E.S.I.M.E.
UNIDAD CULHUACAN
SEMINARIO DE TITULACION
“TELEFONIA CELULAR Y PROTECCIÓN EN SUS ENLACES DE COMUNICACIÓN”
FIDELIDAD INALÁMBRICA (WI-FI)
ALUMNO: Álvarez Espinoza Víctor Javier López López José Eder
Martínez Cerda Adán.
PROFESORES: M. en C. José Efrén Pérez Carmona M. en C. Rosa Virgen Sánchez Maya ING. Antonio Nieto Rodríguez
NO DE REGISTRO: FNS35099/21/2007
PERIODO: 1° de Agosto al 27 de Octubre del 2007
2007
MÉXICO D.F., NOVIEMBRE DEL 2007
MARTÍNEZ CERDA ADÁN
PRIMERO QUE NADA QUIERO AGRADECER A DIOS POR HABERME PERMITIDO SALIR ADELANTE EN TODOS MIS SEMESTRES, POR TENER UN LUGAR EN ESTA INSTITUCIÓN DESDE EL PRINCIPIO DE MI CARRERA, Y QUE AHORA VA A CONCLUIR CON ESTA TESIS.
TAMBIÉN QUIERO AGRADECER A MIS PADRES POR DARME TODO ESE APOYO QUE ME OBSEQUIARON Y QUE ME LO DIERON CON MUCHO CARIÑO YA SEA MORAL COMO ECONÓMICAMENTE, SIN ELLOS JAMÁS HUBIERA CONCLUIDO ESTA GRANDIOSA HAZAÑA.
A MIS HERMANOS QUE CREYERON TODO EL TIEMPO EN MI Y QUE ME ALENTARON EN LOS DÍAS MAS DIFÍCILES DE MI CARRERA.
A TODOS MIS PROFESORES POR DARME TODOS SUS CONOCIMIENTOS Y MUCHOS DE ELLOS SUS CONSEJOS PARA TERMINAR ESTE SUEÑO.
“GRACIAS A USTEDES PROFESORES”
POR ULTIMO AGRADECER A TODAS ESAS PERSONAS, COMPAÑEROS Y AMIGOS, QUE ME ALENTARON A SEGUIR HASTA EL FINAL, QUE SIN EL APOYO Y TRABAJO DE EQUIPO NUNCA LO HUBIÉRAMOS LOGRADO, GRACIAS A TODOS.
“A TI INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL POR ACEPTARME EN TUS GRANDIOSAS FILAS Y FORMAR PROFESIONISTAS DE CALIDAD”
AGRADECIMIENTOS POR:
ALVARES ESPINOZA VICTOR JAVIER
ANTES QUE NADA GRACIAS A DIOS, POR QUE EL ME DIO FUERZA Y AYUDO EN ESE MOMENTO TAN DIFÍCIL QUE TUVE AL PRINCIPIO DE ESTA INGENIERÍA Y QUE PERMITIÓ QUE SALIERA TODO BIEN Y PUDIERA SEGUIR EN ESTA CARRERA.
GRACIAS A MIS PADRES QUE ME GUIARON Y ME ACONSEJARON QUE NO DEJARA DE LUCHAR POR ESTO Y QUE AUNQUE A VECES NO LOS ENTENDÍA O NO QUERÍA HACER CASO NO ME DEJARON SOLO Y EN GRAN PARTE A ELLOS LES DEBO TERMINAR ESTE GRAN PROYECTO.
GRACIAS A MI ESPOSA E HIJA QUE ELLAS SON MI MOTOR MIS FUERZAS QUE ME AYUDARON A TERMINAR Y QUE SIEMPRE LAS TENGO EN MI MENTE Y TODO MI ESFUERZO SE QUE NO ES EN VANO Y QUE ELLAS DONDE ESTÉN SIEMPRE ESTÁN CON MIGO GRACIAS A MI ESPOSA ELIZABETH Y GRACIAS A TI MI PEQUEÑA NENA ANDREA VANESSA.
GRACIAS A LOS MÁS PROFESORES QUE TRATARON DE IMPARTIR SU SABIDURÍA EN MI Y QUE DE CADA UNO DE ELLOS ME LLEVO ALGO DESDE LOS PRIMEROS HASTA LOS DE LA INGENIERÍA Y ESPERO PODER UTILIZARLOS EN EL CAMPO DE TRABAJO.
LÓPEZ LÓPEZ JOSÉ EDER
ESTA TESIS REPRESENTA UN PARTE AGUAS ENTRE UNA ETAPA MUY ENRIQUECEDORA Y EL CAMINO QUE EL TIEMPO OBLIGA. EN TODA LA EXPERIENCIA UNIVERSITARIA Y LA CONCLUSIÓN DEL TRABAJO DE TESIS, HA HABIDO PERSONAS QUE MERECEN LAS GRACIAS POR QUE SIN SU VALIOSA APORTACIÓN NO HUBIERA SIDO POSIBLE ESTE TRABAJO Y TAMBIÉN HAY QUINES LAS MERECEN POR HABER PLASMADO SU HUELLA EN MI CAMINO.
“LA GRATITUD ES UNA VIRTUD MAS PROPIA DE LOS DESGRACIADOS QUE DE LOS AFORTUNADOS”
ESTA TESIS ESTA DEDICADA A MIS PADRES JUAN LÓPEZ Y GABRIELA LÓPEZ, A QUIENES AGRADEZCO DE TODO CORAZÓN SU AMOR, CARIÑO Y COMPRENSIÓN.
AGRADEZCO A MIS HERMANOS POR LA COMPAÑÍA Y EL APOYO QUE ME BRINDAN. YA QUE SE QUE CUENTOS CON ELLOS.
AGRADEZCO A DIOS POR LLENAR MI VIDA DE DICHA Y BENDICIONES.
AGRADEZCO A MIS AMIGOS POR SU CONFIANZA Y LEALTAD.
AGRADEZCO A MIS MAESTROS POR SU AYUDA Y DISPOSICIÓN EN TODOS LOS PUNTOS DE MI EDUCACIÓN.
“EL DESTINO, NO ES CASUALIDAD SINO ELECCIÓN, NO ES LO QUE SE ESPERA SINO LO QUE SE REALIZA Y POR AYUDARME A LOGRARLO, GRACIAS….”
