Teoría sobre redes sen fíos

De MediaWiki
Ir a la navegación Ir a la búsqueda

Consideracións pedagóxicas

Este material pode ser utilizado:

  • No módulo Redes locais do Ciclo Medio de Sistemas Microinformáticos e Redes
    • No "BC3. Interconexión de equipamentos en redes locias"
      • Adaptadores para redes sen fíos
      • Dispositivos de interconexión de redes sen fíos
      • Redes mixtas
    • No "BC5. Despregamento de redes locais sen fíos"
      • Elementos das redes sen fíos
      • Medios de transmisión
      • Protocolos
      • Recomendacións na instalación de redes sen fíos
      • Seguridade básica en redes sen fíos
      • Configuración básica dos dispositivos de interconexión de redes sen fíos
    • No "BC6. Resolución de incidencias dunha rede de área local"
    • Monitorización de redes con cables e sen eles
  • No módulo Servizos en rede do Ciclo Medio de Sistemas Microinformáticos e Redes
    • No "BC7. Despregamento de redes sen fíos"
      • Puntos de acceso
      • Encamiñadores sen fíos
      • Estándares de conexión e velocidades soportadas
      • Identificadores de servizo
      • Seguridade en redes sen fíos
      • Conexións punto a punto e en infraestrutura
      • Enderezos MAC e filtraxe do tráfico

Redes sen fíos

As redes inalámbricas wireless (wireless network) son redes sen cable que comunican por medios non guiados ondas electromagnéticas.

A transmisión e a repetición fanse a través de antenas

O emisor pode ter unha ou máis antenas. E as antenas poden funcionar como emisor, como receptor, ou de ámbos xeitos.

Algunhas delas son antenas intermedias (con alcance de poucos metros) ou repetidoras (alcance de decenas de kilómetros)

Características das redes inalámbricas

Ventaxas

  • Rápida instalación da rede: non é necesario cablear, pedir permisos de obras, levantar as rúas das cidades...
  • Permiten a movilidade: dentro do radio de recepción da sinal podemos non non estar nun sitio estáticamente
  • Menores costes de mantemento: reducense por non ter cableado
  • Accesibilidade: casi todos los móviles, PDA e portátiles soportan o seu funcionamento
  • Productividade: propician de xeito sinxelo á colaboración, o teletraballo, etc.
  • Disponibilidade: É a única solución para zonas rurais diseminadas onde non chega o cableado

Inconvintes

  • Cambios atmosféricos: pode afectarlles a choiva, o vento, etc.
  • Interferencias externas: doutros emisores de microondas.
  • Falta de seguridade: requiere aumentar a seguridade e a encriptación por al emitirse libremente polo aire e poder ser interceptado por calquiera
  • Máis erros: polas interferencias
  • Máis costes iniciais: os dispositivos, antenas, etc. son más caros.
  • Menor velocidade
  • Máis custe en soporte: usuarios que se conectan a outra rede, que sufren malfuncionamento polas interferencias, etc.

Clasificación segundo alcance e/ou topoloxía

PAN ou WPAN (Wireless Personal Area Network), Rede Inalámbrica de Área Personal
Rede inalámbrica de interconexión de periféricos que se pode atopar tanto a uns poucos centímetros como a metros de distancia do emisor, con velocidades de transmisión inferiores ó megabit por segundo. O estándar máis coñecido é Bluetooth, que se utiliza para o intercambio de ficheiros «Persona a Persona» (Person to Person, Peer-to-Peer o P2P) ou "Terminal a Terminal" (Device-to-Device o D2D).
Existen outros estándares, como os infravermellos, RFID, TAG, UWB, ZigBee, intrared, Homero, etc., que cumplen o estándar IEEE 802.15. 
O DBT-120 é un transmisor con conector USB tipo A que permite conectar un terminal (ordenador, portátil, PDA, móvil, impresora, etc.) os seus periféricos, ou a otros terminales, creando unha PAN.
WLAN (Wireless Local Area Network), Rede Inalámbrica de Área Local 
Rede inalámbrica que se situa no mesmo edificio (cun óptimo de 100 m ata un máximo de 450 m). A máis coñecida é a WiFi, que utiliza o estándar IEEE 802.11 en sus múltiples versións (802.11a, 802.11b, 802.11g e a 802.11n), aínda que existen oturas tecnoloxías, coma é HiperLAN2.
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), Rede Inalámbrica de Área Metropolitana
Rede inalámbrica que se sitúa nun barrio, urbanización ou municipio pequeno (a poucos kilómetros). As tecnologías deste grupo se coñecen coma Inalámbricas de Banda Ancha (Wireless Broadband); algúns exemplos son os WiMax e o WiBro, que soportan ata uns 54 km de distancia teóricos.
WWAN(Wireless Wide Area Network), Rede Inalámbrica de Área Mundial 
Rede inalámbrica global baseada en tecnoloxías como vSAT (conexións satélite moi utilizadas en barrios da periferia das capitales, no campo, etc.); 2G, 3G e 4G (solucións vía telefonía móvil, que cada día gañan máis adeptos ya que poden chegar a velocidades de centos de megabits por segundo, aínda que en España solo se chega a 24 megabits por segundo nas cidades más grandes e áreas concretas), etc.

