Redes de ordenadores usando Bluetooth

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1 Universidad Rey Juan Carlos Departamento de Sistemas Telemáticos y Computación Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación Redes de ordenadores usando Bluetooth 1. Enlaces Bluetooth 1.1. IEEE BlueTooth BlueTooth o IEEE aparece en 1998, es una norma desarrollada por un consorcio de empresas con el objetivo de permitir comunicación inalámbrica mediante radiofrecuencia entre dispositivos generalmente pequeños y próximos: ordenadores, PDAs, teléfonos móviles, periféricos etc. Un requisito fundamental para estos dispositivos es que sean baratos: en 2005 el precio de un módulo BlueTooth producido a gran escala es de unos 3 dólares. Esta tecnología soporta hasta 8 dispositivos en una piconet o WPAN (Wireless Personal Area Network, una red inalámbrica para la conexión de los dispostivos próximos a una persona). BlueTooth opera en la banda de 2,56 GHz y ofrece hasta 1Mbps, que se reducen a 434 Kbps al descontar la sobrecarga de los protocolos. El alcance máximo es de entre 10 y 100 metros, aunque los resultados obtenidos en la práctica por la mayoría de los equipos disponibles comercialmente son muy inferiores al venir provistos de antenas de mala calidad. En 2004 se definió la norma BlueTooth v2.0, con una velocidad de transmisión de 3Mbps (1307 Kbps para datos). En el web hay mucha información sobre este protocolo, recomendamos el articulo en la wikipedia (en inglés). En la norma Bluetooth se definen perfiles, que son servicios a nivel de aplicación. Cada dispositivo ofrece uno o más servicios, como por ejemplo Service Discovery Application Profile (SDAP). Permite conocer qué servicios ofrecen otros dispositivos próximos. Todos los equipos Bluetooth cuentan con este perfil. Emplea el protocolo SDP (Service Discovery Protocol). Human Interface Device Profile (HID). Proporciona soporte para teclados, ratones, joysticks, etc Object Push Profile (OPP). Permite enviar ficheros como fotografías o tarjetas de visita. Personal Area Networking Profile (PAN). Este servicio hace posible usar Bluetooh como protocolo de enlace bajo una red TCP/IP. Emplea el protocolo BNEP (Bluetooth Network Encapsulation Protocol). Es el servicio que utilizaremos en estas prácticas. Existen muchos otros perfiles: para dispositivos manos libres, auriculares, emisión de vídeo, etc. Para una lista completa, consultar el artículo bluetooth profile en la wikipedia (en inglés). 1

2 1.2. Protocolo BNEP El escenario de uso más habitual del protocolo BNEP es la siguiente: Una máquina que no tiene acceso por sí misma a Internet se denomina PANU (PAN User); por ejemplo, la Nokia 770 y la Nokia N800 pueden actuar como PANU. Establece un enlace Bluetooth con un NAP (Network Access Point), una estación que actúa como router, ofreciendo al PANU acceso a otra red, típicamente Internet. El NAP puede estar conectado a Internet mediante cualquier tecnología. Las aplicaciones suelen llamar al NAP simplemente teléfono. Figura 1: Conexión BNEP En este apartado estableceremos un enlace BNEP, donde unos PCs actuarán como PANU y otro PC será el NAP. Comprobaremos que disponemos de las librerías adecuadas en el PC, que el PC reconoce su interfaz Bluetooh local y también el remoto si está visible. Estableceremos una conexión L2CAP entre los ordenadores. En el PC que actuará como NAP lanzaremos el demonio pand, que ofrecerá el perfil NAP. Tras comprobar que el servicio NAP está disponible, crearemos una conexión PAN entre las máquinas. Con esto tendremos un interfaz Bluetooh en cada máquina que podremos configurar como cualquier interfaz IP Pinchamos la mochila Bluetooth (el adaptador usb) y averiguamos su dirección. $ hcitool dev Devices: hci0 00:02:72:01:A3:3D 3. Comprobamos que vemos el resto de ordenadores de los compañeros que han conectado la mochila Bluetooth. Es probable que veamos también otros dispositivos, como por ejemplo teléfonos móviles. $ hcitool scan Scanning... 00:16:CB:40:B3:C9 00:02:72:01:A3:3D Ordenador de Juan mazinger-0 2