INDICE DE CONTENIDO
CAPITULO I. GENERALIDADES DE LAS REDES
1.1 ORIGENES DE LAS REDES 1
1.1.1 DEFINICION Y CLASIFICACION DE LAS REDES 2
1.2 REDES INALÁMBRICAS 4
1.3 OFRECIMIENTO DE LAS REDES INALÁMBRICAS 6
1.4 INFRAESTRUCTURA DE UNA RED INALÁMBRICA 7
1.5 EVOLUCIÓN DE LAS REDES 8
1.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS 9
1.7 JUSTIFICACIÓN 10
1.8 PROSPECTIVA 11
1.9 CONVERGENCIA TECNOLÓGICA 11
CAPITULO II. REDES WI – FI 2.1 INTRODUCCIÓN 13
2.2 REDES WI – FI 2.2.1 ¿QUE ES UNA RED WI-FI? 13
2.2.2 TIPOS SEGÚN COBERTURA 15
2.3 NORMATIVIDAD 16
2.4 PROTOCOLOS UTILIZADOS 17
2.4.1 802.11 LEGADO 17
2.4.2 802.11a 18
2.4.3 802.11b 19
2.4.4 802.11g 19
2.4.5 802.11n 19
2.5 DISPOSITIVOS NECESARIOS PARA UNA RED WI-FI 20 2.6 TECNOLOGIA DE WI-FI 21
2.6.1 PUNTO DE ACCESO 21
2.6.2 PUENTE SIN HILOS 22
2.7 TOPOLOGIAS DE UNA RED WI-FI 23
2.7.1 MODO ORDENADOR-ORDENADOR O AD-HOC 23 2.7.2 MODO INFRAESTRUCTURA 24
2.7.3 RED INALÁMBRICA + ADSL 24 2.7.4 RED INALÁMBRICA CON MÁS DE UNA UNIDAD BASE 25
2.8.2 ENCRIPTACIÓN WEP 26
2.8.3 ESTÁNDAR IEEE 802.1X 26
2.8.4. WAP v1 26
2.8.5 ESTÁNDAR IEEE 802.11I 27
2.8.6 RED VIRTUAL DE INFORMACIÓN (VPN) 27
2.9 LUGARES DE APLICACIÓN DE UNA RED WI-FI 28
2.9.1 WI-FI DENTRO DEL HOGAR 29
2.9.2 WI-FI EN LA LAN EMPRESARIAL 29 2.9.3 WI-FI EN HOTELES 30
2.9.4 WI-FI Y LA SEGURIDAD 30
2.9.5 RECINTOS PORTUARIOS Y AEROPORTUARIOS 30 2.9.6 WI-FI EN LA UNIVERSIDAD 31
CAPITULO III. IMPLEMENTACIONES EN REDES WI – FI 3.1 GENERALIDADES DE LA TELEFONIA CELULAR O MOVIL 32 3.1.1 EVOLUCION 32
3.1.1a SITIO CELULAR 33 3.1.1b FUNCIONAMIENTO 34 3.1.2 EVOLUCIÓN Y CONVERGENCIA TECNOLÓGICA 35
3.1.2a CONEXIÓN A INTERNET 36
3.1.2b LAS GENERACIONES DE LA TELEFONIA INALÁMBRICA 36 3.2 REDES WI-FI Y TELEFONÍA CELULAR MÓVIL 37 3.2.1 WI-FI vs TELEFONIA MOVIL (3G) 37 3.2.2 DOS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS 38
3.2.3 ASPECTOS COMUNES DE AMBAS TECNOLOGÍAS 39
3.2.4 DIFERENCIAS ENTRE 3G Y WI-FI 40 3.2.5 ESTADOS DE DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA 41
3.2.6 COMPETENCIA E INTEGRACIÓN 42
3.2.7 CONCLUSIONES PRELIMINARES 43
3.3 EQUIPOS CON COMPATIBILIDAD DE WI-FI Y 3G 43
3.4 REDES WI-FI EN MALLA 45
3.4.1 CONFIGURACION 46
3.4.2 BENEFICIOS 47
CAPITULO IV. APLICACIONES Y MEJORAS DE WI-FI
4.1 WI-MAX (INTRODUCCIÓN) 51
4.1.1 HISTORIA 51
4.1.2 ESTANDARIZACIÓN 52
4.1.3 CARACTERÍSTICAS 53
4.1.4 COMPARATIVA DE WIMAX FRENTE A OTRAS TECNOLOGÍAS 55
4.1.5 APLICACIONES 55
4.1.6 CONCLUSIÓN PRELIMINARES 56
4.2 BLUETOOTH 57
4.2.1 INTRODUCCION 57
4.2.2 DEFINICION 59
4.2.3 FUNCIONAMINETO DE BLUETOOTH 63 4.2.4 BLUETOOTH Vs INFRARROJO (IrDA) 68 4.2.5 SEGURIDAD DE BLUETOOTH 68
5.0 CONCLUSIONES FINALES 69
BIBLIOGRAFÍAS 71
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
CAPITULO I
GENERALIDADES DE LAS REDES
1.1 ORIGENES DE LAS REDES.
En un principio los computadores eran elementos aislados, constituyendo cada uno de ellos una estación de trabajo independiente, una especie de “isla informática”.
Cada computador precisaba sus propios periféricos y contenía sus propios archivos, de tal forma que cuando una persona necesitaba imprimir un documento y no disponía de una impresora conectada directamente a su equipo, debía copiar este en un disquete, desplazarse a otro equipo con impresora instalada e imprimirlo desde allí. La única solución a este problema era instalar a otra impresora en el primer equipo, lo que acarreaba una duplicación de dispositivos y de recursos.
Además era imposible implementar una administración conjunta de todos los ordenadores, por lo que la configuración y gestión de todos y cada uno de los equipos independientes y de los periféricos a ellos acoplados era una tarea ardua para el responsable de esta labor.
Esta forma de trabajo era poco práctica, sobre todo cuando las empresas e instituciones fueron ampliando su número de computadores. Se hizo necesario entonces implementar sistemas que permitieran la comunicación entre diferentes ordenadores y la correcta transferencia de datos entre ellos, surgiendo de esta forma el concepto de “redes de ordenadores” y de “trabajo en red” (networking).
A mediados de los 70s diversos fabricantes desarrollaron sus propios sistemas de redes locales. En 1980 la empresa Seros, en cooperación con Digital Equipment Corporation e Intel, desarrolló las especificaciones del primer sistema de red, denominado Ethernet. En 1982 aparecen los ordenadores personales, y en 1986 IBM introdujo la red Tokenring.
El principal inconveniente de estos sistemas de comunicación en red fue que cada uno de ellos era propietario de una empresa particular, siendo desarrollados como hardware y software propios, con elementos protegidos y cerrados, que usaban protocolos y arquitecturas diferentes. Como consecuencia de ello, la comunicación entre ordenadores pertenecientes a distintas redes era imposible.
Cuando las empresas intentaron comunicar redes situadas en lugares diferentes, cada una con una implementación particular, se dieron cuenta de que necesitaban salir de los
1
sistemas de redes de propietarios, optando por una arquitectura de red con un modelo común que hiciera posible interconectar varias redes sin problemas.
Para solucionar este problema, la Organización Internacional par la Normalización (ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de la red. La ISO reconoció que era necesario crear un modelo que pudiera ayudar a los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984 (Sistema de Interconexión Abierto).
En la actualidad, una adecuada interconexión entre los usuarios y procesos de una empresa u organización, puede constituir una clara ventaja competitiva. La reducción de costes de periféricos, o la facilidad para compartir y transmitir información son los puntos clave en que se apoya la creciente utilización de redes.
1.1.1 DEFINICION y CLASIFICACIÓN DE LAS REDES.
Se denomina RED de computadoras a una serie de host (ordenadores) autónomos y dispositivos especiales intercomunicados entre si.
El concepto genérico de red incluye una multitud de tipos diferentes de redes y posibles configuraciones de las mismas, por lo que desde un principio surgió la necesidad de establecer clasificaciones que permitieran identificar estructuras de red concretas.
Las posibles clasificaciones de las redes pueden ser muchas, atendiendo cada una de ellas a diferentes propiedades, siendo las más comunes y aceptadas las siguientes:
• Clasificación según su tamaño y extensión.
1. REDES LAN (REDES DE ÁREA LOCAL). Son redes de ordenadores cuya extensión es del orden de entre 10 metros a 1 kilómetro. Son redes pequeñas, habituales en oficinas, colegios y empresas pequeñas que generalmente usan la tecnología de difusión (broadcast), es decir, aquella que en un solo cable se conectan todas las máquinas. Como su tamaño es restringido, el peor tiempo de transmisión de datos es conocido, siendo velocidades de transmisión típicas de LAN las que van de 10 a 100 Mbps (megabits por segundo).
2. REDES MAN (REDES DE ÁREA METROPOLITANA). Son redes de ordenadores de tamaño superior a una LAN, abarcando el tamaño de una ciudad.
Son típicas de empresas y organizaciones que poseen distintas oficinas repartidas en
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
una misma área metropolitana, por lo que, en su tamaño máximo comprende un área de unos 10 kilómetros.
3. REDES WAN (REDES DE ÁREA AMPLIA).Tienen un tamaño superior a una MAN y consiste en una colección de host o de redes LAN conectadas por una subred. Esta subred esta formada por una serie de líneas de transmisión interconectadas por medio de routers, aparatos de red encargados de rutear o dirigir los paquetes hacia la LAN o host adecuados, enviándose éstos de un router a otro.
Su tamaño puede oscilar entre 100 y 1 000 kilómetros.
4. REDES INTERNET. Internet es una red de redes, vinculados mediante ruteadores gateways. Un gateway o pasarela es un computador especial que puede traducir información entre sistemas con formato de datos diferentes. Su tamaño puede ser desde 10 000 kilómetros en adelante, y su ejemplo más claro es Internet, la red de redes mundiales.
5. REDES INALÁMBRICAS. Las redes inalámbricas son redes cuyos medios físicos no son cables de cobre de ningún tipo, lo que las diferencia de las redes anteriores.
Están basadas en la transmisión de datos mediante ondas de radio, microondas, satelitales o infrarrojas.
• Clasificación de las redes según la tecnología de transmisión.
a. Redes de Broadcast. Aquellas redes en las que la transmisión de datos se realiza por un solo canal de comunicación, compartido entonces por todas las máquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviados por cualquier máquina es recibido por todas las de la red.
b. Redes Point-To-Point. Aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de máquinas. Para poder transmitir los paquetes desde una máquina o otra a veces es necesario que estos pasen por máquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos routers.
