diseÑo e implementacion de una red wireless con alta...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA
DISPONIBILIDAD BASADO EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA
OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE
SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS AAA EN
EL DEPARTAMENTO
PROYECTO DE TITULACIÓN
PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR (ES):
STEPHANY ALEJANDRA GORDILLO MITE CHRISTOPHER REYNALDO SERRANO ANGUIETA
TUTOR:
ING MIGUEL MOLINA VILLACIS M.SC
GUAYAQUIL-ECUADOR
2019 - 2020
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TITULO: “DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO
EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS AAA EN EL DEPARTAMENTO
AUTORES: STEPHANY ALEJANDRA GORDILLO MITE CHRISTOPHER REYNALDO SERRANO ANGUIETA
Tutor:
Ing. Miguel Molina Villacis, M.Sc
Revisor:
Ing. Harry Luna Aveiga, M.Sc.
INSTITUCIÓN:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD: FACULTAD DE CIENCIAS
MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA: INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
FECHA DE PUBLICACIÓN: Septiembre 2019 N. DE PAGS: 146
ÁREA TEMÁTICA: Tecnologías de la información.
PALABRAS CLAVE: Tecnología LI-FI, Diseño de Red, Radius AAA, Prototipo, Auditoria a la red
Wireless.
RESUMEN: En el actual proyecto de investigación, trata de una tecnología inalámbrica innovadora, la problemática plateada en el instituto nacional de pesca se trata sobre las limitaciones actuales de la red con el fin de analizarlas, interpretarlas y corregirlas realizando el diseño de red de una nueva tecnología basándonos en li-fi en los departamentos que forman parte del análisis tales como Gestión de procesos, este departamento indica que tienen problemas de rendimiento, cobertura, seguridad y disponibilidad, para lo cual se ha realizado la propuesta de un diseño de red wireless la cual basa su funcionamiento en transmitir los datos mediante luz visible. Se procedió a realizar un estudio de campo mediante encuestas a los usuarios del Instituto Nacional de Pesca en el Departamento de Gestión de Procesos obteniendo como resultado su grado de inconformidad ante la red wireless actual y están predispuestos a que se hagan mejoras implementando en un futuro la tecnología Li-fi , funcionando en conjunto Li-fi y Wifi se obtendrá una red mucho más robusta así como también beneficios tales como aumentar niveles de seguridad, velocidad, rendimiento y ahorro de energía. También se procederá a configurar un servidor Radios el cual se encargada de incrementar el nivel de seguridad y administrar las credenciales de la red wireless. A su vez realizaremos un prototipo en cual demostrara el funcionamiento de la tecnología Li-fi mediante placas arduino.
Nº DE REGISTRO: Nº DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL:
ADJUNTO PDF: SI X
NO
CONTACTO CON AUTORES:
STEPHANY ALEJANDRA GORDILLO MITE
CHRISTOPHER REYNALDO SERRANO
Teléfono:
E-mail: [email protected] [email protected]
III
CARTA DE APROBACION DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación “ DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA
RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA
OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN
HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS AAA EN EL DEPARTAMENTO”
Elaborado por el Sr. Christopher Reynaldo Serrano Anguieta y la Srta. Stephany
Alejandra Gordillo Mite, alumnos no titulados de la carrera de Ingeniería en Networking
y Telecomunicaciones, Facultad de ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de
Guayaquil, previo a la obtención de título de ingeniero en Networking y
Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y
revisado, la Aprueba en todas sus partes.
Atentamente
Ing. Miguel Molina Villacis
Tutor
IV
DEDICATORIA
El presente proyecto de titulación está
dedicado en primer lugar a Dios quien fue un
pilar fundamental en el desarrollo, dándome
sabiduría y mucha fuerza pese a las
dificultades presentadas para llegar a mi meta
sin decaer. A mi familia, en especial a mi hija
Aurora Ruiz y a todas las personas que
siempre estuvieron hay brindándome su apoyo
incondicional y confianza para poder culminar
mis estudios universitarios.
Stephany Alejandra Gordillo Mite
V
DEDICATORIA
El presente proyecto de titulación se lo dedico
a mis padres por haberme apoyado de forma
incondicional a lo largo de mi etapa como
estudiante.
Christopher Reynaldo Serrano Anguieta
VI
AGRADECIMIENTO
Gracias universidad, por haberme permitido
formarme en lo que soy ahora, así como
también agradezco a todas las personas que
contribuyeron positivamente a largo de este
proceso, ya sea de manera directa e indirecta.
Gracias a Dios y a mi familia en especial a mi
hija Aurora Ruiz Gordillo por brindarme su
amor incondicional y ser mi inspiración para
cumplir esta meta.
Stephany Alejandra Gordillo Mite
VII
AGRADECIMIENTO
Agradezco a mis padres por ser
mi apoyo fundamental en todo
momento, esfuerzo, dedicación,
bridarme sus consejos, valores y
amor, de igual manera
agradezco a los docentes que
me brindaron de sus
conocimientos a lo largo de mi
etapa como estudiante.
Christopher Reynaldo Serrano Anguieta
VIII
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Fausto Cabrera Montes M.Sc.
DECANO DE LA FACULTAD
CIENCIAS MATEMATICAS Y
FISICAS
Ing. Abel Alarcón Salvatierra, M.Sc.
DIRECTOR DE LA CARRERA DE
INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg.
PROFESOR REVISOR DEL ÁREA
TRIBUNAL
In. Harry Luna Aveiga, M.Sc.
PROFESOR REVISOR DEL ÁREA
TRIBUNAL
Ing. Miguel Molina Villacis, M.Sc.
PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN
Ab. Juan Chávez Atocha, Esp.
SECRETARIO TITULAR
IX
DECLARACION EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED
WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA
OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE
CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS AAA EN EL DEPARTAMENTO”, me
corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE
GUAYAQUIL”
Autor(es):
STEPHANY ALEJANDRA GORDILLO MITE
CHRISTOPHER REYNALDO SERRANO ANGUIETA
X
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD
BASADO EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE
TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO
DE UN SERVIDOR RADIUS AAA EN EL DEPARTAMENTO
Proyecto de Titulación que se presenta como requisito optar por el
Titulo de
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR: Christopher Reynaldo Serrano Anguieta
C.I 0941472458
AUTOR: Stephany Alejandra Gordillo Mite
C.I 0951612399
Tutor: Ing. Miguel Molina Villacis, MSc
Guayaquil, Octubre de 2019
XI
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo de la
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
CERTIFICO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes Christopher
Reynaldo Serrano Anguieta y Stephany Alejandra Gordillo Mite como requisito previo para
optar por el Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones cuyo tema es:
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN
TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y
AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS
AAA EN EL DEPARTAMENTO
Considero aprobado el trabajo en su totalidad
Presentado por:
AUTOR: Christopher Reynaldo Serrano Anguieta C.I 0941472458
AUTOR: Stephany Alejandra Gordillo Mite C.I 0951612399
Tutor: Ing. Miguel Molina Villacis, MSc
GUAYAQUIL-ECUADOR
OCTUBRE -2019
XII
Temas del Proyecto de Titulación: Tecnología LI-FI, Diseño de Red, Radius AAA, Prototipo,
Auditoria a la red Wireless.
Título del Proyecto de titulación: DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON
ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE
TRANSFERENCIA Y AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN
SERVIDOR RADIUS AAA EN EL DEPARTAMENTO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS METEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en formato Digital.
1. Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre Alumno: Stephany Alejandra Gordillo Mite
Dirección: Calle L entre 43 y 44
Teléfono: 0997694803 E-mail: [email protected]
Nombre Alumno: Christopher Reynaldo Serrano Anguieta
Dirección: Isla trinitaria
Teléfono: 0991917521 E-mail: [email protected]
Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking
Título al que opta: Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones
Profesor guía: Ing. Miguel Molina Villacis, M.Sc.
XIII
2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de Titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de esta tesis. Publicación electrónica:
Inmediata X Después de 1 año
Firma Alumno:
3. Forma de envío:
El texto del Proyecto de Titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.
DVD ROM CDROM
XIV
ÍNDICE GENERAL
Tabla de contenido
CARTA DE APROBACION DEL TUTOR ................................................................................ III
DEDICATORIA ........................................................................................................................ IV
AGRADECIMIENTO ................................................................................................................ VI
DECLARACION EXPRESA .................................................................................................... IX
CERTIFICADO DE ACEPTACION DEL TUTOR ..................................................................... XI
ABREVIATURAS .................................................................................................................. XIV
RESUMEN ............................................................................................................................. XXI
ABSTRACT .......................................................................................................................... XXII
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 1
CAPITULO I ............................................................................................................................. 3
1.1. Ubicación del Problema en un contexto ........................................................................ 3
1.2. Situación conflicto .......................................................................................................... 5
1.3. Causa del problema, consecuencia ................................................................................ 6
1.4. Delimitación del problema .............................................................................................. 7
1.5. Formulación del Problema ............................................................................................. 8
1.6. Evolución del problema .................................................................................................. 8
1.7. Objetivos de la Investigación .................................................................................... 10
1.8. Alcance del problema ............................................................................................... 11
1.9. Justificación e Importancia de la investigación .......................................................... 11
1.10. Metodología del Proyecto ...................................................................................... 12
CAPÍTULO II .......................................................................................................................... 13
2. MARCO TEORICO ...................................................................................................... 13
2.1. Fundamentación Teórica .......................................................................................... 13
2.1.1. Antecedentes Del Estudio ..................................................................................... 13
2.1.2. Sistemas de Comunicaciones .............................................................................. 15
2.1.3. Tipos de sistemas de Comunicación ..................................................................... 16
2.1.4. Historia de lifi ........................................................................................................ 17
2.1.5. Funcionamiento de Lifi .......................................................................................... 18
2.1.6. Componentes de LI-FI........................................................................................... 18
2.1.7. Elementos de recepción ........................................................................................ 20
XV
2.1.8. Capa Física ........................................................................................................... 20
2.1.9. Estándar IEEE 802.15.7 ........................................................................................ 21
2.1.10. Esquemas de Modulación Lifi................................................................................ 23
2.1.11. Espectro electromagnético .................................................................................... 30
2.1.12. Rango del Espectro ............................................................................................... 30
2.1.14. Comparación entre tecnologías LI-Fi y WI-FI ........................................................ 33
2.1.15. Tecnología WI-FI ................................................................................................... 35
2.1.17. Aplicaciones De La Tecnología Li-Fi .................................................................... 37
2.1.18. Lifi en Internet de las cosas (IoT) .......................................................................... 38
2.1.19. Protocolo Radius ................................................................................................... 40
2.1.20. Servidor Radius..................................................................................................... 41
2.1.21. Cliente Radius ....................................................................................................... 41
2.1.22. Protocolo AAA ....................................................................................................... 42
2.1.23. Autenticación ........................................................................................................ 42
2.1.24. Esquemas de autenticación EAP .......................................................................... 42
2.1.25. Autorización .......................................................................................................... 44
2.1.26. Administración ...................................................................................................... 44
2.2. FUNDAMENTACION LEGAL ....................................................................................... 45
2.3. HIPÓTESIS .............................................................................................................. 48
2.4. VARIABLES DE INVESTIGACIÓN ........................................................................... 49
2.5. DEFINICIONES CONCEPTUALES .............................................................................. 50
CAPITULO III ......................................................................................................................... 52
3. PROPUESTA TECNOLÓGICA .................................................................................... 52
3.1. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD ...................................................................................... 52
3.2. ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO .................................................... 57
3.3. Población y muestra Población .................................................................................... 59
3.4. Fase I: Estudio de pre-factibilidad ............................................................................. 62
3.5. Fase II: Formulación del Proyecto ............................................................................ 74
3.6. Fase III: Ejecución del Proyecto ................................................................................. 89
3.7. Fase IV: Validación de la solución ............................................................................ 97
4. Capítulo IV ................................................................................................................. 96
5. Conclusiones.............................................................................................................. 98
6. Recomendaciones ..................................................................................................... 99
XVI
7. Bibliografías ..............................................................................................................100
8. Anexos .......................................................................................................................103
XVII
ÍNDICE DE FIGURAS
Tabla de contenido
Figura 1 Topología de las redes inalámbricas ....................................................................... 4
Figura 2 Li-fi vs Wifi .............................................................................................................. 5
Figura 3 elementos de un sistema de comunicación ........................................................... 16
Figura 4 Estructura de un diodo LED .................................................................................. 20
Figura 5 Lámpara LED ...................................................................................................... 20
Figura 6 Modulador de Señal............................................................................................... 21
Figura 7 Dispositivo receptor Li-Fi ...................................................................................... 21
Figura 8 Diagrama de referencia del sistema PHYI ........................................................... 23
Figura 9 Diagrama de referencia del sistema PHYII ........................................................... 23
Figura 10 Diagrama de referencia del sistema PHYIII ........................................................ 23
Figura 11 Técnicas de Modulación Li-Fi ............................................................................. 24
Figura 12 señal de modulación OOK .................................................................................. 25
Figura 13 señal de modulación PPM ................................................................................... 26
Figura 14 señal de modulación PWM ................................................................................. 26
Figura 15 señal de modulación PAM .................................................................................. 27
Figura 16 señal de modulación 2 –PPM , Señal de PWM ................................................... 27
Figura 17 señal de modulación VPPM ................................................................................. 28
Figura 18 Sistema DCO-OFDM .......................................................................................... 29
Figura 19 Sistema ACO-OFDM ......................................................................................... 30
Figura 20 Tecnología Li-Fi ................................................................................................... 42
Figura 21 (Pregunta 1 ) ...................................................................................................... 67
Figura 22 (Pregunta 2) ....................................................................................................... 69
Figura 23 (Pregunta 3) ........................................................................................................ 70
Figura 24 (Pregunta 4) ........................................................................................................ 72
Figura 25 (Pregunta 5) ....................................................................................................... 73
Figuran 26 (Pregunta 6) ...................................................................................................... 75
Figura 27 (Pregunta 7) ........................................................................................................ 76
Figura 28 (Pregunta 8) ........................................................................................................ 78
Figura 29: Router Cisco 892 ............................................................................................... 81
Figura 30: captura de paquetes usando Wireshark ............................................................. 81
Figura 31: Topología de Red del INP .................................................................................. 82
XVIII
Figura 32: Topología de red Wireless en el INP .................................................................. 83
Figura 33: Equipo Hp mtr 3044 ........................................................................................... 84
Figura 34: Rack de piso ubicado en el centro de datos ...................................................... 87
Figura 35: Rack de pared ubicado en el centro de datos .................................................... 87
Figura 36: Rack de pared ubicado en el centro de datos .................................................... 88
Figura 37: Diseño de red Li-Fi ............................................................................................ 89
Figura 38: Diseño de red Física ........................................................................................... 93
Figura 39: Ubicación de Equipos Li-Fi en el Dep. Procesos ................................................ 95
Figura 40: Instalación de paqueterías Radius AAA .............................................................. 98
Figura 41: Listados de Ficheros a configurar ....................................................................... 99
Figura 42: Creación de usuarios en los distintos departamentos ....................................... 100
Figura 43: Creación de usuarios en los distintos departamentos ...................................... 100
Figura 44: Asignación de ip y puerto en el servidor Radius AAA ....................................... 101
XIX
ÍNDICE DE TABLA
Tabla de contenido
Cuadro 1. Causas y Consecuencias ..................................................................................... 6
Cuadro 2. Delimitación del Problema ..................................................................................... 7
Cuadro 3. Cuadro comparativo de tecnología LI-FI/WIFI .................................................... 38
Cuadro 4. Componentes Hardware ................................................................................... 59
Cuadro 5. Herramientas Software ...................................................................................... 60
Cuadro 6. Costo del Proyecto ............................................................................................. 61
Cuadro 7. Población ........................................................................................................... 66
Cuadro 8. Muestra .............................................................................................................. 66
Cuadro 9. Velocidad de Acceso a Internet en redes inalámbricas ...................................... 68
Cuadro 10. Frecuencia de conexión de equipos a la red inalámbrica ................................. 70
Cuadro 11. Disponibilidad para acceder mediante acceso a internet .................................. 71
Cuadro 12. Mejorar la Red Wireless usando una nueva Tecnología ................................... 73
Cuadro 13. Proveer de Redes inalámbricas en todos los laboratorios ................................ 74
Cuadro 14. Redes inalámbricas seguras ............................................................................ 76
Cuadro 15. Mejorar la seguridad en las redes Inalámbricas ............................................... 77
Cuadro 16. Lista de Dispositivos ........................................................................................ 79
Cuadro 17. Lista de Vlan .................................................................................................... 85
Cuadro 18. Tabla de Direccionamiento ............................................................................... 86
Cuadro 19. Especificaciones de router HP MSR3044 ......................................................... 90
Cuadro 20. Direccionamiento IP ......................................................................................... 91
Cuadro 21. Nombres de Vlans ............................................................................................ 91
Cuadro 22. Criterios de Aceptación ................................................................................... 96
XX
ABREVIATURAS
LI-FI Ligth Fidelity
WIFI Wireless Fidelity
AAA Authentication, Authorization and Accounting
WEP Wired Equivalent Privacy
WPA Wired Equivalent Privacy
VCL Visible Light Communication
Led Light Emitting Diode
IEEE Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
PHYI Capa Física 1
PHYII Capa Física 2
PHYIII Capa Física 2
OOK Modulación digital de amplitud
PPM Parte por millo
PWM Modulación por ancho de pulso
PAN Modulación por amplitud de pulso
OFDM Multiplicación por división de frecuencias ortogonales.
