Redes inalámbricas

Yassir Barceló2012

2

¿Que son los sistemas inalámbricos?

• Cualquier sistema que usa ondas electromagnéticas para transferir información de una localización a otra sin usar sistemas directores.

NIU

TV

3

Hitos importantes 1873, Maxwell predice las OEM

Físico inglés

4

1886 ,Hertz demuestra la existencia de las Ondas de Radio

• Físico alemán

Probó experimentalmente que las ondas electromagnéticas pueden viajar a través del aire libre y del vacío, como había sido predicho por  Maxwell

5

1897,Marconi prueba las comunicaciones inalámbricas móviles a barcos

• Ingeniero italiano• Primeros Sistemas

de comunicaciones• Enlace Europa-

EEUU– Cornualles-

Terranova– 1901

6

Hitos importantes en el desarrollo de las Comunicaciones Inalámbricas

• 1924 : La policía de EU usa comunicaciones móviles• 1945 : Arthur Clarke propone comunicación por• satélites GEO.• 1957 : URSS lanza el satélites de comunicaciones• Sputnik I• 1969 : Lab Bell. en EU desarrollan el concepto

celular• 1979 : Sistema celular NTT en Japón

7

Ondas Radioeléctricas (definición UIT)UIT)

• Son las Ondas electromagnéticas que se

propagan por el espacio sin guía artificial y

cuyo límite superior de frecuencia se fija,

convencionalmenteconvencionalmente, en 3000 GHz.• Las ondas en la gama óptica se extienden a

partir de esa frecuencia

8

• Se propagan a través del espacio libre como ondas electromagnéticas (EM).

• La energía de las señales existen en forma de campos eléctricos (E) y magnéticos (H).

• Ambos campos varían en forma senoidal con respecto al tiempo y existen siempre ,ya que un cambio en (E) genera un campo (H) y un cambio en el campo (H) genera un campo (E)

Ondas Radioeléctricas o electromagnéticas

• Existe un flujo continuo de energía de un campo a otro.

Onda ElectromagnéticaUna Onda Electromagnética está compuesta por un Campo Eléctrico y un Campo Magnético que se propagan en planos ortogonales

v = f . = v / f

La velocidad de propagación (v), la frecuencia de la señal (f) y la longitud de Onda () están relacionadas mediante las ecuaciones:

Frecuencia• Número de ciclos por segundo de una señal.• Se mide en Hertz (Hz).

– 1.000 Hz = 1 KHz– 1.000.000 Hz = 1 MHz– 1 x 109 Hz = 1.000 MHz = 1 GHz

Longitud de Onda• Distancia Requerida para completar un ciclo.• Directamente relacionada con la frecuencia y

la velocidad.

= v / f

Donde:

= longitud de Onda en metrosv = velocidad de la onda (3 x 10 8 m/s)f = Frecuencia en Hz

Fase• La Fase corresponde al punto de inicio de un

ciclo.• La Fase se mide en Grados o Radianes.• Un ciclo completo de la señal corresponde a

360 o o 2 Radianes

Polarización de una OndaLa Polarización de una Onda se refiere a la dirección de propagación de los Campos Eléctrico y Magnético de la Onda

14

• Recurso básico utilizado en los sistema de comunicación inalámbricos

• Es un recurso de la naturaleza, aunque reutilizable, muy escaso.

Se necesita que el mayor número posible de estaciones lo utilice con un mínimo de perturbaciones mutuas.

Espectro electromagnético

Optimizar su uso

Espectro Electromagnético

Espectro usado para radio

17

Tabla 1.Espectro de Radio frecuenciasBanda de Frequencias

Designación Servicios

3-30 kHz

100-10 km

Very Low Frequency

(VLF)

Navegacion, sonar, submarinos

30-300 kHz

10-1 km Low Frequency (LF)

navegación

300-3000 kHz

1000-100 m

Medium Frequency

(MF)

AM broadcast, guardacostas

marítimos

18

Tabla 1.Espectro de Radio frecuenciasBanda de Frequencia

Designación Servicios

3-30 MHz100-10 m

High Frequency

(HF)

Telefonía,telegrafía, fax, Radio aficionados,Banda ciudadana,Radio difusión en onda corta internacional, comunicación barco-costa y comunicaciones aeronáuticas

19

Espectro de Radio frecuenciasBanda de Frequencias

Designación Servicios

3-30 GHz10-1 cm

Super High Frequency

(SHF)

Radar de aviones, microwave links, satélites, comunicación tierra móvil

30-300 GHz10-1 mm

Extremely High

Frequency (EHF)

Radar,

Investigaciones.

