Estudo de caso da Solução Unified Wireless Cisco

Jonas Odorizzi

Curso de Redes e Segurança de Sistemas

Pontifícia Universidade Católica do Paraná

Curitiba, Abril de 2010

RESUMO

Este artigo tem o objetivo avaliar a implementação e administração da solução de

Unified Wireless em uma organização. O modelo avaliado abrange as soluções de

administração para WLAN oferecido pela empresa Cisco Systems, pois esta permitiu

um controle centralizado da infra-estrutura wireless e também possibilitou a

localização de clientes móveis.

1. Introdução

A infra-estrutura de cabeamento das redes locais das organizações já não mais

atende as demandas de mobilidade das pessoas e dispositivos, as necessidades das redes

WLAN estão cada vez mais presentes no nosso dia-a-dia, pois cada vez mais temos a

necessidade de utilizar dispositivos móveis em qualquer lugar e momento, a partir deste

pressuposto organizações vem adotando cada vez mais redes mistas, utilizando no meio

físico par metálico e óptico com radio.

Atualmente no mercado existem várias soluções para WLAN, com diferentes

funcionalidades e valores, neste caso é necessário avaliar algumas questões como: Quais

os benefícios que a organização quer da ferramenta? Qual a área de cobertura? Quantos

dispositivos pretende-se atender ponto de acesso? deve ser também analisado a

topologia da rede atual para estudar qual solução melhor se enquadra na LAN existente.

2. Conceito WLAN

O termo WLAN é utilizado quando se tem uma rede local sem fio, que utiliza sinais de

radio freqüência e segue o padrão IEEE 802.11, as WLAN’s possibilitam uma grande

área de cobertura e boas taxas de transmissão [1]. O padrão estabelecido trabalha

através de dois métodos: Autenticação: verifica se host tem autorização de comunicar-se

na rede.No modo infra-estrutura é quando ocorre a autenticação entre o cliente e o ponto

de acesso. Criptografia: é modo como a informação circula após ser transmitida, os três

tipos de criptografia: WEP, WPA, WP2.

Uma rede WLAN 802.11 tem a seguinte estrutura:

BSS - Basic service set – uma área de

comunicação.

STA - Wireless LAN Stations – clientes

da rede.

AP - Acess Point – ponto de acesso,

através dele o clientes se comunicam.

DS - Distribution System – interliga os

AP’s, o backbone WLAN.

ESS – Extend Service Set - Formada

por um conjunto de BSS.

Figura 1 – Estrutura de uma WLAN.

Os padrões definidos pelo IEEE 802.11 segundo Amaury [1] são:

IEEE 802.11a: Utiliza a tecnica OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing), trabalha na frequencia de 5 GHz.

IEEE 802.11b: Possibilita uma taxa de transmissão superior ao padrão, pois

utiliza o High Rate (HR/DSSS).

IEEE 802.11g: fornece a velocidade do padrão a mas com inteligência de

transmissão do padrão b, utiliza o OFDM e opera na freqüência de 2.4 GHz.

IEEE 802.11n: Trabalha com taxas de transferências de 65 Mbps a 600 Mbps.

Utiliza o processo de transmissão MIMO-OFDM e opera na faixa de

freqüência:de 2,4 GHz ou 5 GHz.

3. Projeto de WLAN

Para que o projeto fosse concebido, foram definidas algumas premissas junto ao

fornecedor, a arquitetura deveria atender os seguintes requisitos do projeto:

A cobertura total da área da empresa;

A centralização de administração dos pontos de acesso e clientes;

Ferramenta que permitisse a disponibilização de internet WI-FI para terceiros

através de uma rede isolada;

O recurso de localização através de mapas, ou plantas baixas da organização;

Compatibilidade com os outros ativos de rede Cisco ( switches, telefones IP

wireless );

4. Cisco Unified Wireless – WLC / WLA / WCS

Os produtos que compõe a solução de Unified Wireless da Cisco e que foram

implementados na organização são: WLC Wireless Lan Controllers, WLA Wireless

Location Appliance e o WCS Wireless Location System, cada equipamento deste tem

seu papel especifico dentro de um rede local wireless.