XXI
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN
TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y
AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS
AAA EN EL DEPARTAMENTO
AUTORES:
CHRISTOPHER SERRANO ANGUIETA
STEPHANY GORDILLO MITE
TUTOR:
ING.MIGUEL MOLINA VILLACIS, M.S.c
RESUMEN
En el actual proyecto de investigación, trata de una tecnología inalámbrica innovadora, la
problemática planteada en el Instituto Nacional de Pesca (INP) se trata sobre las limitaciones
actuales de la red con el fin de analizarlas, interpretarlas y corregirlas realizando el diseño de
red de una nueva tecnología basándonos en li-fi en los departamentos que forman parte del
análisis tales como Gestión de procesos, este departamento indica que tienen problemas de
rendimiento, cobertura, seguridad y disponibilidad, para lo cual se ha realizado la propuesta de
un diseño de red Wireless la cual basa su funcionamiento en transmitir los datos mediante luz
visible.
Se procedió a realizar un estudio de campo mediante encuestas a los usuarios del Instituto
Nacional de Pesca en el Departamento de Gestión de Procesos obteniendo como resultado su
grado de inconformidad ante la red Wireless actual y están predispuestos a que se hagan
mejoras implementando en un futuro la tecnología Li-fi , funcionando en conjunto Li-fi y Wifi se
obtendrá una red mucho más robusta así como también beneficios tales como aumentar
niveles de seguridad, velocidad, rendimiento y ahorro de energía. También se procederá a
configurar un servidor Radius el cual se encarga de incrementar el nivel de seguridad y
administrar las credenciales de la red Wireless. También se realizara un prototipo con el cual
se demostrará el funcionamiento de la tecnología Li-fi mediante placas arduino.
XXII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED WIRELESS CON ALTA DISPONIBILIDAD BASADO EN
TECNOLOGIA LIFI(LIGTH FIDELITY) PARA OPTIMIZAR LA TASA DE TRANSFERENCIA Y
AUMENTAR EL NIVEL DE SEGURIDAD DE CONEXIÓN HACIENDO USO DE UN SERVIDOR RADIUS
AAA EN EL DEPARTAMENTO
AUTORES:
CHRISTOPHER SERRANO ANGUIETA
STEPHANY GORDILLO MITE
TUTOR:
ING.MIGUEL MOLINA VILLACIS, M.S.c
ABSTRACT
In the current research project, we focus on an innovative wireless technology, the silver
problem at the National Fishing Institute, it is about the current limitations of the network with
the objective to analyze, interpret and correct them to make the network design of a new
technology based on li-fi in the departments that are part of the analysis stories such as
Process Management, this department indicates that they have problems of performance,
coverage, security and availability, for which the proposal of wireless network design has been
made which bases its operation in transmitting data through visible light.
A field study will be carried out through evaluations of users of the National Fisheries Institute
in the Process Management Department, resulting in their degree of disagreement with the
current wireless network and are predisposed to make improvements in a future Li-fi
technology, operating together Li-fi and Wifi that gives the most robust network as well as
benefits such as increasing levels of security, speed, performance and energy savings. Radios
AAA will also be set up which is responsible for increasing the security level and managing the
credentials of the wireless network. In turn, we will make a prototype in which it will
demonstrate the operation of Li-fi technology using arduino plates.
1
INTRODUCCIÓN
En la actualidad al referirnos sobre la LI-FI hablamos de una tecnología que
cambiara el mundo de las telecomunicaciones. Se debe a que el campo de las
innovaciones tecnológicas es el que registra mayor crecimiento a nivel mundial.
Por tal motivo el estudio y desarrollo de las tecnologías son unos de los factores
más importantes para la evolución socio-económica de un país. LIFI fue
desarrollado por el docente Harald Haas, este denominada a LI-FI como (datos a
través de luz) logrando utilizar la luz como el canal para poder transmitir datos,
realizando inalámbricamente mediante focos leds (Light Diode Emiter) variando
su intensidad dando a lugar 1 y 0 lógicos.
Haas indica que Li-fi respecto a seguridad es mucho más fiable que WIFI
puesto a que si ud no tiene el receptor li-fi en el dispositivo, no podrá acceder a
los datos. Ciertos expertos en telecomunicaciones llaman a LI-FI como el WI-FI
del futuro, ya que ha demostrado que en cuestión de velocidad li.-fi es una
tecnología muy prometedora, sin embargo en la actualidad una no puede
sustituir a la otra, esto se debe a las desventajas que tienen dichas tecnologías,
lo que sí es muy factible y viable actualmente es la combinación de estas
tecnologías para un funcionamiento más óptimo de la red.
Sin duda alguna LI-FI es una excelente opción al poderse desarrollar en
lugares en donde wifi no puede ser implementado entre los factores más
importantes están las ondas electromagnéticas que en un avión o en ciertas
áreas de un hospital podrían generar mayores inconvenientes al ser puestos en
práctica.
Al hablar de las instalaciones inalámbricas en el Instituto Nacional de Pesca nos
referimos a que no funcionan de una manera eficiente, lo cual genera una razón
muy importante para realizar un estudio sobre la tecnología LI-FI y su
implementación en algún momento.
El presente trabajo de titulación que presentaremos a continuación, tiene como
finalidad desarrollar un análisis sobre la tecnología LI-FI:
En el capítulo I: nos enfocaremos en determinar cierta información se suma
2
importancia para poder realizar nuestro análisis entre los temas a tratar estarán
ubicar el problema dentro de un contexto, así como las causas y consecuencias
del problema, evaluación del problema, los objetivos del proyecto se dividen en:
general y específicos, también trataremos los alcances del problema,
justificación así como también su importancia y la metodología en la cual que se
va a desarrollar el proyecto.
En el capítulo II: en este capítulo se va a desarrollar el marco teórico de la
investigación el cual trata de explicar todo lo referente a la teoría en la cual se va
a fundamentar nuestro proyecto de titulación respecto al planteamiento del
problema expuesto, antecedentes, pregunta científica sin dejar a un lado las
definiciones conceptuales así como también palabras claves que forman parte
en el desarrollo de nuestro proyecto.
A continuación en el capítulo III: Esta parte de nuestro proyecto está
conformado por nuestra propuesta tecnológica, análisis de factibilidad técnico,
legal y económico, se encuentran a desarrollar las metodologías a aplicar en
nuestro respectivo proyecto, criterios que van a validar la propuesta
presentada, el procesamiento, análisis de información y muestras de la puesta
en marcha de nuestro proyecto tecnológico.
Finalmente el capítulo IV: Respecto a este capítulo emitiremos ciertos
criterios respecto a nuestro proyecto así como también si nuestra propuesta es
viable o no, también se expondrán conclusiones, recomendaciones incluyendo
bibliografía y sus respectivos anexos.
3
CAPITULO I
1. EL PROBLEMA
Planteamiento Del Problema
1.1. Ubicación del Problema en un contexto
Las redes inalámbricas wifi con el pasar del tiempo han contribuido
eficazmente a la mejora continua de la conectividad en general beneficiando a
empresas, hogares, entre otros, debido a que entre sus principales beneficios
está la posibilidad de compartir recursos en red sin la necesidad de estar
conectado físicamente mediante cables, facilitando la conectividad en lugares
donde es imposible realizar una red alámbrica sea esto por factores físicos o
climáticos.
Por lo tanto se ha convertido en unos de los factores importantes en el área
de las comunicaciones mejorando eficientemente la seguridad y conectividad de
los usuarios permitiéndoles acceder a internet de una forma más sencilla
incluyendo lugares de difícil acceso donde no es posible proveer de internet con
otras tecnologías. La conexión está constituida por un dispositivo de
comunicación que provee ondas electromagnéticas y un dispositivo de recepción
que permite captar dichas ondas de esta manera dando a lugar a la
comunicación.
4
Figura 1 Topología de las redes inalámbricas
Fuente: http://plgarcia.blogspot.com/2011/06/definicion.html
WIFI nos provee de una eficiente cobertura y transferencia de datos sin
embargo cuenta con problemas de vulnerabilidad, ya que al ser una tecnología
con gran alcance no controla eficientemente la propagación del espectro
electromagnético lo que ocasiona que esta tecnología sea susceptible a ataques
informáticos.
La problemática que se refleja en el Instituto Nacional de Pesca
(departamento de procesos) es la falta de optimización del ancho de banda y
problemas a nivel de seguridad generando inconformidad a los usuarios de esta
manera compromete directamente las reglas de negocio de la Institución.
5
Figura 2 Li-fi vs Wifi
Fuente: https://correodelsur.com/ecos/20151213_lifi-versus-wifi.html
Este es uno de los motivos por el cual es necesaria la implementación de
nuevas tecnologías limpias y más seguras tales como LI-FI permitiendo mayores
tasas de transferencia de datos e incrementando la seguridad mediante un
servidor Radius AAA.
1.2. Situación conflicto
En la actualidad el instituto nacional de pesca no optimiza en su totalidad el
ancho de banda que otorga el proveedor de servicios ocasionando cuellos de
botellas en los usuarios que intentan conectarse conectarte a la red wifi, sin
embargo no es la única problemática con la que cuenta la Institución también
presentan problemas a nivel de seguridad entre los cuales la falta de control en
la autenticación con los usuarios sin dejar a un lado que los equipos de
conmutación que están siendo utilizados actualmente cuentan con protocolos de
seguridad débiles tales como WEP,WPA que en la actualidad pueden ser
vulnerados con gran facilidad.
6
1.3. Causa del problema, consecuencia
Cuadro 1. Causas y Consecuencias
Causas Consecuencias
Limitación de la red Debido a que su infraestructura no ha
sido actualizada desde su
implementación, presenta limitantes
tales como ancho de banda,
seguridad y escalabilidad.
Saturación de la banda 2.4 Los dispositivos son antiguos lo que
hace que solo operan en la banda 2.4
lo que ocasiona la saturación de la
banda.
Deficiencia en mecanismos de control y seguridad.
No cuentan con servidores que
permitan autenticar de manera
segura a los usuarios logrando así
que usuarios externos se puedan
conectar a la red sin autorización del
administrador.
Velocidad de Transmisión Inconformidad de los usuarios al
momento de cargar y descargar
archivos en la red.
La red WIFI es susceptible ataques informáticos.
Los Protocolos que tienen
implementados lo equipos de
comunicación en la actualidad
cuentan con múltiples
Vulnerabilidades.
Elaboración: Stephany Gordillo Mite, Christopher Serrano Anguieta
Fuente: https://correodelsur.com/ecos/20151213_lifi-versus-wifi.html
7
1.4. Delimitación del problema
El instituto nacional de pesca presenta problemas a nivel de infraestructura de
red referente a su taza de transmisión de datos y niveles de seguridad con el
estándar 802.11n por lo cual nos vemos en la necesidad de realizar un diseño
que pueda cumplir con las necesidades que actualmente atraviesa la institución
enfocándonos en el área de proceso.
Cuadro 2. Delimitación del Problema
Campo Tecnológico
Área Wireless Network
Aspectos Proveer de mayor ancho de banda e incrementar la
seguridad de conexión hacia los usuarios mediante un
servidor Radius
AAA.
Elaboración: Stephany Gordillo Mite, Christopher Serrano Anguieta
Fuente: Datos del proyecto
Tema Diseño de una red Wireless con alta disponibilidad basado
en tecnología Li-fi(light fidelity) para optimizar la tasa de
transferencia y aumentar el nivel de seguridad de conexión
haciendo uso de un servidor Radius AAA en el
departamento de procesos del instituto nacional de pesca.
Geografía Instituto Nacional de pesca (Área de Procesos).
Tiempo Junio – Septiembre 2019
8
1.5. Formulación del Problema
En la actualidad el Instituto Nacional de Pesca no cuentan de infraestructura
que permitan proveer conexiones inalámbricas con tasas de transferencia altas
debido a esto se ve en la necesidad de implementar la tecnología LI-FI para
mitigar esa problemática, además no poseen niveles de seguridad en la redes
wifi, lo cual es necesario la implementación de un servidor Radius AAA con el fin
de incrementar la seguridad a la red inalámbrica.
¿Cuál es el impacto que se genera en el Instituto Nacional Pesca a los usuarios
del departamento de procesos al momento de trabajar en conjunto con dos
tecnologías inalámbricas pertenecientes al estándar 802.11 (wifi) y 802.15.7 (LI-
FI) e incrementando el nivel de seguridad con un servidor Radius AAA al
momento de autenticarse?
1.6. Evolución del problema
En el actual proyecto de Titulación se elegirán los siguientes aspectos para
su respectiva evaluación de la problemática, los mismos que procederán a
detallar a continuación:
Delimitado: Se analizó que en el departamento de procesos existe deficiencia
con respecto al ancho de banda y agujeros de seguridad en la red inalámbrica.
No se pretende por el momento suplir una tecnología por la otra pero si más bien
que LI-FI y WI-FI trabajen en conjunto.
Evidente: En el presente proyecto a desarrollarse se verán beneficiados los
usuarios del Instituto Nacional de Pesca en el Departamento de Procesos, los
cuales solicitan un mejor funcionamiento de la red inalámbrica.
Concreto: Al diseñar una red LI-FI lo que se busca obtener es una mejor
experiencia de navegación y rapidez al conectarse a la red a la red inalámbrica
del Departamento de Procesos.
9
Original: la tecnología Li-fi es novedosa la cual está en proceso de crecimiento
ya que otorga la posibilidad de integrar otras tecnologías ya existentes sin
afectar su estructura de red, logrando alcanzar velocidades de trasmisión
mayores a las velocidades que nos puede proveer la tecnología Li-fi, esto quiere
decir que al momento de integrar la tecnología Li-fi vienen embebidas, las
cualidades son propias de la tecnología, así como también aumentar el nivel de
seguridad al agregar un servidor Radios AAA el cual administrara las
credenciales de los usuarios.
Factible: El presente proyecto de Titulación tiene como objetivo demostrar los
beneficios que tiene integrar una red Li-fi con una red Wi-fi ya existente en el
departamento de Procesos.
Identifica los productos esperados: Este proyecto se desarrollara con la
finalidad de solucionar los inconvenientes que se tienen con el ancho de banda
en la red wifi e incrementar la seguridad de la red, no obstante para potencializar
la seguridad inalámbrica se ve en la necesidad de configurar un servidor Radius
AAA y vincularlo a la granja de servidores ya existentes en la topología de red.
10
1.7. Objetivos de la Investigación
1.7.1. Objetivos generales
A través de la tecnología LI-FI, se tiene como objetivo mejorar la velocidad
de conexión y proveer de redes inalámbricas seguras, así como también se
garantizará las conexiones autorizadas a la red mediante el servidor de
autenticación Radius AAA.
1.7.2. Objetivos específicos
Analizar la situación actual de la infraestructura tecnológica del departamento de
procesos.
Identificar riesgos y desventajas en el diseño de la red actual en el departamento
de procesos.
Elaborar un diseño estructural de la red LI-FI en base a los requerimientos
obtenidos mediante el análisis realizado.
Configurar el servidor Radius AAA para incrementar el nivel de seguridad en la
red.
11
1.8. Alcance del problema
Para el desarrollo del proyecto se analizara el estado actual de la red
inalámbrica en el instituto nacional de pesca enfocándonos en el área de
procesos y se realizará un sistema de red con una tecnología más actual como
es LI-FI basado en alta disponibilidad que permita tener robustez a las redes
inalámbricas brindándole beneficios que integran el propio estándar 802.15.7
entre los cuales están mayor ancho de banda, escalabilidad.
Incrementando el nivel de seguridad al vincular la red LI-FI a un servidor Radius
AAA para que administre, controle y autentique a los usuarios que se conectan a
la red.
Lo que se quiere conseguir en el departamento de procesos es solucionar
los problemas relacionados con la limitación del ancho de banda y la red
funcione de manera esperada.