Ej. Espectro de FM

21

• Se necesita utilizar una frecuencia radioeléctrica para cada enlace de radiocomunicación.

• Existe enorme demanda de servicios.• Los problemas de interferencias, implican que la

asignación de frecuencias a las estaciones de radio sea un proceso complejo.

Gestión De Frecuencias R.Eléctricas

La gestión de frecuencias debe estar sujeta a una cuidadosa planificación

22

Asignación De Bandas De Frecuencias

• El espectro radioeléctrico se divide en Bandas

de Frecuencias, las cuales se atribuyen a los

diferentes servicios radioeléctricos.

• La UITUIT las asigna.

23

UIT

• UIT (International Telecommunication Union , ITU)• Sede en Ginebra (Suiza)• Organismo internacional especializado del sistema

de las Naciones Unidas.• Pueden ser miembros todos los estados de la ONU. • Sus actividades se subdividen en 3Sectores

– Sector de Sector de RRadiocomunicaciones (UIT-R)adiocomunicaciones (UIT-R)- Sector de Sector de DDesarrollo (UIT-D)esarrollo (UIT-D)– Sector de Normalización de las Telecomunicaciones Sector de Normalización de las Telecomunicaciones

(UIT-T)(UIT-T)

24

UIT

• UIT-RUIT-R Coordina todo lo relacionado con las

radiocomunicaciones y los servicios inalámbricos.

• UIT-DUIT-D Fomenta la utilización e instalación de redes y

servicios de telecomunicaciones en los países en desarrollo de todo el mundo.

• UIT-TUIT-T Elabora de manera eficaz y oportuna normas de

alta calidad que abarcan todos los campos de las telecomunicaciones.

25

Cuadro de Atribución de frecuencias

• Región 1 Europa, África, Siberia y algunos países del

oriente medio • Región 2Región 2

AméricaAmérica• Región 3 Australia, sudeste asiático y parte del pacífico

sur.

Instrumento del Reglamento de Radio ComunicacionesReglamento de Radio Comunicaciones para regular la utilización de las frecuencias a nivel mundial. Divide al mundo en tres regiones

26

Banda de Frecuencias Asignada

• Es la banda de frecuencias en el interior de la cual se autoriza la emisión de una estación determinada.

• La frecuencia asignada a una estación es el valor central de la banda de frecuencias asignada a dicha estación.

Modulación

• Es una técnica que permite sobreponer información en una señal (portadora), modificando dinámicamente alguno de sus parámetros: Amplitud, Frecuencia o Fase.

• Tipos de Modulación Básicas:– Modulación en Amplitud (AM)– Modulación en Frecuencia (FM)– Modulación en Fase (PM)

Modulación AM (Amplitude Modulation)

• Los bits son representados por la Amplitud de la señal.

• Un “0” está representado por una amplitud baja, un “1” está representado mediante una amplitud alta.

Modulación FM (Frecuency Modulation)

• Los bits son representados por la Frecuencia de cada ciclo de la Señal.

• Un “0” está representado por una frecuencia baja, un “1” está representado mediante una frecuencia alta.

Modulación PM (Phase Modulation)

• Los bits son representados por la Fase de cada ciclo de la Señal.

• Un “0” está representado por una fase de 0o grados, un “1” está representado mediante una fase de 180o.

Modulación DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)

• Cada Bit está representado por el Cambio de Fase entre ciclos de la Señal.

• Un “0” está representado por un cambio de 0o en la Fase. Un “1” está representado por un cambio de 180o en la Fase

“0”

“1”

Cambio de Fase

Modulación DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)

• Cada Cambio de Fase, representa dos bits

“00” - 0o

“01” - 90o

“11” - 180o

“10” - 270o

Cambio de Fase

Unidades de Medida - dB (Decibel)

• Relación logarítmica entre dos potencias (por ejemplo: Potencia Transmitida y Potencia Recibida).