• Clasificación de la redes según el tipo de transferencia de datos que soportan.
I. REDES DE TRANSMISIÓN SIMPLE. Son aquellas redes en las que los datos sólo puedan viajar en un sentido.
3
II. REDES HALF-DUPLEX. Aquellas en los que los datos pueden viajar en ambos sentidos, pero sólo en uno de ellos en un momento dado. Es decir, sólo puede ver transferencia en un sentido a la vez.
III. REDES FULL-DUPLEX. Aquellas en los que los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez.
Debido a que estamos hablando sobre la transmisión de información por medio de una red es necesario definir el concepto de un paquete de datos.
Por lo que definimos a un “paquete de datos” como una unidad fundamental de transporte de información en todas las redes de computadoras modernas. El término datagrama es usado a veces como sinónimo.
Un paquete está generalmente compuesto por tres elementos: una cabecera (header) que contiene generalmente la información necesaria para trasladar el paquete desde el emisor hasta el receptor, el área de datos (payload) que contiene los datos que se desean trasladar, y la cola (trailer) que comúnmente incluye código de detección de errores.
Actualmente se considera que un paquete corresponde a la capa de red del modelo OSI, por ejemplo en el caso del protocolo IP. Siendo el paquete la unidad de datos de protocolo (PDU) de la capa de red.
Por lo general, cada capa emisora de un protocolo toma la PDU de una capa superior, y lo codifica dentro del área de datos. A medida que se trasmiten, la capa recibe la PDU de su capa par. Por esto, las PDU tienen encapsuladas en su área de datos otras PDU.
CABECERA AREA DE DATOS COLA
Información Datos a Transferir Detección de Errores
FIGURA 1.1. Forma de un paquete de datos.
1.2 REDES INALAMBRICAS.
Las redes inalámbricas son una nueva forma de compartir recursos de red, conectar sensores, teléfonos móviles y otros dispositivos entre ellos y con otras redes cableadas.
La comparación ad-hoc con recursos distribuidos permite a estos dispositivos ofrecer recursos de uso y ubicaciones nuevas para el computo de redes. Las redes de computadoras permiten a los dispositivos conectarse a Internet, añadir o poner encima otras redes y
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
compartir dinámicamente los recursos conectados a una red dinámica. La red inalámbrica extiende su potencial de transmitir datos a dispositivos móviles que van de un lugar a otro o estáticos que van conectados temporalmente por medio de redes inalámbricas. La siguiente figura muestra a los usuarios y dispositivos que pueden ir o venir en una red inalámbrica, interactuando en un cambiante paisaje de recursos de información.
(W)LAN
(W)LAN
Internet
Usuarios/Servidores de llegada
Modelo Dinámico
Modelo Fijo
FIGURA 1.2. Redes inalámbricas dinámicas y Fijas.
La figura 1.2 muestra dos tipos de redes, las redes Inalámbricas Dinámicas y Fijas.
Muestra dos tipos de redes, las que están compuestas por usuarios móviles desconocidos y dispositivos ocupados específicamente en la comparación de recursos y creación de servicios en una ubicación particular, y las formadas por componentes con identidades conocidas y administradas dentro de una estructura estable.
Por lo anterior mencionado podemos definir a una red inalámbrica (sin cables)1 como el tipo de propagación que no utiliza un medio físico, sino que utiliza la modulación de ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el espacio sin un medio físico que comunique cada uno de los extremos de la transmisión.
Los principios básicos asociados a la tecnología inalámbrica se pueden encontrar en los documentos y patentes del ingeniero eléctrico Nikola Tesla2.
1 Hace referencia a wirelees en ingles.
2 Así como en su exposición sobre la historia de la tecnología inalámbrica y de radio: Nikola Tesla en su trabajo sobre corriente alterna y su aplicación en el telégrafo inalámbrico, telefonía, y transmisión de energía, Anderson, Leland, ed., Published 1992, Jwenty First Century Books.
5
En cierta manera, las redes inalámbricas se parecen a las redes encontradas en sistemas militares, de transporte, de calidad de aire, ambientales de salud, de emergencia y de seguridad. Los dispositivos en las redes inalámbricas serán no solo móviles, sino nómadas.
La siguiente clasificación muestra una manera de ordenar las aplicaciones en una conexión inalámbrica:
• Clase I. Aplicaciones que agregan información de la variedad de interfaces de entrada/salida encontradas en los dispositivos móviles.
• Clase II. Aplicaciones que hacen uso de las ubicaciones y contextos en los que existe el dispositivo.
• Clase III. Aplicaciones que hacen uso del engranaje de capacidades de red de grupos de dispositivos nómadas.
1.3 OFRECIMIENTO DE LAS REDES INALÁMBRICAS
Las redes inalámbricas ofrecen una variedad de aplicaciones posibles. Pueden alcanzar localizaciones geográficas y parámetros sociales que las computadoras no han penetrado tradicionalmente. Las redes inalámbricas ofrecen tres elementos novedosos: Nuevos recursos, nuevos lugares y nuevos patrones de control y propiedad constitucional. Además de los recursos computacionales típicos, como el poder del procesador, espacio en disco y aplicaciones, los dispositivos inalámbricos emplean, cada vez con más frecuencia, cámaras, micrófonos, receptores GPS, así como un surtido de interfaces de red (celular, radio, Wi-Fi y Bluetooth). Una clase importante de dispositivos son los sensores, que pueden proporcionar información como la temperatura, estado de salud o niveles de contaminación.
Cada vez más personas llevan dispositivos inalámbricos con ellas a nuevos lugares, ya sea en su vida personal y profesional. Las redes inalámbricas presentan una oportunidad de hacer uso de los recursos disponibles permitiendo compartir información entre equipos móviles y fijos.
El surgimiento de Internet, amplió nuevamente la propiedad y control de dispositivos en las redes, introduciendo a los consumidores y propietarios individuales a la fusión. Al surgir redes internas superpuestas, se crean aplicaciones útiles de dispositivos heterogéneos, cada uno con su propio dueño, demostrando el poder de la compartición de recursos.
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
Los dispositivos propiedad de un usuario que utilizan espectros no autorizados pueden quitar este testigo de control central. Las redes inalámbricas representan el resumen de una obra extensa de estas transiciones.
Nuevos recursos, ubicaciones y estructuras institucionales presentan la oportunidad y el reto de las redes inalámbricas. Esta introducción a ellas se enfoca en métodos técnicos para la compartición inalámbricos de recursos. En general, la tecnología inalámbrica utiliza ondas de radiofrecuencia de baja potencia y una banda específica, de uso libre para transmitir, entre dispositivos.
Estas condiciones de libertad de utilización, sin necesidad de licencia, ha propiciado que el número de equipos, especialmente computadoras, que utilizan las ondas para conectarse, a través de redes inalámbricas haya crecido notablemente.
1.4 INFRAESTRUCTURA DE UNA RED INALAMBRICA.
La tendencia a la movilidad y la ubicuidad hacen cada vez más utilizados los sistemas inalámbricos, y el objetivo es ir evitando los cables en todo tipo de comunicación, no solo en el campo informático sino en televisión, telefonía, seguridad, etc.
Un fenómeno social que ha adquirido gran importancia en todo el mundo como consecuencia del uso de la tecnología inalámbrica son las comunidades inalámbricas que buscan la difusión de redes alternativas a las comerciales.
Se puede entender los retos de la infraestructura de red inalámbrica acomodándolo en tres categorías: Políticas y tecnologías de nivel físico, requerimientos para la infraestructura de red y el software de intermediación.
E1 nivel físico, en donde los dispositivos inalámbricos comparten espectro abierto apunta a reemplazar el actual modelo de licencias de la Comisión federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) con acceso público, por las ondas radiofónicas basadas en reglas.
Este esfuerzo y los nuevos métodos de administración de espectros son cruciales para hacer las redes inalámbricas una realidad.
7
LAN
FIGURA 1.3. Infraestructura de una Red Inalámbrica
A nivel de red, los investigadores buscan eficiencia de poder y cobertura en las redes inalámbricas. Los dispositivos sin cables frecuentemente usan, por su naturaleza móvil, baterías; el consumo de energía es un asunto crucial. Las aplicaciones distribuidas pueden ayudar a ahorrarlas, copiando procesos o administración de información a dispositivos conectados a la red, o a redes que requieren menos poder de transmisión.
