I NSTI TUTO POLI TÉCNI CO NACI ONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍAMECÁNICA Y ELÉCTRICA
SECCI ÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E I NVESTI GACIÓN UNIDAD PROFESIONAL “ZACATENCO”
Diseño y Desarrollo de una
Herramienta I nformática para
mediciones de Transferencia de
I nformación en tiempo real de
punto a punto a nivel de aplicación
en Redes I P Alámbricas y/ o
I nalámbricas
TESI S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRO EN CI ENCI AS EN I NGENI ERÍ A DE TELECOMUNI CACI ONES
Presenta:
I ng. Agustín Gordillo Yllán
Director de Tesis: M. en C. Sergio Vidal Beltrán
A Dios Padre Todo Poderoso y Seres Divinos:
Quiero agradecerles profundamente la oportunidad que me otorgaron para poder
realizar este logro tan anhelado y seguir adelante mientras ustedes permitan tanto
en mi vida personal y profesional como con mi familia.
A Mis Padres:
Agustín Gordillo Figueroa y Cecilia Yllán Muñoz por todo el amor, apoyo incondicional, cariño y comprensión que me han brindado sin esperar nada a cambio.
A Mis Hermanos:
Ariel y Edgar Omar quiero darles las gracias por sus consejos, apoyo incondicional y por ser un ejemplo de que cuando se anhela algo en la vida para bien se puede alcanzar para lograr triunfos.
A Mis Profesores:
A Mis Profesores:
Sinceramente les doy las gracias a ustedes y en especial al M en C. Sergio Vidal Beltrán, M en C. Jorge Sosa Pedroza, M en C. Marco Antonio Acevedo Mosqueda, M en C. Miguel Sánchez Meraz, Dr. Salvador Álvarez Ballesteros, Dr. Héctor Oviedo Galdeano y Dr. José Luis López Bonilla, por todos sus conocimientos y enseñanzas que me brindaron.
A Mis Compañeros y Amigos: Gracias por su amistad en todo sentido.
A Mi Alma Máter:
Como no agradecerle a la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica que integra al Instituto Politécnico Nacional por la educación recibida.
Agustín Gordillo Yllán
Agradecimientos
detrás de cada puerta que laciencia logra abrir.
Albert Einstein
hay otro desafío.
Contenido
Relación de figuras y tablas . . . ii
Objetivo . . . . iv
Justificación . . . v
Resumen . . . vi
Abstract . . . vii
Introducción general . . . 1
Capítulo 1 Marco teórico 1.1 Introducción . . . 2
1.2 Redes de área local . . . 3
1.2.1 Ethernet . . . 3
1.2.2 Fast Ethernet . . . 3
1.2.3 Gigabit Ethernet . . . . 3
1.3 Redes inalámbricas de área local . . . 4
1.3.1 Estándares para una WLAN . . . 8
1.3.1.1 IEEE 802.11a . . . 11
1.3.1.2 IEEE 802.11b . . . 12
1.3.1.3 IEEE 802.11g . . . 12
1.4 Transferencia Real de Información. . . 12
1.5 Referencias . . . 18
Capítulo 2 Diseño y Desarrollo de la Herramienta Informática 2.1 Introducción . . . 19
2.2 Analizador de Transferencia Real de Información. . . . 19
2.3 Instalación del Analizador de Transferencia Real de Información . 28
2.4 Referencias . . . 30
Capítulo 3 Mediciones y resultados de Transferencia Real de Información 3.1 Introducción . . . 31
3.2 Mediciones de Transferencia Real de Información. . . . 31
3.3 Otro software . . . 35
3.4 Comparación de mediciones . . . 37
3.5 Referencias . . . 39
Conclusiones . . . 40
Recomendaciones . . . 42
Sugerencias para trabajos futuros . . . 43
Bibliografía . . . 44
Anexos . . . 46
Glosario . . . 80
Relación de figuras y tablas
Figura 1.1 La familia IEEE 802 y su relación con el modelo de referencia OSI . 2
Figura 1.2 Topologías de aplicación para las WLAN . . . . 5
Figura 1.3 Aplicaciones de la tecnología “Bluetooth” . . . . 7
Figura 1.4 Diagrama descriptivo de la capa física del 802.11 y sus extensiones . 9 Figura 1.5 Arquitectura IEEE 802.11 MAC . . . 9
Figura 1.6 Funcionamiento “CSMA/CA” . . . 10
Figura1.7 Las unidades de medición de la transferencia real de información son los bits/segundos o bits por segundo, paquetes/segundos . . . . 12
Figura 1.8 Formato de la trama MAC IEEE 802.11 . . . 13
Figura 1.9 Formato de la trama de control . . . 14
Figura 1.10 Secuencia de control . . . 15
Figura 1.11 Formato de la trama IEEE 802.3 . . . 16
Figura 2.1 Diagrama de flujo que representa la estructura del software . . 20
Figura 2.2 Analizador de transferencia real de información . . . . 29
Figura 3.1 Escenario 1 . . . 32
Figura 3.2 Medición de transferencia real de información al descargar un archivo a través de HTTP desde Internet hacia una Computadora Portátil . . . 32
Figura 3.3 Medición de transferencia real de información al descargar un archivo a través de HTTP desde Internet hacia una Computadora Personal. . . . 33
Figura 3.4 Escenario 2 . . . 33
Figura 3.5 Medición de transferencia real de información al descargar un archivo a través de FTP desde Internet hacia una Computadora Portátil. . . . 34
Figura 3.6 Medición de transferencia real de información al descargar un archivo a través de FTP desde Internet hacia una Computadora Personal . . . 34
Figura 3.7 Escenario 3 . . . 35
Figura 3.8 ByteOmeter es un sotware desarrollado por fabricante . . . 35
Figura 3.9 Escenarios de “ByteOmeter” . . . 36
Figura 3.10 Mediciones de transferencia real de información con ambas herramientas informáticas . . . 36
Figura 3.11 Representación gráfica de resultados de transferencia real de información obtenidos a través de una WLAN . . . 37
Figura 3.12 Representación gráfica de resultados de transferencia real de información obtenidos a través de una LAN . . . 38
Figura A.1 Identificación de equipo . . . 46
Figura A.2 Configuración TCP/IP . . . 46
Figura A.3 Identificación de otro equipo utilizado . . . 47
Figura A.4 Configuración TCP/IP del otro equipo utilizado . . . 47
Figura A.5 Conexión inalámbrica de una Computadora Portátil . . . 48
Figura A.6 Configuración TCP/IP . . . 48
Figura B.1 Dirección electrónica de un servidor FTP . . . . 49
Figura B.2 Conexión con un servidor FTP . . . 49
Figura B.3 Información contenida en el servidor FTP . . . . 50
Figura B.4 Aplicación “Cerberus FTP Server” para establecer un servidor . . 50
Figura B.5 Inicio de sesión del cliente al servidor FTP . . . . 51
Figura B.6 Dirección electrónica de un servidor HTTP . . . . 51
Figura B.7 Outlook Express . . . 52
Figura B.8 Creación de una cuenta de correo electrónico . . . . 52
Figura B.9 Configuración de un servidor de correo para utilizar SMTP . . 52
Figura C.1 Mediciones de transferencia real de información con ambas herramientas informáticas . . . 53
Figura C.2 Resultados de transferencia real de información obtenidos . . 53
Figura C.3 Mediciones de transferencia real de información al seguir transfiriendo información . . . 54
Figura C.4 Mediciones de transferencia real de información confiables en tiempo real 54
Figura C.5 Obtención de resultados de transferencia real de información de punto a punto . . . 55
Figura C.6 Mediciones de transferencia real de información a nivel de aplicación . 55
Tabla 1.1 Estándares inalámbricos de área local . . . 11
Tabla 1.2 Valores teóricos de transferencia real de información en una WLAN . 15
Tabla 1.3 Valores teóricos de transferencia real de información en una LAN . 17
Tabla 2.1 Valores de transferencia real de información recopilados en formato txt 29
Tabla 3.1 Resultados de transferencia real de información obtenidos a través de una WLAN . . . 37
Tabla 3.2 Resultados de transferencia real de información obtenidos a través de una LAN . . . 38
Objetivo
• Diseñar y desarrollar una herramienta informática denominada “Analizador de Transferencia Real de Información (Analizador de Throughput)” que permita medir la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) por un nodo en un tiempo específico de punto a punto en tiempo real a nivel de aplicación en redes IP alámbricas y/o inalámbricas.