Tecnoloxías de rede inalámbrica

Infravermellos 
Baséase en raios luminosos. Os transmisores e receptores modulan a luz infrvermella non coherente, pero deben estar alineados directamente ou cunha reflexión nunha superficie; a luz non pode atravesar as paredes. 
Teñen unha frecuencia que vai desde os 300 GHz aos 384 THz e permiten a comunicación bidireccional entre dous extremos, a velocidades que van dende os os 9,6 Kbps ata os 4 Mbps, para unha amplia gama de dispositivos (e tanto en portátiles coma en móviles)
Bluetooth
O estándar IEEE 802.15.1 define a posibilidade de transmisión de voz e datos entre dispositivos mediante un enlace de radiofrecuencia segura e sen licencia de curto rango. O alcance é tan limitado coma uns poucos metros. 
Esta tecnoloxía é moi utilizada en móviles, portátiles, coches, mans libres, etc., xa que permite tanto crear redes pequenas coma sincronizar datos entre os nosos equipos personais.
WiFi 
Normas ou conxunto de especificacións baseadas no estándar IEEE 802.11, que actúan na capa física e de enlace do modelo OSI. 
As súas versións 802.11b (ata 11 Mbps) e 802.11g (ata 54 Mbps en modo normal e 108 Mbps con técnicas de aceleración) disfrutan dunha aceptación universal, debido a que traballan na banda 2.4 GHz. 
Esta tecnoloxía é moi insegura e pode sufrir interferencias causadas por fornos, microondas, teléfonos móviles e outros dispositivos; ou polas condicións do entorno.
Microondas por satélite
Coa tecnología vSAT, establecense enlaces entre varias estacións terrestres (estacións base).
O satélite recibe o sinal (sinal ascendente), amplificao e retransmite na outra banda (sinal descendente).
Pode haber interfencias tanto terrestres como por satélite, xunto ós infravermellos e as ondas de radio, polas cecanas fronteiras entre bandas de frecuencia, provocando que se mezclen.
As súas frecuencias oscilan entre 1GHz e 10GHz, con 10 Mbps, alcanzando ata aproximadamente 80 kms (os satélites están a uns 35 kms). 
Unha das desventaxas deste método é o retardo que se produce duns 0,25 segundos, inaceptable para determinadas aplicaciónes. 
Unha das súas ventaxaa é a cobertura superando a da tecnoloxía móvil (2G, 3G, 4G...) pero cuns aparatos receptores moito máis caros.
Microondas terrestres 
Neste método empleanse antenas parabólicas cun diámetro aproximado de unos 3 m.
Ventaxa. Teñen unha cobertura de kilómetros.
Inconvinte. Emisor e receptor deben estar perfectamente alineados. Por eso é frecuente se utilicen en enlaces punto a punto para distancias cortas. 
Neste caso, hay que ter en conta que debido a que se opera nunha frecuencia máis elevada a choiva pode producir unha atenuación importante no sinal. 
As microondas van en frecuencias desde 1GHz hasta 300GHz. Actualmente xa no existen casi proveedores destes servicios pero se poden seguir alugando a Telefónica, Iberdrola, etc.

Frecuencias de transmisión... PENDENTE

Arquitectura de red inalámbrica... PENDENTE

Modos topolóxicos ou de conexión

Modo ad hoc 
Dúas ou más estaciones comunicanse directamente entre sí utilizando ondas de radio sen necesidade de ningún intermediario. Este método se usa en redes pequenas.
Modo infraestructura 
As diferentes estacións dunha rede comunicanse a través dun intermediario que organiza a comunicación mediante ondas de radio entre os nodos inalámbricos da red (Punto de Acceso). O Punto de Acceso é o centro das comunicacións.

