Aplicaciones en el Web y redes inhalámbricas. Universidad del Valle Cali - Colombia

Transcripción

1 Aplicaciones en el Web y redes inhalámbricas Universidad del Valle Cali - Colombia 1

2 Aplicaciones en el Web y Redes Inalámbricas REDES INALÁMBRICAS DE ÁREA LOCAL 2

3 Redes Inalámbricas de Área Local Agenda Introducción Conceptos Sobre Redes LAN Tecnologías Inalámbricas Para Redes LAN Estándares WLAN Estructura WLAN Seguridad Algunos lenguajes para aplicaciones inhalámbricas 3

4 Introducción Qué es una Red Inalámbrica de Área Local (WLAN)? Un sistema de comunicaciones Extensión o alternativa a una red de área local convencional. Usa tecnologías de radio frecuencia Se transmiten y reciben datos por el aire, combinando así la conectividad con la movilidad. 4

5 Introducción Por qué Inalámbricas? Movilidad Velocidad y Sencillez de Instalación Flexibilidad de Instalación Reducción de Costos Escalabilidad 5

6 Conceptos sobre redes LAN Modelo OSI (Open System Interconnetion) Modelo de referencia definido por la ISO, 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. 6

7 Conceptos sobre redes LAN 7

8 Conceptos sobre redes LAN Medios de transmisión Hacen parte de la capa física del modelo OSI Los más usados en redes LAN: Cable UTP Fibra Óptica Aire (Espectro Electromagnético, Redes Inalámbricas) El cable coaxial (obsoleto en redes LAN) Cables eléctricos (Cobre) 8

9 Tecnologías Inalámbricas Sobre Redes LAN (WLAN) Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) Bluetooth, IrDa Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) Wi-Fi, HomeRF Redes Inalámbricas de Área Amplia (WWAN o WMAN) Wi-Max, Microondas 9

10 Tecnologías WLAN 10

11 Tecnologías WLAN Inflarrojo Usan luz infrarroja con línea de vista directa o un infrarrojo difuso (IrDa) Emisores y receptores son muy simples y económicos No producen interferencia con sistemas de R.F. Limitación a espacios pequeños y usos no móviles Uso principal en redes WPAN para conexión de dispositivos y controles remotos 11

12 Tecnologías WLAN Banda Angosta (Narrow Band) Se transmite y recibe en una banda de frecuencia específica lo más estrecha posible para el paso de los datos Los usuarios tienen distintas frecuencias de comunicación, de modo que se evitan las interferencias Un filtro en el receptor se encarga de dejar pasar únicamente la señal esperada en la frecuencia asignada 12

13 Tecnologías WLAN Banda Angosta (Narrow Band) 13

14 Tecnologías WLAN Espectro Ensanchado (Spread Spectrum) Se transmite una señal con un ancho de banda mayor al que requiere la información con niveles de potencia muy bajos Se busca que la señal transmitida se asemeje al ruido El ancho de banda de la señal transmitida es más grande que el ancho de banda del mensaje original 14

15 Tecnologías WLAN Espectro Ensanchado (Spread Spectrum) 15

16 Tecnologías WLAN Espectro Ensanchado (Spread Spectrum) Ventajas Resistencia a la interferencia Estos sistemas pueden coexistir fácilmente con otros sistemas de R.F., sin ser afectados por su presencia. También presentan alta tolerancia, siendo capaces de recuperar mensajes aún con altas intereferencias en el medio. 16

17 Tecnologías WLAN Espectro Ensanchado (Spread Spectrum) Ventajas Baja densidad de Potencia La energía transmitida está dispersa a lo ancho del canal, y por lo tanto, la cantidad de energía para cada frecuencia específica es muy baja. Seguridad Algunos sistemas SS proveen medidas de seguridad incorporada en las técnicas de dispersión. Funcionamiento en bandas libres (no licenciadas) 17

18 Tecnologías WLAN Espectro Ensanchado (Spread Spectrum) Modalidades: Salto de Frecuencia (Frecuency Hopping - FHSS) Secuencia Directa (Direct Sequence - DSSS) 18

19 Tecnologías WLAN Frecuency Hopping (FHSS) La frecuencia de la portadora es modificada periódicamente siguiendo una secuencia específica. El código de dispersión corresponde a la lista de frecuencias para ser usadas por la señal portadora. El tiempo que permanecerá entre cada salto es conocido como Dwell Time. 19

20 Tecnologías WLAN Frecuency Hopping (FHSS) 20

21 Tecnologías WLAN Frecuency Hopping (FHSS) Un canal está definido por la secuencia de saltos en frecuencia. Las velocidades típicas conseguidas con sistemas FHSS son de 1 y 2 Mbps. El patrón de saltos y el tiempo entre ellos se puede definir en los dispositivos. Los sistemas FHSS tienen seguridad incorporada en la capa física, dado que para detectar una señal es necesario conocer el patrón de salto y el tiempo entre ellos. 21

22 Tecnologías WLAN Direct Sequence (DHSS) Cada bit es sustituido por una secuencia específica de bits (conocidos como chips). El proceso es conocido como chipping. En los sistemas DSSS, el código de dispersión es la secuencia de chips definida para representar los bits del mensaje. 22