1.9. Justificación e Importancia de la investigación
Al realizar un diseño basado en la tecnología Li-fi en el instituto nacional de
pesca, se lograra mejorar la conectividad de acceso a internet y a su vez se
integraran características propias que provee la tecnología Li-fi entre las
principales están mayor ancho de banda, seguridad, escalabilidad, así como
también es necesario la implementación de un servidor Radius AAA para
incrementar el nivel de seguridad en la institución el cual se encargar de
administrar y autenticar las credenciales de los usuarios que tengan la intención
de acceder a los recursos compartidos de la red.
12
1.10. Metodología del Proyecto
La metodología a aplicar en el actual proyecto de titulación basa su
funcionamiento en el modelo para construcción de soluciones (MCS) esta
metodología nos otorga herramientas esenciales teniendo como objetivo
encontrar una solución la más viable al problema expuesto en este proyecto, la
cual se basa en fundamentos teóricos prácticos respecto a los avances
tecnológicos del sistema Li-Fi.
La metodología está constituida de 4 pasos:
1.10.1. Estudio de pre-factibilidad.
La finalidad de esta fase es realizar un estudio de las condiciones actuales
de la red del instituto nacional de pesca enfocándonos en el departamento de
procesos, mediante este análisis se busca obtener una imagen esclarecedora de
la situación que atraviesa la institución de tal manera de obtener si es viable o no
una solución tecnología basada en la tecnología Li-Fi.
1.10.2. Formulación del proyecto.
El objetivo de esta fase es realizar un análisis referente a las características
técnicas más importantes relacionado con la implementación de un prototipo de
tecnología Li-Fi, con la finalidad de mejorar la seguridad, escalabilidad y ancho
de banda en las redes inalámbricas de la institución.
1.10.3. Ejecución del proyecto.
Esta fase tiene como finalidad obtener los alcances respecto a la
investigación y a la posibilidad de lograr la implementación del prototipo basado
en la tecnología Li-Fi tomando en consideración el cumplimiento de las fases
anteriores incrementa las posibilidades que el proyecto funcione de forma
eficiente.
1.10.4. Validación de la solución.
Esta fase tiene como objetivo esencial la ejecución de pruebas con el único
objetivo de corroborar su funcionamiento, eficiencia y su nivel de operatividad
identificando ventajas y desventajas para su oportuno perfeccionamiento.
13
CAPÍTULO II
2. MARCO TEORICO
2.1. Fundamentación Teórica
2.1.1. Antecedentes Del Estudio
En la actualidad la sociedad ha logrado avances tecnológicos respecto al
ámbito de las telecomunicaciones siendo estas inalámbricas o alámbricas,
transmisiones a velocidades muy altas. Debido al masivo uso de la tecnología en
el presente lo que ha ocasionado que los sistemas de telecomunicaciones se
encuentren saturados de usuarios por defecto esto influye de una manera
ineficiente al desarrollo de los mismos ya que las redes se saturan cuando se
pierde el control de la cantidad de usuarios que navegan al mismo tiempo, dicha
red al colapsar disminuye el performance en incluso se puede llegar a detener la
conexión.
Los terminales móviles del hoy son robustos centros de comunicaciones
los cuales se enlazan de múltiples maneras a internet mediante tecnologías
como 3G, 4G o WIFI. Por lo cual hay situaciones en las que estos sistemas
colapsan con frecuencia dicha situación puede acontecerse en lugares donde la
cantidad de usuarios es muy alta.
Por tal motivo las comunicaciones con luz visible juegan un papel muy
significativo como nuevas tecnologías de transmisión no guiada ya que no usan
el espectro electromagnético que en la actualidad es utilizado en todas las redes
inalámbricas, esta nueva tecnología LI-FI maneja como medio de difusión y
transmisión el espectro de luz visible, para su respectiva implementación es
necesario tener bombillas tipo led que serán utilizadas
14
como el medio de transmisión con su respectivo adaptador. Sin dejar de lado los
beneficios que conllevan este tipo de tecnología debido a que las mismas
bombillas que utilizan a diario para iluminar el área realizarían la transmisión de
datos
LI-FI se ha transformado en una de las tecnologías con mejor potencial a
nivel de seguridad en redes inalámbricas esto se debe a su funcionamiento ya
que para poder establecer comunicación el dispositivo receptor se debe
encontrar bajo la luz directa de la bombilla led, lo que ocasionara que el acceso
sea más fiable y la posibilidad de tener accesos que afecten a la integridad de la
red, sean lo menor posible.
Hablar de LI-FI implica comunicación mediante impulsos de Luz visible lo
que trae consigo como resultado transferir información a través de la luz, lo que
lo hace factible de utilizar en el caso de estar en un avión, hospitales o en
lugares donde no es posible usar dispositivos que empleen ele espectro
radioeléctrico son ejemplos claros donde utilizar LI- FI seria al soluciona para no
dejar de estar comunicados.
Sin dejar de lado lo importante que es tener una red más robusta y que
potencializar la seguridad con la implementación de un servidor radius AAA que
administre, autentique y recolecte información, aunque LI-FI es considerado una
tecnología segura por ser una entidad es necesario tomar las respectivas
precauciones.
15
2.1.2. Sistemas de Comunicaciones
(Arzola de la Rocha, 2017) Afirma que los seres humanos desde nuestros
inicios siempre hemos sentido la necesidad de comunicarnos y como no hacerlo
si desde una postura, gesto o tono de voz es interpretado como un mensaje.
Pero cuando hablamos de un sistema de comunicación nos referimos a la
existencia de un transmisor que es el encargado de enviar un mensaje en forma
de señal mediante un canal o también conocido como enlace eléctrico siendo
este el puente de unión entre el emisor y el receptor, luego dicho mensaje es
enviado hacia un receptor este toma dicha señal y la entrega al traductor de
salida y este simultáneamente da una respuesta al transmisor inicial
originándose una seria de mensajes los cuales van y retornan obteniendo como
resultado final un canal de comunicación.
Figura 3 elementos de un sistema de comunicación
Fuente: Datos de Investigación en internet
(Arzola de la Rocha, 2017) Indica que la comunicación ha
evolucionado con el pasar del tiempo utilizando técnicas más avanzadas así
como también obteniendo mayor velocidad en su desarrollo utilizando
sofisticadas tecnologías. Es muy importante mencionar que todo o casi todo
lo que rodea nuestro mundo es digital, tal es la situación que en la actualidad
existen una cantidad muy limitada de medidores analógico, aunque vale la
pena aclarar que son muy pocas las señales que son digitales, la mayoría de
las señales son señales analógicas, las cuales nosotros discretizamos para
luego digitalizarlas y de esta manera realizar todas las actividades que nos
brindan la posibilidad de vivir nuestro mundo actual.
16
2.1.3. Tipos de sistemas de Comunicación
2.1.3.1. Sistema digital
(Naranjo O y Casilla F, 2016) Afirma que es un conjunto de Dispositivos
que procesan información binaria con el fin de procesar, transmitir y almacenar
un conjunto de datos digitales también son capaces de manipular cantidades o
información física que se encuentran representada en forma digital cuya
información almacenada solo puede tomar valores discretos.
2.1.3.2. Sistema analógico
(John F, 2014) Dice que un sistema analógico contiene un conjunto de
dispositivos que su principal objetivo es trabajar con variables físicas estas
variables deben estar representada en forma análoga. En un sistema análogo las
variables físicas varían en un intervalo de tiempo determinado.
2.1.3.3. Definición de VCL
(Bermeo S., 2017) Indica que la comunicación por Luz visible (VCL).Es un
tipo de tecnología de comunicación inalámbrica óptica que emplea una fuente de
luz visible como transmisor de la señal, utiliza el aire como medio de
propagación de la señal y un fotodiodo utilizado como el receptor de la señal.
Este tipo de tecnología es una nueva opción que se ha la evolución ha sido la
tecnología Led (Ligfht – Emitting Diode) que está sustituyendo las lámparas que
comúnmente se utilizaban, debido a la capacidad de conmutación de estos
dispositivos nos ha beneficiado debido a que aparte de iluminar diferentes
lugares, se puede lograr transmitir información mediante ellos. Cambiando de
estado de encendido a apagado a velocidades que no son perceptible para el ojo
humano.
17
2.1.4. Historia de Li-fi
(Vega D., 2015) Indica que en el año 2010 el investigador Harald Hass
de la Universidad Edimburgo formulo la idea de transmitir datos a través de
luz en su TED global Talk, la terminología de “comunicación con luz visible”
tiene sus inicios por los años 80 donde se implicaba que cualquier porción de
luz en el espectro electromagnético era capaz de transmitir información de un
lugar a otro.
(Vega D., 2015)Comenta que el instituto de Edimburgo logro financiar a
Harald Hass para continúe con la investigación de esta esta tecnología ya que
consideraba que la tecnología de transmitir datos a través de la luz iba a
revolucionar el mercado tecnológico aprovechando la oportunidad que le
brindada el instituto de Edimburgo logra realizar avances importante lo cual
los demuestra en la conferencia TED en el año 2011 ese mismo año logra
fundar la empresa PureLi-fi que empezó a conocerse con el nombre de
PureVLC estableciéndose como fabricante de equipos originales de esta
tecnología.
(Vega D., 2015) Dice que en el año 2011 cuatro empresas con el mismo
interés en la tecnología Li-fi logran fundar el Consorcio Li-Fi con el fin de
promover la distribución y mejora de las tecnologías ópticas inalámbricas en
el ambiente de las comunicaciones globales. En 2012 se demuestra que se
puede transmitir más de 1,6 Gbps con un solo led.
18
2.1.5. Funcionamiento de Li-FI
(Vega D., 2015) Afirma que el proceso de funcionamiento es muy sencillo
si el led o bombilla que emite la luz se encuentra encendida se transmite 1 y si
se encuentra apagada es 0, este proceso de conmutación de encendido y
apagado de la luz se lo realiza a tal rapidez que no es perceptible al ojo humano
logrando transmitir información y la vez iluminar un espacio en concreto. Para
entender la velocidad de conmutación del led y por qué no es perceptible a
simple vista es debido a que el ojo humano no es capaz de detectar variaciones
que estén entre el rango de 200 Hz -250 Hz mientras que la conmutación en la
que opera el led está en los Ghz.
(Vega D., 2015) Dice que para Obtener esta tecnología es necesario una
bombilla que posea un chip emisor, al unir estos dos elementos se convierte en
un router luminoso capaz de emitir señales que serán receptadas en terminales
como pueden ser ordenadores, televisores, celulares, etc.
2.1.6. Componentes de LI-FI (Elementos de Transmisión)
2.1.6.1. Diodos led.
(Sharma R., 2015) Afirma que el diodo led es un elemento cuya finalidad es
emitir luz cuando es alimentado con energía eléctrica, el tamaño que tiene este
elemento es pequeño y está constituido por materiales semiconductores lo cual
al encender el led no produce calor aprovechando así toda la energía que recibe.
Figura 4 Estructura de un diodo LED Fuente: Datos de Investigación en internet
19
2.1.6.2. Lámparas led.
(Sharma R., 2015) Indica que son elementos esenciales para el
funcionamiento de esta tecnología, se basa en encender y apagar los led
generando así ondas de luz que son usadas para él envió de la información,
el parpadeo de la luz que emite estas lámparas no son perceptible al ojo
humano logrando enviar grandes cantidades de datos y ahorrando el
consumo de energía eléctrica.
Figura 5 Lámpara LED
Fuente: Datos de Investigación en internet
2.1.6.3. Modulador
(Sharma R., 2015) Afirma que este dispositivo tiene como función variar
las señales de luz que provienen de las lámparas led para poder enviárselas
al receptor
Figura 6 Modulador de Señal Fuente: Datos de Investigación en internet
20
2.1.7. Elementos de recepción
Fotorreceptores.
(Sharma R., 2015)Indica que estos elementos son capaces de captar las
ondas luminosas y convertirlas en corriente eléctrica con el fin de recibir la
información que será procesada desde cualquier terminal ya sea celular,
laptop, computadora, etc.
Figura 7 Dispositivo receptor Li-Fi
Fuente: Datos de Investigación en internet
2.1.8. Capa Física
(Araneda S., 2016) Indica que al hablar de la capa más interna en el
modelo OSI, hacemos referencia a la capa física. Esta capa es la encargada de
la transferencia de los bits mediante un medio de comunicación. Su diseño
como tal asegura que cuando se envie un bit y este tome el valor de 1, al otro
extremo el valor que se reciba sea exactamente el mismo y que no tome por
equivocación un valor diferente del valor que fue enviado inicialmente.
(Araneda S., 2016) Afirma que en LI-FI existen tres subcapas físicas las
cuales son encargadas de realizar tareas determinadas, Es muy importante
enfatizar que la velocidad máxima que se puede lograr con VCL no está
definida por la arquitectura de sus capas y esto se debe a que con el pasar de
los años la tecnología ha evolucionado positivamente obteniendo como
resultado que su funcionamiento cada vez sea más óptimo.
21
2.1.9. Estándar IEEE 802.15.7
(Hurtado E., 2018) Considera que el estándar IEEE 802.11.7 son
protocolos que se emplean para las comunicaciones Wireless en LI-FI. En el
interior de la capa física (PHY) el estándar IEEE802.15.7 presenta 3 tipos de
subcapas las cuales son: PHYI, PHYII y PHYIII cada una de estas subcapas
tiene sus respectivas características.
PHYI: Creado para las transmisiones de bajos requerimientos. Enfocado para el
uso al aire libre, trabaja desde 12 a 167 kbps. (Araneda S., 2016)
Figura 8 Diagrama de referencia del sistema PHYI
Fuente: (Hurtado, 2018)
PHYII: fue desarrollado para satisfacer requisitos de velocidad de datos media.
Utilizado para el uso en ambientes interiores, trabaja desde 1.25 a 96 Mbps.
(Araneda S., 2016)
Figura 9 Diagrama de referencia del sistema PHYII
Fuente: (Hurtado, 2018)
22
PHYIII: trabaja desde 12 a 96 Mbps. Conocido también como un sistema MIMO
múltiples entradas con múltiples salidas. (Araneda S., 2016)
Figura 10 Diagrama de referencia del sistema PHYIII
Fuente: (Hurtado, 2018)
23
2.1.10. Esquemas de Modulación Li-Fi
(Hurtado E, 2018) Afirma que los esquemas de modulación LI-FI
tiene como objetivo controlar el encendido y apagado de la luz para evitar
atenuaciones en la iluminación. No obstante controla la iluminación regulable
de manera que la comunicación este siempre disponible cuando no se
requiera iluminar un lugar en particular.
Figura 11 Técnicas de Modulación Li-Fi
Elaborado por: Christopher Serrano ,Stephany Gordillo
U-OFDM
ACO-OFDM
Modulación de dominio de color
Modulación de Múltiples
portadoras (MCM)
Modulación de portadora única
(SCM)
Técnicas de modulación Li-Fi
VPPM
CSK
PAM
PWM
PPM
DCO-OFDM OOK
24
Modulación de portadora única
(Hurtado E, 2018) Indica que las técnicas de modulación de portadora
única (SCM) son candidatos para la tecnología LI-Fi cuando se requiere
transferencia de datos elevadas ya que su implementación es sencilla .No
obstante ,a medida que se incrementa la velocidad de modulación empieza a
sufrir de interferencia entre símbolos esto se genera debido a que el canal
inalámbrico óptico requiere de ecualizadores en los receptores para su correcto
funcionamiento ,el rendimiento se va degradando a medida que se incrementa
la eficiencia espectral.
Modulación OOK
(Hurtado E, 2018) Afirma que la modulación de amplitud digital es usado
en los sistemas de transmisión binarios debido a que provee de altas
velocidades de datos su funcionamiento se basa en el encendido y apagado de
LEDs por lo tanto se transmite información cuando es un uno lógico y no se
transmite información cuando es cero lógico , el control de la intensidad de la
luz se la controla reduciendo la potencia de la emisión de luz de acuerdo con el
porcentaje de atenuación requerido siempre y cuando se vena claramente los
niveles “on” y “off”.
Figura 12 Señal de modulación OOK Fuente:(Hurtado, 2018)
25
Modulación PPM
(Hurtado E, 2018) Dice que la modulación por posición de pulso
codifica la información en la posición del pulso en donde la amplitud y el
ancho del pulso son fijo, lo único que varía es la posición, este tipo de sistema
de modulación se emplea principalmente en las comunicaciones ópticas.
Figura 13 Señal de modulación PPM Fuente: Datos de Investigación de Internet
Modulación PWM
(Abellan J,2016 )Afirma que la modulación por ancho de pulso
(PWM) codifica la información en la duración del pulso para transmitir a través
del canal óptico inalámbrico, los valores que puede tomar estos pulsos son:
“alto” hace referencia a la amplitud que puede tomar el pulso y “bajo” que es
el valor nulo
Figura 14 Señal de modulación PWM Fuente: Datos de Investigación de Internet
26
Modulación PAM
(Hurtado E, 2018) Indica que la modulación PAM (Modulación por
amplitud de pulso) codifica la información en la amplitud del pulso en función
del símbolo a transmitir. Donde el desfase y la frecuencia de la señal se
mantienen fijas en el tiempo y lo único que varía es la amplitud de la señal, los
valores que pueden tomar estas amplitudes son reales o imaginarias.