Estándares IEEE 802

As normas IEEE 802®, son uns estándares de redes locais e redes metropolitanas estudiadas e consensuadas por grupos de traballo pertencentes ó Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Máis ala das redes sen fíos, estos son algúns dos estándares máis coñecidos:

  • IEEE 802.3: Ethernet.
  • IEEE 802.6: MAN (fibra óptica).
  • IEEE 802.x: FDDI.
  • IEEE 802.16.1: LDMS.
  • IEEE 802.22: WRAN (Wireless Regional Area Network, Red de Área Regional inalámbrica).
  • IEEE 802.23: RDSI de banda ancha (experimental).

Todos estos estándares e os que veremos a continuación para redes sen fíos traballan nas capas de datos e física do modelo OSI

IEEE 802.11

Comezamos cunha táboa que resume os datos máis relevantes:

Norma Ano Velocidades Canles Frecuencias Nome comercial Compatibilidade
802.11 1997 2 Mbps 2.4 GHz
802.11a 1999 54 Mbps 5 GHz Wifi 2 NON compatible con b e g
802.11b 1999 11 Mbps 2.4 GHz Wifi 1 Compatible con g
802.11g 2003 54 Mbps 2.4 GHz Wifi 3 Compatible con b
802.11n 2009 600 Mbps 2.4 / 5 Ghz Wifi 4 Compatible con protocolos anteriores
802.11ac 2013 3.5 Gbps 2.4 / 5 GHz WiFi 5 ou WiFi Gigabit Compatible con protocolos anteriores
802.11ax 2019 11 Gbps 2.4 / 5 GHz WiFi 6 Compatible con protocolos anteriores
802.11be Pendente de aprobación 30 Gbps 2.4 / 5 / 6 GHz WiFi 7 Compatible con protocolos anteriores

PENDENTE.

802.11a

O IEEE 802.11a acepta velocidades de ata 54 Mbps utilizando frecuencias superiores os 5 GHz o que produce incompatibilidades con 802.11b e 802.11g. 
Esta banda tan alta estaba asignada para forzas públicas e servizos de urxencias e foi liberada, polo que este estándar é relativamente "máis novo", comparado cos 802.11b 802.11 g.
É moi útil para zonas con moito ruido e interferencias ou simplemente para separar o tráfico en zonas saturadas de señal en frecuencias máis baixas. Permite usar ata oito canais non superpostos.

802.11b

O IEEE 802.11b foi o máus popular por ser o primero en impoñerse e é soportado por multitude de dispositivos. 
Dos once canais existentes na maioría de países este estándar so permite utilizar tres canais non superpuestos; mais en Europa, onde se utilizan os estándares ETSI, podense empregar catro dos trece canais existentes.
Cando adquiramos un punto de acceso é importante recordar que non todos soportan estas dúas normas (802.11a e 802.11b). Este estándar usa microondas.

802.11g

O IEEE 802.11g aprobouse no 2003 e popularizouse pola súa compatibilidade coa versión 802.11b. 
O gran inconvinte é que cando se mezclan a velocidade a fija o equipo máis lento (unha rede mixta fixase nun máximo de 11 Mbps de un máximo de 54 Mbps).
En canto a canais non superpostos, usa os mesmos que a norma 802.11b (1, 6 e 11 en casi todo o mundo; 1, 4, 9 e 13 en Europa).

802.11n

O IEEE 802.11n aprobouse no 2009. 
Emprega a tecnoloxía MIMO (Multiple-Input/Multiple-Output), Múltiple Entrada/Múltiple Saída, onde tanto o emisor coma o receptor teñen varias antenas (ata catro) que amplían o ancho de banda e o alcance da WiFi con Multiplexing.
As velocidades máximas alcanzan os 600 Mbps en frecuencias entre os 20 GHz e os 40 GHz.
A certificación soporta, en modo dual, 300 Mbps por canal, chegando a 100 Mbps a distancias de 200 m e con resistencias tres veces menores en paredes.

802.11ac

O 802.11ac aprobouse no 2014.
Coñecido como WiFi 5, mellora as tasas de transferencia ata 433 Mbit/s por fluxo de datos, conseguindo teóricamente tasas de 1.3 Gbit/s empleando 3 antenas.