1.5 EVOLUCIÓN DE LAS REDES
La aparición en el mercado de las computadoras portátiles (laptops) y los PDA (Asistente Personal Digital), y en general de sistemas y equipos de informática portátiles es lo que ha generado realmente la necesidad de una red que los pueda acoger, o sea, de la WLAN (Redes de Área Local Inalámbrica) en ingles Wireless Local Área Network. De esta manera, la WLAN hace posible que los usuarios de ordenadores portátiles puedan estar en continuo movimiento, al mismo tiempo que están en contacto con los servidores y con los otros ordenadores de la red, es decir, la WLAN permite movilidad y acceso simultáneo a la red.
Partiendo de esta premisa, en los últimos años las redes inalámbricas han ido ganado popularidad, confianza y eficacia en el mercado por mencionar algunos: fábricas, bodegas, pequeños negocios, organizaciones y los centros académicos. Las redes inalámbricas permiten a los usuarios acceder a información y recursos en tiempo real sin necesidad de estar físicamente en un sólo lugar.
Con WLANs la red por sí misma es móvil y elimina la necesidad de usar cables añadiendo flexibilidad a la red y lo más importante incrementa la productividad y eficiencia en las actividades.
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
La evolución que han tenido las redes de área local inalámbricas (WLAN), conocidas como Wi-Fi, ha sido increíble y muy rápida en estos últimos años. En poco tiempo, muchas tecnologías y estándares alrededor de las WLAN han aparecido en el mercado. Un usuario dentro de una red inalámbrica puede transmitir y recibir voz, datos y video dentro de edificios, entre edificios o campus universitarios e inclusive sobre áreas metropolitanas a velocidades de hasta 11 Mbps o mayores.
Pero no solamente encuentran aplicación en las empresas, sino que su extensión a ambientes públicos, en áreas metropolitanas, como medio de acceso a Internet o para cubrir zonas de alta densidad de usuarios.
1.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
VENTAJAS.
Las WLANs nos permiten una fácil incorporación de nuevos usuarios a la red, bajo costo a los sistemas cableados. Algunas ventajas de WLANs sobre las redes inalámbricas son:
Movilidad: Libertad de movimiento. Las redes inalámbricas pueden proveer a los usuarios de una LAN acceso a la información en tiempo real en cualquier lugar dentro de la organización.
Simplicidad y rapidez en la instalación: Sencillez en la reubicación de terminales y la rapidez consecuente de instalación. La instalación de una red inalámbrica puede ser tan rápida y fácil y además que puede eliminar la posibilidad de tirar cable a través de paredes y techos.
Flexibilidad en la instalación: La tecnología inalámbrica permite a la red ir a donde la alámbrica no puede ir. La solución inalámbrica resuelve la instalación de una red en aquellos lugares donde el cableado resulta inviable, por ejemplo en edificios históricos o en grandes naves industriales, donde la realización de canaletas para cableado podría dificultar el paso de transporte, así como en situaciones que impliquen una gran movilidad de las terminales de usuario o la necesidad de disponer de varias alternativas por motivos de seguridad.
Costo: Mientras que la inversión inicial requerida para una red inalámbrica puede ser más alta que el costo en hardware de una LAN, la inversión de toda la instalación y el costo durante el ciclo de vida puede ser significativamente inferior. Los beneficios a largo plazo
9
son superiores en ambientes dinámicos que requieren acciones y movimientos frecuentes, como los hotspots.
Escalabilidad: Los sistemas de WLANs pueden ser configurados en una variedad de topologías para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones específicas.
Las configuraciones son muy fáciles de cambiar y además es muy fácil la incorporación de nuevos usuarios a la red (figura 1.4).
FIGURA 1.4. Red WLAN
DESVENTAJAS.
Los inconvenientes que tienen las redes de este tipo se derivan fundamentalmente de encontrarnos en un periodo transitorio de introducción, donde faltan estándares, hay dudas que algunos sistemas pueden llegar a afectar a la salud de los usuarios, no está clara la obtención de licencias para las que utilizan el espectro radioeléctrico y son muy pocas las que presentan compatibilidad con los estándares de las redes fijas.
1.7 JUSTIFICACIÓN
La era de las Tecnologías de Información y de las Telecomunicaciones ha generado una apertura comercial, que en México ha impulsado la creación de micros y medianas empresas dedicadas a la integración, diseño, administración de redes o como proveedores, las cuales tienen la obligación de contar con sistemas de comunicaciones tanto a nivel local como de cobertura amplia.
En la actualidad existen diversas alternativas tecnológicas para sentar las bases de un sistema de comunicaciones, que puede ser desde un simple enlace entre equipos de trabajo en un mismo sitio, a través de módems, o por radiofrecuencia a través de puntos de acceso
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
inalámbrico, o hasta un complejo sistema de comunicaciones basado en enlaces con fibra óptica o microonda satelital.
Es obvio que las comunicaciones inalámbricas se han vuelto muy populares y la oportunidad de comunicarse sin límites desde cualquier lugar es cada vez más atractiva en la operatividad tanto de la gente como de los negocios.
Conjuntamente con los sitios de Internet móvil todos emplean las telecomunicaciones en las actividades personales y en el trabajo. Siempre se utiliza el teléfono para tener conversaciones a distancia y poco a poco se está integrando una sociedad en la cual la computadora personal y la transferencia de información juegan un papel muy importante de desarrollo.
Toda la información se transmitirá como datos a los diferentes puntos de una red pública o privada, por lo cual es necesario tener una preparación específica para comprender estos cambios de acuerdo a nuestro papel en el desarrollo de los mismos, como usuarios, integradores, diseñadores o administradores de este tipo de redes.
1.8 PROSPECTIVA
Algunos argumentan que Wi-Fi y las tecnologías de consumo relacionadas tienen la llave para reemplazar a las redes de telefonía móvil como GSM. Algunos obstáculos para que esto ocurra en el futuro próximo son la pérdida del roaming, la autenticación más precaria y la estrechez del espectro disponible.
A pesar de dichos problemas, compañías como SocketlP y Symbol Technologies están ofreciendo plataformas telefónicas (reemplazos de centrales y terminales (teléfonos)) que utilizan el transporte Wi.Fi.
1.9 CONVERGENCIA TECNOLOGICA.
En este contexto, la previsión más realista, que también podría ser tachada de conservadora, apunta a una confluencia de ambas tecnologías, una red en la que coexistirá la radio y el cable y que, incluso la dualidad/antagonismo entre cable y radio aparecerá como algo transparente al usuario en el sentido de que sólo percibirá la red, una red sin costuras en la que el cable y el radio convivirán para proporcionar cada una de las partes sus puntos fuertes, complementándose para conseguir soluciones óptimas en cada entorno.
En definitiva, precio, prestaciones y normas son los tres factores que, combinados, determinarán realmente la evolución del mercado de las WLAN; para que estos productos
11
tengan el éxito necesario o lo que es lo mismo, para hablar de crecimientos desde una posición realista. Las WLAN tienen que presentar la misma capacidad y calidad de servicio al usuario que sus homologas cableadas o, por lo menos, si no la misma, comparable. Se requiere además un precio accesible y unas normas claras y operativas que no supongan una barrera a la innovación y que contribuyan a favorecer la interoperabilidad.
A pesar de todo esto, el crecimiento del mercado de redes inalámbricas, tanto mundial como europeo, ha sido realmente espectacular durante los últimos cuatro años, en los que ha experimentado crecimientos anuales superiores al cien por ciento, tanto en volumen de facturación como en número de conexiones. Este crecimiento ha sido paralelo, y se debe, en su mayor parte, al auge experimentado por el mercado de los equipos portátiles, para los que el empleo de una red inalámbrica cobra pleno sentido.
CAPITULO II.
REDES Wi – Fi 2.1 INTRODUCCIÓN
La aparición en el mercado de equipos como las agendas electrónicas y los ordenadores portátiles, junto con la creciente necesidad de conectarse a Internet a través de una red de banda ancha, hace que se hable cada vez más de las virtudes de las redes inalámbricas. No obstante se debe destacar que no se está hablando de nuevas redes. Las redes inalámbricas llevan años ofreciendo la posibilidad de unir puntos de difícil acceso, y además le permiten moverse dentro de un entorno manteniendo su conectividad. Estos servicios estaban restringidos a las grandes empresas, pero actualmente, gracias a los últimos desarrollos que mejoran en velocidad, la consolidación y madurez de los estándares que definen estas redes y la ampliación de terminales económicos, hace que se abra cada vez más el marco de usuarios finales a pequeños negocios e incluso a usuarios residenciales que ven en las tecnologías inalámbricas nuevas maneras de comunicarse.