• Se usa para medir la Ganancia o Pérdida de un enlace de los elementos que lo componen.

• La Ganancia total es la suma de las Ganancias de cada componente del enlace (Antenas, Cable, Conectores, Aire, Lluvia, Amplificadores etc.).

• Si un elemento pierde potencia, la Ganancia es negativa (Atenuación).

Ganancia = 10 Log Potencia de Salida dB Potencia de Entrada

GTOTAL = GANTENA Tx + GANTENA Rx + GCABLES + GCONECTORES + GAIRE + …

Recordar que lo que quita se conoce normalmente como atenuación

dB (Decibel)

Unidades de Medida de Potencia• mW (mili vatio) : unidad absoluta de medida de potencia.• dBm (Decibel milivatio) : Potencia referida a 1 mW. dBm = 10 Log Potencia Medida dB 1 mW

La diferencia entre la Potencia de salida y la Potencia de Entrada de un elemento en dBm, nos da la Ganancia en dB del enlace.

Ganancia (dB) = PSALIDA (dBm) - P ENTRADA (dBm)

dBW (Decibel Vatio)• dBW (Decibel Vatio) : Potencia transmitida o recibida, referida a 1 W.

• La diferencia entre la Potencia de salida y la Potencia de Entrada de un elemento en dBW, nos da la Ganancia en dB del enlace.

Ganancia (dB) = PSALIDA (dBW) - P ENTRADA (dBW)

Propagación de las Ondas de RadioPROPAGACIÓN POR ONDA TERRESTRE• En esta propagación, las ondas siguen la curvatura de la Tierra y su

orografía. De esta forma pueden salvar montañas y alcanzar una considerable distancia antes de ser absorbidas por el propio suelo.

• Este tipo de propagación se da en frecuencias bajas, inferiores a los 4 MHz, siendo mayor el alcance para frecuencias más bajas.

• Este tipo de propagación se da en emisoras de radiodifusión de onda media y onda larga.

Propagación de las Ondas de RadioPROPAGACIÓN POR ONDA REFLEJADA O

IONOSFÉRICA• La ionosfera, es una capa atmosférica situada entre los 40 km y los 320 km, y está formada

por aire ionizado por la radiación solar.• Cuando la Ionósfera está eléctricamente cargada, se produce una refracción o desviación de

la trayectoria de las ondas de radio que se va repitiendo y se convierte en una reflexión actuando a modo de espejo que devuelve las ondas a la Tierra. Se puede llegar así a una distancia superior a los 4000 km.

• Se usa para frecuencias inferiores a 30 MHz.

Propagación de las Ondas de RadioPROPAGACIÓN POR ONDA DIRECTA• En este tipo de propagación, las ondas de radio parten del

transmisor y llegan directamente al receptor en línea recta. Para que se establezca este tipo de enlace se necesita que haya línea de vista de RF entre el emisor y el receptor.

• Esta propagación se utiliza sobre todo en altas frecuencias, por encima de los 50 MHz.

Propagación de las Ondas de Radio

PROPAGACIÓN POR MEDIO DE SATÉLITES ARTIFICIALES

• Aquí se utilizan los satélites artificiales que orbitan alrededor de la Tierra como medio de enlace entre dos estaciones. Se necesita que el satélite sea visible tanto desde la estación emisora como desde la estación receptora.

• Estos satélites se utilizan normalmente para comunicaciones intercontinentales

45

Conceptos FundamentalesConceptos Fundamentales

• Radiocomunicación espacialRadiocomunicación espacialRadiocomunicación que hace uso de

elementos situados en el espacio

• Radiocomunicación Radiocomunicación terrenalterrenal..Toda radiocomunicación distinta de la espacial y de la radioastronomía.