Figura 15 Señal de modulación PAM Fuente: Datos de Investigación de Internet
Modulación VPPM
(Hurtado E, 2018) Considera que el principio de funcionamiento de esta
Modulación se obtiene con la combinación de las modulación 2-PPM (Pulse
Position Modulation) y PWM(Pulse Width Modulation), donde 2 PPM codifica la
información en la posición del pulso y PWM codifica la información en la
duración del pulso.
Figura 16 señal de modulación 2 –PPM , Señal de PWM Fuente: (Hurtado, 2018)
27
(Hurtado E, 2018) Considera que el ciclo del trabajo de VPPM
cambia de posición cada T segundos despendiendo de la información, es
decir, si el bit es cero se codifica un pulso al inicio de la señal y si el bit es un
entonces se codifica un pulso al final de la señal de esa manera es que opera
VPPM , en cuanto en nivel de iluminación viene dado por el ancho del pulso
de la señal.
Figura 17 Señal de modulación VPPM
Fuente: (Hurtado, 2018)
OFDM
(Vargas C, 2007) afirma que es una técnica de modulación utilizando
múltiples portadoras ortogonales sobrepuestas, se tornó popular en los 90
con el advenimiento, de los procesadores digitales de señales de alta
capacidad. OFDM se está convertido en una técnica popular para transmisión
de señales de banda ancha sobre canales inalámbricos. El cual transforma a
un canal selectivo en frecuencia, en un conjunto paralelo de sub-canales, que
facilitan el proyecto del receptor.
28
Modulación de múltiples portadoras DCO-OFDM
(Hurtado E, 2018) indica que la modulación DCO-OFDM se define como la
adición de una polarización DC, la cual es aplicada al símbolo OFDM haciendo
que la parte negativa pase a ser positiva.
En la figura # se representa el diagrama de bloques del sistema de
modulación DCO- OFDM
Figura 18 Sistema DCO-OFDM Fuente: (Hurtado, 2018)
29
ACO-OFDM
(Hurtado E, 2018) Considera que la modulación óptica de corte
asimétrico (ACO-OFDM) lleva símbolos de datos solo en la subportadoras
impares, mientras que las subportadoras pares forman una señal de
polarización que asegura que la señal OFDM transmitida cumpla con el
requisito de señal no negativa.
En la figura # se representa el diagrama de bloques del sistema de
modulación ACO- OFDM
Figura 19 Sistema ACO-OFDM Fuente: (Hurtado, 2018)
30
U-O FDM
(Hurtado E, 2018) Indica que en este proceso de modulación se introdujo
principalmente como alternativas ópticas en eficiencias energéticas sin
embargo la modulación empieza con la generación de una señal OFDM
convencional y se aplica la simetría hermitiana para obtener una señal real
bipolar
Modulación por Dominio de color Modulación CSK
(Hurtado E, 2018) Afirma que la modulación denominada codificación por
desplazamiento de color (CSK) basa su funcionamiento en la implementación
de led multicolores como lo son los LED-RGB, estos dispositivos basan su
funcionamiento codificando los patrones de bits en los cambios instantáneas de
color que produce el led, el uso de estos elementos constituyen el origen de la
Modulación CSK.
(Hurtado E, 2018) Considera como ventaja de CSK, la intensidad de cada
elemento RGB-LED se cambia para coincidir con el punto de constelación
manteniendo una potencia óptica constante y un color de iluminación
constante. Por lo tanto, cumple con la principal característica de iluminación de
LI-FI y mitiga de forma natural cualquier parpadero ya que la iluminación es
constante.
2.1.11. Espectro electromagnético
(Pérez G. ,2017) Indica que al referirnos al espectro electromagnético
hablamos de un conjunto en el cual se encuentran todos los tipos de luz, o
radiaciones electromagnéticas que existen. Cada uno de los grupos que
conforman el espectro electromagnético tienen características y peculiaridades
que lo hacen diferentes unos de otros entre los cuales están la longitud de
onda: radio, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
2.1.12. Rango del Espectro
(Pérez G. ,2017) Afirma que el espectro abarca la energía de las ondas
electromagnéticas cuya longitud de onda es diferente. Las frecuencias bajas
31
podrían ser ocasionadas nebulosas estelares.
2.1.13. Tipos de Radiación
Aquellas ondas electromagnéticas que presenten frecuencias altas la
longitud de onda que tendrán será corta, pero la energía que presentaran
será alta y las ondas que presenten frecuencias bajas van a tener la longitud
de onda larga y como resultado una energía baja.
(Pérez G. ,2017) Dice que cuando las ondas de luz atraviesan un medio,
la longitud de onda se reduce. En el momento que la radiación
electromagnética interactúa con átomos y moléculas, su comportamiento va a
depender de la cantidad de energía que transporta.
2.1.13.1. Microondas
(Perez G., 2017) Indica que en la escala de frecuencias de las
microondas se pueden identificar entre frecuencias muy altas y frecuencias
extremadamente alta. Las microondas son conocidas como ondas cortas o
muy cortas como para ser implementadas en las guías de ondas metálicas
tubulares cuyo diámetro si es considerable. Es muy importante saber que la
energía de las microondas es originada mediante tubos klistrón, tubos
magnetrón y con diodos de estado sólidos.
Para la tecnología inalámbrica WIFI se emplea la radiación que genera las
microondas de intensidad baja.
2.1.13.2. Rayos T
(Pérez G., 2017) Señala que la radiación de Terahertzios o también
conocido como rayos T forman parte del espectro el cual se encuentra
identificado entre el infrarrojo y las microondas. Hasta hace poco tiempo, este
rango no había sido estudiado a profundidad, sin embargo en la actualidad
mediante aplicaciones que han ido apareciendo a lo largo del tiempo se
puede mostrar imágenes y comunicación. En base estudios los científicos
buscan aplicar este tipo de tecnologías en las fuerzas armadas, con la
32
finalidad de utilizar estas ondas de alta frecuencia para incapacitar los
equipos electrónicos de las tropas del grupo contrario.
2.1.13.3. Radiación infrarroja
(Dr Odenwald.,2016) Afirma que la radiación infrarroja es uno de los varios
tipos de luz que forman parte del espectro electromagnético. Las longitudes de
onda de la radiación infrarroja son superiores a los de luz visible, que oxila entre
4000 y 7000 Angstrom.
La radiación infrarroja es una luz a la cual no se debe tener contacto visual
directo, este tipo de luz nos da la posibilidad de obtener información que no es
posible obtenerla con el espectro de luz visible un ejemplo podría ser la
temperatura de un objeto.
La luz infrarroja se divide en:
Infrarrojo cercano desde 120 a 400 THz (2500 a 750 nm )
Infrarrojo mediano desde 30 a 120 THz
(10 a 2,5um)
Infrarrojo lejano 300 GHz (1mm) hasta 30
THz(10um)
En general, los rayos infrarrojos suelen ser utilizados en equipos que tengan
incorporado visión nocturna, ya que el espectro de luz visible no es factible para
visualizar objetos. (Dr. Odenwald., 2016)
33
2.1.13.4. Radiación Visible
(Pérez G., 2017) Afirma que la luz Visible es absorbida y propagada
mediante electrones en las moléculas y átomos moviéndose desde un nivel
de energético hacia otro nivel energético. La luz visible que nosotros somos
capaces de observar con nuestros ojos es solo una pequeña porción muy
minúscula del espectro electromagnético.
Es muy importante explorar el espectro de luz visible ya que otorgaría
la posibilidad de desarrollar nuevas tecnologías, parecidas a las que en la
actualidad existen que operan con ondas de radio. Entonces el estudio de
este tipo de tecnología ofrece la opción de ser más viable para realizar el
análisis de la tecnología LI-FI en el Instituto Nacional de Pesca y esto es que
mediante el estudio de la misma
2.1.14. Comparación entre tecnologías LI-Fi y WI-FI
Velocidad
(Aguilar G y Lema V, 2017) Considera que en el actualidad un router
que trabaje con wifi y este usando el estándar 802.11n alcanza velocidades
de 300 Mbps muy por debajo de las velocidades que alcanza Li-fi, según The
Scientific Research Society Li-fi alcanza velocidades por encina de los 224
Gbps obteniendo velocidades de transmisión mayores que wifi.
Disponibilidad
(Aguilar G y Lema V, 2017) Indica que las ondas Electromagnéticas
representan una limitante ya que no se las puede usar en plantas industriales,
aviones y esas áreas no pueden tener acceso a internet en el caso que se
requiera del mismo, sin embargo Li-fi no presenta limitación en esos sectores
ya que la luz no hace interferencia con los campos eléctricos y puede proveer
de servicios de internet sin ningún problema.
Rango
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que en este Campo si se ve
afectado la tecnología Li-fi ya que no puede atravesar paredes y para entablar
la conexión entre la lámpara emisora de luz con el dispositivo receptor deben
34
de verse directamente en cuanto a la tecnología wifi los obstáculos cercanos
al router no es una limitante.
Capacidad
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que son los recursos con los cuales
nos brinda la tecnología Li-fi para una correcta transferencia de información
y mejorando el acceso a internet de los usuarios entres las principales
característica están:
Ancho de banda
Altas velocidades
Seguridad
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que la tecnología li-fi permite
entablar conexiones seguridad debido a que para integrarse a la red li-fi
deben de contar con un adaptador que permita receptar las señales de luz y
convertirlas en pulsos eléctricos si no cuenta con el respectivo adaptador
será imposible integrarse a la red.
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que la radiación de luz que emite la
lámpara led solo la podrán receptar dispositivos que se encuentre en ese
rango de foco lo cual limita el espacio de trabajo garantizando así la
conexión de dispositivos que se encuentren en el rango de luminosidad de la
lámpara led. En cuanto a la tecnología wifi no puede controlar el rango de
propagación de las ondas electromagnéticas generando que usuarios no
autorizados logren identificar la red y vulnerar la seguridad de la misma.
Eficiencia
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que en este ámbito Li-fi es superior
que wifi debido a que trabaja con diodos led lo cual resulta más económico
al momento de implementar una red a comparación de las ondas
electromagnéticas que opera wifi, no obstante li-fi puede transmitir grandes
cantidades de información a nivel de Gbps generando velocidades de
transmisión altas y una mejor experiencia de navegación a los usuarios.
35
2.1.15. Tecnología WI-FI
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que en la actualidad la tecnología
inalámbrica de comunicación mayormente implementada y usada en el día a
día sin duda alguna es la tecnología WI-FI y esto se debe a que wifi nos
otorga la posibilidad de interactuar entre varios ordenadores de forma
inalámbrica mediante onda electromagnética llegando a lugares de difícil
acceso.
(Aguilar G y Lema V, 2017) El estándar 802.11 ha evolucionado de una
manera significativa partiendo del estándar 802.11ª que ofrecía velocidades
máximas de 54 Mbit/s de transmisión, sin embargo no ha sido el limite ya que
ha ido mejorando continuamente a tal punto que se logran velocidades de
transmisión de hasta 3.2 Gbps con el estándar 802.11ac. Es una tecnología
que permite que varios dispositivos electrónicos se conecten de forma
inalámbrica sin la necesidad de usar cables
2.1.15.1. Desventajas de Wifi ante LI-FI
(Sharma, ijcta, 2014) expresa lo siguiente:
Capacidad: la transmisión de la data en la red inalámbrica se obtiene
mediante ondas de radio de alto costo y limitado. Con el pasar del tiempo
van surgiendo nuevas tecnologías tales como 4G y 5G obteniéndose como
resultado que el espectro electromagnético se suture.
Eficiencia: Actualmente existe un promedio de 1,4 millones de radio base
de telefonía celular las cuales consumen grandes cantidades de energía
eléctrica. Por otra parte también se necesita una cantidad de energía
considerable para enfriar la estación en la zona de transmisión.
Disponibilidad: Debido a la interferencia que producen las ondas
electromagnéticas y al peligro que puede implicar el uso, se restringe la
utilización del celular en aviones, plantas industriales o en cualquier lugar
que ponga en riesgo la vida o atente sobre la misma.
36
Seguridad: Las ondas de radio traspasan paredes, esto es uno de los
factores que hacen muy vulnerable este tipo de tecnología, ya que cualquier
persona con algo de conocimiento y malos propósitos pueden perjudicar y
ocasionar serios daños en la red o a las personas que forman parte de ella.
2.1.15.2. Ventajas de LI-FI ante Wi-Fi
(Sharma, ijcta, 2014) expresa lo siguiente:
Capacidad: Mediante la luz visible se tiene una capacidad mucho mayor a las
que generan las ondas de radio. Otra de las ventajas que presenta esta
tecnología es que en todas partes se encuentra implementado fuentes
eléctricas, lo que facilitaría su implementación ya que solo se debería
reemplazar estas fuentes por lámparas leds. También cuenta con
transmisiones de hasta 3Gbps, con una variante a distancias entre 4 y 20
metros alcanza los 500 Mbps.
Eficiencia: Transmitir información mediante LI-FI es de bajo costo, ya que
este tipo de tecnología LED emplea menor cantidad de energía.
Disponibilidad: Utilizar esta tecnología no presenta problemas en ambientes
cerrados debido a que en todos los sitios se encuentran instaladas fuentes de
luz. Otro de los grandes beneficios de esta tecnología es que al no utilizar
ondas electromagnéticas que causen interferencia podría ser implementada
en cualquier lugar como aviones, hospitales, plantas industriales, etc con solo
cumplir los requisitos propios de esta tecnología.
Seguridad: Las ondas de luz visible no traspasan paredes, ni obstáculos,
haciéndola más segura y menos vulnerable a ataques informáticos
maliciosos. Con la tecnología Li-fi para poder tener una conexión a internet,
es necesario estar situado cerca de una lámpara de led con su respectivo
dispositivo receptor LI-FI.
37
2.1.16. Aplicaciones De La Tecnología Li-Fi
Segura
(Aguilar G y Lema V, 2017)A firma que Cuando se utiliza la tecnología
Li-Fi nos vemos en la necesidad de utilizar elementos emisores y receptores
de luz que son imprescindibles para su funcionamiento de esta tecnología, lo
cual incrementa de forma directa el nivel de seguridad de la red, al momento
de vincular un nuevo dispositivo a la red li-fi deberá de contar con un
adaptador li-fi ,para poder agregarlo a la red ,si no cuenta con el adaptador
no podrá integrarse a la red de esta manera se mitigaría el acceso de
dispositivos no autorizados no obstante la luz no puede atravesar paredes
logrando entablar conexiones con dispositivos que estén en el rango de la
lámpara emisora de luz.
Conexión a internet con altas velocidad
(Aguilar G y Lema V, 2017) Indica que esta tecnología también se
enfocaría a usuarios que tengan una gran demanda de ancho de banda
como por ejemplos: gamers, diseñadores, etc ya que ofrece grandes
velocidades de carga y descarga de información mitigando de cierta forma la
necesidad de ancho de banda en este especifico nicho de mercado.
Sistemas educativos
(Aguilar G y Lema V, 2017) Afirma que la tecnología li-fi provee
conexiones a internet más rápidas y seguras a comparación de su
contrincante directo que es wifi, generando que cientos de estudiantes de
todo el mundo puedan conectarse más rápido a internet y mejorando
considerablemente la eficacia de la educación en todas las entidades
educativas.
38
Aplicaciones médicas
(Aguilar G y Lema V, 2017) Indica que cuando se están realizando
operaciones quirúrgicas no se recomienda el uso de tecnología wi-fi ya que
estas tecnologías emiten ondas electromagnéticas que se propagan en el
aire, estas ondas pueden interferir con los aparatos médicos ocasionando
problemas en el mismo. Con la tecnología li-fi se podrá realizar grandes
avances con respecto a operaciones robóticas inteligente ya que los
dispositivos que realizan las operaciones podrán conectarse a internet
mejorando eficazmente el avance de la medicina.
Internet en aeronaves
(Aguilar G y Lema V, 2017) Considera que una de las principales
razones por lo cual no se podían implementar las tecnología wifi en los
aviones era por la interferencia electromagnética que se producían con los
radares de los pilotos esta problemática se ve mitigada con la tecnología li-fi
ya que es posible conectarse a internet mediante luz eliminado la
problemática de la interferencia y mejorando la experiencia de vuelo al
usuario.