Esta tesina pretende ofrecer una breve guía sobre redes inalámbricas, su utilidad práctica, facilidades, velocidades, coberturas y los diferentes estándares utilizados e indicar cuales se están imponiendo en el mercado.
De entre todos los tipos de redes inalámbricas, esta guía se centra principalmente en el estudio de las redes inalámbricas IEEE 802.11, también conocidas por Wi-Fi, debido a su amplia difusión en el mercado. Los productos y redes Wi-Fi aseguran la compatibilidad efectiva entre equipos, eliminando en los clientes las dudas que puedan surgir a la hora de comprar un nuevo terminal.
Por último, el documento presenta los diferentes estándares de Telefonía Móvil para redes Wi-Fi. Por un lado se ofrece una visión del equipamiento disponible para crear redes inalámbricas y la posibilidad de combinarlas con líneas ADSL. Por otro, se presentan los servicios inalámbricos de Telefonía Móvil que permiten conexión a Internet desde diferentes espacios públicos o privados.
2.2 REDES WI-FI
2.2.1 ¿Que es una red Wi-Fi?
Una red Wi-Fi es un sistema de comunicación de datos que proporciona conexión inalámbrica entre equipos situados dentro de la misma área (interior o exterior) de
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
cobertura. En lugar de utilizar el par trenzado, el cable coaxial o la fibra óptica, utilizado en las redes LAN convencionales, las redes inalámbricas transmiten y reciben datos a través de ondas electromagnéticas. Conceptualmente, no existe ninguna diferencia entre una red con cables y una inalámbrica, salvo su flexibilidad debido a la eliminación del uso de cables.
Ambas ofrecen las mismas expectativas de comunicaciones como puede ser compartir periféricos, acceso a una base de datos o a ficheros compartidos, acceso a un servidor de correo o navegar a través de Internet. Las redes inalámbricas no deben verse como alternativas a las redes convencionales, sino como complementarias, donde su gran ventaja se encuentra en la eliminación del cable facilitando:
¾ Movilidad, las redes inalámbricas ofrecen acceso a la red local desde cualquier sitio dentro de su cobertura, incluso encontrándose en movimiento.
¾ Fácil instalación, más rapidez y simplicidad que lo que supone extender cables por un recinto.
¾ Flexibilidad, dado que es posible disponer de acceso a una red en entornos de difícil cableado.
¾ Facilidad, para incorporar redes en lugares históricos sin necesidad de extender cable.
¾ Adaptabilidad. Permite frecuentes cambios de la topología de la red y facilita su escalabilidad.
También facilita la ampliación de nuevos usuarios a la red, sin la necesidad de extender un cable a su nuevo puesto de trabajo. Permite organizar redes en sitios cambiantes o situaciones no estables como pudieran ser lugares de emergencia, congresos, sedes temporales, etc.
En una red inalámbrica cada ordenador dispone de un adaptador de red inalámbrico. Estos adaptadores se conectan enviando y recibiendo ondas de radio a través de un transceptor (transmisor-receptor), que puede situarse en cualquier lugar, interior o exterior, dentro del área de cobertura, sin la preocupación del cableado. Las redes inalámbricas permiten la transmisión de datos a velocidades de hasta 11 Mbps según los estándares actuales, lo que proporciona rapidez suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
14
Las siguientes figuras presentan un ejemplo de red de área local Ethernet (figura 2.1) frente a una red de área local inalámbrica (figura 2.2), donde se muestran gráficamente las ventajas existentes al eliminar el cableado en una instalación convencional.
FIGURA 2.1. Red de área local Ethernet con conexión ADSL
FIGURA 2.2. Red inalámbrica con conexión a Internet mediante ADSL
2.2.2 Tipos según cobertura
Como se ha comentado anteriormente, la única diferencia que existe entre las redes locales convencionales y las inalámbricas es la inexistencia en estas últimas de cableado entre los
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
equipos. Por ello, para poner énfasis en esta característica, se presenta una clasificación de redes locales donde se añade la inicial W (inalámbrico). Se puede distinguir entre:
¾ WPAN (Red inalámbrica de ámbito personal). Estas redes están pensadas para cubrir un área del tamaño de una habitación y su finalidad es la conexión de dispositivos diversos, por ejemplo: un teléfono móvil con una agenda electrónica (PDA), etc.
¾ WLAN (Red inalámbrica de ámbito local). Son las redes que cubren el área de una casa, una oficina o el edificio de una empresa. Este tipo de redes son las que se van a tratar en esta tesina.
¾ WWA (Red inalámbrica de área extensa). Son las redes cuyo ámbito cubre áreas más amplias como por ejemplo: una ciudad.
En base a la cobertura de estas redes se puede deducir la extensión que cubre cada una de las |redes como se muestra en la figura 2.3.
Figura 2.3. Ámbito de uso de los tipos de redes inalámbricas según coberturas
2.3 NORMATIVIDAD
El problema principal que pretende resolver la normalización es la compatibilidad. No obstante existen distintos estándares que definen distintos tipos de redes inalámbricas. Esta variedad produce confusión en el mercado y descoordinación en los fabricantes. Para resolver este problema, los principales vendedores de soluciones inalámbricas (3com, 16
Airones, Intersitil, Lucent Technologies, Nokia y Symbol Technologies) crearon en 1999 una asociación conocida como WECA (Alianza de Compatibilidad Ethernet Inalámbrica).
El objetivo de esta asociación fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos.
De esta forma en abril de 2000 WECA certifica la interoperatibilidad de equipos según la norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi. Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tenga el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas independientemente del fabricante de cada uno de ellos.
En el año 2002 eran casi 150 miembros de la asociación WECA. Como la norma 802.11b ofrece una velocidad máxima de transferencia de 11 Mbps ya existen estándares que permiten velocidades superiores, WECA no se ha querido quedar atrás. Por ese motivo, WECA anunció que empezaría a certificar también los equipos IEEE 802.11a de la banda de 5 Ghz mediante la marca Wi-Fi5.
La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir a las capas físicas y MAC de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet, es en la forma como los ordenadores y terminales en general acceden a la red;
el resto es idéntico. Por tanto una red local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales de cable 802.3.
Hay tres tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado.
Un cuarto estándar, el 802.11n, está siendo elaborado y se espera su aprobación final para la segunda mitad del año 2007.
2.4 PROTOCOLOS UTILIZADOS
El protocolo IEEE 802.11 o WI-FI es un estándar de protocolo de comunicaciones del IEEE que define el uso de los dos niveles más bajos de la arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. En general, los protocolos de la rama 802.x definen la tecnología de redes de área local.
La familia 802.11 como se menciono anteriormente cuenta con familias y en esta tesina explicaremos cada una de ellas.
2.4.1 802.11 legado
La versión original del estándar IEEE 802.11 publicada en 1997 especifica dos velocidades de transmisión teóricas de 1 y 2 mega bit por segundo (Mbit/s) que se transmiten por
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
señales infrarrojas (IR) en la banda ISM a 2,4 GHz. IR sigue siendo parte del estándar, pero no hay implementaciones disponibles.
El estándar original también define el protocolo CSMA/CA como método de acceso. Una parte importante de la velocidad de transmisión teórica se utiliza en las necesidades de esta codificación para mejorar la calidad de la transmisión bajo condiciones ambientales diversas, lo cual se tradujo en dificultades de interoperabilidad entre equipos de diferentes marcas. Estas y otras desventajas fueron corregidas en el estándar 802.11b, que fue el primero de esta familia en alcanzar amplia aceptación entre los consumidores.
2.4.2 802.11a
En 1997 la IEEE crea el Estándar 802.11 con velocidades de transmisión de 2Mbps.
En 2001 hizo su aparición en el mercado los productos del estándar 802.11a.
La versión IEEE 802.11a al estándar original fue ratificada en 1999. El estándar 802.11a utiliza el mismo juego de protocolos de base que el estándar original, opera en la banda de 5 Ghz y utiliza 52 sub portadoras ortogonales de frecuencia – división múltiplexación (OFDM) con una velocidad máxima de 54 Mbps, lo que lo hace un estándar práctico para redes inalámbricas con velocidades reales de aproximadamente 20 Mbps. La velocidad de datos se reduce a 48, 36, 24, 18, 12, 9 o 6 Mbps en caso necesario. 802.11a tiene 12 canales no solapados, 8 para red inalámbrica y 4 para conexiones punto a punto. No puede ínter operar con equipos del estándar 802.11b, excepto si se dispone de equipos que implementen ambos estándares.