46

Conceptos fundamentalesConceptos fundamentales• Técnica de la radiocomunicaciónTécnica de la radiocomunicación

Es la superposición de la información que se desea transmitir en una onda electromagnética soporte, denominada portadoraportadora

• ModulaciónModulación Es el proceso de inserción de esa información

La onda modulada se envía al medio de propagación

a través de un dispositivo de acoplamiento con el

medio denominado antenaantena.

47

Categorías de Sistemas de Comunicaciones

– Sistemas CableadosSistemas Cableados (wire systems)Utilizan

L. de Tx como interconexión.

– Sistemas inalámbricosSistemas inalámbricos ( wireless

systems),utilizan OEM con antenas en los

extremos Tx y Rx.

Las antenas desempeñan un papel muy importante en estos Sistemas.

48

Sistemas cableados• Preferibles económicamente para:

-Áreas de alta densidad de población– Especialmente para comunicaciones de banda

ancha• Para mayor seguridad y supresión del

ruido coaxial y F.O.– F. Óptica menos perdidas y menos distorsión.

49

Sistemas inalámbricosVentajas.Ventajas.

– Permite enlaces “punto a punto” y “punto a multipunto” de forma rápida y sencilla.

– No precisa el tendido de líneas.– Los terminales pueden ser portátiles

o móviles*.

• InconvenientesInconvenientes..– Fuerte atenuación de la señal con la

distancia.– Atenuaciones adicionales por la

propagación en la atmósfera.

50

Sistemas inalámbricos• InconvenientesInconvenientes

–La antena Tx “contamina” electromagnéticamente su entorno

– La antena Rx capta ruido e interferencias presentes en su entorno, aparte de la señal deseada*

51

Algunas Aplicaciones de los Sistemas Inalámbricos

• Sistemas de radarLíneas de radioenlace a microondasSistemassatélite (TV, telefonía, militar) Radioastronomía Radiodifusión

• RadionavegaciónBioingeniería

52

Algunas Aplicaciones de los sistemas inalámbricos(cont)• Modernos servicios de comunicaciones

móviles personales• Teléfonos inalámbricos• Telefonía celular digital y analógica• Comunicación personal por satélite• Sistemas global de navegación( GPS) • Sistemas punto multipunto (LMDS)• Redes inalámbricas

Antenas• Una Antena es un conductor metálico capaz de radiar y recibir

Ondas Electromagnéticas de alta Frecuencia.

• La Antena es la Interface entre un Transmisor/Receptor y el Espacio Libre.

• Características de una Antena

– Directividad – Patrón de Radiación– Ancho del Haz– Ganancia – Polarización– Impedancia

• El Patrón de Radiación o la Directividad de una antena es el cubrimiento espacial que tiene la señal radiada.

• Antena Direccional: radía la señal en una sola dirección

• Antena Omnidireccional: radía señal en un patrón de 360o

Patrón de Radiación y Directividad

Ancho del Haz

• El ancho del Haz es el ángulo de cobertura de una antena direccional.

• El ángulo del haz se determina a partir de la posición en la cual la potencia de la señal emitida ha caído 3dB con respecto a la potencia máxima radiada por la antena en el centro de haz.

Ganancia de una Antena• Antena Isotrópica: modelo teórico de una antena

que propaga una señal en todas las direcciones con la misma potencia. (Patrón de radiación esférico).

• Se utiliza para definir la Ganancia de las Antenas.• dBi (Decibel Isotrópico):

– Se usa para medir la ganancia de una Antena.– Relaciona la potencia radiada de una antena respecto

a la Antena Isotrópica.

Tecnologías inalámbricas

Tecnologías Inalámbricas

• Infrarrojo (IR): controles remotos, teléfonos, PDA’s.

• Radio Frecuencia (RF): bluetooth, routers inalámbricos, transmisión a largas distancias.

Tecnologías inalámbricas• Redes inalámbricas personales, locales y

extensas.

Wireless LAN

61 de 39

Introducción

Éxito de las Wired LANsÉxito de las Wired LANsdurante los últimos 15 Añosdurante los últimos 15 Años

Escenarios más AtractivosEscenarios más Atractivos

Tecnología

Desarrollo de Redes Inalámbricas con la

velocidad de las Actuales Cableadas

62 de 39

Introducción

Wireless LANWireless LANWireless LANWireless LAN

Sistema de Transmisión de Datos diseñado para proporcionar acceso a red independiente acceso a red independiente de la ubicaciónde la ubicación, entre dispositivos de cómputo,

usando ondas de radio en lugar de infraestructura cableada.