3 4. Para establecer una conexión Bluetooth entre dos ordenadores, tenemos que conocer la dirección MAC del ordenador destino (consulta el wiki para ver la dirección de alguno de tus compañeros) $ sudo hcitool cc 00:02:72:01:A3:3D La conexión necesita permisos de root para poder establecerse, por lo que tenemos que ejectuar el comando con sudo. Comprobamos que podemos enviar paquetes del protocolo de enlace de BlueTooth (L2CAP, Logical Link Control and Adaptation Protocol) $ sudo l2ping 00:02:72:01:A3:3D Ping: 00:02:72:01:A3:3D from 00:12:37:39:17:F5 (data size 44) bytes from 00:02:72:01:A3:3D id 0 time 27.83ms 44 bytes from 00:02:72:01:A3:3D id 1 time 45.56ms 44 bytes from 00:02:72:01:A3:3D id 2 time 23.59ms (Interrumpimos el comando con Ctrl C) Podemos consultar también la pagina del manual de l2ping. $ man l2ping 5. Ahora haremos uso del servicio de descubrimiento de vecinos (protocolo SDP). Consultamos el manual del comando sdptool. $ man sdptool $ sdptool browse 00:02:72:01:A3:3D Browsing 00:02:72:01:A3:3D... Service Name: Network Access Point Service RecHandle: 0x10000 Service Class ID List: "Network Access Point" (0x1116) Protocol Descriptor List: "L2CAP" (0x0100) PSM: 15 "BNEP" (0x000f) Version: 0x0100 SEQ16: Profile Descriptor List: "Network Access Point" (0x1116) Version: 0x0100 Podemos listar los servicios de los que dispone cualquier máquina con el siguiente comando. El comando siguiente lo muestra para un teléfono móvil típico. Escanea la red para comprobar si ves algún móvil, y comprueba los servicios que ofrece: $ sdptool browse 00:17:4B:05:A2:76 grep "Service Name" sort uniq Service Name: Audio Gateway Service Name: COM 1 Service Name: Dial-up networking Service Name: Nokia PC Suite Service Name: OBEX File Transfer Service Name: OBEX Object Push 3

4 Service Name: SIM ACCESS Service Name: SyncML Client Service Name: Voice Gateway 6. Para usar el protocolo BNEP tenemos que cargar en el núcleo de linux el módulo bnep. En la mayoría de las máquinas linux podríamos usar el comando modprobe al que solo hay que indicar el nombre del módulo (modprobe bnep). 7. Comprobamos que tenemos disponible en el PC el demonio PAN. Para ello ejecutamos el comando pand sin argumentos. También consultamos su página de manual. $ pand $ man pand $ sudo pand -s -r NAP Este comando hace que quede lanzado el demonio, que permanezca a la escucha de conexiones entrantes y que se comporte como NAP (un teléfono). Comprobamos que el proceso está activo $ ps -ef grep pand root :14? 00:00:00 pand -s -r NAP koji :03 pts/7 00:00:00 grep pand 8. Con sdptool comprobamos si algún compañero ha habilitado ya el servicio PAN, y establecemos una conexión con él. Es importante recordar quién es, para más tarde establecer la red entre los dos. $ sdptool browse 00:16:41:D1:A2:86 grep "Service Name" sort uniq Service Name: Audio Source Service Name: Headset Audio Gateway Service Name: Network Access Point Service Name: Obex Push Server El servicio Network Access Point indica que podemos conectarnos a esa máquina. $ sudo pand -c 00:16:41:D1:A2:86 Cuando se haya creado la conexión, en el fichero /var/log/syslog veremos un mensaje Dec 4 21:21:09 arenales pand[7537]: Connecting to 00:16:41:D1:A2:86 Dec 4 21:21:09 arenales pand[7537]: bnep1 connected Del mismo modo, si alguien se conecta a nuestra máquina, veremos un mensaje en el log: Dec 4 21:21:09 arenales pand[7540]: New connection from 00:0A:3A:6E:FC:86 at bnep0 Ponte de acuerdo con un compañero, para que su máquina haga de NAP, la tuya de PANU. Una misma máquina no puede conectarse usando el mismo dispositivo como NAP y PANU a la vez, por lo que necesitarás a un compañero para esta práctica (o tener dos dispositivos Bluetooth). También observaremos que el comando pand -l nos muestra la conexión activa, tanto las que hayamos realizado nosotros, como las máquinas que se hayan conectado a nosotros. Por ejemplo, si nuestra máquina actúa de NAP, veremos algo como lo siguiente: 4

