Estudio del Comportamiento y Utilización de una Red
Inalámbrica con Estándar IEEE 802.11 en un Campus
Universitario-Edición Única
Title Estudio del Comportamiento y Utilización de una Red Inalámbrica con Estándar IEEE 802.11 en un Campus Universitario-Edición Única
Authors Enrique Chaccur Aude Affiliation ITESM
Issue Date 2003-04-01 Item type Tesis
Rights Open Access
Downloaded 19-Jan-2017 01:12:50
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS
SUPERIORES DE MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
PROGRAMA DE GRADUAD9S EN ELECTRÓNICA,
COMPUTACIÓN, INFORMACIÓNY COMUNICACIONES
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO Y UTILIZACION DE UNA RED
INALÁMBRICA CON ESTANDAR IEEE 802.11 EN UN CAMPUS
UNIVERSITARIO
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL
GRADO ACADEMICO DE:
MAESTRÍA EN ADMINISTRACIÓN DE
TELECOMUNICACIONES
POR:
ENRIQUE CHACCUR AUDE
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO Y UTILIZACION DE UNA RED
INALÁMBRICA CON ESTÁNDAR IEEE 802.11 EN UN CAMPUS
UNIVERSITARIO
POR:
ENRIQUE CHACCUR AUDE
TESIS
Presentada al Programa de Graduados en Electronica, Computation,
Información y Comunicaciones.
Este trabajo es requisite parcial para obtener el grado de Maestro
en Administración de Telecomunicaciones
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS
SUPERIORES DE MONTERREY
INSTITUTO TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
MONTERREY
DIVISION DE ELECTRONICA, COMPUTACIÓN,
INFORMACION Y COMUNICACIONES
PROGRAMA DE GRADUADOS EN ELECTRÓNICA,
COMPUTACIÓN, INFORMACIÓN Y COMUNICACIONES
Los miembros del comite de tesis recomendamos que la presente tesis del Ing.
Enrique Chaccur Aude sea aceptada como requisito parcial para obtener el
grado académico de Maestro en Administratión de Telecomunicaciones.
Comite de tesis:
Ramon MartmTCodriguez Dagnino, Ph. D.
Asesor
Dedicatoria
A mis padres Enrique y Ma. Del Carmen
Por haberme dado siempre lo mejor para poder llegar a donde estoy ahora,
por haber renunciado a mi presencia a cambio de que tuviera la mejor
education. Por todo el carino y amor que siempre me dio mi padre y por el
que me sigue dando mi madre.
A mis hermanos Rafael y Guadalupe
Por ser mis mejores amigos y companeros, por estar siempre cerca de mi en
las buenas y en las malas. Por apoyarme siempre en todos mis proyectos.
Agradecimientos
A Dios
Por permitir la conclusion de mis estudios de maestria y guiarme siemprepor
el mejor camino.
A Dr. Ramon M. Rodriguez Dagnino
Por el apoyo brindado para la realizacion de esta tesis.
A Jocelyn
Por su paciencia, comprension y ayuda en todo momenta a lo largo de la
maestria y la realizacion de mi tesis.
Resumen
Con el paso de los anos las tecnologias moviles han buscado la utilizacion de los beneficios de la portabilidad y la conectividad hacia la red de datos por lo que ha tornado mucha importancia ultimamente. El gran crecimiento que han tenido los equipos de compute con lo que respecta a capacidad y velocidades de procesamiento, ha provocado que cada dia existan mas usuarios de tecnologias moviles de datos. Por tal motivo ha sido de suma importancia desarrollar los servicios de comunicacion inalambrica para redes de datos. En la decada pasada se ha podido ver que surgen las redes locales inalambricas como un complemento de las redes LAN. Las tecnologias de red inalambricas se han desarrollado hasta llegar a utilizar tasas de transferencia de 1 IMbps en la frecuencia de 2.4 GHz. En un ambiente con una red de datos cableada, la tecnologia inalambrica puede ser de gran utilidad debido a la movilidad que esta provee a los usuarios.
El estandar IEEE 802.11 es conocido como WLAN (Wireless LAN) cuya diferencia principal con las redes Ethernet es el medio que utilizan para enviar y recibir la informacion. La transmision de informacion se realiza a traves del aire y se conoce como transmision inalambrica.
Debido a la gran importancia que tienen las comunicaciones inalambricas hoy en dia, en esta tesis se estudia un caso especifico del comportamiento y utilizacion de la red inalambrica con estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
Para poder llevar a cabo lo anterior se realize una encuesta a los usuarios de dicha red y tambien se monitorearon algunos equipos de red inalambrica para poder determinar algunos factores. El producto final es un estudio en el cual se demuestra el comportamiento y utilizacion de una red inalambrica con estandar IEEE 802.11.
Tabla de Contenido
Dedicatoria iv Agradecimientos v Resumen vi Tabla de Contenido vii Lista de Figuras ix Lista de Graficas x Capitulo 1 Introduction 11.1 Antecedentes de las Redes Inalambricas 802.11 1 1.2 Description del Problema 2 1.3 Metodologia 3 1.4 Producto Esperado 3
Capitulo 2 Redes Inalambricas 4
2.1 Componentes de una Red Inalambrica 4 2.2 Principles que Determinan la Forma en que Funcionan las Redes Inalambricas 5 2.3 Ventajas de una Red Inalambrica 6 2.4 Desventajas de una Red Inalambrica 7 2.5 Description del Modelo OSI 8 2.6 Aplicacion de Calidad del Servicio en las Redes Inalambricas 9 2.7 Seguridad de una Red Inalambrica 9 2.8 Handover en una Red Inalambrica 11
2.8.1 Proceso del Handover 11 2.8.2 Problemas del Handover 12 2.8.3 Aspectos del Handover 13 2.8.3.1 Arquitecturas del Handover 14 2.8.3.2 Algoritmos de decision de Handover 14 2.9 Seguridad de la Radiation Electromagnetica en las Redes Inalambricas 15
Capitulo 3 El Estandar IEEE 802.11 17
3.1 Asociacion, Reasociacion y Desasociacion Establecido en el Estandar IEEE 802.11 17 3.2 Description de una Asociacion, Reasociacion y Desasociacion 19 3.2.1 Asociacion 19 3.2.2 Reasociacion 20 3.2.3 Desasociacion 20 3.3 Pasos a Seguir para que se Lleve a Cabo una Asociacion y Reasociacion 21 3.3.1 Asociacion de una estacion 21 3.3.2 Asociacion de un AP 21 3.3.3 Reasociacion de una estacion 22 3.3.4 Reasociacion de un AP 22
Capitulo 4 Redes Inalambricas en Campus Universitarios 23
4.1 Necesidad de las Redes Inalambricas en un Campus Universitario 23 4.2 Importancia de una Red Inalambrica en un Campus Universitario 24 4.3 Ventajas de la Utilizacion de la Red Inalambrica en una Universidad 25 4.4 Utilizacion de Redes Inalambricas en Algunas Universidades de Estados
Unidos 25 4.4.1 State University of New York, Morrisville 25 4.4.2 Seton Hall University 26 4.4.3 Carnegie-Mellon University, Pennsylvania 27
Capitulo 5 Funcionamiento Basico de los Equipos de Red Inalambrica de
ORINOCO 28
5.1 Biisqueda 28 5.2 Asociacion Initial 29 5.3 Autenticacion 29 5.4 Reasociacion 30 5.5 Puntos de Decision Para Cambiar de un AP a Otro 32 5.6 Monitoreo de Sitio 34
Capitulo 6 Investigation de Campo y Resultados 35
6.1 Encuesta 35 6.1.1 Resultados 35 6.2 Monitoreo 46 6.2.1 Resultados 50 6.3 Comparaciones 54
Capitulo 7 Conclusiones y Trabajos Futuros 57
7.1 Conclusiones 57 7.2 Trabajos Futuros 58
Anexo 1 Encuesta 60 Anexo 2 Lista de Acronimos 62 Referencias Bibliograficas 64 Vita 66
Lista de Figuras
Figura 2.1 Proceso de Autenticacion de Sistema Abierto 10
Figura 2.2 Proceso de Autenticacion de Llave Compartida 10
Figura 2.3 Proceso de Handover con estandar IEEE 802.11 11
Figura 2.4 Procesos Involucrados en el Mecanismo de Handover 13
Figura 5.1 Proceso de Asociacion 29
Figura 5.2 Acceso Inicial de Estaciones Moviles a la Red Inalambrica 31
Figura 5.3 Proceso de Realizacion del Handover 32