Sistema de Transmisión de Datos diseñado para proporcionar acceso a red independiente acceso a red independiente de la ubicaciónde la ubicación, entre dispositivos de cómputo,

usando ondas de radio en lugar de infraestructura cableada.

63 de 39

Introducción

Sistema flexible de Comunicación de Datos en el cual la movilidad

es necesaria o deseable

Sistema flexible de Comunicación de Datos en el cual la movilidad

es necesaria o deseable

Wireless LANWireless LANWireless LANWireless LAN

64 de 39

Usos de Wireless LAN

• Rol de Acceso a una Red

65 de 39

Usos de Wireless LAN

• Extensión de un Red

66 de 39

Usos de Wireless LAN

• Conectividad entre Edificios

67 de 39

Usos de Wireless LAN

• Accesos de ultimo kilómetro

68 de 39

Usos de Wireless LAN

• Escenarios de Movilidad

69 de 39

Usos de Wireless LAN

• SoHo

70 de 39

Usos de Wireless LAN

• Oficinas Móviles

71 de 39

IntroducciónHistoria...Historia...

• Las WLAN se encuentran en el mercado desde 1990

• Se desarrolló de tecnologías propietarias por parte de los fabricantes. NCR, AT&T.

• La reunión de los diferentes fabricantes dio lugar a estándar IEEE 802.11, aprobado en 1997, para redes LAN a 2Mbps.

• Base instalada existente importante - Cientos de miles de productos en servicio

• En 1999 se realizó una actualización al estándar para aumentar la velocidad a 11Mbps, se conoce como IEEE 802.11b.

72 de 39

Estandarización

IEEE FCCFCCETSIETSI

802.11802.11

802.11b802.11b

802.11a802.11a

HomeRFHomeRF

802.15.1 - Bluetooth

W-LANW-LAN

W-PANW-PAN

HiperLANHiperLAN

802.11g802.11g WPAWPA

WEPWEP

W-WANW-WAN802.15.4 -Zigbee802.15.4 -Zigbee

HomeRFHomeRF

802.15.3 – UWB802.15.3 – UWB

WirelessWirelessMesh NetworkingMesh Networking

VoWLANVoWLAN

802.16 – Wimax 802.16 – Wimax

Componentes y estructura de una WLAN

• El más común hoy es el 802.11g @ 54Mbps

74 de 39

Certificación

• Interoperabilidad y CompatibilidadInteroperabilidad y Compatibilidad

WECAWECAWiFi AllianceWiFi Alliance

75 de 39

Introducción

76 de 39

Certificación

• WECA– Certificar la

interoperabilidad y compatibilidad entre Proveedores

– Promover el estándar para las empresas, las oficinas y el hogar

77 de 39

Certificación

78 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• Importancia del trabajo en red en los negocios

• Crecimiento inusitado de Internet

• Servicios en línea

79 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• Se puede compartir información sin tener que preocuparse por un sitio para “plug - in”

• Se pueden implementar o expandir redes sin recurrir a instalación o movimiento de cableado

80 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• Hoy en día los empleados de la Hoy en día los empleados de la nueva empresa han sido llamados nueva empresa han sido llamados

“Telecommuters”“Telecommuters”

81 de 39

¿Por qué inalámbrico?

““Telecommuters”Telecommuters”

Armados de equipos portátiles, atienden las Armados de equipos portátiles, atienden las necesidades puntuales y dinámicas.necesidades puntuales y dinámicas.

Se la pasan más tiempo lejos de su escritorio, en Se la pasan más tiempo lejos de su escritorio, en reuniones, citas de negocios, comidasreuniones, citas de negocios, comidas

82 de 39

¿Por qué inalámbrico?

““Telecommuters”Telecommuters”

Se obtiene más libertad en el acceso a redesSe obtiene más libertad en el acceso a redes

Se tiene acceso desde cualquier parte a la Se tiene acceso desde cualquier parte a la información, por lo cual se está conectado a información, por lo cual se está conectado a

“core”“core”

83 de 39

¿Por qué inalámbrico?