Justificación
La medición de la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) por un nodo en un tiempo específico (bits/segundo o bits por segundo, paquetes/segundo) de punto a punto en una red de comunicación, permiten determinar la transferencia real de información que puede ser transmitida de un punto a otro en la misma para tener un mejor rendimiento en el ancho de banda, considerando que los valores de transferencia real de información se pueden obtener a través de software desarrollado por fabricantes dentro de los cuales existen aquellos que tienen precio por su adquisición, pero que mejor establecer este proceso de medición de transferencia real de información mediante una herramienta informática diseñada y desarrollada con un lenguaje de programación robusto denominado Visual C# edición 2005 que tiene características de otros lenguajes tales como C++, Java y Visual Basic, y que además cuenta con una licencia básica y gratuita, permitiendo realizar este tipo de herramientas que se pueden implementar para obtener mediciones de transferencia real de información confiables en tiempo real de punto a punto a nivel de aplicación en redes IP alámbricas y/o inalámbricas, y a su vez guardar los datos en un archivo de texto.
Maestría en Ciencias en Ingeniería de Telecomunicaciones
Resumen
En este trabajo de tesis se presenta una herramienta informática denominada “Analizador de Transferencia Real de Información” que se diseño y desarrolló con el lenguaje de programación Visual C# edición express 2005 que permite obtener la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) por un nodo en un tiempo específico de un punto a otro en redes IP alámbricas y/o inalámbricas, tal como la medición de transferencia real de información en kilobits por segundo de punto a punto en tiempo real a nivel de aplicación, y guardar los datos obtenidos en un archivo de texto, así como también el desplegado de los mismos sobre la pantalla y otros parámetros relacionados de la red en donde se implemento la herramienta informática, tales como host, y direcciones MAC e IP que permitan identificar a cada uno de los nodos que se encuentran activos dentro del grupo de trabajo a nivel de enlace de datos y red.
Abstract
This thesis work presents a computer science tool called “Analyzer of Real Transference of Information” that it was designed and developed with the language of Visual programming C# edition express 2005 that allows to obtain the amount of data that can be processed (sent or transferred) on a specific time from a point to another one in a specific time in wire and/or wireless networks IP, as the measurement of real transference of information in kilobits per second in real time of point to point at application level, and save the data obtained in a text file, as well as it allows the displayed of the data on the screen and other parameters related of the network where the computer science tool was implemented, such as host, and MAC and IP addresses that they allow to identify each one of the nodes that are connected in the workgroup at data link and network.
-vii-Introducción general
El presente trabajo de investigación muestra tópicos de telecomunicaciones relacionados con redes de computadoras para establecer la importancia de estudiar la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) por un nodo en un tiempo específico (bits/segundo o bits por segundo, paquetes/segundo) de punto a punto en estas mismas, debido a que permite determinar la transferencia real de información de un punto a otro, teniéndose en cuenta que las mediciones de este parámetro permiten tener un mejor rendimiento y desempeño de la red para la transferencia de información.
Sin embargo, todo este trabajo abarca una selección de temas muy interesantes e importantes para su estudio, es decir, el capítulo 1 hace referencia a la descripción de redes alámbricas e inalámbricas de área local, y de la transferencia real de información de un punto a punto en este tipo de redes.
El capítulo 2 describe la herramienta informática denominada “Analizador de Transferencia Real de Información” que se diseño y desarrolló con el lenguaje de programación Visual C# edición express 2005 para medir de manera confiable la transferencia real de información de punto a punto en tiempo real a nivel de aplicación en redes IP alámbricas y/o inalámbricas, y guardar los datos obtenidos en un archivo con formato de texto, así como también el desplegado de los mismos sobre la pantalla y otros parámetros relacionados de la red en donde se implementó la herramienta informática, tales como host, y direcciones MAC e IP que permitan identificar a cada uno de los nodos que se encuentran activos dentro del grupo de trabajo a nivel de enlace de datos y red.
El capítulo 3 muestra mediciones y resultados de transferencia real de información que se obtuvieron con la herramienta informática y otro software desarrollado por fabricante a través de protocolos de nivel de aplicación para la transferencia de información junto con valores teóricos calculados para establecer que el analizador de transferencia real de información es confiable.
Capítulo 1.- Marco Teórico
1.1Introducción
En 1980 la organización de estándares del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE / Institute of Electrical and Electronic Engineers) estableció un grupo de Investigación llamado “802”. Este grupo establece las especificaciones técnicas empleadas por los fabricantes de productos de hardware para Redes de Área Local (LAN / Local Area Network), tal es el caso del 802.3 para Ethernet, 802.5 para Token Ring, 802.11 para Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN / Wireless Local Area Network), etc, donde el propósito de los trabajos publicados del IEEE es asegurar la compatibilidad e interconectividad entre los diferentes fabricantes de hardware, como se muestra en la figura 1.1 [4, 10].
Fig 1.1. La familia IEEE 802 y su relación con el modelo de referencia OSI
Sección de Estudios de Posgrado e Investigación
[image:13.612.90.477.390.614.2]Además, las necesidades de aplicaciones, tales como es el caso del correo electrónico, la transferencia de archivos y otros más, implica que el desarrollo del esquema de operación del tipo cliente/servidor, aumente las aplicaciones implementadas en la computadora que actúa como servidor y en la que se ejecuta el programa cliente, las cuales necesitan ser satisfechas con velocidades más altas que las proporcionadas por las redes típicas de 10 y 16 Mbps, debido a que en la actualidad los requerimientos de alta velocidad en una red de computadoras se han incrementado.
1.2Redes de área local
Una LAN, es una red de comunicación que está diseñada para proporcionar comunicación entre una gran variedad de equipos terminales de datos, dentro de un área geográfica relativamente pequeña. Las LAN son implementadas en organizaciones para interconectar los equipos terminales de un mismo edificio, de un complejo de edificios o de un área geográfica, como podría ser el caso dentro de un campus universitario, empresa o un complejo hospitalario (mediciones de transferencia real de información que se realizarán en el capítulo 3 a través de este tipo de red).
1.2.1 Ethernet
Esta tecnología fue desarrollada por la organización de estándares “IEEE” con norma 802.3, utilizando como método de acceso múltiple el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection: Acceso Múltiple de Señal Portadora con Detección de Colisión) [4, 11], en el cual las PC´s compiten por el uso del medio de comunicación. En este método, cuando una PC desea transmitir un paquete de datos, sensa el canal para ver si hay una señal portadora; si la hay, significa que el canal está ocupado y la PC espera para enviar información, antes de sensar otra vez. Si la PC no sensa o detecta una portadora, eso significa que el canal está libre y procede a enviar el paquete.
1.2.2 Fast Ethernet
Es una red que opera con el mecanismo CSMA/CD que se rige por el estándar IEEE 802.3u, la cual opera a 100 Mbps, incluyendo en su arquitectura tres modelos de capas físicas dependiendo del tipo de medio de comunicación: 100-Base-T4 (4 pares de cable categoría 3, 4 o 5 como lo define la ISO/IEC 11801 (Organización Internacional para la Estandarización/Comisión Electoral Independiente (International Standard Organization/Independent Electoral Commission), 100-Base-TX (2 pares de cable categoría 5, o 2 pares de cable de 150 ohms de impedancia, como lo define ISO/IEC 11801) y 100-Base-FX (2 fibras multi-modo como lo define ISO 9314).
