Redes inalambricas

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Redes de área local
inalámbricas

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Redes de área local inalámbricas
 5.1 Introducción
 5.2 Estándar IEEE 802.11
 5.2.1 Estándares
 5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
 5.2.3 Norma IEEE 802.11
 5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11


2

3

 5.2.3 Norma IEEE 802.11

3

4

Introducción
Introducción
 Redes sin cables
 Emplean el espectro radioeléctrico
 En general se integran dentro de una LAN
cableada

¿Por qué?
 Permiten movilidad
 Permiten instalaciones en lugares que no pueden
instalarse cables (o suponen altos costes)

Redes de área local inalámbricas 4

5

Introducción


5

6

Introducción
 Ventajas:
 Permiten las mismas características que las LAN
cableadas pero sin limitación de los cables.
 Movilidad
 Reducen tiempo/coste de instalación
 Adaptabilidad
 Funcionan tanto dentro de un edificio como entre
edificios
 Inconvenientes:
 Requieren un medio de transmisión basado en radio
frecuencia (RF) -> Ocupación del espectro
radioeléctrico
 Menores velocidades de transmisión que en LAN
cableadas
 Problemas de seguridad

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Espectro radioeléctrico
 Uso del espectro inalámbrico
 0-200 MHz: Radio, televisión, controles inalámbricos,
teléfonos inalámbricos, mandos de coches, televisiones,
etc.
 200 MHz- 1GHz: alarmas, implantes médicos, walkie
talkies, televisión, teléfonos móviles.
 1- 2 GHz: GPS, telemetría médica, teléfonos móviles
 2.4 GHz: banda libre… radio satélite, teléfonos por
satélite, hornos microondas, radares meteorológicos, WI-
FI, BLUETOOTH.
 2.5- 5 GHz: comunicaciones por satélite (p.e, TV)
 5-50 GHz: Wi-fi, radares de policía
 50-300 GHz: señales a corta distancia.


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Espectro radioeléctrico

 Bandas de frecuencia ISM:
 900 – 928 MHz
 2,400 – 2,4835 GHz
 5,725 – 5,850 GHz

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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
 5.2.3 Norma IEEE 802.11

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Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
Estándares
 La estandarización de las WLANs corre a cargo de
IEEE y WIFI Alliance.
 IEEE en la norma 802.11 se encarga de:
 Definir la especificaciones de WLANs de alta prestaciones.
 Asegurar Interoperabilidad
 Seguridad
 Calidad del Servicio.
 WIFI Alliance se encarga de:
 Certificar que un producto de un fabricante puede
interoperar con el de otro
 Promover el uso de las WLANs

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Estándares
Normas LAN/MAN


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 5.2.3 Norma IEEE 802.11

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Componentes de red 802.11
 Las redes que cumplen la norma 802.11 están
compuestas de cuatro elementos básicos:

Sistema de distribución
Punto de acceso

Estación o cliente

Medio inalámbrico

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 Estación o cliente: Dipositivo con una NIC que
cumple el estándar IEEE 802.11
 PC, Portátil, PDA,…

Adaptadores de red
inalámbricos

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 Estación o cliente
 Adaptadores de red inalámbricos
 Son módulos de radio
 Varios tipos de adaptadores Wi-Fi
 Tarjetas PCI
• Con antena incorporada
• Con antena independiente
 Adaptadores USB
• Con antena interna
• Con antena externa
 Adaptadores PCMCIA
• Con antena interna
• Con antena externa

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 Tarjetas PCI
 Con antena incorporada
• Más habituales
• Problema: son muy sensibles al lugar donde
se coloque el ordenador
 Con antena independiente
• Permite poner la antena en una posición en
la que la señal llegue con más intensidad.
• Las tarjetas PCI compatibles con IEEE
802.11n presentan la particularidad de
tener tres antenas.