Movilidad

Instalación Rápida y Fácil

Flexibilidad

Reducción del Costo de Propiedad

Instalación Costo-Efectiva

Escalabilidad

84 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• MovilidadMovilidad: aumenta la productividad al permitir acceso en tiempo real a la información, para obtener un proceso de toma de decisión más rápido y eficiente.

• Se dan además oportunidades de serviciooportunidades de servicio que no se podrían implementar en redes fijas.

85 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• Instalación Rápida y FácilInstalación Rápida y Fácil: puede eliminar la necesidad de tender cableado por paredes o cielo-falso.

• Flexibilidad de InstalaciónFlexibilidad de Instalación: permite a la red extenderse, o expandirse con facilidades obvias sobre las cableadas.

86 de 39

¿Por qué inalámbrico?

• Reducción del Costo de propiedad - TCOReducción del Costo de propiedad - TCO: aunque el costo inicial de una red inalámbrica “puede” ser más alto que el de una cableada, los gastos de mantenimiento y de ciclo de vida serán significativamente menores. Los costos de largo plazo son mucho más importantes en ambientes dinámicos.

¿Por qué inalámbrico?

• Instalación Costo-Efectiva Instalación Costo-Efectiva : en ambientes complicados de cablear como edificios antiguos, estructuras muy sólidas o ambientes inseguros físicamente.

• EscalabilidadEscalabilidad: puede ser configurada en una amplia gama de opciones, pues, las topologías que maneja se adaptan a las necesidades reales. Desde pequeños Grupos a Grandes Empresas

Conceptos básicos

• Elementos Pasivos de Cableado: cables, conectores y paneles de interconexión, que llevan las señales eléctricas u ópticas entre las estaciones de la red.

• Equipos Activos de Red: permiten la interconexión de las estaciones y controlan el trafico de información entre ellas (Switches, Routers, Repetidores, Hubs y Bridges).

• Equipos de cómputo: computadores que procesan la información. Se conectan a la red por medio de una tarjeta de red.

• Dispositivos Periféricos de Red: equipos que se conectan al red tales como impresoras, cámaras, unidades de almacenamiento, etc.

Componentes de Hardware de una Red

Componentes de Hardware de una Red

• Sistema Operativo de Red : Está compuesto por:

•Software de Servidor: Permite a los usuarios utilizar losrecursos y servicios de la Red y controla el tipo de acceso que tiene cada usuario sobre un recurso específico (Seguridad).

•Software del Cliente: establece la comunicación de las estaciones con el Servidor. Toma los requerimientos hacialos recursos y los redirecciona hacia el sistema operativode la estación si son locales, o hacia la Red.

•Controladores de la Tarjeta de Red: permiten la comunicación entre la Tarjeta de Red y el Sistema Operativo de la estación.

•Software de Gestión de la Red: permite a los administradores monitorear, configurar, diagnosticar , establecer alarmas y sacar estadísticas de los dispositivos de la Red.

Componentes de Software de una Red

• Son las reglas, normas y procedimientos que se deben seguir para establecer la comunicación entre los nodos.

• Los Protocolos se definen a distintos niveles:

- Nivel superior: definen como se comunican las aplicaciones

- Nivel medio: determinan como se establecen las conexiones y como se envían los paquetes.

- Nivel inferior: definen el proceso de transmisión por el cable.

Protocolos de Comunicaciones

• Modelo de referencia definido por la ISO (International Stardard Organization), que tiene como objeto la normalización de las redes abiertas.

• Especifica como se comunican las aplicaciones, a través de los diferentes componentes de una red.

• Subdivide la comunicación entre nodos en 7 niveles o capas, cada una

de ellas con una función específica.