Figura 5.4 Proceso de Busqueda de un Punto de Acceso con la Mejor SNR 33
Figura 5.5 Pantalla Principal Monitoreo de Sitio de ORINOCO 34
Figura 6.1 Mapa del Area Monitoreada 47
Figura 6.2 Pantalla de Monitoreo 49
Figura 6.3 Detalle de los Handovers Detectados 53
Lista de Grdficas
Grafica 6.1 Numero de Encuestas Aplicadas por Dia 36
Grafica 6.2 Numero de Encuestas Aplicadas por Plaza 36
Grafica 6.3 Frecuencia de Ocupacion de las Plazas 37
Grafica 6.4 Horario de Ocupacion de las Plazas 37
Grafica 6.5 Utilizacion de la Red Inalambrica 38
Grafica 6.6 Cantidad de Usuarios que han Utilizado la Red Inalambrica Alguna Vez. 38
Grafica 6.7 Razon por la Cual no se Utiliza la Red Inalambrica 39
Grafica 6.8 Frecuencia de Utilizacion de la Red Inalambrica 39
Grafica 6.9 Tipo de Trafico que Pasa por la Red Inalambrica 40
Grafica 6.10 Tiempo que Tarda un Usuario Conectado a la Red Inalambrica 40
Grafica 6.11 Perception de la Calidad del Servicio de la Red Inalambrica 41
Grafica 6.12 Necesidad de Movimiento de los Usuarios Mientras se Encuentran
Conectados a la Red Inalambrica 42
Grafica 6.13 Razon por la Cual los Usuarios no Tienen la Necesidad de Moverse de Lugar Mientras se Encuentran Conectados a la Red Inalambrica 42
Grafica 6.14 Hombres-Mujeres que Utilizan la Red Inalambrica en Relacion con los que Estudian en el Campus 43
Grafica 6.15 Estudios Realizados por los Alumnos que Utilizan la Red Inalambrica en Relacion con los que Existen en el Campus 44
Grafica 6.16 Semestre que Cursan los Alumnos que Utilizan la Red Inalambrica en Relacion con los que Existen en el Campus 44
Grafica 6.17 Cantidad de Usuarios Conectados a la Red Inalambrica por Dia.
Detectado por la Encuesta 45
Grafica 6.18 Cantidad de Usuarios Asociados a Determinado Punto de Acceso.
Detectado por la Encuesta 45
Grafica 6.19 Horario en que se Ocupa la Red Inalambrica. Detectado por la
Encuesta 46
Grafica 6.20 Cantidad de Usuarios Conectados a la Red Inalambrica por Dia.
Detectado por Monitoreo 50
Grafica 6.21 Cantidad de Usuarios Asociados a Determinado Punto de Acceso.
Detectado por Monitoreo 51
Grafica 6.22 Cantidad de Veces a la Semana que se Conecto el Mismo Usuario a la Red Inalambrica 51
Grafica 6.23 Horario en que se Ocupa la Red Inalambrica. Detectado por Monitoreo. 52
Grafica 6.24 Cantidad de Handovers que se Realizaron por Dia 52
Grafica 6.25 Comparacion de la Cantidad de Usuarios Conectados a la Red
Inalambrica por Dia 55
Grafica 6.26 Comparacion de la Cantidad de Usuarios Asociados a Determinado
Punto de Acceso 55
Estudio del Comportamiento y Utilizaci6n de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
Capítulo 1 Introdución
Con el paso de los afios las tecnologias moviles han buscado la utilization de los beneficios de la portabilidad y la conectividad hacia la red de datos por lo que ha tornado mucha importancia ultimamente. El gran crecimiento que han tenido los equipos de compute con lo que respecta a capacidad y velocidades de procesamiento, ha provocado que cada dia existan mas usuarios de tecnologias moviles de datos. Por tal motivo ha sido de suma importancia desarrollar los servicios de comunicacion inalambrica para redes de datos. Existen muchas situaciones en las cuales para construir una red no es posible utilizar el cable que se usa comunmente en una red Ethernet debido a factores como la imposibilidad de hacer cableados en determinado lugar o la factibilidad a que el cableado se dafie en caso de usarse para tender la red. Sin embargo, el mejor caso en donde las redes inalambricas pueden ser aplicadas es cuando se necesita que el usuario tenga suficiente movilidad y pueda seguir conectado a la red de datos. Debido a que el area de cobertura en una Wireless LAN (WLAN) es pequena a causa de las celulas o Puntos de Acceso (APs) que utilizan para dar el servicio de red, los usuarios que estan en movimiento tienen que hacer un handover para cambiar de un AP a otro y asi no perder conectividad hacia la red [Chi-Chun, et al., 98].
1.1 Antecedentes de las Redes Inalambricas 802.11
El estandar IEEE 802.11 es conocido como WLAN (Wireless LAN) cuya diferencia principal con las redes Ethernet es el medio que utilizan para enviar y recibir la information. La transmision de information se realiza a traves del aire y se conoce como transmision inalambrica. La tecnologia que utiliza este tipo de red es mas costosa, pero puede representar una mejor option para las universidades porque provee una mayor flexibilidad en lo que se refiere al diseno de la red de datos y ofrece mayor movilidad y sentido de libertad a los usuarios para el acceso a la information. Es muy importante mencionar que la tecnologia inalambrica no sustituye a las redes alambricas sino que la complementa en condiciones en donde es mas conveniente utilizarla.
Estudio del Comportamiento y Utilizacibn de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
Segiin Robinson [Robinson, 99], las redes inalambricas lograran que las redes cableadas que ya existen puedan llegar a los lugares que mas lo necesiten, por ejemplo, a los usuarios moviles o en lugares donde se dificulta el cableado. Vawn Himmelsbach [Himmelsbach, 97] define una WLAN como "un sistema de comunicacion de datos utilizado como extension de, o como alternativa para una LAN alambrica dentro de un edificio o Campus" (segun la alianza para las redes inalambricas, WLAN A). Las redes inalambricas les seran utiles a los usuarios que quieran tener la capacidad de trasladarse a traves de grandes organizaciones sin la perdida de la conexion de la red y tambien para aquellos que quieran prepararse para futuras expansiones [Shick, 99].
Charles Rutstein, un analista de redes de Cambridge, Massachussets en EU arguments que el estandar ha sido alcanzado para las tecnologias WLAN debajo de UMbps; lo que significa mayor interoperabilidad entre diferentes vendedores y una mayor facilidad de instalacion por parte del usuario final. Rutstein concluye que finalmente los vendedores han entendido la gran importancia que tiene el lograr que equipo de diferentes marcas puedan trabajar en conjunto [Hamilton, 99].
Todavia existen algunas metas que tiene que lograr esta tecnologia como lo es una menor interferencia y un precio mas accesible para los usuarios, sin embargo, el estandar 802.11 muestra ser una buena option no como sustituto de las redes alambricas sino como un complemento para las redes existentes [Rowe, 99], que permite una mayor libertad de adaptation a los usuarios eliminando limitaciones por la longitud de su cable o la carencia de un nodo disponible. En un futuro, esta tecnologia promete darnos una gran satisfaction en cuanto a comodidad y posibilidad de expansion y su uso se ira incrementando [Alfaro, 01].
1.2 Description del Problema
PROBLEMA: Realization de un estudio sobre el comportamiento y utilizacion de una section de la red inalambrica con estandar IEEE 802.11 del ITESM Campus Monterrey.
OBJETO DE ESTUDIO: Red inalambrica con estandar IEEE 802.11.
Estudio del Comportamiento y Utilizaci6n de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
1.3 Metodologia
La metodologia que se utilize para la realization de esta tesis fue de tipo cuantitativa. Se dice que es de tipo cuantitativa debido a que se recurrio a la utilizacion de encuestas y de una investigation de action mediante el monitoreo de los equipos de red inalambrica estudiados.
