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5/13/2018 Wireless - slidepdf.com

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Universidad Tecnológica del Perú http://www.utp.edu.pe

Wireless LAN




Redes• En una organización, la arquitectura de redes permiten

compartir recursos (computadoras, impresoras, etc..)

interconectadas con una LAN o Red de Área Local.

• Esta interconectividad permite accesar y compartir

datos, aplicaciones y otros servicios que pueden no

estar residentes en cualquier computadora.

• Una LAN tradicional es aquella donde los clientes y el

servidor estaban prácticamente juntas debido a los

cables, por lo que su ubicación es fija.




Redes• Actualmente, la movilidad y la flexibilidad son

requisitos indisensables en un esquema de trabajo

interconectado.

• Las redes inalámbricas permiten la interconeción de los

usuarios de su empresa sin las complicaciones que

implica el tendido de cables.

• Esta tecnología es un efectivo y práctico medio para

comunicar portátiles, PC’s, usuarios móviles,

impresoras, grupos temorales de trabajo y oficinas

móviles.




Redes Cabledas vs. Inalámbricas

CSMA/CD CSMA/CA

EthernetHub

AccessPoint

10 Mbps de

Ancho de BandaCompartido

11 Mbps de

Ancho de BandaCompartido

CSMA/CD = Acceso Múltiple por Sensado de Portadora con Detección de Colisiones

CSMA/CA = Acceso Múltiple por Sensado de Portadora con Prevención de Colisiones

CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access con Collision Detection

CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access con Collision Avoidance




Las tecnologías Wireless le permite..

• Habilitar oficinas temporales.

• Instalar nuevas oficinas en tiempo record.

• Evitar el cableado tradicional en áreas de difícil

acceso.• Grupos de trabajo flexibles y/o móviles.

• Utilizar en salas de reuniones y conferencias.




Beneficios de la tecnología Wireless

• Reducción notable de costos.

• Evita el tendido de cables.

• Se gana rapidez, evitando los tiempos de instalación.

• Se maximiza el retorno de la inversión eninfraestructura.

• Seguridad de datos a través de la encriptación.




• Con CSMA, la colisión inutiliza el medio durante el

tiempo de transmisión.

• Este desaprovechamiento se puede reducir si seescucha el medio mientras dura la transmisión:

• Si el medio está libre, transmite.

• Si está ocupado, espera a que esté libre ytransmite.

• Si se detecta una colisión, dejan de transmitir

• Después de dejar de transmitir, se espera untiempo aleatorio antes de intentar retransmitir

(espera exponencial binaria).

Protocolo CSMA/CD




Diagrama CSMA/CD




• Cuando una estación quiere enviar una trama

escucha primero para ver si alguien está

transmitiendo.

• Si el canal está libre la estación transmite.

• Si está ocupado se espera a que el emisor termine y

reciba su ACK, después se espera un tiempoaleatorio y transmite.

• Al terminar espera a que el receptor le envíe una

confirmación (ACK). Si esta no se produce dentrode un tiempo prefijado considera que se ha

producido una colisión, en cuyo caso repite el

proceso desde el principio.

Protocolo CSMA/CA




• El protocolo MAC utiliza una variante de Ethernet

llamada CSMA/CA (Carrier Sense Multiple

Access/Colision Avoidance)

• No puede usarse CSMA/CD porque el emisor de

radio una vez empieza a transmitir no puede detectar

si hay otras emisiones en marcha (no puede distinguir

otras emisiones de la suya propia).