2.1.17. Li-fi en Internet de las cosas (IoT)
(Rouse, 2017) Afirma que el internet de las cosas (IoT, por sus siglas en
inglés) es un sistema de dispositivos de computación interrelacionados,
máquinas mecánicas y digitales, objetos, animales o personas que tienen
identificadores únicos y la capacidad de transferir datos a través de una red, sin
requerir de interacciones humano a humano o humano a computadora.
(Rouse, 2017) Dice que en la actualidad cualquier dispositivo que se le
39
pueda asignar un direccionamiento ip se lo podrá integrar a la red existente
sumando eso a la facilidad de conexión de nos provee li-fi es posible conectar
múltiples equipos a una red sin la necesidad de tener cables logrando así
obtener hogares inteligentes controlando el consumo de energía o apagando
y enciendo cualquier dispositivo conectado a la red a través de li-fi.
Figura 20 Tecnología Li-Fi
Fuente: (iproup, 2019)
40
2.1.18. Protocolo Radius
La autenticación remota telefónica de servicio de usuario (RADIUS) es una
red de protocolo que proporciona autenticación centralizada, autorización y
contabilidad (AAA o Triple A) de gestión para los usuarios que se conectan y
utilizan un servicio de red.
RADIUS fue desarrollada por Livingston Enterprise, Inc. en 1991 como una
autenticación de servidor de acceso Protocolo de cuentas y que
posteriormente fue trasladado a las de Internet Engineering Task Force
estándares (IETF). (Technet, 2017)
(Espinoza, 2018) Afirma que RADIUS es un protocolo cliente/servidor que
se ejecuta en la capa de aplicación, y se puede utilizar ya sea TCP o UDP
como transporte. Servidores de acceso a la red, las puertas de enlace que
controlan el acceso a una red, por lo general contienen un componente de
cliente RADIUS que se comunica con el servidor RADIUS. RADIUS es a
menudo el back-end de elección para 802.1X autenticación también.
(Espinoza, 2018) Expresa que RADIUS utiliza UDP para enviar los
mensajes, el puerto en el cual trabaja para el envío de mensajes de
autenticación es el UDP 1812, sin embargo, no es el único puerto que usa
también usa el UDP 1813 para mensajes de cuentas RADIUS.
Indices RFC RADIUS
RFC-2058 –Remote Authentication Dial-In User Server (RADIUS)
RFC-2059 – RADIUS Accounting
RFC2548 – Microsoft Vendor – Specific RADIUS Attributes
RFC 2618 – RADIUS Authentication Client
MIB RFC 2619 – RADIUS Authentication
41
Server MIB RFC 2620 – RADIUS
Accounting Client MIB
RFC 2621 – RADIUS Accounting Server
MIB
RFC 2809 – Compulsory Tunneling via RADIUS
RFC 2865 – Remote Authentication Dial-In User Service (obsoleto RFC 2138;
actualizado por RFC 2868)
RFC 2866 – RADIUS Accounting (Obsoleto RFC 2139; actualizado por RFC 2867)
RFC 2867 – RADIUS Accounting Modifications for Tunner Protocol Support
RFC 2868 – RADIUS Attributes for Tunneling Support
RFC 2869 – RADIUS Extensions 75
RFC 2882 – NAS Requirements: Extended RADIUS Practices” (Delgado Ortiz, 2010)
2.1.19. Servidor Radius
Según (Pontón & Blas, 2017) Afirma que el software instalado como
servicio en el sistema operativo de una computadora, es el encargado de
administrar las cuentas de acceso. Recibe la autenticación y luego de realizar
la comparación con sus registros envía un mensaje permitiendo o negando el
acceso, además ira almacenando los eventos de dichos procesos. Para
aceptar las consultas del cliente debe tener un perfil del NAS con la dirección
IP del cliente y la clave de autorización.
2.1.20. Cliente Radius
Según (Blas, Cevallos & Ponton, 2017) Expresa que también es conocido
como NAS, es un equipo de comunicación, puede ser un access point, un
switch, un RAS entre otros, los cuales serán la puerta de ingreso a la red, al
cual los usuarios se conectan físicamente por medio de cable, Wireless, ADSL
42
o RTB. Este punto de paso entre el cliente y el servidor será el encargado de
derivar las peticiones de acceso a los servidores, y acuerdo a la respuesta
recibida del servidor dará permiso o negara acceso al usuario
2.1.21. Protocolo AAA
(Espinoza, 2018) Expresa que en seguridad informática, AAA representa
autenticación, autorización y contabilidad. Trata de una arquitectura a nivel de
seguridad para sistemas distribuidos que ejerce el control en los usuarios que
se les permite el acceso a determinados servicios y que mantiene las pestañas
en cuánto de los recursos que han utilizado. Dos protocolos de red que
proporcionan este son particularmente populares: el protocolo RADIUS y su
nuevo diámetro contrapartida.
2.1.22. Autenticación
Según (Blas, 2017) Indica que la mayoría de los protocolos basados en
passwords en uso hoy en día dependen de lo complicada que sea la
passwords que utilice el usuario. El Servidor provee de intentos de validación
hacia el usuario solicitando una password que el cliente envía al servidor,
validando éste la respuesta por parte del usuario contra dicha password que se
encuentra en una base de datos. Esta aproximación de carácter general se
describe en CHAP, MS- CHAP, MS-CHAP-V2, EAP/MD5- Challenge y en
EAP/One Time Password.
2.1.23. Esquemas de autenticación EAP
Según (Blas, 2017) Dice que la seguridad en las redes inalámbricas es
absolutamente esencial, y teniendo en cuenta que los tipos de autenticación
EAP proveen de las diferentes maneras de conexiones seguras a redes
inalámbricas, diferentes empresas están rápidamente desarrollando y
añadiendo más tipos de autenticaciones EAP a sus Aps.
43
EAP-TTLS
Según (Blas, 2017) Afirma que Funk Software y Certicom han
desarrollado conjuntamente EAPTTLS (Tunneled Transport Layer Security).
EAP-TTLS ofrece los beneficios dobles de la seguridad extrema que da el link
inalámbrico, además de ser Comm. Tower ISP RADIUS Server Is this user
valid? YES! Allow access BigCo RADIUS Server Figura 1. Proceso
Autenticación Radius 29 muy fácil de definir y gestionar. EAP-TTLS es una
extensión de EAP-TLS que provee a la certificación, autenticación mutua del
cliente y la red. A diferencia de EAP-TLS, sin embargo, EAP-TTLS solo
requiere certificados de la parte del servidor, eliminando la necesidad de
configurar cada cliente inalámbrico. Además, soporta el legado de los
protocolos de passwords, por lo que podrá desplegarlos contra su sistema de
autenticación actual (tales como tokens o Active Directories). Es una
autenticación de cliente tunelizada con registros TLS, asegurando que el
usuario permanece anónimo de fisgones del link inalámbrico además de la red
entera hacia el servidor RADIUS.
EAP-Cisco Wireless
Según (Blas, 2017) Indica que también es llamado LEAP (Lightweight
Extensible Authentication Protocol), este tipo de autenticación EAP se utiliza
básicamente en los APs de Cisco, incluyendo la serie Aironet. Aunque es fácil
de definir y gestionar, LEAP no provee de fuertes credenciales de seguridad en
el link inalámbrico, dejando las credenciales de passwords a merced de los
ataques de los diccionarios. Encripta la transmisión de datos usando las claves
WEP generadas dinámicamente, y soporta autenticación mutua.
44
EAP-MD-5 Challenge.
Según (Blas, 2017) Expresa que el primer tipo de autenticación que se
ha implementado en el tiempo, esencialmente duplica la protección de
passwords CHAP en una red inalámbrica. EAP-MD5 representa un tipo de
soporte entre los dispositivos 802.1x. Debido a las vulnerabilidades conocidas
de los sistemas de seguridad, un sistema que depende del dispositivo no es
recomendable en empresas muy concienciadas en la seguridad
2.1.24. Autorización
Es un subconjunto de los atributos asociados a un usuario de tal forma que
garantiza la integridad del usuario para que pueda acceder a los recursos de
la red. El resultado de verificar la autorización es de permitir o denegar el
acceso a los usuarios o también asignar un nivel de servicio específico a ese
usuario (Espinoza, 2018).
2.1.25. Administración
(Espinoza ,2018) Afirma que cuando el acceso a la red se concede al
usuario por el NAS, al inicio de la contabilización (un paquete de petición de
cuentas RADIUS que contiene un atributo Acct- Status-Type con el valor
“start”) es enviado por el NAS en el servidor RADIUS para señalar el
comienzo de acceso a la red del usuario. Los registros que contienen la
información del usuario ser: identificación del usuario, direccionamiento ip,
punto de unión e identificador de inicio de sesión.
45
2.2. FUNDAMENTACION LEGAL
LEY ORGÁNICA DE TELECOMUNICACIONES 2015
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 9.- Redes de
telecomunicaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)En el despliegue de redes e
infraestructura de telecomunicaciones, incluyendo audio y vídeo por suscripción
y similares, los prestadores de servicios de telecomunicaciones darán estricto
cumplimiento a las normas técnicas y políticas nacionales, que se emitan para
el efecto.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Para el caso de redes inalámbricas
se deberán cumplir las políticas y normas de precaución o prevención, así
como las de mimetización y reducción de contaminación visual.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 10.- Redes públicas de
telecomunicaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Las redes públicas de
telecomunicaciones tenderán a un diseño de red abierta, esto es sin protocolos
ni especificaciones de tipo propietario, de tal forma que se permita la
interconexión, acceso y conexión y cumplan con los planes técnicos
fundamentales. Las redes públicas podrán soportar la prestación de varios
servicios, siempre que cuenten con el título habilitante respectivo.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 11.- Establecimiento y
explotación de redes públicas de telecomunicaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Los operadores de redes públicas
de telecomunicaciones deberán cumplir con los planes técnicos
fundamentales, normas técnicas y reglamentos específicos relacionados con la
implementación de la red y su operación, a fin de garantizar su
interoperabilidad con las otras redes públicas de telecomunicaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)
46
Artículo 13.- Redes privadas de telecomunicaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Las redes privadas están
destinadas a satisfacer las necesidades propias de su titular, lo que excluye la
prestación de estos servicios a terceros. La conexión de redes privadas se
sujetará a la normativa que se emita para tal fin.
Artículo 17.- Comunicaciones internas.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)No se requerirá la obtención de un
título habilitante para el establecimiento y uso de redes o instalaciones
destinadas a facilitar la intercomunicación interna en inmuebles o
urbanizaciones, públicas o privadas, residenciales o comerciales, siempre que:
a) No se presten servicios de telecomunicaciones a terceros; (Ley
orgánica de telecomunicaciones, 2015)
b) No se afecten otras redes de telecomunicaciones, públicas o privadas;
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)
c) No se afecte la prestación de servicios de telecomunicaciones; o, (Ley
orgánica de telecomunicaciones, 2015)
d) No se use y explote el espectro radioeléctrico. (Ley orgánica de
telecomunicaciones, 2015)
Artículo 20.- Obligaciones y Limitaciones.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)La Agencia de Regulación y
Control de las Telecomunicaciones, determinará las obligaciones específicas
para garantizar la calidad y expansión de los servicios de telecomunicaciones
así como su prestación en condiciones preferenciales para garantizar el
acceso igualitario o establecer las limitaciones requeridas para la satisfacción
del interés público, todo lo cual será de obligatorio cumplimiento.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 22.- Derechos de los
abonados, clientes y usuarios.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015) Los abonados, clientes y usuarios
47
de servicios de telecomunicaciones tendrán derecho:
a) A disponer y recibir los servicios de telecomunicaciones contratados de
forma continua, regular, eficiente, con calidad y eficacia. (Ley orgánica de
telecomunicaciones, 2015)
b) A escoger con libertad al prestador del servicio, el plan de servicio, así como a
la modalidad de contratación y el equipo terminal en el que recibirá los
servicios contratados. (Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)
c) Al secreto e inviolabilidad del contenido de sus comunicaciones, con las
excepciones previstas en la Ley. (Ley orgánica de telecomunicaciones,
2015)
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 23.- Obligaciones de los
abonados, clientes y usuarios.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Los abonados, clientes y
usuarios de los servicios de telecomunicaciones, están obligados a lo
siguiente:
a) Cumplir con los términos del contrato de prestación de servicios celebrado con
el prestador, independientemente de su modalidad. (Ley orgánica de
telecomunicaciones, 2015)
b) Adoptar las medidas sugeridas por el prestador de servicios a fin de
salvaguardar la integridad de la red y las comunicaciones, sin perjuicio de las
responsabilidades de los prestadores. (Ley orgánica de telecomunicaciones,
2015)
c) Pagar por los servicios contratados conforme el contrato de prestación de
servicios y a lo dispuesto en el ordenamiento jurídico vigente. (Ley orgánica de
48
telecomunicaciones, 2015)
d) Cumplir con las obligaciones de empadronamiento o registro de identidad, tales
como proporcionar sus datos personales de identificación asociados a la línea o
número telefónico, de conformidad con las regulaciones que se dicten al
respecto. (Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015)Artículo 54.- Derechos y Tarifas
por Uso de Espectro.
(Ley orgánica de telecomunicaciones, 2015) La Agencia de Regulación y
Control de las Telecomunicaciones fijará el valor de los derechos por el
otorgamiento de títulos habilitantes, así como de las tarifas por el uso y
explotación del espectro radioeléctrico. Los derechos se pagarán al Estado por el
otorgamiento de títulos habilitantes. Las tarifas por el uso y explotación del
referido recurso limitado, se fijarán de conformidad con el reglamento que a tal
efecto dicte la Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones.
2.3. HIPÓTESIS
Proveer una mejor calidad de servicio respecto a conectividad de internet es uno
de los aspectos más importantes, así como también innovar con una tecnología
en redes Wireless con la finalidad de beneficiar a todos los usuarios del Instituto
Nacional de Pesca (1er piso ), en donde los usuarios de la red Wireless
utilizando li-fi obtengan una mejor experiencia de navegación con respecto a wifi,
esta nueva tecnología inalámbrica a ser utilizada otorga una optimización en
todas las áreas a ser estudiadas en nuestro presente proyecto.
Li-fi es un enlace inalámbrico que nos permite la posibilidad de enviar datos
utilizando como medio o canal la luz visible siendo esto una idea tecnológica
totalmente innovadora beneficiándonos con la optimización del servicio de
internet, así como también llegar a lugares de difícil acceso o lugares en donde
49
no es permitido tener implementado servicios que sean transportados mediantes
ondas electromagnética siendo li-fi su mejor opción.
Las preguntas expuestas a continuación ayudaran en el actual estudio de la
presente propuesta de titulación a empelarse en el Instituto Nacional de Pesca
lugar en donde se realizara es respectivo diseño de la red Li-fi.
¿Es LI-FI una tecnología innovadora realmente indispensable, para su futura
implementación dentro de las instalaciones del Instituto Nacional de Pesca?
2.4. VARIABLES DE INVESTIGACIÓN
Variable Dependiente
Diseño de una red Wireless empleando la metodología MCS.
Creación de un prototipo con tecnología LI-FI que transmite datos mediante la luz.
Implementación de un servidor Radius AAA virtual.
Variable Independiente
Transmisiones de datos bajas.
Conexiones inalámbricas con un bajo nivel de seguridad.
Ancho de banda
Perdida de datos
50
2.5. DEFINICIONES CONCEPTUALES
Telecomunicaciones: Se define como telecomunicaciones a toda aquella
transmisión, recepción de signos, textos, imágenes o información de cualquier
origen, ya sea por sistemas alámbricos, ópticos, inalámbricos, creados o por
inventarse. (Ley Orgánica de telecomunicaciones, 2015)
Redes: Se lo define como un grupo de equipos, los cuales se encuentran
interconectados entre sí con la finalidad de compartir diversos recursos.