Dado que la banda de 2.4 Ghz tiene gran uso (pues es la misma banda usada por los teléfonos inalámbricos y los hornos de microondas, entre otros aparatos), el utilizar la banda de 5 GHz representa una ventaja del estándar 802.11a, dado que se presentan menos interferencias. Sin embargo, la utilización de esta banda también tiene sus desventajas, dado que restringe el uso de los equipos 802.11a a únicamente puntos en línea de vista, con lo que se hace necesario la instalación de un mayor número de puntos de acceso; Esto significa también que los equipos que trabajan con este estándar no pueden penetrar tan lejos como los del estándar 802.11b dado que sus ondas son más fácilmente absorbidas.
DATOS TÉCNICOS:
Transmisión Exteriores Valor Máximo A 30 metros 54 Mbps Valor Mínimo A 300 m 6 Mbps Interiores Valor Máximo A 12 metros 54 Mbps Valor Mínimo A 90 m 6 Mbps.
18
2.4.3 802.11b
La versión 802.11b del estándar original fue ratificada en 1999. 802.11b tiene una velocidad máxima de transmisión de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso CSMA/CA definido en el estándar original. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2.4 GHz. Debido al espacio ocupado por la codificación del protocolo CSMA/CA, en la práctica, la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de aproximadamente 5.9 Mbps sobre TCP y 7.1 Mbps sobre UDP .
2.4.4 802.11g
En junio de 2003, se ratificó un tercer estándar de modulación: 802.11g. Este utiliza la banda de 2.4 Ghz (al igual que el estándar 802.11b) pero opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbps, o cerca de 24.7 Mbps de velocidad real de transferencia, similar a la del estándar 802.11a. Es compatible con el estándar b y utiliza las mismas frecuencias.
Buena parte del proceso de diseño del estándar lo tomó el hacer compatibles los dos estándares. Sin embargo, en redes bajo el estándar g la presencia de nodos bajo el estándar b reduce significativamente la velocidad de transmisión. .
Los equipos que trabajan bajo el estándar 802.11g llegaron al mercado muy rápidamente, incluso antes de su ratificación. Esto se debió en parte a que para construir equipos bajo este nuevo estándar se podían adaptar los ya diseñados para el estándar b.
Actualmente se venden equipos con esta especificación, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer comunicaciones de hasta 50 Km. con antenas parabólicas apropiadas.
2.4.5 802.11n
En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo, para desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de transmisión podría llegar a los 600 Mbps (lo que significa que las velocidades teóricas de transmisión serían aún mayores), y debería ser hasta 10 veces más rápida que una red bajo los estándares 802.11a y 802.11g, y cerca de 40 veces más rápida que una red bajo el estándar 802.11b. También se espera que el alcance de operación de las redes sea mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO (Múltiple Entrada – Múltiple Salida), que permite utilizar varios canales a la vez para enviar y recibir datos gracias a la incorporación de varias antenas (3). Existen también otras propuestas alternativas que podrán ser consideradas y se espera que el
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
estándar que debía ser completado hacia finales de 2006, se implante hacia 2008, puesto que no es hasta principios de 2007 que no se acabe el segundo boceto. No obstante ya hay dispositivos que se han adelantado al protocolo y ofrecen de forma no oficial éste estándar.
2.5 DISPOSITIVOS NECESARIOS PARA UNA RED WI-FI
Al igual que para una red convencional se debe equipar a los terminales que la forman con interfaces de red (tarjetas de red). Existen básicamente dos tipos de dispositivos básicos inalámbricos:
Unidad base inalámbrica
También se conocen como punto de acceso o pasarela inalámbrica. Su funcionalidad básica consiste en:
¾ Realizar la conversión de la señal de datos Ethernet a señales de radio(IEEE 802.11b para el caso de redes Wi-Fi), pudiendo ser un punto de conexión entre ambas redes (con hilos e inalámbricas).
¾ Actúa como elemento de interconexión entre diferentes clientes inalámbricos.
¾ Proporcionan un área de cobertura para los clientes inalámbricos. El espacio cubierto dependerá de la capacidad del equipo y sobre todo del entorno físico que se quiera cubrir: espacios exteriores o interiores con más o menos obstáculos.
¾ Pueden ser configurados para crear diferentes escenarios de trabajo. Ofrecen facilidades de gestión.
Clientes inalámbricos
Son adaptadores inalámbricos que convierten las señales de datos Ethernet a señales de radio (IEEE 802.11b para el caso de redes Wi-Fi) y permiten a un equipo (ordenador sobremesa o portátil, impresora, PDA, etc.) acceder a la red inalámbrica. Los sistemas operativos los tratan como adaptadores de red, análogos a las tarjetas Ethernet, por lo que desde el punto de vista del usuario final no existe diferencia entre disponer de uno u otro adaptador, ni de estar conectado a una u otra red.
Una terminal equipada con un cliente inalámbrico y situado dentro del área de cobertura de una unidad base, puede comunicarse con los demás dispositivos de la misma red local sin necesidad de cables.
20
Tipos de clientes inalámbricos:
¾ Adaptador USB inalámbrico: Se conecta al puerto USB del ordenador o dispositivo.
¾ Tarjeta PCMCIA inalámbrica: Se instala en una ranura PCMCIA de un PC portátil.
2.6 TECNOLOGIA DE WI-FI
Para crear una red Wi-Fi se necesita equipamiento o tecnología básica en esta tesina vamos a dar una pequeña explicación de como son estos equipos:
2.6.1 Punto de acceso
Un punto de acceso inalámbrico (WAP) como se muestra en la figura 2.4, en redes de computadoras es un dispositivo que interconecta dispositivos de comunicación inalámbrica para formar una red inalámbrica. Normalmente una WAP también puede conectarse a una red cableada, y puede transmitir datos entre los dispositivos conectados a la red cable y los dispositivos inalámbricos. Muchos WAPs pueden conectarse entre sí para formar una red aún mayor. (Por otro lado, una red donde los dispositivos cliente se administran a sí mismos sin la necesidad de un punto de acceso se convierte en una red ad-hoc).
Los puntos de acceso inalámbricos tienen direcciones IP asignadas, para poder ser configurados.
FIGURA 2.4. Equipo para un punto de acceso inalámbrico
Son los encargados de crear la red, están siempre a la espera de nuevos clientes para dar los servicios. El punto de acceso recibe la información, la almacena y la transmite entre la WLAN y la LAN cableada.
Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de usuarios y puede funcionar en un rango de al menos treinta metros y hasta varios cientos de metros. Este o su antena son normalmente colocados en alto pero podría colocarse en cualquier lugar en que se obtenga la cobertura de radio deseada.
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
El usuario final accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos proporcionan una interfaz entre el sistema de operación de red del cliente y las ondas de radiofrecuencia, mediante una antena inalámbrica.
2.6.2 Puente sin Hilos
Un Puente sin hilos se utiliza para conectar dos o más segmentos de la red separados físicamente, funcionando en el estándar 802.11. Los puentes sin hilos funcionan generalmente solamente en pares o más, y se pueden utilizar en dos tipos de puestas en práctica. Son punto para señalar el acoplamiento (acoplamiento de PtP), o punto múltiple al punto (acoplamientos) de PtMP.
En el punto para señalar acoplamiento, hay un par de dos puentes que se utilizan para conectar solamente dos segmentos de la red, mientras que en un punto múltiple para señalar el puente, un puente está instalado como puente de la raíz, y la fijación de muchos puentes de la no-raíz con este puente de la raíz. Ahora, de este modo, si un segmento de la red de la no-raíz desea pasar datos al otro segmento de la no-raíz, lo pasa a través del puente de la raíz.
Un puente sin hilos es de uso frecuente para atravesar edificios y proporciona un método más económico que poniendo el cable o arrendando una línea privada. Muchos puentes sin hilos requieren línea de vista entre el transmisor y el receptor. Esto se muestra en la figura 2.5).
FIGURA 2.5. Conexión de dos puentes sin hilos uniendo 2 edificios
Adaptador USB Inalámbrico: Ofrece conectividad inalámbrica a un equipo a través de su puerto USB, permitiéndole formar parte de la red inalámbrica (Se ilustra en la figura 2.6).