Protocolo MAC de 802.11




Tecnología Wireless LAN

54 Mbps54 Mbps11 Mbps

MundialUS/APMundial

2.4 GHz.5 GHz.2.4 GHz

Junio 20031999Sept. 1999

802.11g802.11a802.11b

Ratificado

Banda de Frecuencia

Disponibilidad

Maxima Tasade Transferencia




PAN(Red de Area

Personal)

LAN(Red de Area Local)

WAN(Red de Area Extensa)

MANRed de Area Metropolitana)

PDAsPDAs, Mobile, MobileTelefonosTelefonos,,

CelularesCelulares

Fixed,Fixed, Ultima MillaUltima MillaRedes EmpresarialesRedes EmpresarialesPuntoPunto aa puntopuntoDispositivoDispositivo aa

DispositivoDispositivo

AplicacionesAplicaciones

LargoLargoMedioMedio--LargoLargoMedioMedioCortoCortoRangoRango

10 a 38410 a 384 KbpsKbps22+22+ MbpsMbps2 a 54+2 a 54+ MbpsMbps< 1< 1 MbpsMbpsVelocidadVelocidad

GSM, GPRS,GSM, GPRS,

CDMA, 2.5CDMA, 2.5--3G3G

802.11802.11

MMDS, LMDSMMDS, LMDS

802.11a, 11b, 11g802.11a, 11b, 11g

HiperLAN2HiperLAN2

BluetoothBluetoothEstándaresEstándares

WANWANMANMANLANLANPANPAN

Tecnología Wireless LAN




2.4 GHz

1 & 2 Mbps860 Kbps

900 MHzProprietary

11 Mbps

Basado en estándares

IEEE 802.11

Ratificado

2.4 GHzRadio

Red

Velocidad 1 & 2 Mbps860 Kbps

900 MHzProprietario

Empresas Campus

1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2003

Evolución de las WLAN




ConectividadPersuasiva

ConectividadPersuasiva

En elhogar

En elhogar

En el

Trabajo

En el

Trabajo

En una reuniónEn una reunión

Networking Wireless




Rangos Inalámbricos

• Indoor (Varias Obstrucciones)

Aplicaciones para oficinas, aulas, etc..

Las antenas estan integradas a la Tarjeta de Red

Inalámbrica) la distancia entre el CPE y el AP

puede llegar a los 300 mts cuando no existen

paredes / obstáculos en la trayectoria entre el CPE

y el AP. Cuando existen obstáculos en la

trayectoria, estas distancias se achican acorde a

cuan grande sea el obstáculo en cuestión. Valores

típicos pueden ubicarse dentro los 100 mts.




Ejemplo Aplicaciones Indoor

Internet

Punto deacceso (AP)

PC de sobremesa

PC portátil PC de sobremesa

PDA

147.156.1.1/24




Rangos Inalámbricos

• Outdoor (Sin Obstrucciones)

Aplicaciones para oficinas remotas, etc..

Libre de obstáculos. A este requisito se lo

denomina “Línea de Vista”. Es decir, ubicados en

donde se encuentra la antena externa del CPE

tengo que poder ver la antena del AP (nodo de la

red).

En estas aplicaciones los rangos de cobertura

pueden llegar a varios kilómetros (por ejemplo :

10 Km) según la configuración total de la red.




Ganancia máxima: 20 dBi (antena parabólica)Potencia máxima: 100 mW

Restricciones ETSI:

Alcance máximo: 10 Km (visión directa)Calculadora de alcances, potencias, ganancias:

Cable coaxial de 50 ΩΩΩΩ

de baja atenuación lomás corto posible (30m max.)

Ethernet Ethernet

Hasta 10 KmVisión directa

Ejemplo Aplicaciones Outdoor




Componentes de un Sistema WLAN

STA2 -Estación Wireless

Access Point

STA1 -Estación Wireless

STA5 - Estación Wireless

STA4 - Estación Wireless

STA3

Estación Wireless

Access Point

DS - Sistema de

Distribución

BSS1 - Conjunto de

Servicios Básico

BSS2 - Conjunto deServicios Básico




Componentes de un Sistema WLAN

• DS: Sistema de Distribución. Típicamente una

red alambrada.

• STA: Estaciones Wireless (AP o clientes).

• BSS: Un AP sirviendo una WLAN.• ESS: Conjunto de Servicio Extendido. Un grupo

de dos o mas BSSs.