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Estación o cliente

 Tarjetas PCI
 Ventajas
• Fiables, ya que una vez instalados no suelen
presentar ningún problema.
 Inconvenientes
• Precisan instalación de hardware
• No permite su uso nada más que en un
ordenador


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 Adaptadores USB
 Con antena interna
• Más habituales, con menor alcance y más
económicos
 Con antena externa
• Más ganancia y, por lo tanto, más calidad de señal
• También hay adaptadores compatibles con IEEE
802.11n con tres antenas.


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 Adaptadores USB
 Ventajas
• Gran movilidad, lo que nos permite colocarlos en el
sitio donde tengamos una mejor señal.
• Se pueden utilizar en cualquier ordenador, pues solo
es necesario que tengamos un puerto USB disponible.
• En caso de necesidad es muy sencillo pasarlos de un
equipo a otro (sólo hay que instalar los drivers
correspondientes).

 Inconvenientes
• Bastante más inestables que las tarjetas PCI – Wifi
• Los modelos con antena interior no suelen tener
mucha ganancia, por lo que en sitios con mala
calidad de señal no suelen funcionar muy bien.


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
Estación o cliente

 Adaptadores PCMCIA
 Con antena interna
• Más prácticos para un portátil, pero tienen algo
menos de alcance (ganancia menor) que los
modelos con antena externa.
 Con antena externa
• Tienen mayor alcance que los de antena
interna. La antena no suele ser demasiado
grande, y normalmente se puede plegar para el
transporte, por lo que no suele ser muy molesta.
También hay adaptadores IEEE 802.11n con tres
antenas, pero en este caso suelen ser internas,
más que nada por razones prácticas.


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 Adaptadores PCMCIA
 Ventajas
• Suelen tener una mejor calidad de recepción que los
adaptadores USB, prácticamente la misma que una
tarjeta PCI - Wi-Fi.
 Inconvenientes
• Solo se puede utilizar en ordenadores que dispongan
de puerto PCMCIA.
• Todos ellos precisan la instalación de drivers.


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 Punto de acceso (AP):
 Dispositivo que realiza el “control del acceso al
medio” a los clientes de WLAN y permiten la
conexión a la red cableada (puente)
 Un punto de acceso es un concentrador
inalámbrico.
 Debe distinguirse de un router inalámbrico, que es
muy común en el mercado actual. Un router
inalámbrico es una combinación entre un punto
de acceso y un router, y puede ejecutar tareas
más complejas que las de un punto de acceso.


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 Punto de acceso (AP):
 Puente: dispositivo que permite interconectar
diferentes redes, independientemente del
protocolo que cada una utilice. Trabaja en los
niveles 1 y 2 del modelo OSI
 Un router permite también interconectar varias
redes, pero a diferencia de un puente, estas
deben utilizar el mismo protocolo. (Nivel 3, p.e,
IP)
 Si se desea interconectar dos redes que utilizan
el mismo protocolo (p.e. IP) es recomendable
utilizar un router.


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 Estación y AP
 Antenas
 Antenas direccionales o directivas
 Orientan la señal en una dirección muy
determinada con un haz estrecho pero de largo
alcance.
 El alcance de una antena direccional viene
determinado por una combinación de la
ganancia de la antena, la potencia de emisión
del punto de acceso emisor y la sensibilidad de
recepción del punto de acceso receptor. Fuera
de la zona de cobertura no se escucha nada.
 Se suelen utilizar para unir dos puntos a largas
distancias


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 Estación y AP
 Antenas
 Antenas omnidireccionales
 Orientan la señal en todas direcciones con un
haz amplio pero de corto alcance
 Se suelen utilizar para dar una señal extensa en
los alrededores
 Antenas sectoriales
 Son la mezcla de las antenas direccionales y las
omnidireccionales.
 Son más costosas
 Se suelen utilizar cuando se necesita llegar a
largas distancias y a la vez, a un área extensa.


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 Medio inalámbrico: Uso de a RF para transportar
las MAC_PDUs.