22
FIGURA 2.6. Adaptadores USB Inalámbricos.
2.7 TOPOLOGIAS DE UNA RED WI-FI
Existen diversas topologías para crear una red inalámbrica, dependiendo de las necesidades de la red (con o sin acceso a Internet), el espacio a cubrir, el número de clientes estimado, etc. En este apartado de la tesina se presentan diferentes despliegues de una red inalámbrica.
2.7.1 Modo ordenador-ordenador o ad-hoc
Se trata de la alternativa más sencilla permitiendo la visibilidad entre equipos inalámbricos.
Consiste simplemente en proveer a los ordenadores con una tarjeta de red inalámbrica de modo que "todos hablen con todos" como puede observarse en la figura 2.7. En este caso, no es necesario incorporar un punto de acceso.
FIGURA 2.7. Modo ad-hoc
Presenta la ventaja de su sencillez pero, a cambio, tiene el inconveniente de crear una red aislada de otras redes y no ofrecer facilidades de seguridad ni gestión como cuando se dispone de una base.
2.7.2 Modo infraestructura
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
Esta solución ofrece la conexión entre redes con hilos e inalámbricas. Está especialmente indicada para incorporar a una red con cables equipos con conexión inalámbrica, permitiendo la ampliación de la red (figura 2.8).
FIGURA 2.8. Modo infraestructura
Como se observa en la figura 2.7, es necesario utilizar una unidad base o pasarela inalámbrica que, por un lado, se conecte sin cables con los equipos nuevos y que, por otro, disponga de una tarjeta de red convencional para conectarse al equipamiento antiguo. Es importante resaltar que, a diferencia del modo ad-hoc, los equipos inalámbricos no hablan directamente entre sí, sino que lo hacen a través de la unidad base, lo que ofrece más seguridad (gracias a la gestión ofrecida por la unidad base) y conectividad con los terminales situados en la red con cables.
2.7.3 Red inalámbrica + ADSL
Esta alternativa es la opción más recomendable porque permite construir una red inalámbrica local y dotar a todos los ordenadores que formen parte de ella; de conexión a Internet a través de ADSL(figura 2.9).
FIGURA 2.9. Red inalámbrica local con opción ADSL
24
En este diseño es necesario utilizar una unidad base o pasarela inalámbrica que, conectada directamente al ruteador ADSL, dote al conjunto inalámbrico de un acceso a Internet de banda ancha. Como ocurría en el modo infraestructura, los ordenadores se conectan inalámbricamente a través del punto central o unidad base.
Como se observa en la figura, se trata de una alternativa sencilla, sin necesidad de inversiones en cableado, para dotar a un domicilio u oficina de una red WLAN de conexión a Internet de banda ancha.
2.7.4 Red inalámbrica con más de una unidad base
Si el área que hay que cubrir es muy extensa, es necesario realizar un despliegue de una red inalámbrica local utilizando varias unidades bases de modo que los clientes inalámbricos puedan desplazarse entre las diferentes áreas de cobertura manteniendo la conexión como se observa en la figura 2.10. Esta facilidad se conoce como itinerancia.
INTERNET
ROUTER ADL
FIGURA 2.10. Red inalámbrica con varias Unidades Bases
2.8 SEGURIDAD EN UNA RED WI-FI
Las redes inalámbricas no disponen de barreras físicas que impidan la conexión ya que su carácter inalámbrico hace que inicialmente las ondas de radio se reciban desde cualquier punto dentro de la zona de alcance. Los diversos dispositivos que se han ido desarrollando han incorporado en estos últimos años una serie de mecanismos que permiten garantizar
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
niveles de seguridad variable en función de la solución o soluciones adoptadas. Las actualmente disponibles son las siguientes:
2.8.1 Direcciones MAC, filtrado de direcciones de red
Gracias a esta característica, los Puntos de Acceso únicamente permiten acceder a la red a aquellos dispositivos cuya dirección física de la red Ethernet (MAC) sea una de las permitidas. Las direcciones MAC las asigna el fabricante y están biunivocadamente relacionadas con la tarjeta de red fabricada. Es un mecanismo robusto pero vulnerable para expertos que sepan suplantar en un dispositivo de red una determinada dirección MAC autorizada, aunque es necesario conocer dicha dirección dispositivo de red una determinada dirección MAC autorizada, aunque es necesario conocer dicha dirección MAC.
2.8.2 Encriptación WEP
Se trata de un mecanismo de encriptación basado en claves de longitud 40, 104 o 232 bits.
Existe un generador de números pseudos aleatorio cuya salida es combinada con el contenido de los bits integrantes de los paquetes de datos, la técnica de encriptación se basa en el algoritmo RSA RC4. Se ha demostrado su vulnerabilidad y han aparecido aplicaciones que escuchando las comunicaciones iniciales de un cliente que realiza el acceso a la red WLAN, son capaces de averiguar la clave y a partir de aquí pueden realizar escuchas en claro de la transmisión por la red.
2.8.3 Estándar IEEE 802.1x
Es un entorno para autenticación basado en la utilización de puertos y distribución de claves que mejora la autenticación de dispositivos. Windows XP incorpora esta característica. Sirve como soporte para implementaciones de seguridad sobre servidores de autenticación, el estándar define el EAP(Protocolo de autenticación extenso) que usa un servidor central de autenticación para autenticar a cada usuario de la red. En cuanto a compañías fabricantes como Agüere, Cisco y Enterasys disponen del producto cumpliendo el estándar.
2.8.4 WAP v1
Elimina alguna de las vulnerabilidades del WEP. Esta tecnología puede ser instalada en el hardware existente a través de una actualización del software residente. Incorpora TKIP, y la autenticación de usuarios IEEE 802.1x.
26
2.8.5 Estándar IEEE 802.11i
Proporciona nuevos protocolos de encriptación que añaden niveles de seguridad elevados.
Describe la transmisión encriptada de datos entre los sistemas 802.11a y 802.11b. Define igualmente nuevos protocolos de encriptación incluyendo el protocolo TKIP así como el estándar de encriptación avanzado (AES).
El proceso de interceptación de la clave WEP y las direcciones MAC claves es función del tráfico de la red. La escucha puede durar entre 2 y 8 horas, y las herramientas necesarias son muy simples: PC portátil, tarjeta PCMCIA y software adecuado (Kismet, WepCracker, AirSnort,etc.).Existe varios sistemas de seguridad propietarios como:
¾ LEAP(Protocolo de autenticación extendido ligero) desarrollado por CISCO Systems.
¾ DSL(Enlace de seguridad dinámico) desarrollado por 3Com.
¾ Llave saltadora desarrollado por NexCom
¾ COPS de Lucent, va mucho más allá del Wi-Fi, es un producto integrado para voz y datos que facilita el roaming entre redes no homogéneas.
2.8.6 Red Virtual de Información (VPN)
La mejor forma de tratar a los usuarios de las redes Wi-Fi es hacerlo como usuarios “no confiables”, procediendo a manejarlos como usuarios venidos de Internet. Internet es una red pública y de ámbito extenso y NO SEGURA.
En este sentido las soluciones empleadas para redes cableadas, cuando las ponemos en contacto con Internet, son perfectamente aplicables a un entorno Wi-Fi. La protección en base a paredes de fuego activos con soporte VPN hace que la solución sea económica, compatible con los diferentes fabricantes y sistemas operativos. Algunos operadores presentan servicios con la solución soportada desde la red IP.
En caso de desear desarrollar nuestra propia solución, podemos utilizar VPN sobre PPTP o L2TP para niveles de seguridad medios y soportados tanto en Windows como Linux, licencia para sistemas operativos Windows. En este caso el nivel de seguridad es muy elevado. Con una solución VPN una pequeña empresa dispondrá de niveles de seguridad comparables a los alcanzados en los sistemas de grandes corporaciones.
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
La conexión a través de una VPN es cifrada a través de todos los segmentos de red IP. De esta forma se protegen tanto las comunicaciones inalámbricas como con hilos a través de Internet.
2.9 LUGARES DE APLICACIÓN DE UNA RED WI-FI
En la Figura 2.9 se reflejan los ámbitos de aplicación de la tecnología Wi-Fi.