1.4 Producto Esperado
Estudio del Comportamiento y Utilizacibn de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
Capitulo 2 Redes Inaldmbricas
En la decada pasada se ha podido ver que surgen las redes locales inalambricas como un complemento de las redes LAN. Las tecnologias de red inalambricas se han desarrollado hasta llegar a utilizar tasas de transferencia de 2.4 GHz. En un ambiente con una red de datos cableada, la tecnologia inalambrica puede ser de gran utilidad debido a la movilidad que esta provee a los usuarios.
Una red inalambrica esta formada por un conjunto de puntos de acceso que se encuentran conectados a un nodo de la red alambrada. Los puntos de acceso son los que proporcionan el servicio de red inalambrica a los usuarios y los conecta a la red local (LAN). Un punto de acceso se puede comunicar con cualquier dispositive que se encuentre dentro del area de cobertura de este y que cuente con una interfase que maneje el mismo estandar. El rango de cobertura de un punto de acceso para una red inalambrica con el estandar IEEE 802.11 es de 50 metres.
A pesar de que las ondas de radiofrecuencia que utiliza una red inalambrica tienen la capacidad de atravesar las paredes, en la practica se pierde la potencia de la senal y por lo tanto la distancia que puedan llegar a alcanzar se reduce. Algunos de los materiales que absorben las ondas de radio de una red inalambrica pueden ser las tuberias, los cableados de electricidad, objetos metalicos e inclusive las hojas y ramas de los arboles. Es importante recordar que la red inalambrica necesita potencia para poder enviar y recibir las senales, por lo tanto, la utilization de una WLAN afectara la duration de la bateria de la estacion movil.
2.1 Componentes de una Red Inalambrica
Estudio del Comportamiento y Utilizaci6n de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
2.2 Principios que Determinan la Forma en que
Funcionan las Redes Inalambricas
Existen cinco principles que determinan la manera en que las comunicaciones inalambricas funcionan.
• El ancho de banda es escaso
Las comunicaciones inalambricas requieren del espectro de radiofrecuencia. Mientras el numero y tipo de aplicaciones esta creciendo de una manera muy rapida, el ancho de banda disponible se esta disminuyendo. Mientras el costo de proveer ancho de banda va disminuyendo, el costo de procesamiento y almacenamiento de information cae de una manera mucho mas rapida; esto significa que los requerimientos que tienen que ver con la informacion y datos que pasan por una red inalambrica crecen de una manera mas rapida que la velocidad a la cual esta creciendo el ancho de banda del que se dispone.
Es dificil cubrir completamente un Campus
La intensidad de las senales que se utilizan en las redes inalambricas decae de una manera muy rapida, esto significa que es necesaria la instalacion de muchos puntos de acceso para cubrir toda el area que se requiera.
El ambiente es hostil
Tanto el cableado de cobre como el de fibra optica proveen un excelente medio de transmision para las senales. El aire a traves del cual se propagan las senales de una red inalambrica es un medio que tiene algunas dificultades como lo es la interferencia con otras senales, los obstaculos fisicos, la humedad, etc.
• Consume de energia en los dispositivos portdtiles
Estudio del Comportamiento y Utilizacidn de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
encuentre una estacion movil del punto de acceso, mayor sera la potencia que se requiera y menor la duration de la bateria.
• Costo
Mientras mas avanza la tecnologia, se pueden encontrar en el mercado mas dispositivos portatiles. Si estos dispositivos incluyen una tarjeta de red inalambrica, se debera de mantener bajo el costo de estas para que el costo final de los equipos no aumente de una manera considerable. Esto significa que el costo de la construction y diseno de dispositivos inalambricos debe de disminuir.
2.3 Ventajas de una Red Inalambrica
1.- Costos y esfuerzos de instalacion reducidos. Una red inalambrica requiere de la instalacion de muy pocos cableados de red para conectar a la LAN los puntos de acceso y es muy flexible la decision de donde y como colocarlos, por lo que los costos de instalacion de una WLAN son menores que los de una LAN alambrada. 2.- Flexibilidad de uso y de localization en su instalacion. Comparado con la red
alambrada, la red inalambrica no requiere de un lugar especifico de donde colocar los nodos para que las estaciones moviles puedan conectarse a la LAN. Esto significa que la WLAN es mucho mas flexible en terminos de colocacion de las estaciones moviles y del numero de estas que pueda haber conectadas en determinada area.
3.- Extension de la cobertura de la red a nuevos lugares. Con la red inalambrica, los usuarios pueden conectarse a cualquier lugar donde no seria posible o tan facil llegar con la red alambrada como lo son corredores, pasillos, areas abiertas, cafeterias, bibliotecas, etc.
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2.4 Desventajas de una Red Inalambrica
1.- Menos seguridad que en la red cableada. La tecnologia inalambrica trae consigo algunos problemas de seguridad ademas de los que ya tiene una red cableada (los cuales tambien comparte la WLAN). El principal problema de seguridad consiste en que la serial de una red inalambrica puede pasar las paredes lo cual significa (en el caso de una universidad) que algiin usuario que no pertenezca al Campus podria tener acceso a la serial de la red inalambrica. Si la persona que no pertenece al Campus pudiera accesar la WLAN, entonces podria accesar a la LAN de la universidad. Una vez que el individuo se encuentra conectado a la red, podria "ver" el trafico que pasa por esta y asi obtener nombres de usuarios y contrasefias de los alumnos de la universidad, ademas de poder entrar a las bases de datos e information de esta. Para evitar lo anterior, los equipos de red inalambrica utilizan una encripcion sobre la cual todavia se tienen dudas de su efectividad.
2.- Costo de las tarjetas de red. El costo de una tarjeta de red inalambrica es alrededor de seis veces mas que el costo de una tarjeta de red convencional. A pesar de que con el paso del tiempo los precios ban sido mas accesibles, tal parece que no llegaran a tener el valor de las tarjetas de red alambrada ya que fisicamente son mas complejas.
3.- El desempeno de la red se degrada con el incremento de usuarios. Si existen muchos usuarios conectados a la LAN via el mismo punto de acceso, el desempeno de la LAN puede degradarse rapidamente en comparacion con los sistemas de red Ethernet. Esto se debe a que el ancho de banda disponible para el punto de acceso se comparte entre todos los usuarios que se encuentran asociados a este. Tambien, los encabezados de los paquetes que pertenecen a una WLAN son mas complejos que los de una LAN ademas de que los protocolos utilizados tienen tiempos mas largos de respuesta.
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2.5 Description delModelo OSI
El primer punto que se debe tener en cuenta es que las redes representan un conjunto de computadoras que se encuentran interactuando entre si. Debido a las interacciones de cambios de information entre las computadoras que se encuentran conectadas a una red, la complejidad es algo importante. Para poder explicar los procesos de interconexiones entre los miembros de una red, la Organization International de Estandares (ISO) definio un modelo de siete capas. Este modelo es conocido oficialmente como el Modelo de Interconexion de Sistema Abierto (OSI). El modelo OSI es utilizado para disenar los dispositivos mediante capas que tienen diferentes funciones pero que estan relacionadas entre si. Para la familia del estandar IEEE 802 ha brindado la gran ventaja de que cambiando solamente dos capas se ha logrado la operabilidad e interconexion en esta familia y eso es lo que ha hecho tan comun esta tecnologia.
El modelo OSI esta dividido en siete capas las cuales se muestran a continuation:
1) Capa Fisica. Incluye las interfases mecanicas, electricas y de procesamiento del medio de transmision.
2) Capa de Enlace. Convierte el medio de transmision en rafagas de datos que aparentan estar libres de errores. Incluye mecanismos de correction de error y de protocolos utilizados para generar acceso a los canales compartidos.
3) Capa de Red. Escoge una ruta del transmisor al receptor y maneja los problemas de congestion y direction. Dentro de este protocolo se encuentra el IP.
4) Capa de Transporte. Es responsable de la entrega de extreme a extremo de los datos enviados. El protocolo TCP entra dentro de esta capa.
5) Capa de Sesion. Permite que varias conexiones en la capa de transporte puedan ser administradas por un solo dispositivo.