Modelo OSI (Open System Interconnection)

Capas del Modelo OSI

Funciones del usuario final tales como transferencia dearchivos, correo electrónico, servicio de terminal virtualetc.Define el Formato de datos. Se encarga de larepresentación, codificación, compresión y encripciónde los datosSe encarga de iniciar, establecer, mantener y finalizaruna conexión.Se encarga de que la transmisión sea transparente ylibre de errores. Maneja Detección y Corrección deErroresSe encarga del direccionamiento y enrutamiento de lospaquetes en la redMétodo de acceso o estrategia para compartir el mediofísico de transmisión. Se divide en dos sub capas: MAC(Media Acces Control) y LLC (Logical Link Control)Define las características eléctricas y mecánicas de laRed: Cables, Conectores, señal eléctrica.

Medios de Transmisión• Hacen parte de la Capa Física del modelo OSI• Los medios de transmisión más utilizados en las Redes LAN son:

– Cable UTP (Unshielded Twisted Pair)– Fibra Optica– Redes Inalámbricas

• El Cable Coaxial es obsoleto en redes LAN (Sin embargo se usa en Televisión CATV, datos Cablemodem, etc).

• En ambientes con altos niveles de ruido se usa el cable FTP y STP

Categoría Ancho de Banda3 16 MHz4 20 MHz5 100 MHz

5E 100 MHz(Transmisión por los 4 pares)

6 200 MHz

Cable UTP (Unshielded Twisted Pair)

• Amplio Ancho de Banda

• Baja atenuación, por lo que permite transmisión a grandes distancias:

• 2 Km para Fibra Multimodo (*)• 100 Km para Monomodo (*)

(*) Depende de los equipos de transmisión

• 100% Inmune al ruido Electromagnético y a la Diafonía.

• No emite señales

Fibra Optica

Núcleo50 - 62.5 µm

Cubierta (Cladding)125 µm

Cubierta (Cladding) 125 µm

Núcleo 8 - 10 µm

FIBRA MULTIMODO

FIBRA MONOMODO

• Núcleo de Vidrio con Indice de Refracción N1 cubierto por un vidrio con Indice de refracción N2. La Luz se propaga por el núcleo.

Diodo LED

LASER

Funcionamiento de la Fibra Optica

Cables de Fibra Optica

Cable de Patch Cord Cable de Uso Interior

Cable de uso exterior Dieléctrico

Cable de uso exterior Armado

Conectores de Fibra Optica

Conector ST Conector SC

Conector MT-RJ

• Son direcciones físicas que poseen las tarjetas de red (NIC).

• Trabajan a nivel de la Capa 2 del modelo OSI.

• La dirección MAC es única.

• Tiene 48 bits, de los cuales 24 corresponden al Fabricante.

Direcciones MAC (MAC Address)

00:AF:67:3F:45:6E

04:FE:6H:4E:53:89

E8:46:F4:3F:90:2373:EF:93:48:A1:1F

Direcciones MAC (MAC Address)

Topología de las Redes LAN• La topología más adecuada para las redes LAN es la Topología Estrella.

• Los equipos se conectan equipo central denominado Hub o Switch.

• Cada equipo posee una tarjeta de Red.

Funcionamiento del HUB• El Hub es un dispositivo que trabaja en la Capa 1 (Capa Física)

• El Hub retransmite una trama recibida a todos los puertos.

• Solo una estación puede transmitir a la vez.

• El Switch recibe las tramas, analiza la dirección MAC y envía el paquete a únicamente por el puerto donde se encuentra su destino.

• Aprende las direcciones automáticamente

• Posee un Backplane de alta velocidad que interconecta los puertos.

• Segmenta la red y le brinda a cada puerto un canal dedicado para aumentar el desempeño.

• Cada puerto del switch es un segmento.

• Permite la Transmisión Simultánea por los puertos.

Funcionamiento de los Switches

Estándares Actuales para Redes LAN

Estructura de una Red LAN

• Direcciones de Capa 3

• Cada dirección IP se compone de:

Network ID : Identificador de RedHost ID : Identificador de nodo

• Las direcciones están formadas 32 bits repartidos en cuatro grupos de 8 bits.

• Cada número de la dirección representa 8 bits y está en el rango entre 0 y 255, por ejemplo: 192.13.97.3

• La capacidad de direccionamiento total de IP es de 4 mil millones de nodos (232).

• El número de bits correspondientes al Network ID y al Host ID depende de la clase de dirección.