• IBSS: BSS Independiente. Conexiones punto a

punto.




• Con puntos de acceso (AP) cada trama requiere dosemisiones de radio (salvo que el destino esté en la LANy no en la WLAN).

• Aunque haya estaciones ocultas la comunicaciónsiempre es posible, pues se hace a través del AP quesiempre está accesible para todos.

• Los AP son dispositivos fijos de la red. Por tanto:

– Sus antenas pueden situarse en lugares estratégicos, ypueden ser de alta ganancia.

– Se pueden dotar de antenas diversidad (para evitarlos problemas de multitrayectoria).

– No tienen requerimientos de bajo consumo (no usanbaterías).

Puntos de acceso (Access Point)




Topologías WLAN Modo Ad Hoc

PC desobremesa

PC portátil

PC portátil

PC portátil

Las tramas se transmitendirectamente de emisor a receptor

Punto a punto

Para que los portátilespuedan salir a Internet estePC puede actuar de router

Internet

147.156.1.15/24

147.156.2.1/24

147.156.2.2/24

147.156.2.3/24

147.156.2.4/24

Tarjeta PCI

Tarjeta

PCMCIA




• Solo punto a punto

• Fácil de configurar

• No hay relay vía los puntos

• Conjunto de Servicios Básico Independiente

Redes Ad Hoc




Topologías WLAN Modo Stand Alone

Punto deacceso (AP)

PC de sobremesa


PC portátil

PDA

PC táctil

147.156.1.20/24

147.156.1.21/24

147.156.1.22/24

147.156.1.25/24

147.156.1.24/24

147.156.1.23/24

La comunicación entre dos estaciones siempre se hace a través del punto de acceso, que actúa como

un puente.




• Tipo concentrador (hub)

• Fácil de configurar

• Toda la comunicación se realiza via Access Point.

• No hay acceso a la Red LAN (Wired)

• Aproximadamente dos veces el rango de Ad Hoc.

Redes Stand Alone




Topologías WLAN Modo Infraestructura

Internet

Punto deacceso (AP)

PC de sobremesa


PC portátil

PDA

PC táctil

147.156.1.20/24

147.156.1.21/24

147.156.1.22/24

147.156.1.25/24

147.156.1.24/24

147.156.1.23/24

147.156.1.1/24

La comunicación entre dos estaciones siempre se hace a través del punto de acceso, que actúa como

un puente, conectado a la Red LAN (Wired)




• La más común.

• Múltiples celdas.

• Cada celda opera sobre su propio canal.

• El sistema de distribución es usualmente la

red cableada.

Redes Infraestructura




Internet

Canal 1 Canal 1

Topologías WLAN Modo Infraestructura con Repetidor

11 Mbps

5.5 Mbps




• Se extiende las WLAN.

• Un mismo canal usado por cada Access Point.

• Rendimiento reducido en 50% (el mejor caso)

por Repetidor Access Point.

• Autenticación en la red, usando varios métodos

de seguridad (incluyendo LEAP).

Redes Infraestructura con Repetidor




Modos de un Access Point

• Modo Raíz: Configuración por defecto. El AP esconectado a una LAN cableada o actúa como nodocentral en una red WLAN.

• Modo Repetidor: Como un repetidor inalámbrico, elAP extiende el área de cobertura de la WLAN.

• Modo Reserva: El AP monitorea las actividades de

los AP y asume este rol si el AP monitoreado falla.• Modo Puente Inalámbrico: Diseñada para conectar

dos LANs separados (normalmente ubicados enedificios diferentes).

• Modo Puente Multipunto: El AP actúa como puentepara poder interconectar más de dos LAN’sseraparadas (Ubicados en edificios diferentes).