23 Tecnologías WLAN Direct Sequence (DHSS) 23

24 Tecnologías WLAN Orthogonal Frecuency Division Multiplexing (OFDM) Divide la información y transmite en paralelo las fracciones de los datos usando diferentes portadoras. OFDM es más inmune a la reflexión multicamino que ambas modalidades de Espectro Disperso. 24

25 Tecnologías WLAN Bandas Utilizadas Bandas ISM (Industrial, Scientific, Medical) Potencia < 1 Watt y Modulación Spread Spectrum Mhz Mhz Mhz Bandas U-NII (Unlicensed National Information Infraestrcuture) Baja: Ghz Media: Ghz Alta: Ghz 25

26 Estándares WLAN IEEE Se creó el comité desde 1990 pero sólo hasta 1999 es aprobado definitivamente. Define las especificaciones para la capa física y de enlace de datos a ser usadas en las redes inalámbricas. 1 Mbps 1, 2 Mbps - 26

27 Estándares WLAN IEEE Capa Física: IR Infrarrojo FHSS Radiofrecuencia en la banda ISM de 2.4 Ghz DSSS Radiofrecuencia en la banda ISM de 2.4 Ghz 27

28 Estándares WLAN IEEE b Compatible con IEEE Utiliza la banda ISM de 2.4Ghz con DSSS Velocidades: 1 Mbps 2 Mbps 5.5 Mbps 11 Mbps 28

29 Estándares WLAN IEEE b 29

30 Estándares WLAN IEEE b Las señales emitidas por los equipos IEEE b ocupan un ancho de banda de 22 Mhz. 11 Mhz por encima de la frecuencia central del canal y 11 Mhz por debajo de la frecuencia central del canal. 30

31 Estándares WLAN IEEE b 31

32 Estándares WLAN IEEE b Canales recomendados para la configuración de la frecuencia 32

33 Estándares WLAN IEEE g Aprobado en Junio de 2003 Compatible con IEEE b Utiliza la banda ISM de 2.4Ghz con DSSS y OFDM Velocidades: IEEE b (DSSS): 1, 2, 5. y 11Mbps IEEE g (OFDM): 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54Mbps Igual distribución de canales que IEEE b 33

34 Estándares WLAN IEEE a La banda presenta mucha menor interferencia que la banda ISM de 2.4 Ghz Velocidades: (OFDM): 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54Mbps 34

35 Estándares WLAN IEEE n Aprobado en 2007 Velocidades: Puede trabajar en dos bandas de frecuencias: 2,4 GHz (la que emplean b y g) y 5 GHz (la que usa a). Gracias a ello, n es compatible con dispositivos basados en todas las ediciones anteriores de Wi-Fi. Se espera trabaje 10 veces más rápido que la versión 11g 35

36 Estándares WLAN 36

37 Estándares WLAN Wi-Fi Wi-Fi (Wireless Fidelity) es un estándar que fue creado con el fin de garantizar la interoperabilidad de dispositivos IEEE entre distintos fabricantes. Fue definido por una alianza entre fabricantes llamada WECA (Wireless Etherent Compatibility Alliance). 37

38 Estándares WLAN Wi-Fi El Wi-Fi Alliance se encargó de ejecutar un programa de certificación y pruebas a los productos Como resultado de estas pruebas, los fabricantes añadían el logo que indicaba que la interoperabilidad de su producto había sido probada y certificada. 38

39 Posicionamiento de estándares Wireless 39

40 Estructura WLAN Los componentes básicos de una WLAN son las tarjetas de red y los puntos de acceso (en algunos casos los routers) Router inalambrico 40

41 Estructura WLAN Topología Ad Hoc o Peer to Peer Cada estación posee una tarjeta de red inalámbrica mediante la cual se conecta con todas las demás. No existe un dispositivo que controle el acceso a la red. Alcance limitado al cubrimiento de las tarjetas. 41

42 Estructura WLAN Topología de Infraestructura Los equipos se conectan a un Access Point (AP) quien controla el acceso a la red. Mayor cobertura que la topología Ad-Hoc pues el AP actúa como repetidor. Mayor capacidad de control y seguridad. 42

43 Estructura WLAN Topología de Redes Híbridas El AP actúa como puente y permite la conexión de la red inalámbrica con la red cableada. 43

44 Estructura WLAN Alcance y Cobertura Para redes internas, el alcance depende de: Tipo de construcción Materiales de paredes, divisiones, puertas, ventanas, pisos, muebles Potencia de transmisión de equipos y antenas Nivel de sensibilidad de receptores Puede estar entre 30 metros (muro de ladrillo) y 200 metros (oficina abierta) La señal se ve deteriorada por efecto de la atenuación, reflexión multi-camino y la interferencia o ruido 44

45 Estructura WLAN Atenuación La onda electromagnética pierde potencia a medida que se propaga por el aire. La señal puede superar obstáculos como paredes, muebles, divisiones, etc pero pierde potencia. 45

