Topologia wireless

Introdução

O grande problema em utilizar cabos é que o custo do cabeamento cresce exponencialmente junto

com o número de clientes e a distância a cobrir. Montar uma rede entre 3 ou 4 micros em um

escritório acaba saindo barato, pois você precisa apenas de um switch e alguns metros de cabos,

mas cabear uma rede com 500 estações, incluindo diversos andares de um prédio (por exemplo)

acaba sendo muito caro. Além disso, uma rede cabeada oferece pouca flexibilidade; se você

precisar mudar alguns micros de lugar ou adicionar novas estações à rede, vai precisar alterar o

cabeamento.

Existem ainda muitas situações onde simplesmente não é viável utilizar cabos, como no caso de

prédios antigos, onde não existem canaletas disponíveis e em situações onde é necessário

interligar pontos distantes, como dois escritórios situados em dois prédios diferentes por exemplo,

onde você precisaria adquirir uma linha dedicada entre os dois pontos, com a empresa de telefonia

local (o que é caro) ou criar uma VPN, via internet (o que resultaria em uma conexão lenta e com

muita latência).

Nos últimos anos as redes wireless caíram de preço e se tornaram extremamente populares.

Configurar uma rede wireless envolve mais passos do que uma rede cabeada e um número muito

maior de escolhas, incluindo o tipo de antenas e o sistema de encriptação a utilizar, sem falar no

grande volume de opções para otimizar a conexão presentes na interface de administração do

ponto de acesso.

. Wi-Fi (Wireless Fidelity): Um novo conceito para comunicação em rede e sem fio (referente à norma IEE802.11b). É semelhante ao BlueTooth usado para interligar periféricos de um computador. Assim como o Wi-Fi o Bluetooth trabalha com a banda de radiofreqüência denominada de ISM (Industrial, Scientific and Medical), situada na faixa entre 2,4GHz e 2,48GHz.

Padronização: As primeiras especificações para o Wi-Fi ficaram prontas em 1997 e definiam uma freqüência de operação de 2,4 Ghz com uma taxa de transferência de dados de 1 e 2 Mbps. Só em 1999 foram estabelecidos os padrões "11a" e "11b" . Pelas especificações IEEE 802.11b, a transferência máxima é de 11 Mbps operando em 2,4 Ghz. No padrão IEEE 802.11a, a transferência máxima é de 54Mbps e novas especificações devem elevar este valor até 100Mbps (operando a 5,7Ghz).

Cobertura: O raio de cobertura do padrão Wi-Fi varia de 60 a 120 metros.

Equipamentos: São utilizados dois equipamentos numa rede local sem fio:

3.1: Estação sem fio - geralmente um computador equipado com cartão NIC (Network Interface Card)3.2: Ponto de acesso uma ponte (bridge) entre a rede com fio e a rede local sem fio.

Equipamentos utilizados nas redes:

1. GateWay: É uma passagem constituída de hardware e software, um "portão" (gate) que uma rede utiliza para se comunicar com outra rede que tem arquitetura diferente.O Gateway realiza as conversões de protocolos para que as redes possam

se entender. Em uma rede local (LAN) ele pode ser usado, por exemplo, para conectar os computadores da rede a um mainframe ou à Internet.

2. Roteador: É um dispositivo utilizado para gerenciar a transferência de dados entre duas redes de computadores. É o roteador que escolhe o melhor caminho para que a informação chegue ao destino. Geralmente são usados para ligar uma LAN (Local Area Network - rede local) a uma WAN (Wide Area Network - rede de longa distância).

 

3. Firewall: O Firewall é um complexo de hardware e software necessários para filtrar o tráfego, ou seja, barrar dados inconvenientes entre duas redes. Ele monitora as milhares de portas usadas na comunicação dos aplicativos e funciona como uma parede (wall). Alguns firewalls simples são o Norton Personal Firewall da Symantec e o ZoneAlarm Pro da Zone Labs.

4. Hub x Switch: o Hub é recomendado para redes cliente-servidor e em uma configuração estrela, como concentrador, ele funciona desta maneira:

* O Hub transmite as informações que chegam para todas as estações conectadas a ele* As estações podem transmitir informações para o Hub, mas só deve acontecer uma transmissão de cada vez

O Switch tem melhor performance que o Hub, porém é mais caro. É recomendado para redes com grande tráfego ponto-a-ponto (peer-to-peer) pois o Switch transmite cada pacote de dados diretamente para o destinatário, uma estação específica;

A topologia básica

Em uma rede wireless, o hub é substituído pelo ponto de acesso (access-point em inglês,

comumente abreviado como "AP" ou "WAP", de wireless access point), que tem a mesma função

central que o hub desempenha nas redes com fios: retransmitir os pacotes de dados, de forma que

todos os micros da rede os recebam. A topologia é semelhante à das redes de par trançado, com o

hub central substituído pelo ponto de acesso. A diferença no caso é que são usados transmissores

e antenas em vez de cabos.