• Todos los nodos de una red deben tener el mismo Network ID.

Direcciones IP

Clase A: • El rango de direcciones clase A está entre: 1.x.x.x hasta 126.x.x.x• El Primer número corresponde al Network ID, los otros tres al Host ID. • Permite 126 redes, cada una con 16.777.241 estaciones por red.

Clase B:• El rango de direcciones clase B está entre: 128.x.x.x hasta 191.x.x.x• Los primeros dos números son el Network ID, los otros dos el Host ID. • Permite 16.384 redes con 65.534 estaciones por red.

Clase C:• El rango de direcciones clase C está entre : 192.x.x.x hasta 223.x.x.x• Los primeros tres números son Network ID, el último es el Host ID. • Permite 2´097.152 redes con 254 estaciones por red.

Clases de Direcciones IP

Clase D: • Direcciones Multicast • El Rango de las direcciones Multicast es: 224.0.0.0 a 239.255.255.255

Clase E :• Direcciones Reservadas para propósitos especiales

Clases de Direcciones IP

Máscara de Subred

Dirección Clase B

Máscara de Subred Clase B

Dirección Clase C

Máscara de Subred Clase C

Seguridad

Wired Equivalent Privacy - WEP -

IEEE 802.11 ModesInfrastructure Mode

• Basic Service Set (BSS)– A set of stations that are logically associated with each other

and controlled by a single AP• Extended Service Set

– Two or more BSSs forming a single subnet.

BSS

Extended Service Set (ESS)

Access Point

Station

IEEE 802.11 ModesAd-hoc Mode

• Also called peer-to-peer.• Independent Basic Service Set.• Set of 802.11 wireless stations that

communicate directly without an access point.– Useful for quick & easy wireless networks.

IEEE 802.11 ModesJoining a Basic Service Set

• When 802.11 client enters range of one or more APs:– APs send beacons.– AP beacon can include SSID.– AP chosen on signal strength and observed error

rates.– After AP accepts client.

• Client tunes to AP channel.• Periodically, all channels surveyed.

– To check for stronger or more reliable APs.– If found, may reassociate with new AP.

Security of IEEE 802.11 WLANsOpen System Authentication

• Relies on Service Set Identifier (SSID).• Station must specify SSID to Access Point

when requesting association.• APs can broadcast their SSID as a beacon.• Some clients allow * as SSID.

– Associates with strongest AP regardless of SSID.

Seguridad

WEPIntroducida en1997Brinda seguridad a las redes inalámbrica. Fue el primer y más usado algoritmo para redes inalámbrica.Provee autenticacion y encripción.Utiliza RC4 para encripción.

WEP Encryption

WEP Encryption

RC4

ICV computation using CRC32

IV

Ciphertext

||

||Plaintext

Secret key

InitialisationVector (IV) Key-stream

|| append XOR

WEP Encryption

CRC

http://blog.markloiseau.com/2012/07/rc4-tutorial/

Transmission Data

Decryption

http://lifehacker.com/5305094/how-to-crack-a-wi+fi-networks-wep-password-with-backtrack

Wi-Fi Protected Access (WPA)

• The IEEE 802.11 community has responded to the many security problems identified in WEP.

• Intermediate solution: Wi-Fi Protected Access (WPA).

• Longer-term solution: WPA2.• WPA and WPA2 are standardised in IEEE

802.11i • Recently WPA has been cracked in just 60

seconds by Japanese researchers http://www.itpro.co.uk/blogs/daveyw/2009/08/30/wifi-security-gone-in-60-seconds/

Wi-Fi Protected Access (WPA)

• Wi-Fi Protected Access (WPA)– Works with 802.11b, a and g.– An intermediate solution to address WEP’s problems.– Existing hardware can still be used; only firmware upgrade needed.

• WPA introduced new authentication protocol, improved integrity protection measure and per-packet keys.– To provide stronger authentication than in WEP.

Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)

WPA introduced Temporal Key Integrity Protocol (TKIP).

•It is designed to be usable on already existing hardware by installing a new firmware.

•It is known to have several security weaknesses, but raises bar considerably compared to WEP.

Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)