802.11ax

Coñecido como WiFi 6 é un tipo de WLAN diseñado para operar nos espectros xa existentes de 2.4 GHz e 5 GHz.2​3​ 
Ademáis de utilizar MIMO y MU-MIMO,  nova modificación introduce OFDMA para mellorar a eficiencia espectral global, e conta con soporte de modulación 1024-QAM de orden superior para un maior rendemento

802.11be

O nombre técnico deste futuro estándar de WiFi é IEEE 802.11be Extremely High Throughput (EHT), e comercialmente será coñecido como WiFi 7.
Centrarase nas bandas de 2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz.

IEEE 802.15

O IEEE 802.15 é un grupo de trabajo especializado en PAN, que adoita ter topoloxías en malla.

Norma Ano Comentarios
802.15.1 1997 Bluetooth
802.15.3a Archivado por discrepancias entre dúas alianzas industriais
802.15.4 2003 baixa transferencia de datos pero alta duración da batería (Zigbee e outros)

Os estándares más coñecidos son:

802.15.1 ou bluetooth
Ten diferente especificacións.
Soporta diferentes distancias segundo as súas clases. 
Clase 1 ata 100 m (con repetidores) 
Clase 2 ata 10 m 
Clase 3 ata 1 m. 
E diferentes anchos de banda segundo as súas versións:
v 1.2 hasta 1 Mbps
v 2.0 + EDR (enhaced data rate) ata 3Mbps
UWB entre 53 y 480 Mbps (podría ser una porta de enlace a UMTS ou WiFi)
O grupo de 9.000 empresas que empregan este estándar, o bluetooth SIG, está liderado por Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel. 
Serve para conectarse de terminales a host ou sistemas anfitrións, creando una topología chamada piconets ou picoredes (de varios dispositivos en redes ad hoc), puidendo estar en varias redes, solapándose e formando redes dispersas (scatternet). Para conectarse buscanse os dispositivos que poden ser enlazados e aprobase un enlace lóxico.
802.15.3a
O 802.15.3 define redes PAN de alta velocidades (11-55 Mbps). A súa versión 802.15.3a regula o UWB (ata 480 Mbps a 2 m e ata 110 Mbps a 10m). 
Un dos estándares baseados en UWB é o Wireless USB (WUSBoW-USB) que alcanza entre 1 Mbps a 10 m e 62,5 Kbps a 50m, usando frecuencias de entre 3,1 e 10,6 GHz, permitindo a conexión de 127 dispositivos. 
O WUSB estase probando para dispositivos de interfaz humana (Human Interface Device, HID) utilizados xa por Virtual Ink, Logitech, etc.
Finalmente está versión foi archivada por discrepanzas entre dúas alianzas industriais
802.15.4 ou ZigBee
Traballa nas frecuencias 2,4 GHz/868 MHz/915MHz; soporta conexións de 20 Kb, 40 Kb e 250 Kb, e ten un alcance inferior a 75 m.

IEEE 802.16

O estándar IEEE 802.16 é o estándar de facto de WiMax e conta con dúas versións:

802.16d 
Aplicase para os accesos de dispositivos fixos nos que se establece un enlace radio entre a estación base e un equipo de usuario situado no seu domicilio.
A velocidad máxima teórica sitúase en 70 Mbps pero, a nivel práctico, tense chegado a 20 Mbps en células de 6 km.
802.16e 
Permite o desprazamento do usuario ou dispositivos móviles. Este grupo segue consensuando este estándar que aínda non está finalizado


IEEE 802.20

O IEEE 802.20 é o Mobile Broadband Wireless Access (MBWA), Acceso Inalámbrico Móvil de Banda Ancha. 
Habilita a posibilidade de crear redes WWAM de diferentes proveedores. 
Emprega frecuencias de 5 MHz, 10 MHz y 20 MHz podendo chegar a picos de transmisión de ata 80 Mbps. 
Permite conexións MIMO e soporta ata 100 terminales por MHz.

Puntos de acceso (access points, AP)

O punto de acceso (Access Point, AP o Wireless Access Point, WAP) é o intermediario da comunicación nunha rede sen fíos con topoloxía en modo infraestructura, que se comunica por ondas de radio; isto é, que actúa de ponte ou bridge.

O AP pode comunicarse con calquera nodo que se atope no seu radio de acción, sendo o centro das comunicaciones.

Encamiñadores sen fíos

Un router inalámbrico é un dispositivo que realiza as funcións de un enrutador, pero también inclúe as funcións de un punto de acceso inalámbrico. Utilizase normalmente para proporcionar acceso a Internet ou a unha rede informática. Non require dun enlace por cable, xa que a conexión realizase sen fíos a través de ondas. Pode funcionar con LAN cableada (local area network), con unha LAN inalámbrica (WLAN), ou cunha rede mixta cableada/inalámbrica, dependendo do fabricante e modelo.