46 Estructura WLAN Reflexión Multi-camino (eco) La reflexión de la señal transmitida produce múltiples trayectorias que llegan al receptor. Estas reflexiones llegan con diferente fase e interfieren unas con otras. La reflexión multi-camino depende de la forma y material del sitio y de los objetos cercanos. 46

47 Estructura WLAN Interferencia o Ruido Las señales de radiofrecuencia de una WLAN pueden recibir interferencia de cualquier fuente que esté en la banda de trabajo. Para las bandas ISM (2.4Ghz) una causa común de interferencia son los teléfonos inalámbricos, radioteléfonos, hornos microndas, y otros sistemas WLAN cuya separación de canales no sea suficiente. 47

48 Estructura WLAN Auto Fallback Permite a los equipos reducir su velocidad de transmisión cuando la potencia de la señal disminuye o cuando la interferencia aumenta. Brinda una conexión in-interrumpida cuando se presentan interferencias o cuando la señal cambia de potencia. IEEE : 2-1 Mbps IEEE b: Mbps IEEE a/g: Mbps IEEE n entre 100 y 200 Mbp 48

49 Estructura WLAN Auto Roaming Usando varios APs se logra ampliar la cobertura de una WLAN. Cada AP brindará cobertura a una zona o celda Los APs deben inter-conectarse por la red cableada (exceptuando el protocolo WDS) Permite al usuario móvil intercambiar entre celdas (APs) sin perder conexión. Las tarjetas de red cambian automáticamente al AP con mejor señal. Configuración igual en todos los APs, exceptuándo la frecuencia de trabajo (canal). 49

50 Estructura WLAN Auto Roaming Para sobreponer las celdas, las frecuencias de los canales de cada AP deben estar separadas por lo menos 25 Mhz 50

51 Seguridad Configuración por defecto SSID Broadcast Filtrado de direcciones MAC WEP WPA Autenticación IEEE 802.1X IEEE i (WPA2) 51

52 Seguridad SSID Broadcast El SSID (Service Set Identifier) es el identificador de una WLAN. Todos los dispositivos asociados a una WLAN determinada deben tener configurado el mismo SSID Por defecto, los APs hacen público su SSID para facilitar el acceso a los usuarios. Al deshabilitar la publicación del SSID, se hace menos fácil la asociación de un usuario. 52

53 Seguridad Filtrado de Direcciones MAC Un AP puede restringir (por medio de una lista de acceso) las direcciones MAC de las estaciones que se conecten a él. Esta medida evita la conexión de nuevos equipos aún si estos conocen el SSID de la WLAN. 53

54 Seguridad Wired Equivalent Privacy (WEP) Mecanismo de las WLANs (a/b/g) mediante el cual la asociación de los equipos con el AP y la información transmitida entre ellos puede encriptarse. Utiliza el algoritmo de cifrado RC4. Llaves de encripción = 24bits (IV) + 40/104 (Shared Secret) = 64 / 128 bits El Vector de Inicialización (IV) se transmite en texto plano. Debe configurarse manualmente la misma llave en TODOS los dispositivos que usen la WLAN. 54

55 Seguridad Wired Equivalent Privacy (WEP) Autenticación WEP Un Ap puede ser configurado en 3 diferentes modos de autenticación WEP: Open System (No hay autenticación) Shared Key (Llave compartida) Auto / Both (Cualquier de los anteriores) El AP solo permitirá la asociación de los dispositivos que conozcan la clave de cifrado si está configurado en Shared Key. 55

56 Seguridad Wired Equivalent Privacy (WEP) 56

57 Seguridad WPA (Wi-Fi Protected Access) Propuesto por la alianza Wi-Fi en el 2003 para minimizar los riesgos de las WLAN mientras se ratificaba el estándar IEEE i. WPA = TKIP X TKIP (Temporal Key Integrity Protocol): Vectores de inicialización de 48Bits Construcción y distribución de llave de cifrado por paquete MIC (Message Integrity Code) 57

58 Seguridad Autenticación 802.1X (Protocolos EAP) La autenticación se realiza en un servidor de la red cableada. Autenticación mutua entre el cliente y el servidor de autenticación. Designación dinámica de las llaves de cifrado después de la autenticación. 58

59 Seguridad Autenticación 802.1X Proceso de Autenticación 1. El cliente se asocia con el punto de acceso 2. El punto de acceso bloquea las comunicaciones del cliente hacia la LAN 3. El cliente provee las credenciales de autenticación definidas previamente 4. El Servidor RADIUS autentica al cliente 5. El cliente autentica al servidor RADIUS 6. Se derivan las llaves de cifrado para la sesión 7. El punto de acceso usa la llave generada y permite la comunicación con el resto de la LAND 59

60 Seguridad IEEE i (WPA2) Es ratificado el 24 de Junio de 2004 Primeros productos disponibles en el mercado con certificación Wi-Fi/WPA2 en Septiembre de 2004 IEEE i = Estándar (WPA2 + AES) AES (Advanced Encryption Standard) En la mayoría de casos es necesario actualizar el hardware para usar WPA22 60