1.2.3 Gigabit Ethernet
Ethernet ofrece nuevos modos de operación dúplex total (full-duplex) para conexiones “switch a switch” a estación terminal. Asimismo, permite modos de operación half-duplex para conexiones compartidas utilizando repetidores, siendo su método de acceso el CSMA/CD. Además, por lo regular este tipo de red utiliza como medio de transmisión a la fibra óptica y el mismo formato, tamaño de la trama y los mismos objetos de administración que se emplean en las redes con estándar IEEE 802.3.
1.3 Redes inalámbricas de área local
El origen de las Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN / Wireless Local Area Network) se remonta a la publicación en 1979 de los resultados de un experimento realizado por ingenieros de IBM en Suiza, consistente en utilizar enlaces infrarrojos para crear una red local en una fábrica. Estos resultados, publicados por el IEEE, pueden considerarse como el punto de partida en la línea evolutiva de esta tecnología.
Las investigaciones siguieron adelante, tanto con infrarrojos como con microondas, donde se utilizaba el esquema de Espectro Disperso (SS / Spread Spectrum). En mayo de 1985, y tras cuatro años de estudios, la FCC (Federal Communications Commission / Comisión Federal de Comunicaciones - encargada de regular y administrar en materia de telecomunicaciones), asignó las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical), que anteriormente estaban limitadas a instrumentos Científicos, Médicos e Industriales, para la operación sin licencia de dispositivos que utilicen como máximo 1 watt de energía o menos, cuyo rangos de las 3 bandas de frecuencia son de los 902 a 928 MHz, 2400 a 2483.5 MHz y 5725 a 5850 MHz [7], para uso en las redes inalámbricas basadas en la técnica de SS, la cual siendo de Espectro Disperso sirve para modular, resultando ideal para las comunicaciones de datos, ya que es muy poco susceptible al ruido y crea muy pocas interferencias con las opciones DSSS (Direct Sequence) y FHSS (Frequency Hopping) que posteriormente serán descritas, por lo que la asignación de esta banda de frecuencias propició una mayor actividad en el núcleo de la industria y ese respaldo hizo que las WLAN empezaran a dejar ya el entorno del laboratorio para iniciar el camino hacia el mercado.
En 1989, se forma el grupo de trabajo IEEE 802.11, que empieza a trabajar para tratar de generar una norma para las WLAN y posteriormente en mayo de 1991 se publicaron varios trabajos referentes a WLAN operativas que superaban la velocidad de 1 Mbps, el mínimo establecido por el IEEE 802 para que la red sea considerada realmente una LAN, con aplicación empresarial.
Para 1996, un grupo de empresarios del sector de Computación Móvil (Mobile Computing) y de servicios, forman el Foro de Interoperabilidad de Redes Inalámbricas de Área Local (WLI Forum / Wireless LAN Interoperability Forum) para ampliar este mercado mediante la creación de un amplio abanico de productos y servicios interoperativos. Por otra parte, la Asociación de Redes Inalámbricas de Área Local (WLANA / Wireless LAN Association) es una asociación de industrias y empresas cuya misión es ayudar y fomentar el crecimiento de la industria WLAN a través de la educación y promoción. Finalmente en 1999 se da por finalizada la norma, por lo que una WLAN (mediciones de transferencia real de información que se realizarán en el capítulo 3 a través de este tipo de red) es un sistema de
comunicación que transmite y recibe datos utilizando ondas electromagnéticas en lugar de cableado (coaxial, par trenzado o fibra óptica - utilizado en las LAN convencionales), y que proporciona conectividad inalámbrica de igual a igual (peer to peer), dentro de un edificio, una pequeña área residencial/urbana o de un campus universitario, donde este tipo de redes se cuadran dentro de los estándares desarrollados por el IEEE 802.11.
Como todos los estándares 802 para redes locales del IEEE, en el caso de las WLAN, también se centran en los dos niveles inferiores del modelo OSI, el físico y el de enlace, por lo que es posible ejecutar cualquier protocolo de la familia TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) o aplicación, soportando los sistemas operativos de red habituales, lo que supone una gran ventaja para los usuarios que pueden seguir utilizando sus aplicaciones habituales, con independencia del medio empleado (alámbrico) por la facilidad de transportar los dispositivos y el poder de comunicación con otros dispositivos que pueden ser computadoras portátiles o lo que es más probable, computadoras (servidores) conectados a una LAN por cable, por lo que en la figura 1.2 se presentan las topologías de las redes inalámbricas de área local.
En la topología (i), mediante un dispositivo intermedio llamado Unidad de Acceso Portátil (PAU: Portable Access Unit), tal como un Access Point que actúa como punto de acceso permite enviar y recibir información vía radiofrecuencia entre los Dispositivos Portátiles (PD / Portable Device) de los usuarios, que habitualmente son una Computadora Portátil (Notebook o Laptop) que contienen una tarjeta de red inalámbrica con o sin antena (esta característica depende del fabricante) o tener comunicación con otro dispositivo vía alámbrica, tal como un servidor. Por otra parte, la topología (ii) es una instalación donde existen bastantes PD’s dentro de un sitio y que únicamente se establece comunicación entre ellos, sin pasar por un punto de acceso.
Ahora, en relación a lo anterior, la principal ventaja de este tipo de redes (WLAN), es que no necesitan licencia para su instalación, teniendo la libertad de movimientos que permite a sus usuarios, la posibilidad de conexión sin cable entre diferentes dispositivos eliminando la necesidad de compartir un espacio físico común y solucionando las necesidades de los usuarios que requieren tener disponible la información en todos los lugares por donde puedan estar trabajando. Además, a esto se añade la ventaja de que son mucho más sencillas de instalar que las redes de cable y permiten la fácil reubicación de las terminales en caso necesario, por lo que su empleo más popular implica en el uso de las tarjetas de red inalámbricas, cuya función es permitir al usuario conectarse a la LAN sin la necesidad de una interfaz física.
Pero, la principal desventaja o inconveniente, es la "baja" velocidad que alcanzan, por lo que su éxito comercial es más escaso en comparación con las LAN basadas en cable, debido a las bajas velocidades con que operan, por lo que se puede decir que las redes inalámbricas de área local:
• Ofrecen una buena solución de acceso a zonas específicas.
• No han surgido para reemplazar a las redes alámbricas que ya existen, sino para complementarlas.
• Pueden soportar servicios, tales como: Voz, Datos y Video.
• Tienen costos de implementación accesibles.
• Son de gran robustez.
Nota: También, es de gran interés mencionar que existe otra tecnología de acceso inalámbrico para Áreas de Pequeña Extensión (WPAN / Wireless Personal Area Network) denominada “Bluetooth” (aunque parece la competencia directa del IEEE 802.11, es complementaria a éste). Bluetooth pretende la eliminación de cables, tales como todos los que se utilizan para conectar la PC con sus periféricos o proporcionar un medio de enlace entre dispositivos situados a pocos metros de distancia, por lo que Bluetooth (ver fig. 1.3) tiene su campo de aplicación específico al igual que las WLAN, por lo que ambas tecnologías pueden coexistir en un mismo entorno, sin interferirse gracias a los métodos de salto de frecuencia que emplean, donde sus aplicaciones van en aumento y conforme a su
Fig 1.3. Aplicaciones de la tecnología “Bluetooth”
Además, este tipo de redes no utilizan medios físicos de transmisión, debido a que emplean las ondas de Radiofrecuencia o Infrarrojas. Las ondas de radiofrecuencia se emplean
ampliamente en muchas aplicaciones; entre ellas la difusión de radio, televisión, redes de telefonía celular y en redes inalámbricas de área local, debido a que las ondas de radio se propagan fácilmente a través del aire, donde para una aplicación en particular, es necesario que se asigne oficialmente una banda de frecuencia específica. Los requisitos para limitar las emisiones de radio a una banda de frecuencia específica y para que los receptores correspondientes sólo seleccionen las señales que caigan en dicha banda, implica que generalmente los circuitos asociados a los sistemas basados en radiofrecuencias sean más complejos que los empleados en los sistemas de infrarrojo.