(Randed, 2017)
Redes de telecomunicaciones: se lo define como sistemas y recursos que nos
otorgan la posibilidad de emitir, transmitir y recibir los servicios de voz, video y
datos o cualquier tipo de señal a través de medios físicos o inalámbricos. . (Ley
Orgánica de telecomunicaciones, 2015)
Espectro Radioeléctrico: es un grupo de ondas electromagnéticas que se
transmiten por el espacio sin tener la necesidad de tener una guía artificial
implementada para otorgar la prestación de servicios de tele comunicaciones,
radiodifusión, televisión, emergencia, transporte entre otros. Su utilización
dependerá de la constitución de cada estado. (Ley Orgánica de
telecomunicaciones, 2015)
Estación de Telecomunicaciones: se define estación a uno o varios
51
transmisores o receptores o puede darse el caso de una combinación entre ellos,
incluyendo la infraestructura necesaria para la realización de un servicio
vinculado al espectro radioeléctrico. (Ley Orgánica de telecomunicaciones, 2015)
Frecuencias: es la cantidad de periodos o ciclos que se realizan en una unidad
de tiempo originado por una magnitud o fenómeno. (Ley Orgánica de
telecomunicaciones, 2015)
LI-FI:( ligth Fidelity) comunicación mediante luz visible, esta tecnología permite
transmiten datos gran velocidad (área tecnológica, 2018)
WIFI: Wireless Fidelity es un conjunto de estándares para redes inalámbricas
específicamente enfocado en el IEE 802.11, fue creado para implementarse en
redes locales inalámbricas y que a su vez también se utilizan para obtener
acceso a internet. (Alegsa, 2016)
IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, es una asociación
mundial enfocada a la estandarización, sin fines de lucro está conformada por
profesionales en busca de nuevas tecnologías. (Ecured, 2017)
52
CAPITULO III
3. PROPUESTA TECNOLÓGICA
En el presente proyecto se sugiere un diseño de red basado en tecnología
LI-FI con el desarrollo de un prototipo que muestre el funcionamiento de esta
tecnología al transmitir datos mediante luz , así como también la
implementación de un servidor Radius AAA, con esta propuesta se busca
mejorar el estado actual de la red Wireless, con esto no queremos decir que se
reemplazaría LI-FI con WIFI sin embargo se puede complementar ambas
tecnologías con el fin de compensar las debilidades de una tecnología con los
beneficios que provee la otra.
Con la finalidad de mejorar el acceso a las redes inalámbricas e
incrementando el nivel de seguridad de tal manera que solos los usuarios que
tengan acceso autorizado podrán acceder a los recurso de la red y a sus
aplicaciones.
En el presente capitulo a desarrollar estudiaremos la factibilidad y las
diferentes etapas de nuestro proyecto tecnológico con el propósito de hallar una
solución al problema planteado y cumplir con los objetivos planteados.
3.1. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD
Factibilidad Operativa
En el presente proyecto se busca mejorar considerablemente las redes
inalámbricas de la institución mediante un diseño de red basado en la tecnología
LI-FI ya que esta tecnología se proyecta a futuro entre sus mejoras tenemos:
velocidad de transmisión, seguridad, rendimiento ,etc. Sin embargo es necesaria
53
la implementación de un servidor Radius con el objetivo de incrementar el nivel
de seguridad de las redes inalámbricas de dicha Institución al momento de
implementar políticas de seguridad a los usuarios.
En la actualidad los dispositivos que forman parte de la infraestructura de red
del instituto nacional de pes son antiguos, con protocolos inseguros
permitiendo que usuarios no autorizados accedan a la red sin la autorización
del administrador de esta forma comprometen directamente el recurso más
importante de dicha institución como es la información y las aplicaciones que
usan diariamente.
Con la información recaudada mediante las encuestas realizadas en el
Instituto Nacional de Pesca se concluyó que el departamento tiene problemas
con el rendimiento y funcionamiento correcto de la red Wireless por lo tanto
están predispuestos a la opción de implementar este tipo de tecnología para
mejorar el estado actual de la red Wireless
54
Factibilidad Técnica
Al hablar de la factibilidad técnica nos referimos a la etapa encargada de
determinar aquellas herramientas entre hardware y software que formaran
parte del desarrollo del prototipo de tecnología LI-FI. Así como también
aquellos equipos que formaron parte del diseño de la red Wireless li-fi.
En la siguiente lista detallaremos los elementos que fueron utilizados para la
implementación del prototipo y en el diseño propuesto de la red li-fi:
Cuadro 3. Componentes Hardware
HARDWARE FUNCIONES
Laptop
Nos ayudara al momento de realizar la prueba de
transmisión de datos de la tecnología li-fi:
Procesador Core I5 de 4 GHz.
Memoria RAM de 8 GB.
Disco duro de 500 GB.
Sistema operativo Windows 10 de 64 bits.
Arduino UNO
Es un hardware libre que nos ayudara con el
desarrollo de nuestra proyecto tecnológico li-fi.
Pantalla LCD
Mediante la pantalla podremos visualizar los números
ingresados para luego ser transmitidos hacia otra
pantalla.
Elaboración: Stephany Gordillo Mite, Christopher Serrano Anguieta
Fuente: Datos del Proyecto Cuadro 4. Herramientas Software
55
Elaboración: Stephany Gordillo Mite, Christopher Serrano Anguieta
Fuente: Datos del Proyecto
Factibilidad Económica
El área de Gestión de Procesos se encarga de elaborar su presupuesto
anual basándose en la previsión de gastos, luego dicho presupuesto pasa al
área de Finanzas del Instituto Nacional de Pesca , siendo este el encargado de
realizar el análisis correspondiente y en base al mismo tomar la decisión si es
viable económicamente el presupuesto plantead, pero su implementación no
será posible por el decreto ejecutivo N135.Politica de austeridad para las
instituciones públicas emitido por el actual presidente la República del Ecuador
Lenin Moreno.
Para el rediseño de la red Wireless, se realizaron análisis de red en base
a la situación actual, por lo cual el análisis reflejado da como resultado que la
mayoría de inconvenientes que suceden son originados por equipos antiguos.
SOFTWARE FUNCIONES
Software Arduino
IDE
Es un programa de desarrollo mediante el cual
podremos programar en el dispositivo Arduino.
Programa Fritzing
Se realizara el desarrollo de un esquema eléctrico de
manera virtual de nuestro prototipo.
Windows 10
Sistema operativo con el que se podrá realizar las
pruebas de nuestro prototipo sin inconvenientes.
56
El rediseño de la red Wireless de datos nos otorgara la posibilidad en un
futuro implementar una tecnología más actual e innovadora, ayudándonos a
superar los errores que en la actualidad se presentan a nivel de la red
inalámbrica.
Cuadro 5. Costo del Proyecto
HARDWARE
Materiales Cantidad Valor unitario Total
Router HP MSR3044 1 $1.200,00 $1,200,00
Lámpara LED Mylifi 6 $600,00 $3.600,00
Fotoreceptor Mylifi 6 $300,00 $1.800,00
$0,00
$6.600,00
SOFTWARE
Nombre Costo Total
Licencia RHEL $99,00 $99,00
$0,00
COSTO FINAL $6.699,00
Elaboración: Stephany Gordillo Mite, Christopher Serrano Anguieta
Fuente: Datos del Proyecto
Factibilidad Legal
En el presente existe en el Instituto Nacional de Pesca un manual de
seguridad conocido como EGSI(Esquema Gubernamental de Seguridad de la
Información), en el cual no existe ningún artículo en el cual se mencione que
no esté permitido el diseño de algún tipo de tecnología así como el uso de un
servidor de autenticación Radius AAA.
57
3.2. ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO
La metodología aplicada al presente proyecto de titulación se encuentra
basada en el modelo para construcción de soluciones (MCS) este tipo de
metodología nos otorga herramientas esenciales teniendo como objetivo
encontrar una solución viable al problema expuesto en este proyecto, la cual
se basa en fundamentos teóricos prácticos respecto a los avances
tecnológicos del sistema Li-Fi.
La metodología está constituida de 4 pasos:
Estudio de pre-factibilidad.
La finalidad de esta fase es realizar un estudio de las condiciones actuales
de la red del instituto nacional de pesca enfocándonos en el departamento de
procesos, mediante este análisis se busca obtener una imagen esclarecedora
de la situación que atraviesa la institución de tal manera de obtener si es
viable o no una solución tecnología basada en la tecnología Li-Fi.
Formulación del proyecto.
El objetivo de esta fase es realizar un análisis referente a las
características técnicas más importantes relacionado con la implementación
de un prototipo de tecnología Li-Fi, con la
Finalidad de mejorar la seguridad, escalabilidad y ancho de banda en las redes
inalámbricas de la institución.
58
Ejecución del proyecto.
Esta fase tiene como finalidad obtener los alcances respecto a la
investigación y a la posibilidad de lograr la implementación del prototipo basado
en la tecnología Li-Fi tomando en consideración el cumplimiento de las fases
anteriores incrementa las posibilidades que el proyecto funcione de forma
eficiente.
Validación de la solución.
Esta fase tiene como objetivo esencial la ejecución de pruebas con el
único objetivo de corroborar su funcionamiento, eficiencia y su nivel de
operatividad identificando ventajas y desventajas para su oportuno
perfeccionamiento.
59
3.3. Población y muestra
Población
La Población estadística es un conjunto de elementos común que está
formada por el total de integrantes en un determinado área de estudio, estos
integrantes deben poseer características similares. Es decir entre las
características a estimarse deben constar homogeneidad, cantidad y espacio,
todas estas características deben de servir de ayuda para poder realizar la
investigación respectiva.
(Guardia& Pero ,2014) Es el conjunto de todos los elementos que tienen en
común una o varias características. Se ha de señalar que no solo se habla de
poblaciones humanas, esta puede ser integrada por cosas, medidas u todo
aquello en el que se pueda realizar un estudio de su comportamiento.
Cuadro 6. Población Empleados del Instituto nacional de pesca
Departamento Cantidad
Planificación 4
Irba 13
Camarón 5
Plancton 5
Oceanografía 4
Peces Pelágicos Grandes 6
Gestión de Procesos 2
Comunicación Social 3
Financiero 6
60
Servicio Institucionales 5
Recursos Humanos 2
Bodega 1
Archivo 1
Coordinación de Desarrollo
Organizacional
2
Logística y Transporte 1
Biblioteca 5
Cangrejo/Acuacultura 4
Peces Pelágicos Pequeños 2
Laboratorio de Oceanografía 1
Barco 2
Secretaria Dirección y
Subdirección
1
Dirección 1
Subdirección 3
Jurídico 3
Total 82
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo Fuente: Instituto Nacional de Pesca.
Muestra
(Di Rienzo, 2014) Se entiende por muestra a todo tipo de subconjunto de
elementos de la población. Generalmente es imposible o impracticable examinar
alguna característica en la población entera, por lo que se examina una parte de
ella y en base a la información revelada en esa porción se hacen inferencias
sobre la población.
Para el presente estudio se tomara como muestra los departamentos en los
cuales tengan enrutadores inalámbricos que provean de conexión a internet, a
estos departamentos se realizará una encuesta con el fin de obtener
información relevante para la respectiva investigación.
61
Cuadro 7. Muestra
Departamento Cantidad
Gestión de Procesos 2
Camarón 5
Plancton 5
Comunicación Social 3
Total 15
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Fuente: Datos de la Encuesta
62
Servicio de Red Wi-Fi en el Instituto Nacional de Pesca
7% 13%
47%
33%
Excelente
Muy bueno
Bueno
Malo
3.4. Fase I: Estudio de pre-factibilidad
Análisis e interpretación de los resultados Obtenidos en la Investigación. Encuesta a personal que labora en el instituto Nacional de Pesca.
1.- ¿Cómo usted calificaría el servicio de red wifi en las instalaciones del
Instituto Nacional de Pesca?
Cuadro 8. Calificación de la red Wi-Fi en el INP
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Grafico 21
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Ord Opción de
respuesta
Frecuencia Porcentaj
e
1 Excelente 1 7%
2 Muy bueno 2 13%
3 Bueno 5 33%
4 Malo 7 47%
Total 15 100%
63
Análisis
De acuerdo con el resultado obtenido en esta pregunta se muestra que el
servicio de red inalámbrica que provee en instituto nacional de pesca hacia
los usuarios de los diferentes departamentos no es del todo satisfactorio. El
acceso a internet mediante redes inalámbricas en la actualidad es esencial en
toda institución pública y privada.
2.- ¿Considera usted que la Velocidad de conexión a internet que provee
las redes inalámbricas en el institucional de pesca es rápido?
Cuadro 9. Velocidad de Acceso a Internet en redes inalámbricas
Ord Opción de respuesta Frecuencia Porcentaje
1 Muy de acuerdo 0 0%
2 Algo de acuerdo 1 7%
3 Indiferente 3 20%
4 Algo en desacuerdo 5 33%
5 Muy en desacuerdo 6 40%
Total 15 100%
Fuente: Encuestas Aplicadas
Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
64
33%
20% 40%
0%7%
Velocidad de Acceso a Internet en Redes Inalámbricas
Muy de acuerdo
Algo de acuerdo
Indiferente
Algo en desacuerdo
Muy en desacuerdo
Grafico 22
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Análisis
Los resultados que se reflejan en esta interrogante, indican que la velocidad de
conexión para acceder a internet en el instituto nacional de pesca no es del
todo rápida, logrando tener complicación al momento de carga y descargar
documentos de la web.
65
Frecuencia de conexión de equipos a la red inalámbrica
7% 27%
33%
33%
Siempre
Casi Siempre
Algunas Veces
Nunca
3.- ¿Al momento de utilizar la red inalámbrica con qué frecuencia al
encender los equipos no cuenta con el servicio de internet?
Cuadro 10. Frecuencia de conexión de equipos a la red inalámbrica
Ord Opción de
respuesta
Frecuencia Porcentaje
1 Siempre 1 7%
2 Casi Siempre 5 33%
3 Algunas Veces 5 33%
4 Nunca 4 27%
Total 15 100%
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Grafico 23
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
66
Análisis
Los resultados que se presentan en esta pregunta dan a saber que los equipos
presentan problemas al momento de conectarse a la red inalámbrica en el
instituto nacional de pesca, esta problemática presenta bastante inconformidad
a los usuarios que se les asignan computadoras portátiles y su único punto de
conexión es mediante la red inalámbrica.
4.- ¿Considera usted que la redes inalámbricas del instituto nacional de
pesca cuentan con la disponibilidad de acceso a internet cuando se
requiere?
Cuadro 11. Disponibilidad para acceder mediante acceso a internet
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Ord Opción de
respuesta
Frecuencia Porcentaje
1 Siempre 4 27%
2 Casi Siempre 4 27%
3 Algunas Veces 3 20%
4 Nunca 1 7%
Total 12 80%
67
33%
34% 25%
8%
Disponibilidad de acceso a Internet
Siempre
Casi Siempre
Algunas Veces
Nunca
Grafico 24
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Análisis
Los resultados que se reflejan en esta interrogante muestran que la
disponibilidad de las redes inalámbricas que provee el instituto nacional de
pesca casi siempre se encuentras disponibles y visibles, no obstante el
problema se presenta al momento que los usuarios intentan conectarse a la red
y les deniega el servicio a pesar de contar con las respectivas credenciales de
acceso.
68
33%
46%
7% 7% 7%
Mejorar la Red Wireless usando una nueva Tecnología
Totalmente de acuerdo
Algo de acuerdo
Indiferente
Algo en desacuerdo
Totalmente en desacuerdo
5.- ¿Considera usted que el análisis de esta nueva tecnología LI-Fi para su
futura implementación podría ser una solución para mejorar la red
Wireless dentro de la Institución?
Cuadro 12. Mejorar la Red Wireless usando una nueva Tecnología
Ord Opción de respuesta frecuencia Porcentaje
1 Totalmente de acuerdo 7 47%
2 Algo de acuerdo 5 33%
3 Indiferente 1 7%
4 Algo en desacuerdo 1 7%
5 Totalmente en
desacuerdo
1 7%
Total 15 100%
Fuente: Encuestas Aplicadas
Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Grafico 25
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
69
Análisis
De acuerdo a los resultados de esta pregunta, la mayor parte de usuarios que
laboran en el instituto nacional de pesca y han usado la redes Wi-Fi consideran
que implementar una nueva tecnología que reemplaza a la existente
solucionara la problemática de acceso a la red e incrementaría la velocidad de
conexión de manera exponencial.
6.- ¿Está usted de acuerdo que en todos los laboratorios sin excepción
cuenten con conexión inalámbrica para poder tener acceso a internet?
Cuadro 13. Proveer de Redes inalámbricas en todos los laboratorios
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Ord Opción de respuesta Frecuencia Porcentaje
1 Totalmente de acuerdo 9 60%
2 Algo de acuerdo 4 27%
3 Indiferente 1 7%
4 Algo en desacuerdo 1 7%
5 Totalmente en
desacuerdo
0 0%
Total 15 100%
70
Grafico 26
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Análisis
Los resultados de esta interrogante muestra la necesidad de proveer de
conexiones inalámbricas en los laboratorios con el fin de ayudar analizar con
apoyo del internet las diferentes muestras que proveen en sus investigaciones,
de tal forma que puedan tener resultados precisos y satisfactorios.
60% 27%
6% 7%0%
Proveer de redes inalámbricas en todos los Laboratorios
Totalmente de acuerdo
Algo de acuerdo
Indiferente
Algo en desacuerdo
Totalmente en desacuerdo
71
Redes Inalámbricas seguras
33%
67%
Si
No
7.- ¿Considera usted que la redes inalámbricas en el Instituto Nacional
de Pesca son seguras?
