Redes LAN y WAN UNIDAD. Nuevas tecnologías: WiFi. Clase 1 Clase 2

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1 Redes LAN y WAN UNIDAD 1 Nuevas tecnologías: WiFi Clase 1 Clase 2

2 Exposición 1.8. Señal y ruido: sensibilidad, pérdida y ganancia La calidad de señal que tenemos en una zona de cobertura wireless viene determinada por la relación entre la potencia de la señal recibida y el nivel de ruido existente, incluyendo posibles señales interferentes. A dicha diferencia de potencias se le conoce como la relación señal-ruido o SNR, este margen es medido en decibelios. Por encima de 15dB de señal SNR la calidad de la señal recibida es aceptable. Así pues, dicho umbral de señal SNR, al movernos alrededor de un punto de acceso, nos determinará un área de cobertura determinada. Sensibilidad, pérdida y ganancia La sensibilidad de un dispositivo AP es la mínima magnitud en la señal de entrada requerida para producir una determinada magnitud en la señal de salida, dada una determinada relación señal/ruido. La pérdida de propagación es la cantidad de señal necesaria para llegar de un extremo de la conexión wireless al otro. Es decir la cantidad de señal que se pierde al atravesar un espacio. La ganancia de propagación es la cantidad de señal que se emite desde un extremo de la conexión wireless al otro. Existen distintos dispositivos que producen o aportan ganancia a la señal las antenas y APs wireless añaden ganancias. Para conseguir un buen funcionamiento de una WLAN, la potencia de emisión ganancia + pérdidas de propagación + sensibilidad de recepción debe ser mayor que 0. El sobrante nos indicará el margen de funcionamiento que tiene el sistema. Un buen AP debería tener de 6 a 10 db de margen, lo que nos da un radio aproximado de acción de entre 30 metros en interiores y 150 metros en exteriores.

3 1.9. Seguridad y vulnerabilidad Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la seguridad. Un elevado porcentaje de redes son instaladas por administradores de sistemas sin tener en consideración la seguridad por su simplicidad de implementación y, por tanto, convirtiendo sus redes en redes abiertas, sin proteger la información que por ellas circulan. Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son la utilización de protocolos de seguridad de datos específicos para los protocolos Wi-Fi como el WEP y el WPA que se encargan de autenticación, integridad y confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos, o IPSEC (túneles IP) y el conjunto de protocolos IEEE 802.1X, proporcionados por otros dispositivos de la red de datos y de reconocida eficacia a lo largo de años de experiencia. Actualmente existe el protocolo de seguridad llamado WPA2, que es una mejora relativa a WPA, es el mejor protocolo de seguridad para Wi-Fi en este momento Autenticación: WEP, WPA, ACL sobre IP y MAC WEP (Wired Equivalent Privacy) Es el sistema de cifrado incluido en el estándar IEEE como protocolo para redes Wireless que permite cifrar la información que se transmite. Proporciona cifrado a nivel 2. Está basado en el algoritmo de cifrado RC4, y utiliza claves de 64 bits (40 bits más 24 bits del vector de inicialización IV). WPA (Wi-Fi Protected Access) Creado para corregir las deficiencias del sistema previo WEP.

4 Los investigadores han encontrado varias debilidades en el algoritmo WEP, como la reutilización del vector de inicialización (IV), del cual se derivan ataques estadísticos que permiten recuperar la clave WEP. Está diseñado para utilizar un servidor de autenticación (normalmente un servidor RADIUS) que distribuye claves diferentes a cada usuario (a través del protocolo 802.1x), sin embargo, también se puede utilizar en un modo menos seguro de clave precompartida ([PSK] - Pre-Shared Key) para usuarios de casa o pequeña oficina. La información es cifrada utilizando el algoritmo RC4 (debido a que WPA no elimina el proceso de cifrado WEP, sólo lo fortalece), con una clave de 128 bits y un vector de inicialización de 48 bits. ACL sobre IP y MAC Las ACL (Access Control List) son listas de control de acceso basadas en las direcciones físicas de la tarjetas de red MAC (Media Access Control) o en las direcciones IP lógicas del nivel de red(3) del modelo de referencia OSI. Es un sistema más de control y seguridad que se puede utilizar en las redes inalámbricas. Se configuran en los AP mediante línea de comandos. En estas listas de control de acceso se ponen las MAC o Ip que vamos a dejar pasar y al final del ACL existe siempre un denegar explícito. Esto quiere decir que dejará pasar todo lo que pongamos en el ACL de manera secuencia línea a línea y al final denegará al resto de direcciones MAC o Ip Mecanismos de seguridad Especificación original Utiliza tres mecanismos para proteger las redes WLAN: SSID (Identificador de Servicio), filtrado con dirección MAC y WEP (Privacidad Equivalente a Cable). SSID (Identificador de Servicio): es una contraseña simple que identifica la WLAN. Los clientes deben tener configurado el SSID correcto para accesar a la red inalámbrica. El uso del SSID como método único de control de acceso a la