De este modo, en las comunicaciones inalámbricas tales como en las WLAN existen “Sistemas de Espectro Disperso (Spread Spectrum)” que utilizan Radiofrecuencia y
basadas en las bandas "ISM” (abiertas para cualesquiera), reduciendo la interferencia con la técnica de señal de transmisión llamada Modulación de Espectro Disperso (Spread Spectrum Modulation), por lo que toma una señal de banda convencional y distribuye su energía en un dominio más amplio de frecuencia, donde la densidad promedio de energía es menor en el espectro equivalente de la señal original, existiendo dos tecnicas para distribución de la señal que operan en la banda de frecuencia de los 2.4 GHz, para distribuir la señal convencional en un espectro de propagación equivalente:
¾ DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) (Espectro Disperso de Secuencia Directa)
¾ FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) (Espectro Disperso por Salto de Frecuencia)
Es una técnica de propagación mediante en la cual distintas señales de datos, voz y video, o ambas se transmiten a través de un conjunto específico de frecuencias en un orden pseudoaleatorio, en lugar de usar un método secuencial. Además en esta técnica las señales se propagan en el dominio del tiempo.
Por otra parte, los transmisores y detectores de luz infrarroja se han utilizado desde hace
mucho tiempo en diversas aplicaciones, entre ellas los sistemas de transmisión por fibra óptica y diversas aplicaciones de control remoto como las que comprenden los televisores, los reproductores de CD y las videograbadoras. Las emisiones infrarrojas tienen frecuencias mucho más altas que las ondas de radio (mayores que 1014 Hz) y que por lo regular los dispositivos se clasifican según la longitud de onda de la señal infrarroja transmitida detectada más que por su frecuencia. La longitud de onda se mide en nanómetros (nm) donde un nanómetro es igual a 1x10-9 m, siendo la distancia que recorre la luz durante un ciclo de la señal, donde dispositivos de infrarrojo utilizados tienen longitudes de onda de 800, 950 nm, entre otros. Una ventaja del infrarrojo respecto a las ondas de radiofrecuencias es la ausencia de disposiciones que regulan su uso. El infrarrojo tiene una longitud de onda similar a la de la luz visible, presentando un comportamiento similar, por lo que el infrarrojo se refleja en las superficies brillantes y pasa a través del vidrio, pero no de las paredes, ni por objetos opacos. Por esta razón, las emisiones de infrarrojo están limitadas a un solo recinto, lo que reduce el nivel de interferencia del canal adyacente en las aplicaciones de las LAN. Otro punto que debe considerarse al utilizar el infrarrojo como medio de transmisión es la interferencia causada por la luz de fondo (Luz del Medio Ambiente). La luz del Sol y la producida por fuentes de luz de filamento y fluorescentes contienen grandes niveles de infrarrojo, donde el receptor recibe estas radiaciones junto con el infrarrojo producido por el transmisor. Esto significa que la potencia de ruido puede ser alta, y que se necesita una potencia de señal elevada para lograr una relación señal a ruido aceptable.
1.3.1 Estándares para una WLAN
En junio de 1997, el IEEE ratificó el estándar IEEE 802.11 (ver fig. 1.4 [14]), para
Fig 1.4. Diagrama descriptivo de la capa física del 802.11 y sus extensiones
Además, la banda de 2.4 GHz está reglamentada como banda de acceso público, y en ella funcionan gran cantidad de sistemas, entre los que se incluyen los teléfonos inalámbricos con tecnología Bluetooth. Ahora, en relación al Control de Acceso al Medio (MAC / Medium Access Control) (ver fig. 1.5), el estándar 802.11 MAC especifica dos métodos de acceso: El DCF (Distributed Coordination Function / Función de Coordinación Distribuida) y el PCF (Point Coordination Function / Función de Coordinación de Punto) [7].
Fig 1.5. Arquitectura IEEE 802.11 MAC
[image:20.612.157.440.407.586.2]Fig 1.6. Funcionamiento “CSMA/CA”
Para determinar si el canal está libre o no, la STA necesita estar continuamente sensando a través de este periodo. Si la STA detecta una señal con una potencia más alta que la especificada, corrige el umbral de acuerdo al canal de transmisión y así se asume que el canal puede ser ocupado para transmitir la información, por lo que todas las estaciones y la información transmitida tienen la misma posibilidad de acceso al medio, no existiendo un mecanismo de diferenciación que soporte la transferencia de datos con diferente QoS que cada aplicación requiere.
Por lo tanto, DCF permite un medio compartido automático entre medios físicos compatibles mediante el uso del CSMA/CA y tiempo backoff (periodo de tiempo aleatorio generado por la estación para minimizar la posibilidad de colisión antes de la transmisión, donde el contador backoff hace un decremento del intervalo cada vez que detecta el medio desocupado, por lo que en cuanto se termina este periodo, la estación puede empezar a transmitir), seguida por un medio ocupado y utilizando un límite común para todas las estaciones.
Además, de lo anterior existen cuatro estándares que actualmente están ratificados dentro de la familia 802.11; tales como: la especificación “802.11” original; el “802.11a” que define una conexión de alta velocidad hasta 54 Mbps; el “802.11b” que goza de una aceptación más amplia y que aumenta la tasa de transmisión de datos propia de 802.11 original, y 802.11g, compatible con él, pero que proporciona aún mayores velocidades, por lo que a continuación se muestra una comparación general de estos estándares (ver tabla 1.1), debido a que posteriormente se explicará particularmente cada uno.
Estándar (IEEE)
Velocidad (Mbps)
Banda de Frecuencia (GHz)
Técnica para distribuir la señal
802.11 1 – 2 2.4 IrDa, FHSS, DSSS
802.11ª 6 – 54 5 OFDM
802.11b (Wi-Fi)
1 – 11 2.4 HR-DSSS
802.11g 6 – 54 2.4 OFDM
Tabla 1.1 Estándares inalámbricos de área local.
1.3.1.1 IEEE 802.11a
El IEEE ratificó en julio de 1999 al grupo de trabajo 802.11a (los productos comerciales comienzan a aparecer a mediados del 2002), con una modulación QAM-64 y técnica de distribución de señal llamada Multiplexaje por División de Frecuencia (OFDM / Orthogonal Frequency Division Multiplexing), la cual permite dividir el ancho de banda total en canales paralelos más angostos. Cada uno de los canales se encuentra en diferente frecuencia y reduce la posibilidad de desvanecimiento por respuesta no plana en cada subportadora, donde si estas subportadoras son ortogonales en frecuencia, se permite reducir el ancho de banda total requerido aún más.
Además, OFDM [15] tiene como ventajas principales, a comparación de FHSS y DSSS, el de tener una alta eficiencia espectral, es decir, la ortogonalidad de las portadoras permite el traslape del espectro, así como también el de poder rechazar la interferencia de Radiofrecuencia, donde no todas las portadoras son afectadas por la interferencia RF.
También, este estándar contiene alrededor de 20 canales, permitiendo alcanzar hasta 54 Mbps de velocidad, en la banda de frecuencia de los 5 GHz que está menos congestionada y, por ahora, con menos interferencias, pero con un alcance limitado y aproximado a los 50 m, lo que implica tener que instalar más puntos de acceso, que si se utilizase 802.11b para cubrir la misma área, con un costo adicional que ello supone.
(cuatro veces más de lo que tiene la banda ISM) para uso sin licencia, en tres bloques de 100 MHz, siendo en el primero la potencia máxima de 50 mW, en el segundo de 250 mW, y en el tercero puede llegar hasta 1W (reservándose para aplicaciones en el exterior).
1.3.1.2 IEEE 802.11b
En el mismo año en que se ratificó el estándar 802.11a, posteriormente se aprueba el estándar 802.11b también llamado “Wi-Fi” (extensión del 802.11), el cual alcanza una velocidad de hasta 11 Mbps con la técnica DSSS, teniéndose de manera general un alcance de hasta 100 m aproximadamente. Además, la modulación seleccionada para el 802.11b es conocida como CCK (Complementary Code Keying) [8], el cual permite establecer valores relativos altos en la velocidad de transmisión de datos, tales como 5.5 y 11 Mbps, en la banda de frecuencia de los 2.4 GHz, teniendo una susceptibilidad muy pequeña a la interferencia de las propagaciones multitrayectoria.