6) Capa de Presentation. Se encarga de dar una representation para los datos que seran transportados. La capa de presentation resuelve problemas relacionados con protocolos especificos a la aplicacion.
7) Capa de Aplicacion. Se refiere en si a la aplicacion que hace uso de la informacion recibida y se encarga simplemente de realizar el proceso para el cual fue disenado.
Estudio del Comportamiento y Utilizacion de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
2.6 Aplicacion de Calidad del Servicio en las Redes
Inaldmbricas
Conforme las redes inalambricas se han ido desarrollando e implementando, la necesidad de poner especial atencion en los parametros que tienen que ver con la calidad del servicio (QoS) ha ido creciendo. Proporcionar garantias de calidad de servicio para varios flujos de trafico en la red inalambrica puede hacer que las capas subyacentes de la red provean aplicaciones de niveles mas altos con un retraso de valor pequefio, un minimo rendimiento de procesamiento y una utilizacion justa del ancho de banda. El desarrollo de una red inalambrica en un Campus universitario que soporte calidad de servicio es un punto importante para que se puedan soportar las demandas de los alumnos, profesores y trabaj adores de este.
2.7 Seguridad de una Red Inalambrica
La seguridad en una WLAN es un tema de suma importancia hoy en dia. Las computadoras conectadas a la LAN de una universidad juegan un papel muy importante para el eficiente funcionamiento y desempeno de esta. For tal motive, se debe de tener cuidado de que alguna persona ajena a la universidad pueda accesar a la LAN y danar los sistemas. Uno de los principales problemas que tiene que ver con la seguridad en una WLAN consiste en que es mucho mas facil monitorear el trafico que pasa por esta que en una LAN y asi es mas sencillo para un intruso danar algun sistema de la universidad u obtener information sobre nombres de usuarios y contrasenas.
Existen algunos parametros que ha defmido la IEEE en su estandar 802.11 para proveer seguridad en una red inalambrica. Los dos tipos de seguridad que ofrece el estandar son definidos como autenticacion de sistema abierto y autenticacion de Have compartida.
Estudio del Comportamiento y Utilizacidn de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
La Autenticacion de Sistema abierto es un mecanismo que sirve para identificar a la estacion movil con el AP, esto siempre tiene una respuesta positiva. A continuation se muestra la secuencia utilizada en la figura 2.1
Solicitud de Autenticacion (Autenticacion de Sistema Abierto)
[image:23.613.159.468.157.306.2]Respuesta de Autenticacion
Figura 2.1 Proceso de Autenticaci6n de Sistema Abierto
La Autenticacion de Llave Compartida, permite a los APs verificar si la estacion movil que se quiere asociar tiene permiso para hacerlo. Para que este tipo de autenticacion se pueda llevar a cabo, es necesario que este habilitado en el AP la option de WEP (Wired Equivalent Privacy). El proceso de autenticacion consiste en el intercambio de cuatro mensajes entre la estacion movil y el AP, permitiendo al AP verificar que la estacion contiene la Have correcta (la misma Have que esta utilizando el AP). La figura 2.2 ilustra lo anterior.
Solicitud de Autenticacion (Autenticacion de Llave Compartida)
Codificaciondel Mensaje (WEP)
-^" Mensaje de Prueba Mensaje Codificado con
1 a LI ave C omp artida Re spuesta Positiva oNegativa (Resultado de laDecodificacion)
Decodificacion del Mensaje(WEP)
Figura 2.2 Proceso de Autenticaci6n de Llave Compartida
[image:23.613.128.504.480.665.2]Estudio del Comportamiento y Utilizaci6n de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
La utilization del algoritmo WEP sirve para evitar que usuarios que no estan autorizados para utilizar la WLAN no lo hagan. Si una red inalambrica es habilitada con WEP, se tiene como resultado una WLAN con las mismas caracteristicas de seguridad que una LAN.
2.8 Handover en una Red Inalambrica
Debido a que en la investigation de campo se estudiara el handover, en la presente section se tratan algunos puntos importantes sobre este.
2.8.1 Proceso del Handover
Este es uno de los puntos menos definidos del estandar y aunque soporta los mensajes basicos utilizados en el proceso de handover, el resto se dejo a criterio de los fabricantes de equipos para WLAN. Sin embargo, varias companias se han asociado para soportar el mismo tipo de handover entre sus dispositivos asegurando de esta manera su interoperabilidad. Una vez definido lo anterior, los dispositivos son capaces de cambiar de un Punto de Acceso (AP) a otro. En si, el handover es la habilidad que tienen los clientes de moverse de una celda inalambrica (AP) a otra mientras se mantiene conectado a los servicios de la red. El proceso de handover se realiza por medio de software. El software es el que se encarga de mantener la comunicacion con cualquier aplicacion o servidor al cual se esta conectado ["Roaming", 97; Pahlavan, et al., 00].
8. Aviso de reasociacion al AP anterior
6. Solicrtud de reasociaeion^
ResDuesta,de reasociacion'
2. Serial debil. Comienzo de busqueda de Hanodver
Figura 2.3 Proceso de Handover con Estandar IEEE 802.11
[image:24.612.111.523.492.685.2]Estudio del Comportamiento y Utilizacidn de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
En la figura 2.3 se describe el proceso de handover en las redes inalambricas con el estandar IEEE 802.11. La situacion es ilustrada con la estacion movil, la cual en este caso es una computadora portatil. Tambien se muestra en la figura que existen 3 APs que se encuentran conectados a la red de datos alambrada, una terminal y una computadora de escritorio. Cabe senalar que alrededor de cada uno de los APs se encuentran unas circunferencias que representan el area de cobertura de cada uno de ellos.
Haciendo una description de los puntos que se senalan en la figura 2.3 se puede apreciar que la computadora portatil se encuentra en un principio asociada al API, esto se debe a que la computadora se encuentra mas cerca del API que de cualquier otro AP y por lo tanto la potencia de serial que se recibe en la tarjeta de red de la computadora con el API es la de mejor calidad. Conforme la computadora portatil se mueve hacia otra zona de cobertura, se puede apreciar en el punto 2 de la figura que debido a que la potencia de la serial con el API va disminuyendo se trata de buscar las radiofrecuencias de los APs que se tienen alrededor para asi determinar conforme avanza el usuario de la computadora cual es el AP mas adecuado para estar asociado. A la hora de estar en un punto intermedio de cobertura como es el punto 3 donde la computadora recibe la serial de 3 distintos APs se realiza una prueba para determinar cual es la serial que se recibe con mayor potencia para realizar el handover y asi como se ilustra en el punto 4 el AP3 envia la serial de prueba a la computadora y esta determina que el AP3 es el adecuado para seguir manteniendo la comunicacion (paso 5 de la figura 2.3). En los puntos 6 y 7 se aprecia como la computadora le solicita al AP3 una reasociacion y este le contesta que se puede llevar a cabo la nueva asociacion. Finalmente el AP3 le envia al API un aviso de que la computadora portatil ha sido reasociada.
2.8.2 Problemas del Handover
Debido a que la degradation del nivel de la senal entre el AP y la terminal inalambrica es un proceso aleatorio, pueden suceder ciertos fenomenos no deseados como es el caso del efecto de ping-pong. Este efecto consiste en la realization de varies handovers que ocurren de un AP a otro varias veces. Esto trae como consecuencia una mala perception en la calidad del enlace del usuario movil y tambien hace que aumente la carga de la red. Una posible solution para evitar este problema es que la unidad movil se mantenga conectada a un AP el mayor tiempo posible, la desventaja de esto es que si la senal permanece debil durante un periodo largo de tiempo de una manera innecesaria la calidad de transmision sera mala [Pahlavan, et al., 00].
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2.8.3 Aspectos del Handover
Hay una gran variedad de aspectos que se relacionan con el handover. Como se muestra en la flgura 2.4, estos se dividen en dos categorias que son los aspectos de arquitectura y los algoritmos de decision del handover. Los de arquitectura estan relacionados con la metodologia, control y los elementos de software/hardware que se encargan de hacer el ruteo de la conexion. Los algoritmos de decision del handover son distintos tipos de metricas utilizadas por los algoritmos, los algoritmos propios y metodologias de evaluation del desempeno [Pahlavan, et al., 00].