Cuadro 14. Redes inalámbricas seguras
Ord Opción de respuesta
Frecuencia Porcentaje
1 Si 5 33%
2 No 10 67%
Total 15 100%
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Grafico 27
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
72
Análisis
Los resultados que se reflejan en esta interrogante realizada a los usuarios del
instituto nacional de pesca, muestran una inconformidad de la seguridad que
provee las redes inalámbricas, de tal manera que no utilizan el Wi-Fi por miedo
a ser víctimas de un ataque informático o perder información valiosa de sus
investigaciones que realizan.
8.- ¿Considera necesario mejorar la seguridad en las redes inalámbrica
usando otros métodos de autenticación?
Cuadro 15. Mejorar la seguridad en las redes Inalámbricas
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Ord Opción de respuesta Frecuenci
a
Porcentaje
1 Si 9 60%
2 No 6 40%
Total 15 100%
73
Mejorar la seguridad en las Redes Inalámbricas
40%
60%
Si
No
Grafico 28
Fuente: Encuestas Aplicadas Elaborado Por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Análisis
Los resultados que se reflejan esta pregunta realizada a los usuarios
indican que, se considera necesario mejorar la seguridad de las redes
inalámbricas de tal forma que permitan garantizar las conexiones
seguridad en los diferentes departamentos logrando generar confianza
hacia los usuarios que quieran conectarse a internet mediante estas
redes inalámbricas.
74
3.5. Fase II: Formulación del Proyecto
Dispositivos de red que actualmente usa el instituto Nacional de pesca
Actualmente la institución cuentan con estos equipos que permiten
comunicaciones entre los departamentos cabe destacar que dichos equipos no
han sido reemplazados desde su implementación, lo que genera fallas
constante a la red.
Cuadro 16. Lista de Dispositivos
Router 3
Switch de capa 3 1
Switch de capa 2 4
Concentradores 14
Access Point 3
Fuente: Instituto Nacional de Pesca
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Listado de los equipos de red por marca que usa el INP
Se procedido a realizar una inspección visual en los diferentes
departamentos de la institución con el fin de observar la ubicación de los
dispositivos y constatar los modelos para después poder verificarlo en internet
y así obtener más detalles sobre ellos, en la investigación se pudo observar
que contaban con marca que no era del todo reconocidas sin embargo a pesar
de la antigüedad que tienen los dispositivos siguen funcionando.
Entre las marcas halladas en los equipos de red están:
Cisco
75
Mikrotik
3Com
D-link
Mydlink
TRENDnet
Sistemas que actualmente usan en el instituto nacional de pesca
Quipux
Sistema ACPAA(Servicio de Aseguracion de Calidad)
GPR(Sistema de Gobierno por Resultados)
eSIGEF(Sistema de Administración Financiera)
Auditoria de la Red usando la Herramienta Wireshark
Se realizó la auditoria a la red usando la herramienta wireshark la cual nos
permite capturar paquetes de son transmiten desde un dispositivo de red a otro
con el fin de analizar los paquetes y poder sacar las respectivas conclusiones de
la red existente, esta auditoria se tuvo que realizar en diferentes equipos de red
con el fin de obtener la mayor información posible de la red.
La manera en la que se realizó esta auditoria fue conectado la laptop en la
tarjeta de red mediante un cable de red UTP cat 5e (patch cord) a un dispositivo
de red existente, de esta manera se pudo extraer la información que se mostrara
a continuación:
Router cisco 892
Switch 3Com 2948 –SFP plus
Hp Msr3044
Switch capa 3 Mikrotik CCR-1016
Switch TPlink TL-SG1024
76
Esta información fue obtenida analizando el data center del instituto nacional de
pesca ubicado en el área de Gestión de procesos.
Figura 29: Router Cisco 892
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Fuente: Instituto Nacional de Pesca.
Figura 30: captura de paquetes usando Wireshark
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
77
3.6. Análisis de la información Obtenida Topología actual
Cuando se realizó la inspección de los dispositivos de red que actualmente
tiene el instituto nacional de pesca se puedo realizar el bosquejo de su topología
que se encuentra situada en el departamento de procesos en el cual constan de
distintos equipos de comunicación, desde servidores hasta Router ubicados por
su proveer de servicio el cual es el encargado de asignarle ancho de banda a
toda la red de la institución.
A continuación se mostrare el diagrama de red de los dispositivos esenciales
para proveer de conexión a la red de la institución.
Figura 31: Topología de Red del INP
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
78
Como podemos observar en el gráfico , usa la topología estrella tiene
como dispositivos de red a dos Router cisco 892 y switch Mikrotik que hace la
función de firewall y también un router Hp msr3044 que es el encargado de
segmentar las redes que tiene la institución.
Los dos router cisco tiene como finalidad proveer alta disponibilidad en
los enlaces que en caso llegara a fallar uno de ellos no se vería
comprometida el acceso a internet de la institución ,sin embargo la institución
contaba con un servidor proxy que estaba alojando en el sistema operativo
red hat 6.2 dicho servidor mantenía múltiples aguajeros de seguridad
generando inestabilidad en la red ,este servidor fue dado de baja y se optó
por configurar reglas de filtrado de contenido en el switch Mikrotik con el fin
de mejorar la seguridad en la red ya que toda usuario que quiera acceder a
un determinado sitio web debe pasar obligatoriamente por el firewall el cual
validara el sitio web y si consta en sus reglas podrá acceder a él en caso
contrario no lo hará.
Este equipo Mikrotik antes de operar como firewall tenia las funciones de
administrar las los segmentos de las redes inalámbricas y también de
conectar a los servidores con el resto de equipos de la red LAN del INP.
Topología de red Wireless
Figura 32: Topología de red Wireless en el INP
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
En la auditoria a la red inalámbrica que se realizó al instituto nacional de
79
pesca se logró observar que el equipo que administra la red inalámbrica es el
HP MSR3044 el cual se encuentra ubicado en el centro de datos, este
dispositivo no tiene demasiado tiempo de ser implementado ya que lo configuro
e instalo recientemente por motivo de fallos constante que atravesaba la
institución.
Figura 33: Equipo Hp mtr 3044
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Este dispositivo cuanta con las siguientes Vlans en su configuración.
Vlan 1
Vlan 5
Vlan 10
Vlan 15
Vlan 1: esta vlan tiene como finalidad conectar todos los usuarios de la
institución mediante la agrupación de sus puertos 2-37,46-47 en estos puertos
se interconecta todos los pisos del edificio, cada piso cuenta con un switch que
es el encargado de distribuir la conexión a todos los departamentos ubicados
en los pisos.
Vlan 5: esta vlan tiene como función proveer conectividad inalámbrica a los
usuarios mediante hotspot siempre y cuando los enrutadores inalámbricos que
se usen estén usando el segmento de red establecido para hotspot de ,esta
forma se administra de manera eficiente el ancho de bando de los usuarios que
se conecte a esta red.
80
Vlan 10: Es la Vlan administrativa, mantiene comunicación con los equipos
del proveedor de servicios por lo tanto cuenta con configuraciones de enlaces
troncales para poder redirigir el tráficos a los demás equipos de la red.
Vlan 15: esta vlan fue creada con la finalidad de conectar router ap que
permitan proveer redes
Inalámbrica en los distintos departamento de la institución con la idea de
conectar portátiles, tablets, celulares etc.
Detalles de cómo están asignados los puertos en el equipo Hp msr3044.
Cuadro 17. Lista de Vlan
Puerto Vlan Tipo Descripción
2-37,46-47 1 Untagged Red local Inp
1 5 Static Red Hostpot
41-46 10 Static Red Wan
internet
36-40 15 Static Red Wireless
Fuente: Instituto Nacional de Pesca
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Actual direccionamiento IP
El instituto nacional de pesca cuenta un el segmento de red 172.16.0.0/24 a
partir de este segmento de red se subdividen el resto de redes que
actualmente mantiene la institución, sin embargo se ve limitado por la
81
cantidad de equipos que tienen los usuarios a continuación se mostrara como
esta segmentada las 4 principales red de la institución.
Cuadro 18. Tabla de Direccionamiento
Descripción Direccionamiento IP Mascara
Red Local 172.16.8.0 255.255.255.0
Red Hostpot 172.16.5.0 255.255.255.0
Red Wan 172.16.5.10 255.255.255.0
Red Wireless 172.16.5.15 255.255.255.0
Fuente: Instituto Nacional de Pesca Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Centro de datos del INP
Actualmente el instituto nacional de pesca cuenta con toda su
infraestructura de red en un data center ubicado en el departamento de
procesos donde se alejan servidores, equipos de red, equipos de
almacenamiento, etc. En el data center se encuentra 2 rack de pared y un rack
de piso , en el rack de piso se encuentran ubicados los servidores que son los
encargado de gestionar a los usuarios de la institución y los equipos de red
tanto como router, switch de distintas marcas se encuentran distribuidos en los
diferente rack de pared.
También cuenta con la respectiva climatización lo cual mantiene un ambiente
frio idóneo para los equipos que operan 24/7.
82
Figura 34: Rack de piso ubicado en el centro de datos
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Figura 35: Rack de pared ubicado en el centro de datos
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
83
Figura 36: Rack de pared ubicado en el centro de datos
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Fase III: Ejecución Del Proyecto
Diseño de red basado en Li-Fi
Para el presente proyecto se decidió realizar un diseño de red utilizando la
tecnología Li-Fi con el fin de mejorar la problemática de la seguridad y el ancho
de banda que tiene la institución, teniendo en cuenta las consideración de
diseño basada en la escalabilidad, alto rendimiento y la disponibilidad se
decidió usar el diseño de núcleo colapsado con la idea de integrar la capa de
núcleo con la capa de distribución y hacerla una sola para abaratar costos en el
diseño de la red.
A continuación se muestra el diseño de red basado en la tecnología Li-Fi.
84
Figura 37: Diseño de red Li-Fi
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Equipos a utilizar en el diseño En la utilización de los equipos se reutilizara el router HP msr3044 y se
adquirirá otro Hp msr3044 para dar escalabilidad y redundancia a la red
también se adquirirá 6 lámparas LED que cuenten con la tecnología Li-Fi con la
idea de poder usarla como equipo emisor de datos y receptores de Li-Fi para
recibir los datos enviados por la lámpara LED.
El router Hp presenta las siguientes características:
Cuadro 19. Especificaciones de router HP MSR3044
Numero de puertos
(4) ranuras HMIM (4) ranuras SIC o (2) ranuras DSIC, o una combinación (3) puertos RJ-45 1000 BASE-T (2) puertos SFP Gigabit Ethernet fijos
85
Velocidad hasta 3,5 Mpps
PoE PoE+ de 450 W
Tamaño de la tabla de enrutamiento
500000 entradas (IPv4) 500000 de entradas (IPv6)
Capacidad inalámbrica
3G, 4G LTE, 4G Según las opciones y la configuración
Voltaje de entrada
De 100 a 240 VCA, clasificado De -36 a -75 VCC, clasificado (según la fuente de alimentación elegida)
Consumo de energía
300 vatios (máximo)
Dimensiones mínimas (alto x ancho x fondo)
44 x 48 x 8,81 cm
Peso 12,45 kg
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo Fuente: Datos de Investigación
Direccionamiento IP
El instituto nacional de pesca utiliza la dirección de red 172.16.8.0/24, se
aplicara VLSM a la red existente para mejorar la eficiencia y la administración
de las direcciones de red, también se mejorara factores importante como la
capacidad de crecimiento de la red (Escalabilidad), al no contar con subredes
las direcciones IP que tiene actualmente los equipos están próximas a
agotarse
86
Creación de Vlan Se crearan Vlan para que segmentos las redes de los distintos departamentos
para gestión el tráfico de red y mejorar la seguridad ya evitar que los usuarios
de distintos departamentos accedan a sus recursos de red por motivos de
seguridad.
Cuadro 21. Nombres de Vlans
NOMBRE DE VLAN ID DIRECCION
FINANCIERO 20 172.16.8.0
PROCESOS 21 172.16.8.64
COMUNICACIÓN 22 172.16.8.64
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Fuente: Datos de la Encuesta
3.7. Selección de protocolos
RSTP
Se usara este protocolo que opera mediante el estándar IEEE 802.1w para
gestionar los enlaces redundantes que se encuentre en la topología de red que
se muestra en el diseño de red planteado, de tal manera que aumente la
velocidad de convergencia de la red en caso que se requiere modificar la
topología existente con la ubicación de un nuevo dispositivo de red.
VTP
Este protocolo tiene como finalidad administrar y centralizar las vlans de la
red de esta manera que se podrá gestionar de la forma más eficiente la red en
87
el caso que se requiere implementar nuevas vlan en el diseño de red.
AAA
Al usar este protocolo nos brinda la posibilidad de autorizar, autenticar y
contabilidad los usuarios que acceden a la red con la finalidad de proveer una
mayor seguridad a la red de posible usuarios no autorizados que quieran
acceder a los diferentes recursos de la red.
88
Diseño de red física de la tecnología Li-fi en el Instituto Nacional de Pesca Figura 38: Diseño de red Física
Fuente: Instituto Nacional de Pesca Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
89
En el presente diseño de red se muestra la ubicación estratégica de los
dispositivos Li-Fi en los departamentos que forman parte del análisis en el
instituto nacional de pesca:
Departamento gestión de procesos
Departamento Financiero
Departamento de Comunicación Social
En vista de la problemática que presenta la Institución referente a la
seguridad, Escalabilidad y rendimiento de la red inalámbrica mediante un
análisis más profundo se optó por implementar en nuestro diseño una
tecnología que está revolucionando a nivel de telecomunicaciones como lo
es Li-Fi.
Con la utilización de este tipo de tecnología se busca mejorar las redes
inalámbricas de la institución ya que la finalidad no es reemplazar la tecnología
Wi-Fi por Li-Fi , más bien que trabajen en conjunto, esto quiere decir que los
problemas que actualmente atraviesa el instituto nacional de pesca con la
tecnología Wi-Fi disminuyan considerablemente al utilizar Li-fi en los distintos
departamentos al usar esta tecnología se integrarían característica propias de
ella ,entre las principales están:
Escalabilidad
Seguridad
Rendimiento
Velocidad
Al hablar de escalabilidad nos referirnos a que la posibilidad de presentar
problemas a fututo si se adquiere nuevos equipos y se tengan que vincular a
la red existente se disminuya gradualmente además entre las característica
más importante de este tipo de tecnología es la seguridad ya que al transmitir
los datos mediante luz visible lo convierte en un mecanismo con alto grado de
seguridad debido a que es necesario tener un dispositivo receptor para poder
90
establecer conexión con los equipos emisores de luz como lo son las
lámparas LED.
Al hablar de una tecnología que nos otorga rendimiento y seguridad lo
óptimo es utilizar Li-Fi ya que la luz visible que emite las lámpara led solo se
concentra en un determinado radio, esto quiero decir que si un equipo quiere
conectarse a la red que ese Li-Fi debe de estar dentro del radio de emisión de
luz, de no ser así no podrá integrarse a la red.
Ubicación de los equipos Li-Fi en el área de gestión de Procesos
Como se observa en la Figura 8, en nuestro diseño ubicaremos las
Lámparas Led que trabajan con la Tecnología Li-Fi en lugares estratégicos
con la finalidad de proveer la mayor cobertura posible en todo el
departamento a su vez también tendrá beneficios como alta disponibilidad en
caso de fallos de algún equipo emisor, para poder conectarse a la lámparas
led se requiere usar en los dispositivos, un equipo receptor de señal Li-Fi,
este dispositivo interpreta la señales de luz visible.
Figura 39: Ubicación de Equipos Li-Fi en el Dep Procesos
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
91
IV Validación del Proyecto
Integración de un Servidor Radius para mejorar la seguridad de la
red Wireless en el departamento de procesos.
El instituto nacional de pesca cuenta con múltiples redes inalámbrica
distribuidas en los distintos departamentos, estas redes no tienen el nivel de
seguridad apropiado, obteniendo como resultado una red inalámbrica
vulnerable a distintos ataques informáticos siendo estos ataques internos o
externos. Teniendo en cuenta que la información es el recurso más importante
con el que cuenta dicha institución debe resguardarse su seguridad
aumentando el nivel de seguridad
Debido a que los usuarios acceden constantemente a los servicios de ciertas
plataformas en internet se tiene la necesidad de mejorar la seguridad de
conexión limitando a ciertos usuarios a acceder a los mismos de esta forma se
garantizara que los usuarios que estén agregados al servidor radius podrán
acceder a la red inalámbrica de forma segura de tal manera que si un usuario
que no forma parte de la lista de usuarios autorizados no podrá tener acceso a
los servicios.
Para mitigar esta problemática se integrara un servidor Radius que cumpla con
los procesos de autenticación, autorización y conteo de los usuarios que
desean formar parte de la red obteniendo como resultado una red seguridad y
centralizada.
92
Herramientas a usar para la respectiva implementación del Radius AAA
Para la implementación del servidor radius
• Se utilizara un sistema operativo RedHat Enterprise 7.7 (último
reléase actual).