Todos os routers inalámbricos poden funcionar como access points, pero non todos os access points poden funcionar como routers. Os routers xestionan o acceso a LAN, a comunincación con redes externas, recibindo e distribuíndo a multriples enderezos, establecendo un punto de conectividade e proveendo seguridade.

Os access points normalmente só proveen acceso a rede establecida polo router.

Placas sen fíos

Antenas

Son parte fundamental dos dispositivos inalámbricos xa que se encargan de enviar e recibir ondas electromagnéticas cos datos.

Clasificación segundo a forma do sinal que cubren

  • Omnidireccionais

Radian a señal en todas as direccións (sendo exactos segundo un diagrama en forma de toro).

A medida que aumenta a ganancia deste tipo de antenas pode acadarse conexións a maiores distancias, mais a potencia concrase cada vez mais no eixo horizontal.

  • Direccionais ou bidireccionais

Concentran a señal nunha ou dúas (bidireccionais) direccións e cobren certo ángulo ó redor da dirección á que se apunta.

Canto maior sea a ganancia da antena, menor será o ángulo de radiación, e resultará máis difícil apuntar o outro extremo e mater unha conexión estable.

  • Sectoriais

Tipo mixo, que intenta xuntar o mellor dos anteriores. Emite señal máis amplia que unha direccional pero meor que a omnidireccional; e a súa intesidade é maior que a omnidireccional pero lixeiramente inferior a direccional.

Características

  • alcance ou intensidade: distancia física en liña recta entre dous puntos
  • dimensións: importante saber se colle onde debe colocarse ;)
  • rangos de temperatura: qué pode soportar en funcionamento, e se é para interior ou exterior
  • polarización: vertical ou horizontal
  • frecuencia de trabalo: por exemplo, para Wifi de banda 2.4 GHz oscila entre 2.400 e 2.485 MHz)
  • ganancia ou potencia: expresada en dBi (fabricantes) ou en dBd (reales)
A potencia expresada polos fabricantes en dBi pode ser convertida mediante esta fórmula: GdBd = Gdbi - 2,15
  • ángulos de recepción do ancho de banda: Horizontal ou Vertical Beam Bandwith

Configuración de tarxetas de redes,AP e routers inalámbricos

Configuración de clientes

Windows XP/Vista

Windows 7

Windows 10

Linux

Con interfaz gráfica

Desde liña de comandos

PSP

Dispositivos móviles

Seguridade en redes sen fíos

Unha rede sen fíos pode ser configurada como sistema aberto sen seguridade no que non se require ningunha chave para acceder; por moitos motivos fácilmente imaxinables non parece unha boa idea.

Estas son as alternativas, sendo a día de hoxe as únicas recomendables WPA2/WPA3

Protocolos de seguridade WLAN
Protocolo Ano de aparición Algoritmo de encriptación Chave secreta Vector de inicialización Integración de chaves Comentario
WEP 1999 RC4 De 40 ou 104 bits 24 bits Ningunha Protección moi feble rompible por forza bruta en escasos minutos
WPA 1999 RC4 De 64 ou 128 bits 48 bits EAP Tamén vulnerable a ataques no seu componente TKIP
WPA2 2005 AES 128 bits 48 bits EAP Igualmente vulnerado no ano 2017
WPA3 2018 AES 256 128 bits en WPA3-Personal 192 bits en WPA3-Enterprise 48 ECDH Reducirá os problemas de seguridade que teñen so contrasinais febles e simplificará o proceso de configuración de dispositivos sn interfaz de visualización

Medidas de seguridade

Posibles accións que poden mellorar (en distnto grado) a seguridade da rede son:

  • Cambiar o contrasinal do punto de acceso/router
  • Modificar o SSID configurado por defecto
  • Desactivar a difusión do nome da rede (SSIP)
  • Cifrar a rede empregando WPA con contrasinais seguros e cambiados cada certo tempo
  • Activar o filtrado por direccións MAC
  • Desactivar o servidor DHCP e asignar IPs de xeito manual
  • Apagar o punto de acceso cando non se utilice
  • Usar rangos de direccións ip limitadas con subnetting

Tarefas

Ampliación

Referencias

  • Teoría do CIFP de aprendizaxes virtuais e dixitalizados]
  • Servicios en red. Editorial Mc Graw Hill
  • Servicios en red. Editorial Editex

Créditos