aonde o sinal não chegava, são
parcialmente resolvidos.
Outra tecnologia utilizada é o MU-MIMO (Multi-User MIMO), que permite transmissão e
recepção de sinal de vários terminais, como se estes trabalhassem de maneira colaborativa.
Padrão Frequência Capacidade
802.11b 2.4 GHz 11 Mbps
802.11a 5 GHz 54 Mbps
802.11g 2.4 GHz 54 Mbps
802.11n 2.4 GHz e 5 GHz 65 a 600 Mbps
802.11ac 5 GHz 433 Mbps a 6 Gbps
Tabela 1: Resumo das especificações técnicas dos padrões 802.11b/a/g/n.
6. Segurança
Uma rede cabeada pode ser acessada apenas por usuários que tenham acesso físico aos
cabos. Isso garante certa segurança, pois para obter acesso à rede o invasor deveria ter
acesso ao local. Já nas redes wireless, o sinal é transmitido pelo ar, consequentemente
qualquer dispositivo com uma antena suficientemente sensível poderia captar o sinal da rede
e, se nenhuma medida mínima de segurança for tomada, ganhar acesso a ela.
Os sistemas de encriptação surgiram para garantir a confidencialidade dos dados da rede
wireless. Eles embaralham os dados de modo que eles não façam sentido sem a chave de
decriptação apropriada.
É possível captar o sinal de uma rede wireless de muito mais longe
que o alcance divulgado pelos fabricantes utilizando antenas de
alto ganho, principalmente antenas direcionais, que concentram o
sinal em uma faixa bastante estreita.

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6.1. WEP
O WEP (Wired-Equivalent Privacy) surgiu com a promessa de proporcionar um nível de
segurança equivalente ao das redes cabeadas, o que rapidamente se revelou um fracasso.
São dois os padrões WEP: 64 e 128 bits. Os primeiros padrões 802.11b suportavam apenas
o padrão de 64 bits, mas logo o suporte ao WEP de 128bits virou norma. Alguns fabricantes
implementaram extensões proprietárias que permitiam utilizar chaves de 256 bits.
A grande desvantagem do WEP é ser baseado no uso de vetores de inicialização que,
juntamente com outras vulnerabilidades, tornam as chaves muito fáceis de quebrar. Em
relação ao tamanho da chave, as chaves de 128 bits são tão fáceis de quebrar quanto as de
64 bits, sendo o processo apenas um pouco mais demorado.
É altamente recomendável não utilizar o WEP atualmente, devendo o mesmo ser substituído
pelos sistemas de encriptação mais sofisticados.
6.2. WPA e WPA2
Com a série de vulnerabilidades apresentadas pelo WEP, a Wi-Fi Alliance passou a trabalhar
no padrão 802.11i, que diferentemente dos padrões 802.11b/a/g/n não é um novo padrão de
rede, e sim um padrão de segurança, desenvolvido para ser implantado nos demais padrões.
Antes mesmo de concluir o padrão 802.11i, foi criado como medida emergencial o WPA
(Wired Protected Access), um padrão de transição, com a finalidade de substituir o WEP sem
a necessidade de mudanças no hardware dos pontos de acesso e nas placas antigas.
Lançado em 2003, o WPA é suportado praticamente por todos os equipamentos fabricados
desde então. Como não são necessárias mudanças no hardware, equipamentos antigos
podem ganhar suporte ao WPA através de atualizações de firmware.
Com a utilização do TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) - a chave de encriptação é trocada
periodicamente e a chave definida na configuração da rede é usada apenas para fazer a
conexão inicial -, além de outras melhorias, o WPA se tornou um sistema relativamente
seguro, não possuindo brechas óbvias de segurança. Chaves fáceis ou com poucos
caracteres são fáceis de quebrar com o uso de programas que realizam ataques de força
bruta, mas chaves com 20 caracteres ou mais são inviáveis de se quebrar.
O WPA2 é a versão finalizada do 802.11i, ratificada em 2004. A principal diferença é que o
WPA utiliza o algoritmo RC4 (o mesmo sistema de encriptação do WEP) e garante a
segurança da conexão por meio da troca periódica da chave de encriptação utilizando o TKIP,
enquanto o WPA2 utiliza o AES (Advanced Encryption Standard), um sistema de encriptação
mais seguro e mais pesado, baseado no uso de chaves de 128 e 256 bits.

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6.2.1. WPA-Personal e WPA-Enterprise
O WPA-Personal (WPA-PSK) é a versão "doméstica" do WPA, onde é utilizada uma chave
de autenticação, chamada de WPA Personal (ou WPA-PSK, abreviação de Pre-Shared Key).
O WPA-Enterprise utiliza uma estrutura mais complexa, na qual o ponto de acesso é ligado
a um servidor RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) que controla a
autenticação.
Os nomes WPA-Personal, WPA-PSK e WPA-Enterprise dizem respeito ao funcionamento do
sistema de autenticação, enquanto o WPA e o WPA2 dizem respeito ao algoritmo de
encriptação usado (TKIP ou AES).
7. Exercícios de Fixação
1) De que precisamos para montar uma rede sem fio?
2) Qual o máximo, e o que determina a velocidade da rede sem fio?
3) Qual velocidade podemos alcançar em uma rede utilizando os padrões B e G?
4) Quais procedimentos de segurança são recomendados em uma rede wireless?
5) Cite alguns objetos e situações que interferem no sinal de uma rede wireless?
6) O que fazer quando o sinal estiver ruim numa determinada área?
7) Existe um limite de usuários para acessar o ponto de acesso?
8) Defina os seguintes conceitos:
a) Access Point;
b) WLAN, WMAN e WWAN;
c) WEP, WPA e WPA2.
8. Pesquisas
• Bluetooth e Infravermelho;
• Wi-Max;
• GSM;
• Vetores de Inicialização;
Os equipamentos atuais suportam os dois padrões. Independente
da escolha, é importante definir uma boa senha, com pelo menos
20 caracteres e o uso de letras maiúsculas, minúsculas, números e
caracteres especiais aleatoriamente. Não adianta nada utilizar o
sistema de encriptação robusto se as senhas usadas são fáceis de
adivinhar.

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• MIMO e MU-MIMO.
9. Referências
• Rede Sem Fio
o http://www.oficinadanet.com.br/post/2961-o-que-e-wireless-e-como-funciona
o pt.wikipedia.org/wiki/Rede_sem_fio
• IEEE 802.11
o pt.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11
• Wi-Fi
o www.infowester.com/wifi.php
• Alcance
o http://www.hardware.com.br/artigos/aumentando-sinal-wireless/
• Padrões
o www.tecmundo.com.br/internet/2764-wireless-diferencas-entre-as-geracoes-
b-g-e-n.htm
o http://www.hardware.com.br/artigos/entendendo-wifi-802.11-ac/
• Segurança
o www.clubedohardware.com.br/artigos/963
• TKIP
o http://pt.wikipedia.org/wiki/TKIP
• AES
o http://pt.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard

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