• El administrador de servidores a utilizar será XenServer.
• Se Instalara la paquetería freeradius-utils
• Se trabajara con el router AP tplink TL-WR940N
Instalación del Servidor Radius
Para la instalación del servidor radius AAA se ejecuta el comando #yum
install freeradius freeradius-utils (se instala esta paquetería para proceder
a realizar la configuración en los distintos ficheros del servidor)
93
Figura 40: Instalación de paqueterías Radius AAA Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
Configuración del Servidor Radius AAA
Para realizar la configuración la del servidor Radius AAA se debe tener en
cuenta los siguientes archivos a configurar:
Users
Clients.conf
Mods-enabled/eap
Sites-enabled/default
Figura 41: Listados de Ficheros a configurar Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
94
Creación de los usuarios en el servidor radius
Para ellos nos dirigimos al archivo users ubicado en la ruta /etc/raddb/users y
creamos los usuarios con sus respectiva credenciales solo los usuarios que
forman parte de la lista de usuarios autorizados podrán acceder a la red
inalámbrica de la institución.
A Continuación se mostrara los usuarios creados en los departamentos de
procesos, comunicación y financiero que forman parte de nuestra
implementación.
Figura 42: Creación de usuarios en los distintos departamentos Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
95
Figura 43: Creación de usuarios en los distintos departamentos Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
En el archivo de configuración default ubicado en la ruta /etc/sites-
enabled/default se procedió a ubicar la dirección IP en este caso el
direccionamiento que se le asigno fue el 172.16.8.10 con el puerto a
usarse el 1812.
Figura 44: Asignación de ip y puerto en el servidor Radius AAA Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo
96
4. Capitulo IV
Criterios de aceptación del producto o Servicio
El diseño de red basado en la tecnología de red Li-Fi se utilizó para
mejorar las problemáticas referentes a seguridad ,escalabilidad y ancho de
banda que actualmente atraviesa el instituto nacional de pesca, también se
decidió implementar un servidor radius AAA para incrementar el nivel de
seguridad de las redes inalámbricas en los diferentes departamentos de la
institución como principal departamento se ubicó el área de Gestión de
procesos por su cercanía al centro de datos que queda ubicada en el mismo
departamento ya que unas de las problemática que presentaban era que los
usuarios accedían a las redes inalámbricas sin autorización del administrador
esto se producía por la debilidad de los protocolos usados en los router
inalámbricos. Estos dispositivos trabajan con protocolos débiles como lo son
Wep y Wpa, la principal desventajas de estos protocolos se debe a su fácil
vulnerabilidad mediante programas descargados de internet.
Cuadro 22. Criterios de Aceptación
Criterios de aceptación Cumplimiento
El diseño Propuesto referente a la
Tecnología Li-Fi será documentado y
entregado a la Lider de Gestión de
Procesos.
100 %
Identificar las necesidades actuales 100 %
97
referente a la redes inalámbricas en el
Instituto nacional de pesca área de
procesos
Realizar el Diseño de la red Basado en la
Tecnología Li-Fi supliendo necesidades de
las redes inalámbricas en la Institución.
100 %
Configuración del Servidor Radios AAA
para mejorar el nivel de seguridad de la
redes Inalámbricas
100 %
Elaboración de un prototipo que
demuestre la funcionalidad de la
tecnología Li-Fi
100%
Se Realiza Prueba para demostrar la
funcionalidad en su totalidad del
prototipo.
100%
Elaborado por: Christopher Serrano – Stephany Gordillo Fuente: Datos del producto final.
98
5. CONCLUSIONES
Mediante el uso de la Metodología MCS se logró analizar las encuestas
con los resultados obtenidos se llegó a la conclusión que los usuarios
manifiestan inconformidad con la red inalámbrica actual (Wi-FI) que funciona en
el instituto nacional de pesca y están dispuestos a que este diseño de la
tecnología Li-Fi sean planteado ante las personas responsables respecto al
área tecnológica y en fututo se pueda implementar para que la red inalámbrica
funcione de una manera más óptima.
Se concluye que esta nueva tecnología es muy factible para su futura
implementación, esto se debe a las características que vienen inmersa en esta
tecnología como lo es la seguridad, velocidad y ahora energético. Li-Fi llega a
complementar Wi-Fi debido a que Wi-Fi puede trabajar en lugares abiertos y Li-
Fi en lugares cerrados en donde no podrá ingresa la luz natural, de trabajar con
ambas tecnologías se tendría una red inalámbrica robusta.
99
6. RECOMENDACIONES
Como recomendación para una futura implementación para una tecnología Li-
Fi hay factores muy importante que no deben pasar desapercibidos como por
ejemplo: los focos o lámparas tiene que ser sustituidos por luces de tipo LED
en el interior de las áreas que forman parte del estudio con la finalidad de
utilizarla como canal de comunicación para poder transmitir la información
mediante ellas.
Se recomienda tener un plan de acción de emergencia en el caso que se
suscite alguna falla de algún equipo Li-Fi dentro del instituto, poder solucionar
este inconveniente en el menor tiempo posible.
Se recomienda que un proveer de tecnología Li-Fi sea el encargado de proveer
soporte así como también mantenimiento de los equipos Li-Fi con la finalidad
de prevenir daños ocasionados por la mala manipulación inexperta en este tipo
de tecnología. Sin dejar de lado lo importante que es realizar una capacitación
a todo el personal encargado de administrar la red con el objetivo que tengan
conocimiento de por qué se implementa esta tecnología y los beneficios que
tendrá el instituto nacional de pesca a través de ella
100
7. BIBLIOGRAFÍAS
Acosta, C. (2019). Iie.fing.edu.uy. Obtenido de:
https://iie.fing.edu.uy/ense/asign/siscom/teorico/clases/clase1.pdf
Albujar, O. (2016). DISEÑO DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD DE RED BASADO EN LA
INTEGRACIÓN DE LOS SERVIDORES RADIUS - LDAP EN LINUX PARA
FORTALECER EL ACCESO DE LA RED DE LA CLÍNICA MILLENIUM
CHICLAYO 2016. 1st ed. Perú.
Aranela, S. (2018). Arquitectura de Proyecto Li-Fi. Profesores.elo.utfsm.cl. Obtenido de:
http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo322/1s16/projects/reports/Arquitectura_LiFi_ELO3
22_PROYECTO_FINAL_GRUPO5.pdf
Arzola, M. (2017). Comunicaciones analógicas – La Inter |.Lainter.edu.mx. Obtenido de:
https://www.lainter.edu.mx/blog/2017/06/18/comunicaciones-analogicas/
Bietti, C. and Sicre, E. (2017). ERVICIOS BASADOS EN INFORMACION
GEOPOSICIONADA MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE TECNOLOGÍA LI-FI.
Repositorio.uade.edu.ar. Obtenido de:
https://repositorio.uade.edu.ar/xmlui/bitstream/handle/123456789/6479/PFI%20-
%20Leandro%20Bueno%20-%20Entrega%20Final.pdf?sequence=3&isAllowed=y
Fajardo, C. (2018). Tecnología Li-Fi. Academia.edu. Available Obtenido de:
https://www.academia.edu/27322762/Tecnolog%C3%ADa_Li-Fi
Gomez, F. and Chacha, A. (2019). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE
COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE LIFI PARA COMPARAR EL
RENDIMIENTO CON LA RED WIFI PARA ENTORNOS CERRADOS..
Dspace.unach.edu.ec. Obtenido de:
http://dspace.unach.edu.ec/bitstream/51000/4196/1/UNACH-EC-ING-ELE-TEL-
2017-0009.pdf
101
Leba, M., Lonica, A. and Riurean, S. (2019). LiFi — The path to a new way of communication
IEEE Conference Publication. Ieeexplore.ieee.org. Obtenido de:
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7975997
Peñafiel, J. (2019). ANÁLISIS DE LA TECNOLOGÍA LI-FI: COMUNICACIONES POR LUZ
VISIBLE COMO PUNTO DE ACCESO A INTERNET, UNA ALTERNATIVA
PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS EN LAS COMUNICACIONES
INALAMBRICAS. Dspace.ups.edu.ec. Obtenido de:
https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7770/1/UPS-CT004629.pdf
Pérez, G. (2017). Espectro electromagnético. Espectrometria.com. Obtenido de:
https://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico
Ramon, M. (2010). Comunicaciones Análogas. Gr.ssr.upm.es. Obtenido de:
http://www.gr.ssr.upm.es/docencia/grado/csat/material/CSA08-5-
ComunicacionesAnalogicas_2p.pdf
Rodriguez, L. and Guevara, O. (2015). ALCANCES DEL DESARROLLO DE LA NUEVA
TECNOLOGIA LI-FI PARA LAS TELECOMUNICACIONES EN COLOMBIA.
1st ed. Colombia.
Ruiz, D. and Cervantes, J. (2019). Sistema de comunicación digital por medio de LiFi.
Jovenesenlaciencia.ugto.mx. Obtenido de:
http://www.jovenesenlaciencia.ugto.mx/index.php/jovenesenlaciencia/article/view/282/pdf1
Wang, J., Jiang, C., Zhang, H. and Zhang, X. (2019). Learning-Aided Network Association for
Hybrid Indoor LiFi-WiFi Systems - IEEE Journals & Magazine. Ieeexplore.ieee.org.
Obtenido de: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8123892
Ieeexplore.ieee.org. (2019). What is LiFi? - IEEE Journals & Magazine. Obtenido de:
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7360112
102
ANEXOS
103
ANEXOS
ANEXO A
EVIDENCIA FOTOGRAFICAS
Grafico A.1: switch Mikrotik administrable ubicado en el data center
Grafico A.2: Switch Core Hp ubicado en el Data center.
104
Grafico A.3: rack de data center donde se encuentran ubicados los servidores
Grafico A.4: Router cisco 892 del ISP Puntonet
105
Grafico A.5: Equipos Wireless en el área de procesos
Grafico A.6: Puntos De Red Del Instituto Nacional De Pesca
106
Grafico A.7: Puntos De Red Del Instituto Nacional De Pesca
Grafico A.8: Puntos De Red Del Instituto Nacional De Pesca
107
Grafico A.7: Puntos De Red Del Instituto Nacional De Pesca
108
Grafico A.7: Foto con la Lider de Procesos
Grafico A.8: analizando la red del INP
109
Grafico A.8: Verificación de puertos de red ubicados en el rack.
ANEXO B: CONFIGURACION DE SERVIDOR RADIUS
Grafico B.1: Listados de Ficheros a configurar(clients.conf,mods-enabled,sites-enabled,users)
110
Grafico B.2: Creación de usuarios para los distintos departamentos
Grafico B.2: Creación de usuarios para los distintos departamentos
111
Grafico B.3: Creación de cliente wireless en el Servidor.
Grafico B.4: Asignación de seguridad Peap como método de seguridad
112
Grafico B.4: Asignación de seguridad Peap como método de seguridad
Grafico B.5: Asignación de seguridad Peap como método de seguridad
113
Grafico B.6: Asignación de la respectiva Ip y puerto del servidor Radius
Grafico B.7: inicialización del Servidor Radius en modo debug
114
Grafico B.8:aignacion de seguridad inalámbrica WP2-Enterprise en el Router AP.
ANEXO C: PRUEBAS DE CONECTIVIDAD DEL SERVIDOR RADIUS
Grafico C.1: Prueba de conectividad con el cliente Wireless
115
Grafico C.2: Prueba de conectividad con el Servidor Radius
Grafico C.2: Prueba de Autenticacion de cliente con el Servidor Radius
116
Grafico C.2: Cliente conectado al Servidor Radius
117
ANEXOS D: COMPONENTES UTILIZADOS PARA LA ELABORACION DEL PROTOTIPO BASADO EN LA TECNOLOGIA LI-FI.
2 x Arduino Uno R3 Board o Arduino Nano
1 x 16 × 2 Pantalla LCD
1 x 4 × 4 Matriz de teclado
1 x 840 Point BreadBoard
40 piezas x Cable de puente macho a macho
5 x LED
1 x Módulo BMES LDR
1 x PCB
1 x paquete de resistencia
ANEXO D.1: DIAGRAMA DE EQUIPO TRANSMISOR
118
ANEXOS D.2: DIAGRAMA DE EQUIPO RECEPTOR
ANEXO D.4: DIAGRAMA COMPLETO DEL PROTOTIPO
119
ANEXO D.4: CODIGO ARDUINO DE EQUIPO EMISOR #include <SoftwareSerial.h> //Comunicación #include <Keypad.h> //Teclado matricial #include <LiquidCrystal_I2C.h> //LCD LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //Dimensiones de LCD const byte ROWS = 4; const byte COLS = 4; char hexaKeys[ROWS][COLS] = { {'1','2','3','A'}, {'4','5','6','B'}, {'7','8','9','C'}, {'*','0','#','D'} }; byte rowPins[ROWS] = {9,8,7,6}; byte colPins[COLS] = {5,4,3,2}; SoftwareSerial GSerial(11,10); //Tx 10 - led Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); char keycount=0; char code[5]; void setup() { delay(1000); //retardo de 1 segundo Serial.begin(9600); //Comunicación serial Arduino - PC Serial.println("Keyboard Test:"); //Mensaje por pantalla GSerial.begin(400); //Comunicación serial Li-Fi lcd.init(); //Inicializamos LCD lcd.backlight();//Prendemos el fondo de la LCD lcd.setCursor(0, 0); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 0 lcd.print("LiFi-Comunicacion"); //Mensaje por LCD lcd.setCursor(0, 1); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 1 lcd.print("Proyecto Tesis"); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos lcd.clear(); //Borrar la LCD lcd.setCursor(0, 1); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 1 lcd.print(" TX..... "); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos lcd.clear(); //Borrar la LCD lcd.setCursor(0, 0); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 0 lcd.print(""); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos lcd.clear(); //Borrar la LCD GSerial.print('&'); //Envío de comando para borrar LCD } void loop()
120
{ char customKey = customKeypad.getKey(); //Guarda lo escrito por el teclado matricial if(customKey && (customKey !='=')) //Condicion { if (customKey == '#') //Condicion { GSerial.print('^'); //Envío de comando a Rx lcd.setCursor(0, 1); //Mensaje por LCD lcd.print(" "); //Mensaje por LCD lcd.setCursor(0, 1); //Mensaje por LCD } else if (customKey == '*') { GSerial.print('&'); lcd.clear(); //Borrar la LCD } else { // otherwise, just print all normal characters Serial.print(customKey); //Muestreo por monitor serial GSerial.print(customKey); //Enviar al Rx lcd.print(customKey); //Muestreo por LCD } } }
ANEXO D.5: CODIGO ARDUINO DE EQUIPO RECEPTOR #include <SoftwareSerial.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); SoftwareSerial GSerial(2,3); //Rx l char rec=0; void setup() { Serial.begin(9600); //Comunicacion serial Arduiono - PC Serial.println("Keyboard Test:"); //Mensaje por pantalla GSerial.begin(400); //Comunicacion serial lifi lcd.init(); //Inicializamos LCD lcd.backlight();//Prendemos el fondo de la LCD lcd.setCursor(0, 0); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 0 lcd.print("LiFi-Comunicacion"); //Mensaje por LCD lcd.setCursor(0, 1); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 1 lcd.print("Proyecto Tesis"); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos lcd.clear(); //Borrar la LCD lcd.setCursor(0, 1); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 1 lcd.print(" RX..... "); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos
121
lcd.clear(); //Borrar la LCD lcd.setCursor(0, 0); //Selecciona el cursor en Fila 0 - Columna 0 lcd.print(""); //Mensaje por LCD delay(3000); //retardo de 3 segundos lcd.clear(); //Borrar la LCD } void loop() { If(GSerial.available() != 0) //Ingreso de condición, si existe algo en Gserial { rec = GSerial.read(); //Guarda lo liedo por serial en rec, caracter tipo char if(rec=='^') //Si rec es igual a '^' ingresa al ciclo { lcd.setCursor(0, 1); //Mensaje por LCD lcd.print(" "); //Mensaje por LCD lcd.setCursor(0, 1); //Mensaje por LCD } else if(rec=='&') //Si rec es igual a '*' ingresa al ciclo { lcd.clear(); //Borrar la LCD } else //Caso contrario { Serial.print(rec); //Muestreo por monitor serial lcd.print(rec); //Muestreo por LCD } } }
122
ANEXO E: PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DEL PROTOTIPO
Grafico E.1: Equipo Emisor con sus respectivos componentes
Grafico E.2: Equipo Receptor con sus respectivos componentes
123
Grafico E.3: Verificación del código Arduino insertado desde la Pc
Grafico E.4: Ingreso de datos para las respectivas Pruebas.
124
Grafico E.5: Envió de datos del equipo emisor al Receptor.