5 infraestructura es peligroso, porque típicamente no está bien asegurado; comúnmente el punto de acceso está configurado para distribuir este parámetro en su señal guía (beacon). Filtrado con dirección MAC (Control de Acceso al Medio): restringe el acceso a computadoras cuya dirección MAC de su adaptador está presente en una lista creada para cada punto de acceso en la WLAN. Este esquema de seguridad se rompe cuando se comparte o se extravía el adaptador inalámbrico. WEP (Privacidad Equivalente a Cable): es un esquema de encriptación que protege los flujos de datos entre clientes y puntos de acceso, como se especifica en el estándar Aunque el soporte para WEP es opcional, la certificación Wi-Fi exige WEP con llaves de 40 bits. El estándar recomienda dos esquemas para definir las llaves WEP. En el primer esquema, un conjunto de hasta cuatro llaves establecidas es compartido por todas las estaciones (clientes y puntos de acceso). El problema con estas llaves es que cuando se distribuyen ampliamente, la seguridad se ve comprometida. En el segundo esquema cada cliente establece una relación de llaves con otra estación. Este método ofrece una alternativa más segura, porque menos estaciones tienen las llaves, pero la distribución de las mismas se dificulta con el incremento en el número de estaciones X Para contrarrestar los defectos de la seguridad WEP, el IEEE creó el estándar 802.1X. Se trata de un mecanismo de seguridad diseñado para proporcionar acceso controlado entre dispositivos inalámbricos clientes, puntos de acceso y servidores. Emplea llaves dinámicas en lugar de llaves estáticas usadas en la autenticación WEP, y requiere de un protocolo de autenticación para reconocimiento mutuo. Es necesario un servidor que proporcione servicios de autenticación remota de usuarios entrantes (RADIUS, Servicio Remoto de Autenticación de Usuarios Entrantes).

6 WPA (Wi-Fi Protected Access) Contiene los beneficios de encriptación del protocolo de integridad de llave temporal (TKIP, Protocolo de Llaves Integras Seguras Temporales). TKIP fue construido tomando como base el estándar WEP, además está diseñado y analizado con detalle por importantes criptógrafos para reforzar la protección ofrecida en las redes WLAN. También emplea 802.1X como método de autenticación en conjunto, con uno de los protocolos EAP estándar disponibles. EAP (Protocolo de Autenticación Extensible) es un protocolo punto a punto que soporta múltiples métodos de autenticación. Debido a que la tecnología WLAN se basa en transmisión sobre ondas de radio, con cobertura en áreas que pueden ser ambientes públicos o privados, se han tomado en cuenta importantes consideraciones acerca de la seguridad en la red; las actividades están dirigidas por la especificación de seguridad WPA (Acceso de Protección Wi-Fi) desarrollada por el IEEE en conjunto con la alianza Wi-Fi. Esta especificación proporciona una mayor encriptación de datos para corregir las vulnerabilidades de seguridad WEP, además de añadir autenticación de usuarios que no se habían contemplado Protocolo EAP Definido en la RFC 2284, es el protocolo de autentificación extensible para llevar a cabo las tareas de autentificación, autorización y contabilidad (AAA). EAP fue diseñado originalmente para el protocolo PPP (Point-to-Point Protocol), aunque WPA lo utiliza entre la estación y el servidor RADIUS. Esta forma de encapsulación de EAP está definida en el estándar 802.1X bajo el nombre de EAPOL (EAP over LAN) x utiliza tres términos que es necesario concretar: Supplicant: usuario o cliente que desea ser autenticado.