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 Sistema de Distribución: Tecnología LAN o WLAN utilizada
para ampliar el área de cobertura de una WLAN.
 En el caso inalámbrico:
 Existen varios AP.
 Un AP actúa como maestro, llamado WDS AP.
 Los demás son AP esclavos y actúan como repetidores,
llamados WDS Station.
 Todos en el mismo canal.
 SSID común o diferente.
 No es estándar. No es soportado por todos los equipos
incluso pueden haber incompatibilidades.
 Incompatible con algunos mecanismos de seguridad.


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 5.2.3 Norma IEEE 802.11


29

Norma IEEE 802.11
Norma IEEE 802.11

LLC (802.2)

MAC

PHY


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Norma IEEE 802.11. Nivel físico

 Nivel Físico (PHY)
 Topología celular.
 Half-duplex
 Se utilizan las bandas de frecuencia de 2,4 y
5 GHz
 No requieren el uso de licencia
 En cada banda existen un conjunto de canales


Norma IEEE 802.11. Nivel físico

 Nivel Físico (PHY)
 Topología celular.
 Alternativas de nivel físico

Norma Banda Velocidad
802.11a 5 GHz 54 Mbps
802.11b 2,4 GHz 11 Mbps
802.11g 2,4 GHz 54 Mbps
802.11n las dos 200 Mbps

Redes de área local inalámbricas31

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Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos

 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio CSMA/CA
1) Antes de transmitir una información, una
estación debe determinar el estado del
medio (libre o ocupado)
2) Si el canal no está ocupado, se realiza
una espera adicional llamada espaciado
entre tramas (IFS)
3) Si el canal se encuentra ocupado o se
ocupa durante la espera, se ha de
esperar hasta el final de la transacción
actual


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enlace de datos

 Subnivel MAC
4) Tras finalizar la transacción actual se ejecuta el
algoritmo de Backoff
 Determina una espera adicional y aleatoria
escogida uniformemente en un intervalo llamado
ventana de contienda (CW)
 Se mide en ranuras temporales (slots)
4) Si durante esta espera el medio no permanece
libre durante un tiempo igual o superior a IFS,
dicha espera queda suspendida hasta que se
cumpla dicha condición.


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enlace de datos Llegada dato a transmitir
Espera
 Subnivel MAC
Datos IFS IFS IFS IFS
CW
Estación
A
Datos
CW
B
Datos
Backoff
C
Datos
Backoff CW
D
Datos
Backoff CW
E


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enlace de datos
Norma IEEE 802.11
 Subnivel MAC
 Problemas en WLAN:
 Nodos ocultos. Canal ocupado por estación que
otro nodo no oye.
 Nodos expuestos. Estación cree que el canal
está ocupado aunque está libre ya que el nodo
que oye no interfiere en su comunicación.


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enlace de datos

 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio MACA
 Contienda con posibilidad de reserva para
evitar colisiones (CSMA/CA, CA = Collision
Avoidance)
 RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send)
 No se emplea debido a la sobrecarga si:
 Pocas estaciones en la red.
 Red muy densa. Todas las estaciones en el alcance
de todos.
 Tramas pequeñas.


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enlace de datos
 Subnivel MAC
 Técnica de acceso al medio MACA


38

enlace de datos

 Subnivel MAC
 Cada MAC_PDU con datos es asentida por el
receptor.
 Implementa algoritmos de encriptación y
autenticación.
 Una MAC_PDU puede contener hasta 4
direcciones MAC (origen, destino, transmisor y
receptor).