Os pontos de acesso possuem uma saída para serem conectados em um hub/switch tradicional,

permitindo que você "junte" os micros da rede com fios com os que estão acessando através da

rede wireless, formando uma única rede, o que é justamente a configuração mais comum.

Existem poucas vantagens em utilizar uma rede wireless para interligar micros desktops, que

afinal não precisam sair do lugar. O mais comum é utilizar uma rede cabeada normal para os

desktops e utilizar uma rede wireless complementar para os notebooks, palmtops e outros

dispositivos móveis.

Você utiliza um hub/switch tradicional para a parte cabeada, usando cabo também para interligar

o ponto de acesso à rede. O ponto de acesso serve apenas como a "última milha", levando o sinal

da rede até os micros com placas wireless. Eles podem acessar os recursos da rede normalmente,

acessar arquivos compartilhados, imprimir, acessar a internet, etc. A única limitação fica sendo a

velocidade mais baixa e o tempo de acesso mais alto das redes wireless.

Isso é muito parecido com juntar uma rede de 10 megabits, que utiliza um hub "burro" a uma rede

de 100 megabits (um uma rede de 100 megabits com uma rede gigabit), que utiliza um switch. Os

micros da rede de 10 megabits continuam se comunicando entre si a 10 megabits, e os de 100

continuam trabalhando a 100 megabits, sem serem incomodados pelos vizinhos. Quando um dos

micros da rede de 10 precisa transmitir para um da rede de 100, a transmissão é feita a 10

megabits, respeitando a velocidade do mais lento.

Nesse caso, o ponto de acesso atua como um bridge, transformando os dois segmentos em uma

única rede e permitindo que eles se comuniquem de forma transparente. Toda a comunicação flui

sem problemas, incluindo pacotes de broadcast.

Para redes mais simples, onde você precise apenas compartilhar o acesso à internet entre poucos

micros, todos com placas wireless, você pode ligar o modem ADSL (ou cabo) direto ao ponto de

acesso. Alguns pontos de acesso trazem um switch de 4 ou 5 portas embutido, permitindo que

você crie uma pequena rede cabeada sem precisar comprar um hub/switch adicional.

Com a miniaturização dos componentes e o lançamento de controladores que incorporam cada

vez mais funções, tornou-se comum o desenvolvimento de pontos de acesso que incorporam

funções adicionais. Tudo começou com modelos que incorporavam um switch de 4 ou 8 portas que

foram logo seguidos por modelos que incorporam modelos com funções de roteador, combinando

o switch embutido com uma porta WAN, usada para conectar o modem ADSL ou cabo, de onde

vem a conexão. Estes modelos são chamados de wireless routers (roteadores wireless).

O ponto de acesso pode ser então configurado para compartilhar a conexão entre os micros da

rede (tanto os ligados nas portas do switch quanto os clientes wireless), com direito a DHCP e

outros serviços. Na maioria dos casos, estão disponíveis apenas as funções mais básicas, mas

muitos roteadores incorporam recursos de firewall, VPN e controle de acesso.

Por estranho que possa parecer, as funções adicionais aumentam pouco o preço final, pois devido

à necessidade de oferecer uma interface de configuração e oferecer suporte aos algoritmos de

encriptação (RC4, AES, etc.), os pontos de acesso precisam utilizar controladores relativamente

poderosos. Com isso, os fabricantes podem implementar a maior parte das funções extras via

software, ou utilizando controladores baratos. Isso faz com que comprar um roteador wireless saia

bem mais barato do que comprar os dispositivos equivalentes separadamente. A única questão é

mesmo se você vai utilizar ou não as funções extras.

Existem ainda roteadores wireless que incluem um modem ADSL, chamados de "ADSL Wireless

Routers". Basicamente, eles incluem os circuitos do modem ADSL e do roteador wireless na

mesma placa, e rodam um firmware que permite configurar ambos os dispositivos. O link ADSL

passa então a ser a interface WAN, que é compartilhada com os clientes wireless e com os PCs

ligados nas portas do switch. O quinto conector de rede no switch é então substituído pelo

conector para a linha de telefone (line), como neste Linksys WAG54G:

Embora mais raros, você vai encontrar também roteadores com modems 3G integrados

(chamados de Cellular Routers ou 3G Routers), que permitem conectar via EVDO (Vivo) ou

UMTS/EDGE/GPRS (Claro, Tim e outras), usando um plano de dados. O modem pode ser tanto

integrado diretamente à placa principal quanto (mais comum) instalado em um slot PC-Card. A

segunda opção é mais interessante, pois permite que você use qualquer placa.