Figura 2.4 Procesos Involucrados en el Mecanismo de Handover
[image:26.613.97.541.261.621.2]Estudio del Comportamiento y Utilizaci6n de una Red Inalambrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
2.8.3.1 Arquitecturas del Handover
Los procedimientos utilizados en el handover involucran varies protocolos para darle a conocer a todos los elementos que esten relacionados en una conexion en particular que un handover va a ser ejecutado y que la conexion tiene que ser redefinida. En las redes de datos como es el caso del estandar 802.11, el usuario movil esta registrado con un AP en particular como se describio anteriormente. Cuando la terminal movil ejecuta un handover de un AP a otro, el AP anterior tiene que ser informado del cambio de celula. Este acto de informacion se conoce con el nombre de desasociacion. El usuario movil tiene entonces que reasociarse con el nuevo AP que esta conectado a la red cableada. Todos los elementos que se encargan de estar enviando paquetes de informacion al usuario movil tambien tienen que ser avisados del cambio de AP para que la terminal no se de cuenta de que la conexion se ha interrumpido [Pahlavan, et al., 00].
Dentro de los procedimientos del handover se encuentra el control de este. El mecanismo de decision para realizar un handover se debe de encontrar localizado en la entidad de la red como sucede en el caso de la telefonia celular o se puede encontrar en la propia estacion movil como sucede en una WLAN. Estos casos son conocidos como handover controlado de la red y handover controlado del movil (puntos 1 y 3 de la figura 3.2). En otras tecnologias, la informacion enviada por la estacion movil puede ser utilizada por la entidad de la red para realizar la decision de handover. A este tipo de control se le conoce como handover asistido del movil (punto 2 de la figura 2.4).
En lo que se refiera a la metodologia del handover que se ilustra en la figura 2.4, dependiendo de si una nueva conexion es creada antes de dejar la conexion anterior o no, los handovers son clasificados en dificiles o regulares. En algunas tecnologias, la existencia de dos conexiones simultaneas durante la realization de un handover es conocido como un handover facil.
2.8.3.2 Algoritmos de decision de Handover
Hay una gran variedad de algoritmos que estan siendo utilizados y muchos mas en los que se esta investigando para que se lleve a cabo correctamente la decision de realizar un handover. Los algoritmos utilizados tradicionalmente utilizan umbrales que comparan la serial recibida en el usuario movil proveniente de varias celulas o APs para asi poder hacer el handover con el AP que reciba la senal mas potente. Para hacer la decision de llevar a cabo un handover en redes con estandar 802.11 se han tornado en cuenta varias metricas que consisten en la fuerza de la senal recibida RSS (Received Signal Strength) en la tarjeta inalambrica proveniente de cada uno de los Puntos de Acceso que se tiene cerca. De
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manera alterna o conjuntamente con el RSS, se utilizan otras metricas como lo son el Carrier to Interface Ratio (CIR), Signal to Interferente Ratio (SIR), Bit Error Rate (BER), Block Error Rate (BLER), Symbol Error Rate (SER), cantidad de energia disponible en la estacion movil, entre otras. El diagrama de estas metricas se puede apreciar en la figura 2.4. Recientemente han emergido otras tecnicas de algoritmos como lo son la hipotesis de prueba, la programacion dinamica y las tecnicas de reconocimiento del patron basadas en sistemas de redes neurales y logica difusa. Estos algoritmos tan complicados se han hecho necesarios para la complejidad de la realizacion de un handover especialmente en las redes hibridas de datos o en las redes de voz.
Para evitar el efecto de ping-pong se utilizan parametros adicionales por los algoritmos del handover como lo son el Margen de Histeresis, Contadores de Detention, Ventanas Promedio. Para hacer decisiones mas inteligentes en la realizacion de un handover se pueden llegar a tomar algunos parametros adicionales como lo son la distancia que existe entre el AP y el usuario, la velocidad que lleva el dispositivo inalambrico mientras esta cambiando de lugar y las caracteristicas de la carga de la red en el AP al cual esta conectado el usuario (ver el cilindro de la figura 2.4).
En lo que se refiere a la parte de la figura 2.4 en la que se ilustran las mediciones del desempeno del handover se puede decir que los algoritmos del desempeno se encuentran determinados por su efecto en ciertas mediciones del desempeno. La mayoria de las mediciones del desempeno que han sido consideradas como lo son la probabilidad de bloqueo de una llamada, la probabilidad del bloqueo de un handover, el retardo que existe entre una solicitud de handover y su ejecucion y la probabilidad de entrega de llamada se encuentran relacionadas a conexiones de voz. La tasa de handover consiste en la cantidad de handovers realizados por unidad de tiempo. Esta tasa de handover se encuentra relacionada con el efecto de ping-pong y para solucionar dicho problema se disenan algoritmos para minimizar la cantidad de handovers que no son necesarios.
2.9 Seguridad de la Radiation Electromagnetica en
las Redes Inaldmbricas
El tema de seguridad relacionado con la radiacion de ondas electromagneticas se ha estudiado ampliamente en lo que se refiere a la telefonia inalambrica y ha sido aceptada por los estandares existentes. Se hace referencia a la telefonia inalambrica debido a que una WLAN tambien utiliza radiacion de ondas electromagneticas. Existen tres puntos que llevan a la conclusion de que las radiaciones de una red inalambrica son seguras en lo que a salud se refiere.
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Primero, las redes inalambricas operan con una potencia de 35 mWatts, comparado con los 600 mWatts que utilizan los telefonos moviles, significa que una WLAN unicamente utiliza casi un veinteavo de la energia emitida por los telefonos moviles.
En segundo lugar, una computadora o dispositive portatil no se utiliza sosteniendolo a la cabeza como se hace con un telefono movil, ademas si se toma en cuenta que la cantidad de energia emitida es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, se llega a la conclusion de que la potencia de energia que alcanza a la cabeza vuelve a ser menor en una WLAN que en un telefono movil.
Finalmente, las redes inalambricas transmiten rafagas de datos y unicamente son enviadas cuando existe information a ser transmitida, asi que si un usuario de la red inalambrica quisiera transmitir 100 MB por dia, entonces el tiempo de transmision seria de aproximadamente diez minutos.
Los puntos mostrados anteriormente indican que el peligro a la salud que pueda existir proveniente de una WLAN no tiene comparacion con el que podria provocar un telefono movil, en caso de que efectivamente causaran algun daflo.
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Capítulo 3 El Estandar IEEE 802.11
El desarrollo de las redes inalambricas tiene casi dos decadas, sin embargo, el establecimiento de su estandar se realize hace poco tiempo. Debido a que comparte muchas caracteristicas con el estandar 802.3, las diferencias del IEEE 802.11 estan limitadas a la capa fisica y a la subcapa del MAC (Medium Access Control) que tiene sus origenes en el estandar Ethernet IEEE 802.3 [IEEE 802.11, 97].
Las redes inalambricas con estandar 802.11 comparten muchas de las caracteristicas basicas de los demas estandares 802 que existen, pero como el medio de transmision que se utilizan es diferente, las principales diferencias en que varian son en la topologia, seguridad, tipo de modulation, entre otras [IEEE 802.11, 97].
La estandarizacion de la tecnologia inalambrica sucedio en el afio de 1997 con la implementation del estandar IEEE 802.11. Este estandar se definio en principio con una velocidad maxima de 2Mbps y con el fin principal de estandarizar la operation de diferentes marcas de productos inalambricos. El 16 de septiembre de 1999, se dio a conocer la version ratificada 802.11 de alta velocidad que tambien se conoce como 802.1 Ib con una velocidad de 1 IMbps. Esta es una de las redes inalambricas que mas exito promete tener porque sera compatible con las demas redes Ethernet alambricas que existen en el mercado y con el primer estandar mencionado.
En lo que se refiere a la capa fisica en el estandar IEEE 802.11 se dan tres variaciones, estas variaciones son el DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), el FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) y el de transmision por medio de luz infrarroja. Todos estos fueron disenados para ser operados en la banda de radiofrecuencia denominada ISM (Instrumental, Scientific, Medical) la cual funciona en el rango de frecuencias de los 2.4 GHz y es una banda que no requiere de autorizacion para ser utilizada. Tanto el DSSS como el FHSS pueden transmitir a velocidades de 1 y 2 Mbps la diferencia es que la DSSS soporta la velocidad de 1 IMbps y por lo tanto es la que tiene mayor interes debido a la velocidad de transmision que puede soportar.