7 Autenticador: elemento intermedio que suministrará el servicio una vez el "supplicat" haya sido autenticado. Servidor de Autenticación: servidor responsable de realizar una correcta autenticación del "supplicant". Ejemplo del protocolo Supplicant Authenticator Authenticator Server Client EAPOL Access point RADIUS AAA Server (RADIUS) EAP Request ID EAP Response ID RADIUS - Access Request EAP Request Challenge + ID EAP Response Challenge RADIUS - Access Challenge + ID RADIUS - Access Request EAP Success RADIUS - Access Challenge + ID 1. El authenticator envía un paquete de "EAP-Request/Identity" al supplicant tan pronto como detecte que el acoplamiento es activo. 2. El supplicant envía un paquete de "EAP-Response/Identity" al authenticator, que pasa directamente al servidor de la autenticación. 3. El servidor de la autenticación envía un desafío al authenticator. El authenticator desempaqueta el contenido del paquete IP, lo empaqueta de nuevo en EAPOL y lo envía al supplicant. 4. El supplicant responde al desafío vía el authenticator y pasa la respuesta al servidor de autenticación.

8 5. Si el supplicant proporciona identidad apropiada, el servidor de autenticación responde con un mensaje de éxito al authenticator, que es pasado así mismo al supplicant. El authenticator permite a partir de este momento el acceso al supplicant Diseño de redes Wi-Fi Vamos a ver un ejemplo práctico de diseño de redes wi-fi, tomando un edificio principal y otro adyacente. El edificio principal El edificio principal tiene los siguientes requisitos. Con perfil Interno Con perfil externo Requisitos del edificio principal Dar servicio Wireless Lan seguro con cobertura total a las plantas: Planta principal de recepción, planta primera y planta segunda. Concurrencia máxima prevista de usuarios conectados: 20 Dar servicio Wireless Lan público con cobertura total a la planta principal donde se ubica la recepción. Concurrencia máxima prevista de usuarios conectados: 10 Solución: En dicho edificio noble, por su constitución (sin hormigón armado) y estructura (estancias bastante abiertas), el área de cobertura de un punto del acceso tipo Roamabout R2 ubicado en la primera planta (planta noble), cubre perfectamente la planta superior e inferior así como parte del sótano con un nivel de señal superior al umbral establecido. Este dispositivo Roamabout R2 dispone de 2 slots para sendas tarjetas Pcmcias. Cada una de ellas utiliza un canal radio, pero trabajando ambas dentro de la misma red inalámbrica, puesto que utilizan el mismo identificador de red y tienen la misma configuración. En este caso, los canales utilizados son el 1 y el 11. Ello nos permite doblar el ancho de banda disponible hasta 22 Mbps así como balancear usuarios entre ambos canales radio de forma dinámica en función de la calidad del enlace radio que el usuario perciba mejor. Con el fin de evitar interferencias entre ambas tarjetas radio, hemos

9 conectado una antena exterior a una de las pcmcias y la hemos separado aproximadamente un metro. Así mismo, gracias a la ganancia adicional de dicha antena hemos aumentado la potencia de señal transmitida. Finalmente, para proporcionar el servicio wireless externo en la planta de recepción hemos utilizado otro punto de acceso independiente, Roamabout R1 que utiliza otro identificador de red wireless así como el canal nº6 para suministrar dicho servicio. La ubicación de dicha estación ha sido en la planta de recepción a una altura de un par de metros a fin de que el transito de personas no afecte su rendimiento. En este caso, a pesar de que el área de cobertura de ambos perfiles se solapa, no hay interferencias entre canales radio. Cada uno de estos puntos de acceso da acceso a redes inalámbricas diferentes y aisladas entre ellas, con direccionamiento diferente y servicios diferentes. RED WIRELESS A PERFIL INTERNO RED WIRELESS B PERFIL EXTERNO CH 1 CH 11 CH 6 El edificio adyacente El edificio adyacente tiene los siguientes requisitos:

10 Con perfil Interno Con perfil externo Requisitos del edificio principal Dar servicio Wireless Lan seguro con cobertura total a la sala de formación y salas de reuniones distribuidas entre la planta 1 y 2. Dar servicio Wireless Lan seguro con cobertura total a la planta 0.c) Concurrencia máxima prevista de usuarios conectados por punto de acceso inalámbrico: 20 Dar servicio Wireless Lan público con cobertura total a la biblioteca. Concurrencia máxima prevista de usuarios conectados: 10 Solución: En dicho edificio por su constitución (básicamente hormigón armado) y estructura (despachos), el área de cobertura de un punto de acceso tipo Roamabout R2 es relativamente pequeño comparativamente al área del caso anterior. Así pues, nos encontramos con un edificio de 4 plantas en donde tendremos que utilizar diversos puntos de acceso para cubrir las áreas deseadas con los niveles deseados y en donde aprovecharemos 4 canales radio en lugar de los 3 non-overlaping. RED WIRELESS A PERFIL INTERNO RED WIRELESS B PERFIL EXTERNO CH 9 CH 1 CH 5 CH 13 CH 9 CH 1 CH 5 Estos dispositivos Roamabout R2 disponen de 2 slots para sendas tarjetas Pcmcias. Cada una de ellas utiliza un canal radio, pero trabajando ambas dentro de la misma red inalámbrica, puesto que utilizan el mismo identificador de red y tienen la misma configuración. En este caso, los canales utilizados son 4: Con este diseño podemos

11 doblar el ancho de banda disponible hasta 22 Mbps por planta, puesto que el hormigón armado nos aísla cada una de estas plantas, así como balancear usuarios entre ambos canales radio de forma dinámica en función de la calidad del enlace radio que el usuario perciba como mejor. Con el fin de evitar interferencias entre ambas tarjetas radio, hemos conectado una antena exterior a una de las pcmcias y la hemos separado aproximadamente un metro. De este modo también conseguimos orientar cada una da los canales radio hacia alas distintas de la misma planta. Finalmente, para proporcionar el servicio wireless externo a la biblioteca utilizamos otro punto de acceso independiente, Roamabout R1 que utiliza otro identificador de red wireless así como el canal nº5 para suministrar dicho servicio. La ubicación de dicha estación ha sido en la planta -3. Al igual que en el edificio anterior cada una de estas redes wireless dan acceso a redes inalámbricas independientes, con direccionamiento diferente y servicios diferentes Topologías WLAN: Canales, bandas medias y solapamiento Topologías WLAN Existen tres topologías de red inalámbrica: Las PAN o tecnología Bluetooth alternativa al cable, son útiles cuando la conectividad debe alcanzar una radio de acción de entre 9 y 30 metros (por ejemplo, concentradores LAN, otros dispositivos móviles, teléfonos móviles, PC y otros dispositivos como impresoras y cámaras) dependiendo de la potencia de la tecnología Bluetooth. Las LAN son válidas en edificios o estructuras que pueden estar dispersas en un radio de acción de entre 150 metros y hasta un kilómetro y medio, según la penetrabilidad de los muros y suelos de los edificios. Las WAN pueden funcionar hasta donde llegue la cobertura aérea en un país. Entre las conexiones por aire se incluyen los teléfonos móviles y los datos bidireccionales, que presentan diferentes anchos de banda, coberturas y precios.