Áreas de Mercado Wi-Fi
Ámbito Privado Ámbito Público
Empresa Usuarios
Específicos Trabajadores
móviles Hogar
FIGURA 2.9. Mercado de aplicaron del Wi-Fi
En el uso privado de la tecnología Wi-Fi, es importante realizar la aclaración sobre su aplicación dentro de un entorno público. Una red pública Wi-Fi para el acceso a Internet se denomina PWLAN (Publico Inalámbrico LAN). Los lugares desde donde se presta el servicio se denominan Hotspots Públicos y suelen ocupar lugares estratégicos como son:
aeropuertos, hoteles, estaciones de ferrocarril, restaurantes, etc. Su mercado objetivo es el formado por los denominados trabajadores móviles, aquellos que pasan gran tiempo fuera de su oficina y que utilizan el acceso a Internet como parte de su trabajo diario.
El desarrollo de hotspots públicos va creciendo en el mundo aunque la viabilidad comercial de estas iniciativas aun no esta demostrada. Podemos encontrar hotspots gratuitos, donde el gestor de espacio decide desplegar una infraestructura Wi-Fi y ofrecer el servicio como un añadido a su oferta. Es el caso de ciertas cafeterías, hoteles, bibliotecas, universidades, etc.
Regresando al ámbito privado de Wi-Fi, relacionamos a continuación que aplicaciones nos vamos a ir encontrando en los diversos escenarios de aplicación dentro de un entorno privado y con aplicaciones de uso también privados.
28
2.9.1 Wi-Fi dentro del Hogar
Wi-Fi aparece como una alternativa para la red del hogar, es decir su utilización permite la interconexión de diferentes dispositivos de forma inalámbrica bajo un mismo estándar y de una forma sencilla y económica.
A medida que el acceso a Internet en banda ancha se desarrolla, el hogar se presenta como un espacio de ocio y trabajo. De esta forma, el acceso a Internet se hace más necesario y la posibilidad de compartir el mismo acceso entre varios ordenadores y de forma simultánea será una necesidad creciente.
Son muchos los fabricantes de dispositivos que integran en un único equipo Punto de Acceso Wi-Fi + Modem ADSL/Cable + Ruteador. De esta forma, la plataforma de “hogar digital” incorpora Wi-Fi como uno de los medios de interconexión de dispositivos en el hogar.
Cada día son más los hogares que disponen de varios ordenadores y donde diversos dispositivos deben ser compartidos como es el caso de las impresoras, discos duros, etc. No es tan necesaria la interacción de dispositivos como el acceso a contenidos digitales:
música, video, fotografías, etc. Diversos fabricantes están desarrollando nuevos equipos relacionados con el ocio, los cuales incorporan Wi-Fi como estándar. Es el caso de las nuevas cadenas de música que, además de las características estándar de reproducción de DVDs, radio y otros, son capaces de conectarse a librerías de audio codificadas en MP3, tanto de forma local a la red del hogar, o a servidores de Internet a través del acceso compartido en banda ancha.
2.9.2 Wi-Fi en la LAN empresarial
Wi-Fi aparece como una extensión inalámbrica de las Redes de Área Local en las empresas. En la empresa, una solución de Red de Oficina basada en Wi-Fi presenta ventajas e inconvenientes. Las ventajas son claras:
¾ Movilidad de equipos
¾ Ausencia de cableado
¾ Libertad en los cambios organizativos
¾ Acceso a la red independientemente del puesto de trabajo
Por el contrario, si el tráfico es medianamente alto la solución cableada es superior, dado que en un Punto de Acceso se concentran, en general, las comunicaciones de todos los
Fidelidad Inalámbrica Wi-Fi
usuarios y el caudal se reparte entre los usuarios simultáneos. No obstante, la aparición de dispositivos como el 802.11g, así como dispositivos duales 802.11a y b, modifican este escenario permitiendo alcanzar velocidades del orden de 50 Mbps.
La solución mixta inalámbrica-cableado parece la más adecuada para una empresa, dado que parte de la LAN se despliega de forma cableada y la WLAN es un complemento a la red existente. En general las empresas han instalado una red cableada con anterioridad.
2.9.3 Wi-Fi en Hoteles
Los hoteles y algunas empresas restauranteras, aparecen como clientes potenciales de Wi- Fi. En el caso de los hoteles, Wi-Fi aparece como un valor añadido que ofrecer a sus clientes, pues posibilita la conexión a Internet inalámbrica desde las habitaciones y espacios comunes. Se trata de un servicio que cada día se incorpora más a la oferta hotelera, y que pueden llegar a ser diferenciados a la hora de contratar un hotel. Los profesionales eligen hoteles con conexión a Internet y de ser posible Wi-Fi. Los hoteles turísticos tendrán igualmente que incorporar en su oferta la conexión a Internet, aplicaciones y dispositivos orientados al ocio y entretenimiento. Wi-Fi aparece como una alternativa de conexión inalámbrica que permite la creación de la red sin necesidad de obras ni canalizaciones.
2.9.4 Wi-Fi y la seguridad
Wi-Fi tiene otros ámbitos de aplicación adicionales a la conexión de ordenadores a Internet o a la LAN de la empresa. En el sector de seguridad, Wi-Fi permite la interconexión inalámbrica de dispositivos de seguridad como son sensores remotos, cámaras de video vigilancia, etc. Empresas de seguridad comienzan desarrollar ofertas de video vigilancia a través de conexiones de banda ancha.
2.9.5 Recintos portuarios y aeroportuarios
Este tipo de lugares son adecuados para la utilización de Wi-Fi. En algunos de estos entornos, las aplicaciones se orientan al despliegue de PWLAN operadas por algunas compañías. Podemos destacar las siguientes aplicaciones:
Carga de combustible: algunos aeropuertos instalan en los camiones cisterna dispositivos Wi-Fi que los conectan de forma inalámbrica con la infraestructura de red, permitiendo contabilizar en línea cada una de las operaciones de carga de combustible.
Movimiento de contenedores: los recintos portuarios están interesados en registrar los movimientos y emplazamientos de contenedores de mercancía, ya que es importante su
30
localización así como el tiempo de estancia en el recinto. Las grúas pueden dotarse de terminales Wi-Fi que permiten la conexión en tiempo real con los servidores y aplicaciones informáticas de gestión de carga.
Los buques, al atracar en puerto, pueden disponer fácilmente de servicios de conexión a la LAN portuaria, Internet, VPN con sus departamentos centrales, etc., todo ello sin necesidad de cableado.
2.9.6 Wi-Fi en la Universidad
Es creciente la aparición de escuelas universitarias con cobertura Wi-Fi. Esta cobertura alcanza elementos comunes como cafeterías, bibliotecas, ciertas salas y laboratorios, así como zonas exteriores. En todas ellas los alumnos con PC portátil y otras terminales pueden acceder a prácticas, consultas, ejercicios, etc. En definitiva, a las mismas aplicaciones a las que el alumno puede acceder desde una conexión cableada.
CAPITULO III
IMPLEMENTACIONES EN REDES Wi-Fi 3.1 GENERALIDADES DE LA TELEFONÍA CELULAR O MÓVIL.
Hoy en día existen muchas tecnologías inalámbricas por las cuales podemos transmitir información, pero quizás las mas conocidas son Wi – Fi y Telefonía móvil de Tercera Generación. Es por esos que en este capitulo se muestra un panorama amplio de las dos tecnologías para poder compararlas, y por ello se hablara de telefonía de tercera generación en forma breve ya que Wi – Fi fue explicada en el capitulo 2.
INTRODUCCIÓN:
La telefonía móvil, también llamada telefonía celular, básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) y los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red.
3.1.1 EVOLUCIÓN
El teléfono móvil o celular, fue inventado en 1947 por la empresa norteamericana AT&T, pero no se hizo portátil de manera práctica hasta 1983 cuando Motorola culmina el proyecto DynaTAC 8000X, que es presentado oficialmente en 1984. El DynaTAC 8000X pesaba cerca de 1 kg, tenía un tamaño de 33.02x4,445x8,89 centímetros (13 x 1,75 x 3,5 pulgadas), y rendía una hora de comunicación y ocho horas en stand-by, con pantalla de LED.
El teléfono móvil consiste en un dispositivo de comunicación electrónico con las mismas capacidades básicas de un teléfono de línea telefónica convencional. Además de ser portátil es inalámbrico al no requerir cables conductores para su conexión a la red telefónica.
La red de telefonía móvil consiste en un sistema telefónico en el que mediante la combinación de una red de estaciones transmisoras-receptoras de radio (repetidores ó también llamados estaciones base) y una serie de centrales telefónicas de conmutación, se posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional. En la figura 3.1 se muestra una antena de telefonía móvil.