1.3.1.3 IEEE 802.11g
Este es uno de los estándares más recientes que fue aprobado en el año 2003, por la IEEE, que se aplica en redes inalámbricas de área local y que puede ofrecer velocidades de transmisión inalámbricas de hasta 54 Mbps sobre distancias relativamente cortas en la banda de frecuencia de los 2.4 GHz, por lo que implica que sea compatible con el 802.11b, aunque éste ofrezca velocidades más bajas. Además, este estándar, al igual que el 802.11a, utiliza la técnica de modulación OFDM [9] la cual es idónea dada la naturaleza impredecible y dinámica del canal de comunicación.
1.4 Transferencia Real de Información
La transferencia real de información es considerada como la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) por un nodo en un tiempo específico de un punto a otro en una red de comunicaciones, el cual usualmente aumenta o disminuye de acuerdo al tráfico que se presenta en la misma lo que implica que el análisis de éste parámetro permite determinar el Throughput (bits/segundo o bits por segundo, paquetes/segundo) de punto a
punto [1, 2, 16] como se muestra en la figura 1.7 para establecer un buen rendimiento y desempeño de la red.
[image:23.612.151.431.552.655.2]En relación a lo anterior, la transferencia real de información (T) se puede calcular a partir
de una expresión matemática [12] que permite obtener resultados teóricos en función a valores establecidos y situaciones propuestas para tener una aproximación de que resultados se pueden obtener, la cual está dada por:
ccrts d p p T R L L T + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛
= …………. (1)
donde:
• Lpes la longitud del paquete en bits o bytes.
• Rd es la tasa de transmisión de datos de la WLAN, que para éste trabajo de
investigación se utiliza a 11 Mbps, debido a que las mediciones se realizarán en el estándar IEEE 802.11b (Wi-Fi).
• Tccrtses el tiempo de control [12] que está dado por:
d PLCPL delta ccrts R RTS CTS ACK T T CW
T = +4 +4 + + +
2
min …………. (2)
y que depende de los siguientes parámetros relacionados con el tipo de WLAN que se esté trabajando para la transferencia de información, tales como:
¾ ACK: Datos en una trama MAC de confirmación con valor de 14 bytes.
¾ CWmin: Ventana de contienda mínima con un valor considerado de 1213 µs. ¾ CTS: Datos en una trama MAC con valor de 14 bytes que indica el envío de
información al estar listo.
¾ Tdelta: Tiempo de transmisión, recepción y procesamiento con valor de 1 µs. ¾ TPLCPL: Opción común para transmisión con valor de 192 µs.
¾ RTS: Datos en una trama MAC para petición de envío con valor de 20 bytes,
por lo que a continuación se describe la estructura general de una trama MAC [7] como se muestra en la figura 1.8.
Además, los campos contenidos en una trama MAC son descritos a continuación:
o Frame Control: Determina la versión del protocolo y el tipo de trama. También
indica si la trama está fragmentada y el significado de los campos de dirección (si la trama es dirigida a un sistema distribuido, si llega desde él, o si la fuente y el destino son terminales móviles o AP’s). En la figura 1.9 se muestra el formato de la trama de control:
Fig 1.9. Formato de la trama de control
La descripción de los subcampos de la trama de control es la siguiente:
o Protocol Version: Es el mecanismo que identifica la versión del estándar 802.11. o Type: Identifica los cuatro tipos de trama.
o Subtype: Este campo identifica un tipo específico de trama dentro de la categoría de
tipo (type).
o To DS: Este campo es puesto a 1 cuando la trama es direccionada a un AP para
reenviarse a un sistema distribuido, sino entonces es puesto a 0.
o From DS: El valor de este campo es puesto a 1 si la trama es recibida desde el
sistema de distribución, de otra manera es puesto a 0.
o More Frag: Este bit es puesto a 1 cuando hay más fragmentos que pertenecen a la
misma trama, siguiendo el fragmento actual.
o Retry: Este bit indica que el fragmento es una retransmisión de un fragmento
previamente transmitido. El receptor utiliza esto para reconocer transmisiones duplicadas.
o Pwr Mgt: Este bit es usado para indicar el modo de la administración de potencia; la
estación puede ser puesta como modo de ahorro de potencia, o como modo activo.
o More data: Indica que más tramas están esperando en el buffer de la estación. o WEP: Este bit indica que el cuerpo de la trama (frame body) es encriptado de
acuerdo al algoritmo de Privacidad Equivalente al Cableado (WEP / Wired Equivalent Privacy).
o Order: Este bit indica que la trama está siendo enviada usando el servicio
estrictamente ordenado. Este servicio es definido por usuarios que no aceptan el cambio de orden entre tramas unicast y multicast.
o Duration / ID: Determina el periodo de tiempo durante el cual el canal será
[image:25.612.84.496.217.306.2]o Address 1-4: Indican la fuente y el destino de la trama transmitida y son
interpretadas de pendiendo de los bits de control de la trama.
o Sequence Control: Contiene el número de la secuencia de la trama y el número de
fragmento. Es usado para evitar la duplicación de tramas. El campo de la secuencia de control se muestra a continuación en la figura 1.10.
Fig 1.10. Secuencia de control
o Frame Body: Este campo es de longitud variable y contiene los datos de
información.
o FCS: Este campo utiliza el sistema CRC de 32 bits, y es calculado sobre toda la
trama MAC.
De este modo, por ejemplo al utilizar un canal libre de errores durante la transmisión de información entre un punto de acceso y una estación cliente capaz de recibir los paquetes enviados, se pueden obtener valores teóricos de transferencia real de información a partir de las ecuaciones 1 y 2, parámetros descritos, longitudes de paquetes, y en función a lo mencionado para una red WLAN, por lo que los cálculos se realizaron a través de MATLAB como lo muestra la tabla 1.2, sin olvidar que también permite generar información con longitud y formato deseado.
Paquete (bytes)
Transferencia Real de Información (Mbps)
256 1.2800 512 2.2931 1024 3.7951 1472 4.7400
Tabla 1.2 Valores teóricos de transferencia real de información en una WLAN
En relación a lo anterior, de la misma manera la transferencia real de información (T)
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
c PT
L
T
………….(3) donde:• LPes la longitud del paquete en bits o bytes a partir sin encabezados.
• Tc es el tiempo de control dado en segundos que se puede expresar por la siguiente expresión matemática [18, 19]:
datos p c R L backoff JAM IPG
T = + + + ………….(4)
el cual puede relacionarse con el factor denominado número de maquinas que desean transmitir, y que a su vez depende de los siguientes parámetros afines con la LAN que se esté trabajando, tales como:
¾ IPG(InterPacket Gap / Espacio InterPaquete) o IFG(InterFrame Gap / Espacio InterTrama): Periodo(s) de tiempo mínimo ocioso en el cual los dispositivos
Ethernet deben admitir la transmisión de tramas, donde el IPG en función al tiempo es de 960 ns para Fast Ethernet, y 96 µs para Ethernet [17].
¾ JAM: Mensaje de tiempo que será enviado a la red por la primera estación que
detecte una colisión para notificación de retransmisión de tramas, el cual puede ser de 32 bits a un tiempo de 3.2 µs a 48 bits que implica un tiempo de 4.8 µs [13],[17]. ¾ Backoff time: Las estaciones son notificadas de este evento e inmediatamente
reprograman dicha transmisión, utilizando un algoritmo especial que se relaciona con un tiempo de ranura de 5.12 µs para Fast Ethernet, y 51.2 µs para Ethernet o por lo regular múltiplos, y con el número de intentos para retransmisión en función a cuestiones aleatorias [13].