A primeira fase do projeto ocorreu com a implantação do Cisco® Wireless LAN

Controllers 4400 series - WLC, este equipamento é responsável por gerenciar todos os

pontos de acesso conectados a rede local, este em formato de Appliance tem a

funcionalidade de automatizar as operações da WLAN, pois a inteligência da rede

wireless fica presente neste equipamento e não mais nos pontos de acesso como nas

estruturas comuns descentralizadas. Neste projeto o equipamento ira se integrar com

outros equipamentos para possibilitar uma estrutura unificada wireless e um melhor

controle e também atender as demandas do projeto. Foram adquiridos dois

equipamentos WLC modelo AIR-WLC4402-50-K9, que suportam 50 pontos de acesso

cada um (quantidade de licenças), mas no ambiente da organização, os mesmos foram

configurados para trabalhar em Load Balacing e redundância, sendo possível cada

equipamento WLC gerenciar somente 25 pontos de acesso, desta maneira foi possível

obter disponibilidade na rede wireless local. Este equipamento possui uma série de

funcionalidades como: registrar novos perfis WLAN, gerenciar os pontos de acesso de

forma remota, na qual possibilita aumentar a potência de sinal nos pontos de acesso,

desabilitar pontos de acesso, monitoramento de segurança da rede local wireless,

identificar pontos de acesso desconhecidos próximos a empresa, gerar log e alerta de

segurança de diferentes categorias, possibilidade de verificar os clientes conectados. Na

topologia da organização a qual foi implantado a interface do WLC de gerenciamento

não será valida para administração, pois outro aplicativo será o responsável por agregar

as funcionalidades citadas acima. Os padrões suportados do controlador são IEEE

802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11d, 802.11h, 802.11n e os modelos de pontos de

acesso utilizados na infra-estrutura para integrar com os controladores foram Access

Point’s Aironet 1242ag com duas antenas de 2,5 Ghz e mais duas antenas de 5 Ghz . Os

equipamentos utilizados no projeto podem ser visualizados na figura 2.

Figura 2 – Topologia de equipamentos do projeto.

A segunda etapa do projeto ocorreu com implantação do Cisco® Wireless Location

Appliance - WLA, este equipamento é o responsável por recolher, computar e

armazenar a localização física dos clientes da rede local wireless, o mesmo efetua este

procedimento através das informações recebidas dos controladores wireless WLC. O

WLA efetua o cálculo da localização dos clientes da seguinte forma, segundo Cisco

Systems [2], os pontos de acesso coletam as informações de força de sinal (RSSI) dos

clientes conectados (notebook, PDA, Tag’s...) a informação recolhida é enviada para os

WLC’s através do protocolo LWAPP, os controladores então agregam informações

RSSI e envia a informação ao Location WLA através do protocolo SNMP. O Cisco

Wireless Location Appliance executa os cálculos de localização baseado na informação

RSSI recebida dos controladores através de SNMP, e comunica-se com o WCS

Wireless Control System também através do SNMP, para que o WCS possa gerar a

localização física dos clientes de forma visual nos mapas. Os controladores de LAN do

Cisco Wireless que recolhem a informação RSSI devem estar integrados ao Cisco

Wireless Location Appliance e este deve estar integrado ao WCS Wireless Control

System, que é o aplicativo aonde os mapas são gerados e os pontos de acesso são

adicionados aos mapas, através deste é possível verificar a localização física dos

clientes na WLAN. A última fase de implantação do projeto ocorre com instalação de

uma maquina virtual com o aplicativo Cisco® Wireless Control System, este tem a

finalidade de administrar os controladores wireless WLC, todas as funções dos

controladores passam a ser administradas de forma central através do aplicativo, é

também responsável de receber as informações do geradas do localizador WLA e

através destas informações recebidas gerar os mapas com as localizações dos clientes.

O Wireless Control System é a ferramenta que gerencia os controladores e o

localizador, com este aplicativo é possível gerenciar os ciclos de uma rede WLAN

Segundo Cisco System® [3] os benefícios e características da plataforma são:

Escalabilidade : possibilidade de gerenciar de forma centralizada até 30000

pontos de acesso com o cisco WCS navigator. Acompanhar o ciclo de vida da

WLAN desde o planejamento até o monitoramento;

Ferramentas de design e planejamento da WLAN, para projetar a área de

cobertura e instalação dos pontos de acesso;

Auditoria e acesso em tempo real que verifica disponibilidade e a saúde da

WLAN;

Disponibilidade através de Load Balancing e Cluster da estrutura;

Segmentar a rede WLAN, de forma a criar vários SSID’s, com diferentes

permissões de tráfego, seja para: clientes, visitantes, clientes internos.

Segurança através de um módulo IPS, possui também alarmes e eventos que

reconhecem pontos de acesso ou clientes não autorizados;

Serão verificadas as principais funcionalidades do WCS a seguir, na figura 3 abaixo

é possível verificar a interface principal do aplicativo é a visão abrangente da rede ou

genérica, com esta visão é possível verificar através de gráficos que indicam a

quantidade de equipamentos ativos tais como: controladores, pontos de acesso por radio

e também quantidade de clientes por horários.

Figura 3 – Interface do WCS – Visão genérica.

Figura 4 – Interface WCS – visão de clientes.