3.1 Asociacion, Reasociacion y Desasociacion
Establecido en el Estandar IEEE 802.11
El proposito del estandar 802.11 es el proveer conectividad inalambrica a maquinaria automatica, equipos o dispositivos que requieren un rapido despliegue y que scan portatiles o que puedan ser utilizados en vehiculos en movimiento que se encuentren dentro de un area local. Este estandar fue aprobado el 26 de junio de 1997.
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En el estandar IEE 802.11 de utiliza la palabra "reasociacion" para identificar a lo que en este documento se ha llamado "handover".
En el documento oficial del estandar, se mencionan tres palabras que utilizaremos mucho por lo cual se deflnen a continuation:
Asociacion: es el servicio utilizado para establecer el mapeo de los Puntos de Acceso (AP) y de las estaciones moviles y habilitar la solicitud de la estacion hacia el servicio del sistema de distribucion (DSS).
Reasociacion (Handover): es el servicio que habilita que una asociacion establecida (entre un AP y una estacion movil) sea transferida de un AP a otro.
Desasociacion: es el servicio que elimina una asociacion existente.
IEEE 802.11 especifica servicios. Los servicios estan asociados con distintos componentes de la arquitectura. Existen dos categorias de servicio en IEEE 802.11 que son el servicio de la estacion (SS) y el servicio del sistema de distribucion (DSS). Las dos categorias de servicio se utilizan en la subcapa MAC del IEEE 802.11.
Todo el conjunto de servicios de la arquitectura de IEEE 802.11 es el siguiente: • Autenticacion
• Asociacion • Desautenticacion • Desasociacion • Distribucion • Integracion • Privacidad • Reasociacion • Entrega MSDU
Este conjunto de servicios se encuentra dividido en dos grupos: aquellos que forman parte de cada estacion (servicio de la estacion SS) y los que son parte del sistema de distribucion (DS).
El SS se encuentra presente en cada estacion IEEE 802.11 y se encuentra especificado que se utilice por entidades de la subcapa MAC. Los servicios de la estacion son los siguientes: autenticacion, desautenticacion, privacidad y entrega MSDU.
El DSS es proporcionado por el DS, estos son accesados a traves de la estacion la cual tambien provee DSS. Una estacion que provee acceso a los DSS es un AP. Los DSSs son los siguientes: asociacion, desasociacion, distribucion, integracion y reasociacion. Tambien esta especificado que DSSs se utilicen por entidades de la subcapa MAC.
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Para que una estacion movil se pueda reasociar, primero debe de estar asociada. Para comprender el concepto de asociacion, es necesario primero comprender el concepto de movilidad. En el estandar existen tres tipos de transition significativos que describen la movilidad de una estacion dentro de la red:
a) Notransition: en este tipo, se identifican dos subclases: 1) Estatico: cuando la estacion movil no esta en movimiento.
2) Movimiento local: movimiento dentro del rango de comunicacion entre dos o mas estaciones.
b) TransicionBSS: este tipo se define con el movimiento de una estacion movil de una BSS dentro de una ESS hacia otra BSS dentro de la misma ESS. En otras palabras, esto significa la realization del movimiento de la estacion movil de un AP a otro.
c) TransicionESS: este tipo se define con el movimiento de una estacion movil de una BSS dentro de una ESS hacia otra BSS dentro de otra ESS. Esto significa la realization del movimiento de una estacion movil de un AP a otro AP que se encuentra en una subred distinta.
3.2 Description de una Asociacion, Reasociacion y
Desasociacion
Ya que se tienen defmidos los distintos tipos de movilidad, a continuation se explica como estan definidos en el estandar IEEE 802.11 la asociacion, reasociacion y desasociacion.
3.2.1 Asociacion
Para entregar un mensaje dentro de un DS, el servicio de distribution necesita saber que AP es el que va a accesar para una determinada estacion. Esta information es proporcionada al DS debido al concepto de asociacion. La asociacion es necesaria pero no suficiente para soportar una movilidad de transicion-BSS. La asociacion es suficiente para soportar la movilidad de No-transicion. La asociacion es un servicio del sistema de distribution.
Antes de que a una estacion le sea permitido enviar un mensaje de datos a traves de un AP, debe de existir la asociacion entre ambos. El acto de llegar a estar asociados debe de invocar al servicio de asociacion, el cual le provee a la estacion el mapeo del AP hacia el servicio de distribution. El DS utiliza esta information para completar su servicio de distribution del mensaje.
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En cualquier momento dado, una estacion movil puede estar asociada unicamente con un AP. Esto asegura que el DS pueda determinar una respuesta unica a la pregunta, £que AP esta sirviendo a la estacion movil X?. Una vez que la asociacion esta realizada, una estacion puede hacer un uso completo de un DS (Via el AP) para poder comunicarse. La asociacion siempre es iniciada por la estacion movil, no por el AP. Un AP puede estar asociado con varias estaciones al mismo tiempo. Una estacion tiene conocimiento de los APs que estan presentes en la red por lo que es capaz de establecer una asociacion invocando el servicio de asociacion.
3.2.2 Reasociacion
La asociacion es suficiente para la entrega de mensajes en el modo de No-transicion entre estaciones, sin embargo, se requiere de funcionalidades adicionales para poder llevar a cabo la movilidad de Transicion-BSS. La funcionalidad adicional que se requiere es proporcionada por el servicio de reasociacion. La reasociacion es un DSS.
El servicio de reasociacion invoca a "mover" una asociacion que existe en determinado momento de un AP hacia otro AP. Esto mantiene al DS informado del mapeo actual entre el AP y la estacion conforme la estacion se va moviendo de un BSS hacia otro BSS dentro de un ESS. La reasociacion tambien permite cambiar los atributos de asociacion de una asociacion establecida mientras la estacion permanece asociada con el mismo AP. La reasociacion siempre es iniciada por la estacion.
3.2.3 Desasociacion
El servicio de desasociacion es invocado cuando una asociacion existente va a ser terminada. La desasociacion es un DSS. En un ESS, este le solicita al DS que anule la informacion de asociacion existente. Debido a esto, los intentos de enviar mensajes via el DS a una estacion desasociada no seran exitosos.
El servicio de desasociacion puede ser invocado por cualquiera de las partes de una asociacion. La desasociacion es una notification, no una solicitud y no puede ser rechazada por ningun elemento de la asociacion.
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3.3 Pasos a Seguir para que se Lleve a Cabo una
Asociacion y una Reasociacion
Esta clausula del estandar IEEE 802.11 describe la definition de como una estacion movil se asocia y reasocia con un Punto de acceso (AP).
3.3.1 Asociacion de una estacion
Despues de la reception de una solicitud de asociacion, una estacion se asociara con un AP via el siguiente procedimiento:
a) La estacion transmite una petition de asociacion a un AP con el cual dicha estacion esta autenticada.
b) Si el mensaje de respuesta de asociacion es recibido con el valor de "exitoso", la estacion esta ya asociada con el AP y se debe de enviar un mensaje de confirmation indicando el exito complete de la operation.
c) Si el mensaje de respuesta de asociacion es recibido con un valor que no sea "exitoso" o si se sobrepasa determinado tiempo establecido, la estacion no se encuentra asociada al AP y se debe de enviar un mensaje de confirmacion indicando el fracaso de la operacion.
3.3.2 Asociacion de un AP
Un AP debe de operar de la siguiente manera para poder soportar la asociacion de las estaciones moviles:
a) Siempre que un mensaje de solicitud de asociacion sea recibido por una estacion y la estacion se encuentre autenticada, el AP transmitira una respuesta de asociacion con un codigo de estatus especifico. Si el valor del estatus es "exitoso", el ID de asociacion asignado a la estacion debera ser incluido en la respuesta. Si la estacion no se encuentra autenticada, el AP debera transmitir un mensaje de desautenticacion a la estacion.