5 $ pand -l bnep0 00:0A:3A:6E:FC:86 NAP Si actúa como PANU, veremos algo como lo siguiente: $ pand -l bnep0 00:16:41:D1:A2:86 PANU Cuando la conexión esté establecida, tendremos disponible en cada máquina un interfaz de red llamado bnep0. 9. En la máquina PANU le asignamos al interfaz la dirección IP (que pertenece a un rango de direcciones reservado para redes privadas): ifconfig bnep y en el NAP ifconfig bnep Ahora comprobamos que el interfaz bnep esté funcionando, tanto en el NAP como en el PANU $ ifconfig bnep0 Link encap:ethernet HWaddr 00:12:37:39:17:F5 inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:14 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:14 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:1294 (1.2 KiB) TX bytes:1112 (1.0 KiB) (Hemos omitido aquí la salida correspondiente al resto de interfaces). En el PC que hace de NAP hacemos ping a nuestro propio interfaz $ ping PING ( ) 56(84) bytes of data. 64 bytes from : icmp_seq=1 ttl=64 time=0.041 ms 64 bytes from : icmp_seq=2 ttl=64 time=0.030 ms (Interrumpimos el comando con Ctrl C) Hacemos ping al interfaz del PANU $ ping PING ( ) 56(84) bytes of data. 64 bytes from : icmp_seq=1 ttl=64 time=63.7 ms 64 bytes from : icmp_seq=2 ttl=64 time=13.2 ms Repetimos lo mismo desde el PC que hace de PANU. Observamos que, como es natural, los tiempos son más altos cuando hacemos ping a un interfaz remoto. 5

6 2. Crear una piconet Hasta ahora hemos establecido conexiones directas entre cada dos máquinas. Si intentamos conectar cualquier otro PANU a alguna máquina NAP, automáticamente se creará una interfaz de red nueva. Así, la máquina NAP tendrá tantas interfaces de red como máquinas clientes. Por tanto, los clientes no podrán estar todos en la misma subred. Teniendo en cuenta lo expuesto en el apartado anterior, únete en grupos de cuatro personas. Dentro de cada grupo, una máquina actuará como NAP, y las otras tres como PANU. Conectad todas las PANU al NAP, y comprobad como el NAP aparece una interfaz de red por cada cliente. Asigna una IP de una subred diferente a cada PANU y a cada interfaz del NAP. Por ejemplo, x para el primero, x para el segundo, etc. Comprueba que existe conectividad entre los PANUs y el NAP, pero que los PANUs no se ven entre sí. Ahora asigna IPs dentro de la misma subred a todos los PANUs (por ejemplo, x). Modifica también las IPs de las interfaces del NAP. Se ven los PANUs entre sí? Ahora explicaremos por qué no. Si tienes dudas sobre qué hacer, sigue los pasos de arriba, o consulta al profesor. 1. Ahora que hemos comprobado que no es posible crear subredes directamente usando NAP, vamos a explicar cómo hacerlo combinando NAP y bridging. El objetivo es crear una red como la siguiente: +====================+ LAN Infrastructure +==================== NAP PANU PANU PANU Como se mencionaba en la introducción, cada piconet puede tener hasta 8 nodos, lo que implica que se podrán tener como máximo 7 clientes PANUs en cada subred. 6

7 2. En la parte de los clientes PANU, la configuración es exactamente igual que en el caso anterior. Asigna una IP de la red x a cada PANU. Por ejemplo, al primero la IP , al segundo la , y así sucesivamente. En el NAP, para que todos los clientes PANU puedan estar en la misma subred, habrá que crear una interfaz de red nueva, que actuará de bridge entre todas las interfaces bnepx que se creen en la parte NAP. 3. Además, en la parte NAP, ese nodo tendrá que actuar de master. Para ello, hay que modificar el fichero /etc/bluetooth/hcid.conf. La línea que contiene lm accept hay que cambiarla por lm accept, master. El demonio pand hay que lanzarlo también con la opción -M $ sudo pand -s -M -r NAP Ahora ya podemos hacer las conexiones desde los clientes PANU. 4. Para crear el bridge será necesario tener instalado el paquete bridge-utils. Una vez que tenemos instalado ese paquete, creamos la interfaz que actuará de bridge: $ sudo brctl addbr pan0 $ sudo ifconfig pan Ahora habrá que indicarle qué interfaces queremos que formen parte del bridge. En general, serán todas y cada una de las interfaces que se han creado en el NAP al conectarse los clientes PANU. $ sudo brctl addif pan0 bnep0 $ sudo brctl addif pan0 bnep1 $ sudo brctl addif pan0 bnep2... Cada una de las interfaces bnep en el NAP se configuran con la IP : $ sudo ifconfig bnep $ sudo ifconfig bnep $ sudo ifconfig bnep En este momento, a todos los efectos tenemos una subred, donde todos los clientes PANU tienen una IP de la red x, y ven al NAP con una única IP Además, existe conectividad entre los diferentes PANUs. Es igual que en el caso de una red IP sobre Ethernet, sólo que sobre Bluetooth y realizando bridging. La interfaz pan0 del NAP la podemos usar como cualquier otra interfaz de red. Por ejemplo, podemos hacer encaminamiento a una red Ethernet, asignando una dirección IP a la interfaz Ethernet, y añadiendo las rutas necesarias (con route) en cada cliente PANU. Comprueba que existe conectividad en toda la subred entre los clientes PANU mediante pings entre sus nodos. Comprueba el tráfico que pasa por cada nodo usando tcpdump o wireshark. 7