Dois exemplos de roteadores 3G são o Kyocera KR1 e o ZYXEL ZYWALL 2WG. Em ambos os casos

os roteadores usam placas externas, que são adquiridas separadamente. O Kyocera suporta tanto

modems PC-Card quanto USB, enquanto o ZYXEL suporta apenas modems PC-Card:

Alguns modelos combinam o modem 3G e um modem ADSL, oferendo a opção de usar a conexão

3G como um fallback para o ADSL, usando-a apenas quando o ADSL perder a conexão. Esta

combinação é interessante para empresas e para quem depende da conexão para trabalhar, mas

resulta em produtos mais caros, que nem sempre são interessantes.

Continuando, além dos pontos de acesso "simples" e dos roteadores wireless, existe ainda uma

terceira categoria de dispositivos, os wireless bridges (bridges wireless), que são versões

simplificadas dos pontos de acesso, que permitem conectar uma rede cabeada com vários micros

a uma rede wireless já existente. A diferença básica entre um bridge e um ponto de acesso é que

o ponto de acesso permite que clientes wireless se conectem e ganhem acesso à rede cabeada

ligada a ele, enquanto o bridge faz o oposto, se conectando a um ponto de acesso já existente,

como cliente.

O bridge é ligado ao switch da rede e é em seguida configurado como cliente do ponto de acesso

remoto através de uma interface web. Uma vez conectado às duas redes, o bridge se encarrega de

transmitir o tráfego de uma rede à outra, permitindo que os PCs conectados às duas redes se

comuniquem.

Usar um ponto de acesso de um lado e um bridge do outro permite conectar diretamente duas

redes distantes, sobretudo em prédios diferentes ou em áreas ruais, onde embora a distância seja

relativamente grande, existe linha visada entre os dois pontos. Como o trabalho de um bridge é

mais simples que o de um ponto de acesso, muitos fabricantes aproveitam para incluir funções de

bridge em seus pontos de acesso, de forma a agregar valor.

Fisicamente, os bridges são muito parecidos com um ponto de acesso, já que os componentes

básicos são os mesmos. Em geral eles são um pouco mais baratos, mas isso varia muito de acordo

com o mercado a que são destinados. A seguir temos o D-Link DWL-3150 e o Linksys WET54G, dois

exemplos de bridges de baixo custo:

Continuando, existe também a possibilidade de criar redes ad-hoc, onde dois ou mais micros com

placas wireless se comunicam diretamente, sem utilizar um ponto de acesso, similar ao que temos

ao conectar dois micros usando um cabo cross-over.

No modo ad-hoc a área de cobertura da rede é bem menor, já que a potência de transmissão das

placas e a sensibilidade das antenas são quase sempre menores que as do ponto de acesso e

existem outras limitações, mas apesar disso as redes ad-hoc são um opção interessante para criar

redes temporárias, sobretudo quando você tem vários notebooks em uma mesma sala. Na época

do 802.11b, as redes ad-hoc ofereciam a desvantagem de não suportarem encriptação via WPA, o

que tornava a rede bastante insegura. Mas, o suporte ao WPA está disponível ao utilizar clientes

com placas 802.11g ou 802.11n e pode ser ativado na configuração da rede.

BSS (Basic Service Set) corresponde a uma célula de comunicação da rede sem fio. STA (Wireless LAN Stations) são os diversos clientes da rede.

AP (Access Point) é o nó que coordena a comunicação entre os STAs dentro da BSS, o AP funciona como uma ponte de comunicação entre a rede sem fio e a rede convencional.

DS (Distribution System) corresponde ao backbone da WLAN, realizando a comunicação entre os APs.

ESS (Extended Service Set) é o conjunto de células BSS cujos APs estão conectados a uma mesma rede convencional.

Nestas condições um STA pode se movimentar de uma célula BSS para outra permanecendo conectada à rede, este processo é denominado de Roaming.

As Redes WLAN Podem ser configuradas como:

Ad-hoc mode – Independent Basic Service Set (IBSS) Na configuração Ad-hoc mode a comunicação entre as estações de trabalho é estabelecida diretamente, sem a necessidade de um AP e de uma rede física para conectar as estações.

Infrastructure mode – Infrastructure Basic Service Set

Na configuração Infrastructure mode a rede possui pontos de acessos (AP) fixos que conectam a rede sem fio à rede convencional e estabelecem a comunicação entre os diversos clientes.