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b) Cuando el mensaje de respuesta de asociacion con un valor de "exitoso" es reconocido por la estacion, se considera que la estacion se encuentra asociada con ese AP.
c) El AP debera de informar al sistema de distribution (DS) acerca de la asociacion.
3.3.3 Reasociacion de una estacion
En cuanto se reciba una solicitud de reasociacion, una estacion movil se reasociara con un AP via el siguiente procedimiento:
a) La estacion debera transmitir un mensaje de solicitud de reasociacion a deterrninado AP.
b) Si el mensaje de respuesta de reasociacion es recibido con un valor de "exitoso", la estacion estara ahora asociada con el AP y se enviara un mensaje de confirmation indicando el exito completo de la operacion.
c) Si el mensaje de respuesta de reasociacion es recibido con un valor distinto al "exitoso" o si se sobrepasa determinado tiempo establecido, la estacion no estara asociada con el AP y el MLME debera de enviar un mensaje indicando el fracaso de la operacion.
3.3.4 Reasociacion de un AP
Un AP debera de operar de la siguiente manera para poder realizar la reasociacion de las estaciones:
a) Siempre que un mensaje de solicitud de reasociacion es recibido por una estacion y la estacion este autenticada, el AP debera transmitir una respuesta de reasociacion con un estatus de valor determinado. Si el valor de estatus es "exitoso", el ID de asociacion asignado a la estacion debera de ser incluido en la respuesta. Si la estacion no se encuentra autenticada, el AP debera transmitir un mensaje de desautenticacion a la estacion.
b) Cuando la respuesta de reasociacion con un estatus de valor "exitoso" es reconocido por la estacion, esta se encuentra asociada con el AP.
c) El AP debera informar al DS de la reasociacion.
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Capítulo 4 Redes Inaldmbricas en Campus
Universitarios
4.1 Necesidad de las Redes Inaldmbricas en un
Campus Universitario
La tecnologia inalambrica ha evolucionado de una manera impresionante y ha creado nuevas posibilidades en ambientes que se dedican a la education e investigation. Gracias a los avances se ha podido combinar la capacidad de una LAN con la de una WLAN para soportar tecnicamente todo lo necesario en lo que se refiere a la education electronica o education a distancia. Tambien se han podido implementar tecnologias como la telefonia sobre IP y la posibilidad de tener acceso a Internet en practicamente cualquier punto de un Campus Universitario.
Las universidades de hoy en dia enfrentan enormes retos desarrollando y manteniendo las infraestructuras tecnologicas que se demandan por la sociedad. Ademas de implementar sistemas que sirvan para la buena administration y contabilidad, la universidad debe de contar con la mejor tecnologia disponible para poder asi ofrecerla a los alumnos para que puedan vivir y trabajar efectivamente en la economia del Internet. Adicionalmente, el hecho de que una universidad cuente con la mejor tecnologia disponible servira para que cada vez mas estudiantes quieran ingresar a esta.
Antes de que existiera la tecnologia inalambrica, la tecnologia alambrada no podia cubrir sola todas las necesidades. Sin embargo, la tecnologia alambrada contimia otorgando las capacidades de alto rendimiento para la infraestructura de un Campus pero con la tecnologia inalambrica se extiende la flexibilidad requerida para soluciones moviles de acceso.
Algunas de las ventajas de utilizar una WLAN en las universidades se pueden demostrar con la capacidad de obtencion y manejo de material que se encuentra en linea y en tiempo real, el poder tener acceso a Internet en salas de lectura, areas abiertas, salones de clase, cafeterias, etc.
El desempeno de una LAN es de suma importancia ya que es necesario asegurar un ancho de banda adecuado para que pueda proveer toda la information y aplicaciones a lo largo de toda la red. Como una regla general, el 20 porciento del trafico en un segmento de una red es trafico local, o sea, que es information que esta destinada a un miembro de la misma subred. El otro 80 porciento necesita transferirse fuera de la red (trafico como correo electronico, acceso a Internet y acceso a servidores). Debido a lo anterior es muy
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importante crear una red que cuente con velocidades muy altas como Gigabit para asi evitar cuellos de botella en esta. Una LAN configurada de una manera robusta y de la forma apropiada minimizara la congestion de trafico de datos, mejorara la funcionalidad de aplicaciones requeridas para la imparticion de materias y permitira la instalacion de puntos de acceso para soportar una cantidad de usuarios considerable.
4.2 Importancia de una Red Inalambrica en un
Campus Universitario
Las redes inalambricas en conjunto con las computadoras portatiles proveen gran flexibilidad ya que permiten que estas ultimas puedan ser utilizadas en practicamente cualquier lugar dentro de un Campus. Se podria decir que con la red inalambrica de una universidad las computadoras se dirigen hacia la ensenanza en vez de que la ensenanza vaya hacia las computadoras, en otras palabras, cualquier lugar puede ser utilizado para la ensenanza a traves de computadoras.
Algunas de las ventajas de la utilizacion de una red inalambrica en un Campus consisten en que las computadoras pueden ser utilizadas en cualquier lugar donde el maestro lo requiera; tambien, las computadoras pueden ser utilizadas donde verdaderamente se necesitan y no en donde exista cableado unicamente. Otra de las ventajas consiste en la eficiente utilizacion de los recursos de la red, ya que las computadoras pueden conectarse en la cantidad que sea necesario y no solarnente en el numero de nodos cableados que existan. La universidad Wake Forest que se encuentra en el Reino Unido ha realizado suficientes investigaciones sobre la importancia de una red inalambrica en las universidades y ha llegado a determinar las siguientes ventajas:
Una mejor colaboracion entre los estudiantes
Una mayor frecuencia de comunicacion entre los estudiante y los maestros Respuestas rapidas de retroalimentacion entre alumnos y maestros
Una mejor aplicacion de la teoria
Una mayor iniciativa por parte de los alumnos El sistema de autoaprendizaje es mas comun
El incremento significativo en las calificaciones de los alumnos Incremento en la retention de alumnos y en la cantidad de graduados
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4.3 Ventajas de la Utilization de la Red Inalambrica
en una Universidad
La tecnologia inalambrica proporciona muchos beneficios administrativos, de aprendizaje y ahorros en costos. For ejemplo una WLAN permite a las universidades tener computadoras en cualquier lugar donde scan requeridas sin la necesidad de realizar muchos cableados para cada computadora y en cada lugar. Con una WLAN, un simple nodo de red cableado puede proveer servicios a multiples dispositivos que cuenten con una tarjeta de red inalambrica instalada. La tecnologia inalambrica proporciona a los usuarios total portabilidad e independencia. En un ambiente universitario en donde siempre existen cambios, la red inalambrica ayuda a la reduction de costos y facilidad en la reacomodacion de configuraciones fisicas.
Otro punto a favor que tiene la utilizacion de la red inalambrica es que los puntos de acceso pueden ser configurados de tal forma que exista una conexion punto a punto. De esta forma puede ser posible la transmision de information de un punto relativamente lejano a otro (aproximadamente 40 kilometres). Gracias a la configuration de los puntos de acceso en un enlace punto a punto y a la utilizacion de antenas de alta ganancia, se puede realizar una extension de la LAN del Campus en edificios u oficinas que se encuentran fuera de este. La realization de un enlace de WLAN punto a punto puede sustituir rentas fijas que se hacen a proveedores externos por la renta de un enlace dedicado o la compra e instalacion de una fibra optica que vaya de una edificio a otro.
4.4 Utilizacion de Redes Inaldmbricas en Algunas
Universidades de Estados Unidos
En esta section se dan tres ejemplos de la utilizacion de redes inalambricas en Campus universitarios de Estados Unidos [Franklin, 03].
4.4.1 State University of New York,
Morrisville
En la Universidad estatal de Nueva York el motivo principal para instalar una red inalambrica en su Campus se debio a la perception de que la education basada en
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tecnologias moviles son mas flexibles y convenientes para los estudiantes y otorgan una excelente preparation para que se encuentren familiarizados a dichas tecnologias, con las cuales se encontraran en su vida profesional.