• Cuando una estación se enciende busca un AP en sucelda. Si recibe respuesta de varios atiende al que le

envía una señal más potente.• La estación se registra con el AP elegido. Comoconsecuencia de esto el AP le incluye en su tablaMAC

• El AP se comporta para las estaciones de su celdacomo un hub inalámbrico. En la conexión entre sucelda y el sistema de distribución el AP actúa como un

puente

Red de AP con estaciones




Internet

Canal 7

Las estaciones se sintonizan alCanal configurado

El canal dispone de

11 Mb/s decapacidad

El AP se conecta a una RedCableada o Alambrada(Wired).

Red con un AP




• Los AP envían regularmente (10 veces por segundo)mensajes de guía (beacon) para anunciar su presenciaa las estaciones que se encuentran en su zona

• Si una estación se mueve y cambia de celda detectaráotro AP más potente y cambiará su registro. Estopermite la itinerancia (‘roaming’) sin que lasconexiones se corten.

• Los estándares 802.11 no detallan como deberealizarse la itinerancia, por lo que la interoperablidaden este aspecto no siempre es posible

• Para corregirlo varios fabricantes han desarrollado elIAPP (Inter-Access Point Protocol)

Itinerancia (‘Roaming’)

ó ú




Internet

Canal 1

Canal 7

Canal 13

Las estaciones se sintonizan acualquiera de los tres canales

Cada canal dispone

de 11 Mb/s decapacidad

Los APs se puedenconectar a puertos de unconmutador y asignar adiferentes VLANs

En este caso esimprescindibleutilizar canales nosolapados

Tres AP superpuestos

U i id d T ló i d l P ú htt // t d




A B C

1: A quiere transmitiruna trama a B. Detectael medio libre ytransmite

2: Mientras A estátransmitiendo C quiere enviaruna trama a B. Detecta elmedio libre (pues no capta laemisión de A) y transmite

Alcance de B

3. Se produce unacolisión en laintersección por lo queB no recibe ninguna delas dos tramas

3

70 m 70 m

Tr.

1

Tr.

2

Alcance de A Alcance de C

El problema de la estación oculta

U i id d T ló i d l P ú htt // t d




A B C

1: Antes de transmitir la trama Aenvía un mensaje RTS (RequestTo Send)

2: B responde al RTScon un CTS (Clear ToSend)

3. C no capta el RTS, pero sí elCTS. Sabe que no debetransmitir durante el tiempoequivalente a 500 bytes

RTS

1: RTS: Quiero enviar aB una trama de 500bytes

4. A envía su trama seguro de nocolisionar con otras estaciones

3: Debo estarcallado durante lospróximos 500 bytes

CTS

2: CTS: vale A,envíame esa trama de500 bytes

CTS

Tr.4

Solución al problema de la estación

oculta

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Anatomía de una Conexión WLAN

En una WLAN, con clientes Wireless y hardwareAccess Point, se mencionan conceptos importantes:

• Radio Canal

• SSID• Autenticación

• Asociación

• Encriptación

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Radio Canal

Clientes Wireless

escanean canalespara mejor señal.

Access Pointsobre canal 6

• Los Access Points típicamente son configurados para uncanal específico.

• Los clientes escanean (pasivos) o sondean (activos) para unamejor señal.

• Algún canal no traslapable puede ser usado para tenertraslape de celdas (ejm. Canales 1, 6 y 11).

• Fuera del rango lon clientes no podrán conectarse.





SSID – Identificador de Servicio

Beacon (bcast): SSID “Terminator” usado aquí

Probe Request (bcast): SSID=“Terminator”

Probe Response (unicast): SSID “Terminator”

• Identifica los segmentos WLAN a través de uno o másAccess Point.

• A veces es llamado como ESSID.• Los SSID usualmente son incluidos en broadcast Beacon.

• Los clientes WLAN pueden usar un SSID correspondiente.• No es un mecanismo de Seguridad• Deshabilitar broadcast SSID para limitar asociaciones

accidentales.