12 Las WAN pueden tener dificultades para penetrar en el interior de algunos edificios. Las redes por satélite constituyen el método más innovador, aunque su funcionamiento se lleva a cabo con anchos de banda más moderados. WAN (Wide Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) LAN (Local Area Network) PAN (Personal Area Network) PAN LAN MAN WAN Standards Bluetooth a, 11b, 11g HyperLAN , MMDS, LMDS GSM, GPRS, CDMA, 2.5-3G Speed < 1 Mbps Mbps 22Mbps Kbps Range Short Medium Medium - long Long Applications peer-to-peer devide-to-device Enterprise networks Fixed, last mile access PDAs, Mobile phones, cellular access Canales, bandas medias y solapamiento La frecuencia libre que comprende la banda de 2,4 Ghz utilizada por los dispositivos wireless está subdividida en canales, que varían de acuerdo a las leyes de los diferentes países que los regulan. El estándar IEEE define una separación mínima entre canales de 5 Mhz, por lo que, empezando de Ghz. tendremos: Canal 01: Ghz Canal 02: Ghz. Canal 03: Ghz. Canal 04: Ghz. Canal 05: Ghz. Canal 06: Ghz. Canal 07: Ghz.

13 Canal 08: Ghz. Canal 09: Ghz. Canal 10: Ghz. Canal 11: Ghz. Canal 12: Ghz. Canal 13: Ghz. Canal 14: Ghz. Cada canal necesita un ancho de banda de 22 Mhz para transmitir la información, por lo que se produce un inevitable solapamiento de varios canales contiguos. Para evitar interferencias en presencia de varios puntos de acceso cercanos, estos deberían estar en canales no solapables, que podrían ser: 2, 7 y 12 // 3, 8 y 13 // 4, 9 y 14 // 1, 8 y 14. El número de canales disponibles de ser usados para dar servicio Wireless Lan según el estándar b varía entre países. En España se pueden utilizar hasta 13 canales, los mismos que en toda la comunidad europea. Sin embargo, el número de canales disponibles en USA son 11. Es por ello que hay Pcmcias que sólo permiten trabajar con 11 ( FCC ) y no con 13 ( ETSI ) canales radio aunque con la contraprestación de ser algo más baratas. En la UOC disponemos de tarjetas ETSI. Ello tiene alguna ventaja como veremos posteriormente para el caso de un proyecto corporativo. Si bien según el estándar b sólo se dispone de hasta 3 canales para trabajar simultáneamente sin solapamiento, es posible llegar a utilizar hasta 4 con un análisis de cobertura in situ, de forma que la interferencia entre ellos sea pequeña. Cuando se trabaja con 3 canales radio, los 3 canales sin solapamiento utilizados son el (3 Mhz libres entre canales) mientras que en Europa podríamos utilizar hasta 4 siendo estos el El hecho de poder trabajar con 4 canales en lugar de 3 nos facilita la planificación de canales radio en instalaciones con varios puntos de acceso inalámbricos y sobre todo cuando estos se distribuyen entre varias plantas de un edificio Wi-Max: El futuro

14 Últimamente se habla mucho de Wi-Fi, una tecnología inalámbrica, que en sus diferentes versiones (802.11a, b y g) puede ofrecer desde 11 Mbit/s hasta 54 Mbit/s, y de sus distintas aplicaciones, especialmente en los hot-spots (hoteles, aeropuertos, estaciones de servicio, centros de convenciones y comerciales, pueblos, etc.), en los que se ofrece acceso a Internet, en muchos casos, de forma gratuita, lo que hace que los modelos de negocio no prosperen. Pues bien, todo esto se puede ver enormemente afectado por un nuevo estándar del que está empezando a hablar, el x, conocido como WiMAX, que es una especificación para redes metropolitanas inalámbricas (WMAN) de banda ancha, que está siendo desarrollado y promovido por el grupo de la industria WiMAX (Worldwide Interoperaability for Microwave Access), cuyos dos miembros más representativos son Intel y Nokia. Como sucedió con la marca Wi-Fi, que garantiza la interoperabilidad entre distintos equipos, la etiqueta WiMAX se asociará globalmente con el propio nombre del estándar. El hecho de que WiMAX no sea todavía una tecnología de consumo ha permitido que el estándar se desarrolle conforme a un ciclo bien establecido, lo que es garantía de su estabilidad y de cumplimiento con las especificaciones.