¾ Rdatos: Es la tasa de transmisión de datos en la LAN, por lo que en Ethernet es de 10 Mbps y para Fast Ethernet es de 100 Mbps, y que para éste trabajo de investigación se utiliza a 100 Mbps, debido a que las mediciones se realizarán en el estándar IEEE 802.3u.
¾ Lp: Longitud del paquete o trama en bits o bytes, que de acuerdo al estándar IEEE 802.3 se tiene el formato de la trama [11] como se muestra en la figura 1.11.
A continuación se describen los campos de la trama:
o Preámbulo: Es una secuencia de 7 bytes, donde cada una de las cuales tiene el
formato 10101010 y cuyo fin es permitir al receptor sincronizarse con el transmisor.
o SOF (Start Of Frame): Es de un byte que indica el inicio de la trama y el formato es
10101011.
o DA (Destination Address): Este campo es de 6 bytes que indican la dirección del
nodo destinatario de la trama.
o SA (Source Address): Es de 6 bytes e indica la dirección del nodo que envía la
trama.
o Length: Es un campo de 2 bytes que indica la longitud del campo de datos. o Data (Datos): Bloque de datos que puede tener un tamaño de 0 hasta 1500 bytes. o PAD (Relleno): Este campo puede ser de 0 a 46 bytes y se usa para rellenar con
ceros la trama si el número de bytes a transmitir (payload) es menor que 46.
o CRC (Cyclic Redundancy Check): Es de 4 bytes para verificación de error con el
polinomio CRC-32, exceptuando el preámbulo.
De este modo, también se pueden obtener valores de transferencia real de información teóricos a partir de las ecuaciones 3 y 4, parámetros descritos, longitudes de paquetes, y en función a lo mencionado para una red LAN, por lo que los cálculos se realizaron a través de MATLAB como lo muestra la tabla 1.3, sin olvidar que también permite generar información con longitud y formato deseado.
Paquete (bytes)
Transferencia Real de Información (Mbps)
256 29.7670 512 37.3118 1024 42.7380 1500 44.8030
Tabla 1.3 Valores teóricos de transferencia real de información en una LAN
1.5Referencias
[1] Agustín Gordillo Yllán, Sergio Vidal Beltrán, José Luis López Bonilla, “Representación Analítica para el Throughput en el IEEE 802.11”, Decimosexta Reunión de Otoño de Comunicaciones, Computación, Electrónica y Exposición Industrial, IEEE ROC&C, 2005.
[2] Anurag Kumar, D. Manjunath, Joy Kuri, “Communication Networking an analytical approach”, Ed. Elsevier Inc. / Morgan Kaufmann, 2004.
[3] Todor Cooklev , “Wireless Communication Standards a Study of IEEE 802.11TM, 802.15 TM and 802.16TM”, Published by Standards Information Network IEEE Press, USA, 2004.
[4] Andrew S. Tanenbaum, “Redes de Computadoras” 4ta ed, Ed. Pearson, Prentice Hall. 2003.
[5] Giuseppe Bianchi, “Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function”, IEEE Journal on selected areas in communications, March 2000, Vol 18, No. 3.
[6] Weihua Helen Xi, Toby Whitley, Alistair Munro, Michael Barton, “Modeling and Simulation of MAC for QoS in IEEE 802.11e using OPNET Modeler”, Networks & protocols Group, CCR, Department of Electrical & Electronic Engineering, University of Bristol, UK BS81UbB.
[7] ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition (ISO/IEC 8802-11:1999) Local and metropolitan area networks-Specific Requeriments-Part 11:Wireless LAN M. [8] IEEE Std 802.11b-1999 (Suplement to ANSI/IEEE Std 802.11,1999 Edition). [9] IEEE Std 802.11g-2003 (Suplement to ANSI/IEEE Std 802.11,1999 Edition).
[10] 802.11 Wireless Network: The Definitive Guide, Matthew Gast, Ed. O’Reilly & Associates, 2001.
[11] Cornelio Robledo Sosa, “Redes de Computadoras”, 1998. [12] http://www.scielo.cl/pdf/rfacing/v13n3/art07.pdf
[13] http://www.arcesio.net
[14] http://www.ctrl.cinvestav.mx/home/smoya/pagina/Tarea3/Tarea3.htm [15] http://www.cisco.com
[16] http://www.opnet.com
Capítulo 2.- Diseño y Desarrollo
de la Herramienta Informática
2.1 Introducción
El uso de herramientas informáticas para monitoreo de información en una red de comunicación son de gran importancia e interés debido a que permiten establecer un mejor desempeño y rendimiento de la misma, dentro de las cuales existen las que permiten obtener la cantidad de datos que pueden ser procesados (enviados o transferidos) en un tiempo específico (bits/segundo o bits por segundo, paquetes/segundo) por un nodo de punto a punto conocida como transferencia real de información, donde si este proceso de monitoreo se efectúa con una herramienta diseñada y desarrollada con un lenguaje de programación robusto entonces se pueden evitar gastos de adquisición por una que tenga precio o en dado caso que no tuviera precio al igual que la realizada esto implicaría que uno mismo le puede ampliar su funcionalidad para cubrir necesidades que se vayan presentando en la red a nuestro servicio.
De este modo, en las primeras secciones de este capítulo se muestra el diseño de la misma denominada “Analizador de Transferencia Real de Información” a través de un diagrama de flujo, y su desarrollo con base en el lenguaje de programación robusto Visual C# edición express 2005 que cuenta con una licencia básica y gratuita que permite realizar este tipo de herramientas sin costo alguno por su adquisición, y que además permite ampliar la funcionalidad de las mismas para resolver problemas y cubrir necesidades que se presenten en una red de comunicación a nuestro servicio.
Por último, se describe la implementación del analizador a través de un setup que permite la instalación del mismo para su ejecución.
2.2 Analizador de Transferencia Real de Información
Esta sección describe el desarrollo de la herramienta informática que está basado en Visual C# [1-5] debido a que este lenguaje de programación robusto tiene características de otros lenguajes tales como C++, Java y Visual Basic, por lo que la figura 2.1 muestra la estructura del software diseñado en diagrama.
Sección de Estudios de Posgrado e Investigación
Fig 2.1. Diagrama de flujo que representa la estructura del software
En relación a lo anterior, a continuación se describe el desarrollo de las características que presenta el software.
1.- Detección, listado y selección de adaptador(es) de red.
Para determinar la detección, listado y selección de adaptador(es) de red en la computadora se procedió primeramente a establecer un vector denominado adaptadores del tipo Adaptador_Red en un nombre de espacio llamado “Analizador_Throughput_WLAN” a través de la siguiente declaración:
Adaptador_Red [] adaptadores;
peticiones efectuadas con el software hacia el sistema por medio de la siguiente declaración que esta dada por:
public override string ToString() { return this.nombre_adaptador; }
Esto implica que existen adaptador(es) de red en la computadora por lo que se procede a realizar el desplegado de estos mismos a través de la siguiente declaración que está dada por:
this.Lista_adaptadores_red.Items.AddRange(this.adaptadores);
Esta misma permite acceder al objeto actual a través de la instrucción “this” para ir
desplegando los elementos relacionados con el adaptador(es) de red que se vayan encontrando y así agregarlos a la lista para observar cual(es) tiene la máquina instalados para que posteriormente se pueda elegir el adaptador necesario para empezar a interactuar con una red IP alámbrica y/o inalámbrica, sin pasar por desapercibido que al ejecutarse el software la opción en donde se elige el adaptador esta vacía (lista vacía) por default debido a que el sistema le asigna un valor de -1 al índice del vector, lo que implica que el analizador de transferencia real de información interprete que no hay ningún adaptador de red seleccionado.
De este modo, es necesario establecer una condición para que permita determinar lo siguiente:
if (this.Lista_adaptadores_red.SelectedIndex < 0)
{
MessageBox.Show("Se debe de seleccionar un Adaptador de Red"); return;
}
es decir: “Si la lista de adaptadores de red capta un valor menor a cero de acuerdo a los valores registrados en el vector “Adaptador_Red [] adaptadores” implica que el usuario no
eligió un adaptador de red para interactuar con una red IP alámbrica y/o inalámbrica, por lo que se despliega un mensaje de advertencia con la leyenda "Se debe de seleccionar un Adaptador de Red” para interactuar con la tarjeta interfaz y posteriormente empezar a
obtener información a través de la misma.; de lo contrario implica haber elegido un adaptador de red.