Qualquer tipo de placa WLAN (placa de rede sem fios) é projetada para ser compatível com qualquer outro produto de redes (LANs) sem fio que seja baseado na tecnologia de transmissão DSSS (direct sequence spread spectrum) e em OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) e estar em conformidade com as seguintes normas:

• IEEE 802.11a sobre LANs sem fio de 5 GHz

• IEEE 802.11b-1999 sobre LANs sem fio de 2,4 GHz

• IEEE 802.11g sobre LANs sem fio de 2,4 GHz

• Certificação Wi-Fi (Wireless Fidelity, Fidelidade da comunicação sem fio), conforme definida pela WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance).

Todo tipo de dispositivo de transmissão emite energia eletromagnética de freqüência de rádio, a potência, ou a quantidade de energia emitida por placas wlan é bem menor que a energia eletromagnética emitida por outros dispositivos sem fio, como exemplo podem ser citados os telefones celulares, existem aparelhos que podem transmitir até com 1/2 watt de potência, com potência de 1 watt utilizando HT (Halkie Talkie) operam os rádio amadores da faixa de 2 metros (144 MHz), de 3 a 5 waats operam os operadores da faixa do cidadão (11 metros), como fica fácil perceber que para cada faixa de frequência existe uma quantidade de potência média para alcançar um determinado objetivo em se tratando de alcance entre as estações transmissoras e as estações receptoras.

No caso de placas de rede sem fio (redes wireless), a frequência utilizada é ao redor de 2.4 GHz, e atualmente no Brasil para 2.4 GHz, o máximo de potência permitido é de 400 mW, além disso, as placas devem funcionar de acordo com as diretrizes fornecidas nas normas e recomendações de segurança sobre freqüência de rádio, essas normas e recomendações refletem o consenso da comunidade científica e resultam de deliberações de encontros e comitês de cientistas que estão sempre pesquisando, analisando e interpretando a grande quantidade de literatura de pesquisa.

Existem situações ou ambientes em que o uso de placas WLAN pode ser restrito pelo proprietário do edifício ou por representantes de organizações aplicáveis, exemplos de situações podem ser:

• Uso da placa WLAN a bordo de aeronaves.

• Uso da placa WLAN em qualquer outro ambiente no qual o risco de interferência com outros dispositivos ou serviços seja considerado perigoso ou possa causar danos.

Quem não tem conhecimento da política que se aplica ao uso de dispositivos sem fio em uma empresa ou em um ambiente específico, deve pesquisar sobre o assunto, ao contrário de outras faixas de frequências, nas frequências acima de 1.5 GHZ normalmente é só instalar o equipamento e utilizar, mas existem casos em que é necessário pedir autorização para usar as placas WLAN antes mesmo de ligar o equipamento.

Talvez você nem se deu conta, mas existem advertências sobre a proximidade de dispositivos sem fios proximo a materias explosivos, ou você nunca leu placas com os seguintes avisos?

Não opere transmissores nas proximidades de explosivos nem em ambientes que contenham materiais explosivos, a menos que estes transmissores tenham sido modificados para se qualificarem para serem usados em ambiente que contenha materiais explosivos.

Em aviões e aeroportos existem advertências sobre o uso de dispositivos sem fio em aeronaves, o você nunca viu uma advertência assim?

O regulamento da FCC e da FAA proíbe a operação de dispositivos sem fio de rádio freqüência pois o sinal proveniente de tais dispositivos pode causar interferência em instrumentos críticos da aeronave.

Além de seguir as normas e a legislação aplicável para redes sem fio para evitar problemas com a perda de sinal e com isso o mau rendimento, evitar também problemas de interferência (muito comum em telefones de 2.4 GHz), toda e qualquer placa de rede sem fio precisa ser instalada e utilizada de acordo com as instruções do fabricante e conforme descrito na documentação do usuário que é fornecida com qualquer produto que tenha boa procedência.

É interesasante citar que nenhum fabricante se responsabiliza por qualquer tipo de interferência em rádio, em televisão ou em qualquer tipo de equipamente que tenha

interferência causada por modificações não autorizadas nas placas de rede sem fio.

Por isso fica bem claro que a correção da interferência causada por modificação não autorizada é de inteira responsabilidade do "mexilhão", é claro que revendedores ou distribuidores autorizados não são responsáveis por nenhum dano ou violação das regulamentações governamentais.

É importante garantir que o dispositivo de transmissão de rádio só seja usado em países nos quais o uso desse tipo de dispositivo é aprovado, no cado do Brasil, deve ter um selo informando que tal dispositivo foi aprovado pela ANATEL, agora vai saber se o selo não é falso.