15 En diciembre de 2005, el IEEE aprobó el estándar del WiMAX MÓVIL, el e, que permite utilizar este sistema de comunicaciones inalámbricas con terminales en movimiento. Muchos fabricantes de hardware y operadores estaban esperando a esta decisión para empezar a desplegar redes de wimax. Ahora ya pueden hacerlo. Lo que ocurría en la práctica es que pocos se atrevían a invertir en wimax bajo el único estándar aprobado hasta ahora, el d, que sólo sirve para aquellos terminales que están en un punto fijo. Ahora ya saben qué especificaciones técnicas debe tener el hardware del wimax móvil, que es mucho más jugoso económicamente, con lo que es posible diseñar infraestructuras mixtas fijo-móvil. En Corea se han materializado las ventajas de un WiMAX móvil trabajando en 2,3Ghz y se le ha acuñado el nombre de WiBRO (Wireless Broadband), esta iniciativa empieza sus despliegues comerciales en el El estándar puede alcanzar una velocidad de comunicación de más de 100 Mbit/s en un canal con un ancho de banda de 28 MHz (en la banda de 10 a 66 GHz), mientras que el a puede llegar a los 70 Mbit/s, operando en un rango de frecuencias más bajo (<11 GHz). Es un claro competidor de LMDS. WiMAX Wi-Fi Mobile-Fi UMTS y cdma2000 Velocidad 124 Mbit/s Mbit/s 16 Mbit/s 2 Mbit/s Cobertura km 300 m 20 km 10 km Licencia Si/No No Si Si Ventajas Velocidad y Velocidad y Velocidad y Rango y Alcance Precio Movilidad Movilidad Comparativa de WiMAX frente a otras tecnologías Estas velocidades tan elevadas se consiguen gracias a utilizar la modulación OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing) con 256 subportadoras, la cual puede ser implementada de diferentes formas, según cada operador, siendo la variante de OFDM empleada, un factor diferenciador del servicio ofrecido. Esta técnica de modulación es la que también se emplea para la TV digital, sobre cable o satélite, así como para Wi-Fi (802.11a), por lo que está suficientemente probada.

16 Soporta los modos FDD y TDD para facilitar su interoperabilidad con otros sistemas celulares o inalámbricos.

17 + Información Webgrafía Desencriptar Wifi En esta página encontrarás cómo desencriptar redes wifi. Blog wimax Interesante blog dedicado a la tecnología WiMAX. Wimax Más información acerca de WIMAX en Wikipedia. CLASE 2 + Información

18 CLASE 2 + Información

19 Ejercicios WIMAX y WI-FI Señala las diferencias y similitudes que encuentres entre WIMAX y WI-FI. Diferencias entre WIMAX y WI-FI Similitudes entre WIMAX y WI-FI Protocolo EAP Basándote en el siguiente esquema, explica cómo funciona el protocolo EAP. CLASE 2 Ejercicios

20 Recordar La calidad de señal que tenemos en una zona de cobertura wireless viene determinada por la relación entre la potencia de la señal recibida y el nivel de ruido existente, incluyendo posibles señales interferentes. El proceso de comunicación wireless puede caracterizarse mediante los parámetros sensibilidad, pérdida y ganancia. Al utilizar las ondas de radio y el aire como medio de propagación, las comunicaciones wireless están completamente expuestas. Se han desarrollado distintas técnicas y algoritmo con el fin de mantener las comunicaciones lo más protegidas posibles: WEP WPA ACL El protocolo EAP es el protocolo de autentificación extensible para llevar a cabo las tareas de autentificación, autorización y contabilidad (AAA) en redes inalámbricas. Existen tres topologías distintas de redes inalámbricas: WPAN: redes inalámbricas de ámbito personal, abarcan típicamente el radio de una habitación (9-30 metros). Un ejemplo de esta tecnología es Bluetooth. WLAN: redes inalámbricas de ámbito local, abarcan normalmente un edificio o un área superior (150 metros). Como ejemplo, las redes Wi-Fi. WWAN: redes inalámbricas de área extensa, abarcan áreas territoriales muy extensas (por ejemplo, red de telefonía inalámbrica). El estándar IEEE x, conocido como WIMAX, es una especificación de redes metropolitanas inalámbricas de banda ancha. CLASE 2 Recordar