Lo anterior implica que las computadoras siempre tienen adaptador(es), pero para asegurarnos de esto también se estableció un proceso condicional que permite determinar si la computadora tiene o no adaptador(es) para poder ejecutar el software sin ningún problema, por lo que a continuación se muestra la codificación empleada:
if (adaptadores.Length == 0) {
this.Lista_adaptadores_red.Enabled = false;
MessageBox.Show("No se encontraron Adaptadores de Red en esta computadora");
return; }
this.Lista_adaptadores_red.Items.AddRange(this.adaptadores);
donde si la condición es verdadera implica que la computadora no tiene instalado ningún adaptador de red; pero si la condición es falsa implica que existe adaptador(es) de red en la computadora para interactuar con una red IP alámbrica y/o inalámbrica.
2.- Grupo de trabajo.
Básicamente para identificar y desplegar a las computadoras que son partícipes en una red IP alámbrica o inalámbrica dentro de un grupo de trabajo establecido, se efectuó la siguiente codificación:
if (this.TxtWorkGroup.Text.Trim() == "") {
MessageBox.Show("El nombre del Grupo de Trabajo no debe estar vacío"); this.Status.Text = "";
return; }
DirectoryEntry DomainEntry = new DirectoryEntry("WinNT://" + this.TxtWorkGroup.Text.Trim());
DomainEntry.Children.SchemaFilter.Add("computer");
La condición desarrollada para establecer la interacción con un grupo de trabajo se determinó a través del cuadro de texto denominado “TxtWorkGroup.Text.Trim”, donde si la
condición es verdadera implica que no se ha designado un grupo de trabajo debido a que la opción “” no ha detectado ninguna cadena de caracteres que describan a un grupo de
trabajo por lo que se despliega un mensaje con la siguiente leyenda “El nombre del Grupo del Trabajo no debe estar vacío” y después se procede a inicializar el estado del texto para
asignar nuevamente una cadena de caracteres que describan a un grupo de trabajo. En caso contrario, al designar un grupo de trabajo se procede a interactuar con el nombre de espacio “System.DirectoryServices” el cuál permite acceder a las Interfaces de Servicio del
Directorio Activo denominadas como ADSI (Active Directory Services Interfaces [7]) en las cuales se encuentran varios proveedores del directorio activo que permiten establecer el protocolo indicado para descubrir a las computadoras que están activas. Para este caso de investigación, se utilizó el “WinNT://” debido a que proporciona el servicio para sistemas
“DirectoryEntry DomainEntry = new DirectoryEntry (“WinNT://” + this.TxtWorkGroup.Text.Trim());
posteriormente se utilizó la propiedad “Children” y el método “Add” para agregar todos los
hijos de la jerarquía padre, que para este caso es el “Grupo de Trabajo”, a una plantilla de esquema “computer”, donde todas las computadoras pertenecientes a esa jerarquía se
agregan a través de la siguiente declaración:
DomainEntry.Children.SchemaFilter.Add(“computer”)
3.- Determinación de nombre de Host, direcciones MAC e IP.
Cada computadora perteneciente a una red IP alámbrica o inalámbrica es identificada a nivel de enlace de datos por una dirección MAC (Medium Access Control / Control de Acceso al Medio), la cual también es conocida como Dirección Física o de hardware establecida por el IEEE sobre la NIC (Network Interface Card / Tarjeta Interfaz de Red) en código hexadecimal. Además, a nivel de red cada computadora se identifica por una dirección IP (Internet Protocol / Protocolo de Internet), por lo que actualmente todas las direcciones IP son de 32 bits de longitud (IPv4) que se usan en los campos de dirección de origen y destino de los paquetes IP. También es importante mencionar que una dirección IP realmente no se refiere a un nodo sino a una interfaz de red. Sin embargo, en la práctica, la mayoría de las PC´s se encuentran en una red y por lo tanto, tienen una dirección IP, por lo que el analizador de transferencia real de información también permite obtener estos parámetros relacionados con la red, tales como las direcciones MAC, IP de cada computadora, y el nombre de host de la computadora a partir del siguiente proceso desarrollado:
foreach (DirectoryEntry maquina in DomainEntry.Children) { string[] direccion_ip = new string[3];
string nombre_host = null; nombre_host = maquina.Name; direccion_ip[0] = null;
direccion_ip[0] = nombre_host;
IPHostEntry direccion_temporal = null; try
{
direccion_temporal = Dns.GetHostEntry(nombre_host); }
catch (Exception) {
MessageBox.Show("No se puede conectar con el sistema :" + maquina.Name);
IPAddress[]direccion_temporal_contenedora = direccion_temporal.AddressList;
foreach(IPAddressdireccion_temporal_contenida in direccion_temporal_contenedora)
{
direccion_ip[1] = null;
direccion_ip[1] = direccion_temporal_contenida.ToString(); byte[] vector_mac = new byte[6];
int longitud_vector_mac = vector_mac.Length;
int r = SendARP((int)direccion_temporal_contenida.Address, 0, vector_mac, ref longitud_vector_mac);
string mac = BitConverter.ToString(vector_mac, 0, 6); direccion_ip[2] = null;
direccion_ip[2] = mac; }
ListViewItem item_temporal = new ListViewItem(direccion_ip); this.Tabla1.Items.Add(item_temporal);
}
Lo anterior se logra utilizando la iteración “foreach (DirectoryEntry maquina in DomainEntry.Children)” que permite el recorrido de colecciones de elementos que
contiene la computadora a través del sistema operativo, donde cada vez que se ejecuta esta iteración se van obteniendo los parámetros de cada una de las computadoras que están conectadas a la red dentro del grupo de trabajo establecido a través de las instrucciones especificadas. De este modo, para obtener del nombre del hostname se utiliza la siguiente sintaxis:
nombre_host = maquina.Name;
donde maquina es una variable perteneciente a la jerarquía children, para obtener el nombre
de host de la computadora.
Para la obtención de las direcciones IP se emplea la clase “IPHostEntry”, la clase “DNS
(Domain Name Service)” que proporciona el servicio de nombres de dominio para la obtención de la dirección IP, tal como es el caso de la obtención de la IP del host local que se muestra a continuación la codificación desarrollada:
// Obtención de la IP del Host Local
string nombre_host_local = Dns.GetHostName();
IPHostEntry ip_host_local_temporal = Dns.GetHostEntry(nombre_host_local); IPAddress[] ip_host_local = ip_host_local_temporal.AddressList;
En el caso de las direcciones MAC se tiene que utilizar la biblioteca de vínculos dinámicos denominado “iphlpapi.dll”, la cual es parte del sistema operativo, y que para utilizarla se
debe de declarar de la siguiente forma:
[DllImport("iphlpapi.dll", ExactSpelling = true)]
Con esta declaración se puede utilizar el método SendARP que a su vez utiliza el Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP / Address Resolution Protocol) para traducir direcciones IP a MAC.
4.- Obtención de la transferencia real de información.