Esta visão é utilizada para verificar a quantidade de clientes por tipo de

protocolo A/B/G, quantidade de clientes por ponto de acesso e também a taxa de

downstream e upstream geral dos clientes. A ferramenta dispõe de um filtro que mostra

o histórico de clientes como: clientes que utilizam 2,4 GHz ou 5 GHz, Clientes

associados, clientes autenticados, clientes detectados nas últimas 24 horas, clientes

excluídos, clientes proibidos. A aplicação apresenta diversas visões de segurança e

monitoramento todas estas visões são customizáveis de acordo com a necessidade da

infra-estrutura. Na visão dos clientes também é possível verificar os alarmes e eventos

gerados pelos clientes e pontos de acesso, como representado na figura 5.

Figura 5 – Alarme e eventos.

Na aba de visões de clientes é possível selecionar um cliente especifico,

autenticado a um ponto de acesso, e após esta seleção o administrador tem uma visão

detalhada do cliente, podendo verificar várias informações como: IP e MAC Address do

cliente, qual o protocolo e qual perfil de WLAN o cliente esta associado, taxa de

pacotes enviados e recebidos, tipo de encriptação da conexão, histórico de associação

com os pontos de acesso (roaming). Esta parte do software também facilita a vida do

administrador na resolução de problemas com os clientes, pois fornece algumas funções

como: visualizar a localização atual do cliente, remover o cliente, gerar um relatório

rápido da conexão do cliente, verificar os pontos de acesso que o cliente consegue

captar. O WCS oferece também a opção de troubleshooting do cliente que faz um

pequeno teste de quatro etapas como: teste de associação, teste de autenticação, teste de

atribuição de endereço IP e acaso o WCS identifique algum problema durante estas

etapas ele irá informar na interface o problema que pode esta ocorrendo com o cliente e

irá sugerir uma resolução para este determinado problema, neste complemento também

é possível iniciar a captura de log´s de um cliente especifico e também observar o

histórico de eventos de um cliente, todas estas funcionalidades pode ser observadas na

figura 6.

Figura 6 – Detalhes do cliente e troubleshooting de cliente.

O WCS possui um módulo que o administrador tem a visão de cobertura dos

pontos de acesso dentro de um setor ou perímetro, com esta funcionalidade consegue-se

verificar a localização dos clientes, e a intensidade de sinal, também é possível através

dos filtros identificar nos mapas a localização de TAG’s wireless, pontos de acesso e

clientes não autorizados, caso houvesse pontos de acesso que sobrepõe os canais ativos

dos pontos de acesso controlado pelos controladores wireless, no mapa seria gerado um

alerta especifico a esta situação. Com a construção do mapa, a visão da necessidade de

mais pontos de acesso se torna clara, pois após o posicionamento dos pontos de acesso

no mapa a ferramenta indica os pontos de sombra e a intensidade de sinal de cada área

do setor através de cores que representam a forca do sinal, como observado no exemplo

da figura 7 os pontos com melhor alcance de sinal estão em amarelo e os pontos

mostrados com críticos pela ferramenta estão em azul, pois representa fraca intensidade

de sinal. Todo o mapa é construído através do WCS, o procedimento ocorre com a

importação de uma planta baixa em formato CAD para o WCS através de um editor

próprio da ferramenta e todas as paredes ou obstáculos são redesenhados, selecionando-

se os tipos de materiais como: parede fina, parede grossa, vidro ou madeira, através

destas informações e após a inclusão dos pontos de acesso no mapa, a ferramenta efetua

os cálculos de propagação do sinal, a solução pode ser detalhada na figura 7.

Figura 7 – Visão de cobertura e Editor de mapas.

O WCS possui o módulo de relatórios que permite que diversos tipos de

relatórios sobre a WLAN possam ser gerados, tais relatórios são divididos em: cliente,

visão geral, equipamento, convidados, desempenho e segurança. O relatório também

pode ser observado em tempo real, verificando os detalhes do cliente através de gráficos

que indicam histórico de associação com pontos de acesso e intensidade de sinal

captada por este cliente, esta representação é vista na figura 8 abaixo.

Figura 8 – Módulo de relatórios do WCS.

Figura 9 – Topologia de funcionamento do Unified Wireless Cisco.

5. Considerações Finais

O objetivo deste artigo foi demonstrar o conceito e o funcionamento de um

conjunto de ferramentas de Unified Wireless da Cisco, e também foi verificado seus

benefícios. O artigo abordou as principais características da aplicação e o os ganhos

de performance, segurança e escalabilidade que pode trazer para as áreas de

tecnologias da informação das organizações.

6. Referências

[1] http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwlan/pagina_1.asp. Acessado em

25/03/2010.

[2]http://www.cisco.com/en/US/products/ps6386/products_qanda_item09186a008078ec

e3.shtml. Acessado em 01/04/2010.

[3]http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/wireless/ps5755/ps6301/ps6305/product

_data_sheet0900aecd802570d0.html acessado em 26/03/2010.