Autenticación

Confirmando identidad

Abriendo petición de autenticación

Abriendo respuesta de autenticación

(Satisfactoria)

• Usado para conceder acceso a un WLAN.• Tipos de Autenticación:• Autenticación Abierta (nula)• Atenticación MAC (por dispositivo)

• Otros tipos de autenticación

• Clave compartida• 802.1x LEAP• EAP-TLS, PEAP, 802.11i(WPA, RSN)




g p p p

Autenticación

Llave compartida

Llave compartida – petición de autenticaciónLlave compartida – comprobación autenticación

Llave compartida – texto encriptado

Llave compartida – Satisfactorio / FalloKey = xyz Key = xyz

Clave Compartida requiere encriptación WEP




g p p p

Asociación

Petición de asociación, STA = “Arnold”

Respuesta a asociación, STA = “AP-900+”

codigo de estado=0 (Satisfactorio)

Las estaciones consiguen asociarse bajo los siguientesparámetros o pasos:

•SSID•Autenticación

•Encriptación




• Importante en WLANs ya que muchos dispositivosfunciona con baterías

• Muchos equipos contemplan un modo de

funcionamiento latente o ‘standby’ de bajo consumoen el que no pueden recibir tramas

• Antes de ‘echarse a dormir’ las estaciones debenavisar a su AP, para que retenga las tramas que se lesenvíen durante ese tiempo.

• Periódicamente las estaciones dormidas han de‘despertarse’ y escuchar si el AP tiene algo para ellos

• El AP descarta las tramas retenidas cuando ha pasadoun tiempo sin que sean solicitadas

Ahorro de energía




• El rendimiento real suele ser el 50-60% de la velocidadnominal. Por ejemplo con 11 Mb/s se pueden obtener 6 Mb/sen el mejor de los casos.

• El overhead se debe a:– Mensajes de ACK (uno por trama).– Mensajes RTS/CTS (si se usan).– Fragmentación (si se produce).

– Protocolo MAC (colisiones, esperas aleatorias, intervalosentre tramas)

– Transmisión del Preámbulo (sincronización, selección deantena, etc.) e información de control, que indica entre

otras cosas la velocidad que se va a utilizar en el envío, porlo que se transmite a la velocidad mínima (1 Mb/s enFHSS y DSSS, 6 Mb/s en OFDM). Solo por esto elrendimiento de DSSS a 11 Mb/s nunca puede ser mayordel 85% (9,35 Mb/s).

Rendimiento




• Los clientes y el punto de acceso se asocian medianteun SSID (System Set Identifier) común.

• El SSID sirve para la identificación de los clientesante el punto de acceso, y permite crear grupos‘lógicos’ independientes en la misma zona (parecidoa las VLANs)

• Esto no es en sí mismo una medida de seguridad,sino un mecanismo para organizar y gestionar unaWLAN en zonas donde tengan que coexistir variasen el mismo canal

Seguridad




• Se dispone de mecanismos de autentificación y deencriptación.

• La encriptación permite mantener la confidencialidadaun en caso de que la emisión sea capturada por unextraño. El mecanismo es opcional y se denominaWEP (Wireless Equivalent Privacy). Se basa en

encriptación de 40 o de 128 bits. También se usa enBluetooth.

• Recientemente se han detectado fallos en WEP que lo

hacen vulnerable. En casos donde la seguridad seaimportante se recomienda usar túneles IPSec.

Seguridad




RADIUSserver

AccessPointPeticion

Red

Empresarial

Seguridad

Autenticación




• La radiación electromagnética de 2,4 GHz es absorbidapor el agua y la calienta (hornos de microondas). Portanto un emisor WLAN podría calentar el tejido

humano.• Sin embargo la potencia radiada es tan baja (100 mW

máximo) que el efecto es despreciable. Es mayor la

influencia de un horno de microondas enfuncionamiento.

• Un terminal GSM transmite con hasta 600 mW y setiene mucho más cerca del cuerpo normalmente (aunque

GSM no emite en la banda de 2,4 GHz).• Los equipos WLAN solo emiten cuando transmiten

datos. Un teléfono GSM emite mientras está encendido.

Salud

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