Para la obtención de transferencia real de información inicialmente se declararon objetos variables y vectores en el nombre de espacio definido a través de las siguientes declaraciones, tales como:
double[] vector_promedio_download = new double[6]; double[] vector_promedio_upload = new double[6]; double valor_download_promedio;
double valor_upload_promedio;
private long tasa_download, tasa_upload; private long valor_download, valor_upload;
private long valor_anterior_download, valor_anterior_upload;
Estas declaraciones serán de gran utilidad para ir guardando los valores que se vayan obteniendo a partir de toda la información obtenida a través del adaptador de red con base en los principales procesos de información y los que se relacionan con estos para interactuar con el sistema y conseguir la transferencia real de información de un punto a otro, por lo que a continuación se muestra codificación realizada para monitoreo:
//Inicio de monitoreo
public void Comienza_Monitoreo() {
if (this.adaptadores.Count > 0) {
foreach (Adaptador_Red adaptador in this.adaptadores) if (!this.adaptador_monitoreado.Contains(adaptador)) {
this.adaptador_monitoreado.Add(adaptador); adaptador.inicializa();
}
temporizador.Enabled = true; }
//Detener monitoreo
public void Detener_Monitoreo() {
this.adaptador_monitoreado.Clear(); temporizador.Enabled = false; }
Además de lo anterior, a continuación también se muestran procesos codificados que se relacionan con los descritos anteriormente para ir obteniendo la transferencia de información de bajada y subida que al sumarlos se consigue la transferencia real de información de punto a punto al inicio y terminación de un proceso de monitoreo.
// Tasa de download y upload
this.tasa_download = this.valor_download - this.valor_anterior_download; this.tasa_upload = this.valor_upload - this.valor_anterior_upload;
this.valor_anterior_download = this.valor_download; this.valor_anterior_upload = this.valor_upload;
// Tasa de transferencia de bajada (Download) en kbps
this.label_tasa_download.Text = String.Format("{0:f2} kbps", adaptador_seleccionado.Download_kbps);
// Tasa de transferencia de subida (Upload) en kbps
this.label_tasa_upload.Text = String.Format("{0:f2} kbps", adaptador_seleccionado.Upload_kbps);
// Tasa de transferencia real (Throughput) en kbps
this.label_tasa_throughput.Text = String.Format("{0:f2} kbps",
adaptador_seleccionado.Download_kbps + adaptador_seleccionado.Upload_kbps);
5.- Desplegado de valores.
Toda la información obtenida por el software tal como la fecha, hora, download, upload y throughput es mostrada utilizando etiquetas a través de la propiedad “Text”, la cual permite
escribir la información en formato texto, así como también en el formato requerido para su visualización por medio de la función denominada “String.format()” como se muestra a
continuación la siguiente codificación que ejemplifica lo descrito:
// Fecha mostrada en pantalla
DateTime Fecha_actual = DateTime.Now;
label_fecha.Text = String.Format("{0:d2}/{1:d2}/{2:d2}", Fecha_actual.Day, Fecha_actual.Month, Fecha_actual.Year);
//Hora mostrada en pantalla
DateTime Hora_actual = DateTime.Now;
label_hora.Text = String.Format("{0:d2}:{1:d2}:{2:d2}", Hora_actual.Hour, Hora_actual.Minute, Hora_actual.Second);
6.- Creación de un archivo de texto.
Al estar monitoreando la información de transferencia real de información segundo a segundo de un punto a otro en tiempo real al transmitir información, los valores obtenidos se van guardando en un archivo generado con formato de texto a través de la instrucción “StreamWriter” que está establecida por el Netframework [10] y que genera un objeto para
guardar la información a través de caracteres efectuando una referencia sobre el archivo creado, por lo que esta instrucción se declaro de la siguiente manera en el analizador de transferencia real de información:
using (StreamWriter archivo_reporte_inicio = new StreamWriter(saveFileDialog1.FileName))
Posteriormente se recurre a utilizar la instrucción “Writeline” para escribir sobre el objeto
creado los datos de transferencia real de información obtenidos que son grabados en el archivo de salida txt, con base en la siguiente declaración:
archivo_reporte_inicio.WriteLine("");
Además, la siguiente codificación representa la creación del archivo de texto con encabezados e información obtenida durante el monitoreo de transferencia real de información, el cual esta dado por:
// Generar un archivo de reporte con formato de texto
saveFileDialog1.Title = "Guardar reporte como ..."; saveFileDialog1.DefaultExt = "*.txt";
saveFileDialog1.Filter = "Archivo de Texto|*.txt";
{
using (StreamWriter archivo_reporte_inicio = new StreamWriter(saveFileDialog1.FileName))
{
archivo_reporte_inicio.WriteLine("");
archivo_reporte_inicio.WriteLine("*************************************"); archivo_reporte_inicio.WriteLine(" Reporte generado "); archivo_reporte_inicio.WriteLine(" Equipo: {0}", nombre_host_local ");
archivo_reporte_inicio.WriteLine(" IP: {0}", ip_host_local "); archivo_reporte_inicio.WriteLine("*************************************");
archivo_reporte_inicio.WriteLine(""); archivo_reporte_inicio.WriteLine(""); }
}
// Agregar la información de monitoreo obtenida al archivo de reporte
using (StreamWriter archivo_reporte_final = File.AppendText(saveFileDialog1.FileName)) {
archivo_reporte_final.Write("Fecha: {0:d2}/{1:d2}/{2:d2} , ", Fecha_actual.Day, Fecha_actual.Month, Fecha_actual.Year);
archivo_reporte_final.Write("Hora: {0:d2}:{1:d2}:{2:d2} , ", Hora_actual.Hour, Hora_actual.Minute, Hora_actual.Second);
archivo_reporte_final.Write("Download: {0:f2} , Upload: {1:f2} , Throughput: {2:f2}", adaptador_seleccionado.Download_kbps, adaptador_seleccionado.Upload_kbps, adaptador_seleccionado.Download_kbps + adaptador_seleccionado.Upload_kbps); archivo_reporte_final.WriteLine("");
}
2.3 Instalación del Analizador de Transferencia Real de Información
La instalación del Analizador de Transferencia Real de Información se realiza a través de un setup creado con el freeware inno setup [8], y con el apoyo del Netframework para su
En la figura 2.2 se muestra la ejecución del software desarrollado, indicándose las características específicas del mismo que posteriormente serán descritas.
Fig 2.2. Analizador de transferencia real de información
[image:40.612.138.423.147.378.2]Además, en la tabla 2.1 se muestra información de un archivo generado por el software en formato de texto.
Tabla 2.1. Valores de transferencia real de información recopilados en formato txt
5
4
3 1
**************************************************************** Reporte generado 6
Equipo: MIT-jsosa1 IP: 148.204.31.175
****************************************************************
Fecha dd/mm/aa
Hora hh:mm:ss
Download (kbps)
Upload (kbps)
Transferencia Real de Información
(kbps)
03/08/06 19:08:23 1757.81 52.17 1809.98
03/08/06 19:08:24 1511.72 60.78 1572.50
03/08/06 19:08:25 1675.78 67.17 1742.95
03/08/06 19:08:26 890.63 42.60 933.23
03/08/06 19:08:27 902.34 40.91 943.25
03/08/06 19:08:28 880.76 50.95 931.71
03/08/06 19:08:29 1394.53 52.47 1447.00
03/08/06 19:08:30 925.78 40.14 965.92
03/08/06 19:08:31 796.88 51.53 848.41
3
2.4Referencias
[1] Agustín Gordillo Yllán, Carlos del Angel Cuellar, Sergio Vidal Beltrán, José Luis, López Bonilla, “Analizador de Throughput para Redes de Área Local”, 1er. Congreso Internacional de Sistemas Computacionales y Electrónicos, CISCE-ESCOM-IPN, 2006. [2] David J. Kruglinski, George Shepherd, Scot Wingo, “Programación avanzada con Microsoft Visual C++ Ver. 6.0”, Ed. Mac-Graw Hill, Microsoft Press, 2004.
[3] Echevil, “Monitoring Netwok Speed”, The Code Project C# Programming, 2004. [4] http://www.programacion.com/tutorial.php?id=csharp
[5] http://www.netveloper.com/imprimir.aspx?IDC=220_0 [6] http://www.yahoo.com.mx
[7] http://www.c-sharpcorner.com [8] http://www.innosetup.com
[9] http://www.programas-gratis.net/php/descarga.php?id_programa=2136&descarga- Cerberus%20FTP%Server%202.21
[10] http://msdn.microsoft.com/netframework/downloads/updates/default.aspx [11] http://stud.fh-heibronn.de/(jdebis/leechftp/downloads.html