Otro de los factores que se tomo en cuenta es que la red inalambrica ofrece mayor flexibilidad que la red cableada y tiene un menor costo. Un punto mas a favor se debio a que en algunos de los edificios mas antiguos fue dificil realizar el cableado de la red debido al material con que estan construidos y ademas porque afectan la estetica de estos.
En lo que se refiere al impacto de la red inalambrica en los estudiantes, se percibe que con esta los alumnos se reunen mas seguido para realizar trabajos tanto de manera fisica como virtual. Tambien se noto un cambio en los habitos de trabajo de los alumnos, ahora estudiaban por periodos de tiempo mas cortos, en un mayor numero de ocasiones y en lugares distintos. Los estudiantes utilizaron la tecnologia para entablar relaciones personales de una manera mas espontanea, como ejemplo, no fue ya necesario realizar actividades que tuviera que organizar la universidad para romper el hielo entre los alumnos de nuevo ingreso y los de semestres mas avanzados.
La perception por parte del personal de la universidad hacia la red inalambrica consiste en que para ellos la WLAN es solamente una tecnologia mas de comunicacion y la mayor ventaja que le ven a esta es la movilidad de las computadoras portatiles.
4.4.2 Seton Hall University
Seaton Hall es una universidad mediana de cinco mil estudiantes de carrera y de seis mil de maestria que se encuentra en New Jersey, Estados Unidos. Este Campus se encuentra cubierto en su totalidad por una red cableada la cual complementa a la red inalambrica. La instalacion de una WLAN en la universidad se escogio debido a dos razones principales: es mas economica que la red cableada en su instalacion y es mas flexible. La WLAN no fue seleccionada para tomar ventaja en los aspectos educativos de la universidad y hasta el momento no se tienen proyectos educativos en los cuales se tome ventaja de las facilidades de la red inalambrica.
En el Campus existen alrededor de siete mil nodos de red cableados, incluyendo un nodo por persona en los dormitories. Aproximadamente un tercio de los salones de clase y las areas de ensenanza cuentan con un nodo de red cableado por asiento y en todos los salones de clase existe al menos un puerto de red. Tambien existen nodos de red cableados en lugares publicos como la biblioteca, cafeterias e incluso en las bancas que se encuentran al aire libre junto a los jardines. La red inalambrica del Campus utiliza el estandar 802.1 Ib, el cual maneja una tasa de transferencia de 11 Mbps compartida por todos los usuarios en el
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area. Esta universidad cuenta con un total de 200 APs que cubren el area de 90 salones de clase y la mayorfa de los lugares piiblicos.
Con la utilizacion de computadoras portatiles, se pudo observar que cambio la forma de como y en donde se llevan a cabo actividades que tienen que ver con computation. Esto ayudo a los profesores para que pudieran aplicar modelos de trabajo en un salon de clases que no habian aplicado antes.
Existe un comentario del maestro de un salon de clases en el cual no hay oficialmente cobertura de la red inalambrica, sin embargo llega suficiente serial para que algunas computadoras pudieran conectarse a la WLAN. El profesor, quien esta totalmente de acuerdo con la utilizacion de la red inalambrica, comenta que no causa el mismo impacto en el desarrollo de la clase cuando un alumno pierde la conexion a la red que cuando esto le sucede al maestro. For tal motive decide conectarse a la red alambrada, de hecho la mayoria de los alumnos en ese salon de clases prefirieron hacerlo tambien.
4.4.3 Carnegie-Mellon University,
Pennsylvania
La universidad de Carnegie-Mellon (CMU) estudia y realiza investigaciones sobre la red inalambrica desde principios de los noventas. For tal motivo todo el Campus se encuentra con cobertura de red inalambrica en la actualidad.
Una de las preocupaciones que tienen los administradores de la WLAN en la universidad es que los equipos de red inalambrica son disenados por ingenieros y no por administradores de red. Debido a eso, la administration de los puntos de acceso no ha sido muy facil. En algunos casos es necesario ir personalmente a donde se encuentra ubicado el punto de acceso para poder configurarlo. Tambien han encontrado recientemente que los puntos de acceso no trabajan de una manera adecuada con Windows XP por lo que es mucho mas tardado hacer una nueva configuration al AP.
Cuando la universidad instalo su WLAN por primera vez, no se confiaba mucho en la tecnologia. Fue tanta la desconfianza que los APs fueron conectados a una LAN especialmente dedicada para la WLAN.
Para algunos de los usuarios, la tecnologia inalambrica es solamente una tecnologia mas. CMU ha tenido muchos mas problemas (alrededor de 10 veces mas) con su conexion dedicada de Internet que con los equipos de la tecnologia inalambrica. En CMU no ha tenido mucha importancia la aplicacion de la red inalambrica en la education ya que el principal objetivo de esta fue la investigation, ademas de que la WLAN ha sido adoptada por los usuarios como una tecnologia mas que les provee acceso a la red.
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Capitulo 5 Funcionamiento Bdsico de los Equipos
de Red Inalambrica de ORINOCO
En este capitulo se describe la forma de como funcionan los equipos de red inalambrica de ORINOCO. Es importante conocer como funcionan estos equipos debido a que son los que se utilizan en la investigation de campo.
5.1 Busqueda
Cuando una estacion movil se intenta conectar a un AP para accesar a una LAN, el primer paso necesario es que esta se encuentre funcionando en el mismo canal de frecuencia. Cada AP es configurado para trabajar en una determinada frecuencia. La estacion movil no necesita estar configurada para tener alguna frecuencia en especial, sino que tendra la frecuencia a la que fue configurado el AP mediante un proceso denominado busqueda. La biisqueda consiste en monitorear un canal seleccionado para determinado AP. Los sistemas de ORINOCO estan implementados con la busqueda activa definida por el estandar IEEE 802.11 ya que este tipo de busqueda se ha destacado por ser mas eficiente y rapida.
La realization de una serie de busquedas se conoce como un barrido. Para realizar un barrido, la estacion mantiene una lista de todos los canales que supuestamente existen en el dominio en el que se encuentra. Existen dos tipos de barrido:
Barrido largo: en este tipo de barrido, se buscan todos los canales que se encuentran en la lista de la estacion movil.
Barrido corto: solo se busca en un subconjunto de la lista de canales que se encuentran en la lista de la estacion movil, gracias a este proceso el handover se lleva a cabo de una manera mas rapida.
El subconjunto de la lista de canales es creado de manera dinamica, y contiene los canales que se han encontrado como activos durante busquedas anteriores y de los canales cuya actividad es mas probable. Los canales mas probables son aquellos que se encuentran a una mayor distancia de los canales que se encuentran activos en ese momento.
Estudio del Comportamiento y Utilization de una Red Inal&mbrica con Estandar IEEE 802.11 en un Campus Universitario.
5.2 Asociacion Inicial
Una estacion movil equipada con el adaptador de ORINOCO/IEEE 802.11 iniciara una secuencia para conectarse a una red por si sola, de acuerdo a los parametros de configuracion que ban sido establecidos por el usuario de esta. El parametro de configuracion mas importante es el "nombre de la red" (en el estandar IEEE 802.11 se conoce como SSID = Service Set Identifier). Para comenzar el proceso de conexion, la estacion movil ejecuta un barrido utilizando la lista de canales disponibles, esperando la respuesta de los APs que se encuentran a su alrededor, que estan configurados para tener el mismo "nombre de la red".
[image:42.614.112.519.345.520.2]Si es recibida mas de una respuesta, la estacion movil seleccionara el AP con la mejor serial en terminos de relation de sefial a ruido (SNR), y se iniciara la secuencia de autenticacion. Cuando este proceso es completado satisfactoriamente, la estacion movil ejecutara la secuencia de asociacion con lo cual estara conectada a la LAN. En la figura 5.1 se muestra el proceso descrito.
Figura 5.1 Proceso de Asociaci6n
5.3 Autenticacion
Para que una estacion movil se pueda asociar a un punto de acceso es necesario que se establezca una autenticacion. Los tipos de autenticacion que utilizan los equipos de ORINOCO son los establecidos por el estandar IEEE 802.11. Estos tipos de autenticacion son la autenticacion de sistema abierto y la autenticacion de Have compartida. Los dos tipos de autenticacion son definidos y explicados en la seccion 2.7 que tiene que ver con la seguridad de una WLAN.