39

enlace de datos

 Subnivel MAC
 Existen tres tipos de MAC_PDUs:
 Datos
 Control
 Gestión


40

enlace de datos

 Subnivel MAC
 MAC_PDUs de datos:
 Transportan información de nivel superior
(MAC_SDU)
 La MAC_PCI es de 34 bytes.
 La MTU es de 2312.
 En el caso de muchas interferencias se habilita la
fragmentación/ensamblado de la MAC_SDU


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enlace de datos
Norma IEEE 802.11
 Subnivel MAC
 MAC_PDUs de control:
 Se usan para la “reserva” del medio y reconocimiento.
 ACK lo envía el subnivel MAC para reconocer que ha
recibido correctamente una MAC_PDU de datos.
• No indica que el destino de la MAC_PDU lo ha recibido
 RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send) para la reserva
del medio
• RTS lo envía el subnivel MAC para solicitar el uso del
medio y el tiempo total que lo va a necesitar (duración
reserva)
• CTS lo envía el subnivel MAC como respuesta a un RTS,
indica que el subnivel MAC que envió RTS puede enviar
y la duración de la reserva (tiempo que queda de
reserva)


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enlace de datos
 Subnivel MAC
 MAC_PDUs de gestión:
 Sirven para gestionar el enlace inalámbrico.
 Beacon. La envía subnivel MAC periódicamente
para informar de la existencia de una red
inalámbrica
• Intervalo es un parámetro configurable
 Probe request. Sirve para que el subnivel MAC
rastree un área en busca de redes inalámbricas.
• Se informa de las velocidades soportadas
 Probe response. Enviado por el subnivel MAC en
respuesta a un Probe request.
 Association request. Sirve para que el subnivel MAC
solicite “conectarse” a una red inalámbrica.
 Association response. Confirmación de la
“conexión” a una red inalámbrica.
 Otras.


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 5.2.3 Norma IEEE 802.11


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Topologías de red IEEE 802.11
 El bloque de comunicación básico de una red
802.11 es el BSS (Basic Service Set) o celda.
 Un BSS tiene un área de cobertura de tal forma que
todas las estaciones que pertenezcan al BSS pueden
comunicarse entre ellas.
 Se le asigna un nombre conocido como SSID (Service
Set Identifier)
 Según el número de BSSs y dispositivos que aparezca
existen tres tipos de redes 802.11:
 Redes Ad hoc o Independientes BSS (IBSS).
 Sólo existen clientes.
 Redes Infraestructura o Infraestructura BSS.
 Existen clientes y un punto de acceso.
 EBSS
 Existen múltiples BSS para permitir mayores áreas de
cobertura


45


 Tipos de redes 802.11 Ad hoc


46

 Tipos de redes 802.11 Infraestructura BSS


47

 Tipos de redes 802.11 EBSS

BSS BSS

EBSS

48

Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
 Cada AP tiene un BSSID, que coincide con la MAC
de su interfaz Wireless, y un SSID, configurado por el
administrador de la red.
 En EBSS cada celda tendría el mismo SSID pero se
distinguiría por el BSSID de su AP.
 En la norma no se limita el número de clientes a los
que un AP puede dar servicio.
 Un cliente para “conectarse” a una red inalámbrica
debe conocer el BSSID y el SSID de la celda.
 Los APs envían periódicamente Beacon con el BSSID y
opcionalmente con el SSID
 El cliente envía un Probe request con el SSID esperando
un Probe response del AP con su BSSID.


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 Un cliente con el BSSID y SSID de una celda solicita la
asociación (conexión) a un AP mediante Association
Request
 El AP si acepta al cliente le envía una Association
Response con un identificador de Asociación
 El AP registra en su tabla de direcciones la MAC del
cliente
 Un AP controla la comunicación de todos los clientes
que tiene asociado
 Los clientes nunca se comunican directamente entre
ellos
 Sólo procesan MAC_PDUs que provengan del AP al
que están asociado.


50

 Los APs mantienen tablas de direcciones como los
puentes
 Aprenden del tráfico que pasa por él
 Reenvían basándose en la dirección MAC destino
 Un AP, conectado a un sistema de distribución, actúa
como un puente, pero
 Inyecta tráfico en la interfaz wireless si el destino es uno de sus
clientes o es broadcast/multicast
 Inyecta tráfico en el sistema de distribución como lo haría un
puente
 El AP adaptaría el direccionamiento lógico si es necesario
 P.E: sistema de distribución basado en 802.3


51

Asociación


52

Envío de MAC-PDU de datos


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