wireless 3com

LAN Training Program

TTeeccnnoollooggííaass ddee WWiirreelleessss LLAANN

OObbjjeettiivvooss

Al finalizar este curso Ud.:

• conocerá las distintas topologías posibles en que se implementan redes locales inalámbricas

• conocerá los distintos dispositivos necesarios para implementar cada topología

• conocerá los standards IEEE 801.11, 11b, 11a y 11g

• comprenderá las dificultades que presenta la comunicación inalámbrica y como se resuelven en IEEE 802.11 tanto en capa Física como en capa MAC

• conocerá algunas de las funciones de seguridad de las redes inalámbricas

• podrá configurar los tres tipos de topologías Wireless LAN

Tecnologías de Wireless LAN Página 5

Módulo 1

TTooppoollooggííaass ddee WWLLAANN

Agenda:

1. Red Ad-Hoc

2. Acceso Wireless a una LAN

3. Interconexión Wireless de Redes


Topologías: Red AdTopologías: Red Ad--HocHoc

Red Wireless

IBSS: IBSS: Independent Basic Service Set

Topologías: InfraestructuraTopologías: Infraestructura

AccessPoint

WirelessClients

AccessPoint

WirelessClients

BSS: BSS: Basic Service Set(Célula)

ESS: ESS: Extended Service Set

Interconexión Wireless de 2 LANsInterconexión Wireless de 2 LANs

WirelessBridge

WirelessBridge


Módulo 1

SSttaannddaarrddss yy DDiissppoossiittiivvooss WWLLAANN

Agenda:

1. Standards de Wireless LAN

a. IEEE 802.11b

b. IEEE 802.11a

c. IEEE 802.11g

2. Dispositivos

a. Dispositivos Cliente

b. Access Points

c. Building to Building Bridges


Standard de Wireless LANsStandard de Wireless LANs

IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MAC

FísicaFísica

EnlaceEnlace

Modelo OSIModelo OSI

PHYPHY

MACMAC

LLCLLC

Arquitectura Arquitectura IEEEIEEE

para LAN/MANpara LAN/MAN

Standards Wireless LANStandards Wireless LANde IEEEde IEEE

802.11b802.11b 802.11a802.11a 802.11g802.11g

Variantes de la Capa Física de 802.11Variantes de la Capa Física de 802.11

541002.4802.11g

54505.2802.11a

111002.4802.11b

Ancho de Banda Máximo

(en Mbps)

Distancia típica(en metros)

Banda de Operación(en GHz)

Standard


Wireless LAN Client DevicesWireless LAN Client Devices

3Com® 11a/b/g Wireless PC Card with XJACK® Antenna

3Com® 11 Mbps Wireless LAN PC Card

with XJACK® Antenna 3Com® OfficeConnect® 11Mbps Wireless LAN PC Card with XJACK® Antenna

3Com® OfficeConnect® 11 Mbps Wireless LANCardBus PC Card

3Com® 11 Mbps Wireless LANPCI Adapter

3Com® OfficeConnect® Wireless11g PC Card

3Com® OfficeConnect® 11 Mbps Wireless LAN USB Adapter

Nuevo

Nuevo

DDiissppoossiittiivvooss CClliieennttee • 3Com ofrece distintos modelos de interfaces de red. • Dada la rápida evolución de estos dispositivos se recomienda ver detalles en

www.3com.com


Access Access PointsPoints¡ Access Point:

— Punto de Acceso Inalámbrico a una LAN Ethernet— Cada Access Point genera a su alrededor un Basic Service Set o

Célula— Los Clientes Wireless se conectan a la red a través de una

“Asociación” con un Access Point

Interface802.3

(Ethernet)

Interface802.11

(WLAN)

TraducciónAutenticación

Encripción

Bridge

Modelo de FuncionamientoModelo de Funcionamiento

Interface802.11(WLAN)

AutenticaciónEncriptación


AutenticaciónEncriptación

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3

EthernetSwitchBridge 802.1D

Basic Service Set

Célula Wireless

Sistema de Distribución

RedEthernet

AsociacionesWireless

Interface802.3

(Ethernet)



Encripción

Access PointBridge 802.1D

Wireless LAN Access PointsWireless LAN Access Points

Nuevo

Nuevo

3Com® Wireless LANAccess Point 8200/8500/8700

3Com® 11 Mbps Wireless LANAccess Point 8000

3Com® OfficeConnect® Wireless 11g Access Point 3Com® OfficeConnect® 11 Mbps

Wireless Access Point


BuidingBuiding toto BuildingBuilding BridgesBridges¡ Building to Building Bridges:

— Conexión inalámbrica entre LANs— Conexiones uno-a-uno o uno-a-muchos— Desde 100 m a 16+ km

Interface802.3

(Ethernet)

Interface802.11

(WLAN)


Encripción

Bridge

BBuuiillddiinngg ttoo BBuuiillddiinngg BBrr iiddggee

• Basado en tecnología standard 802.11b • Permite conectar dos o más redes ethernet por medio de tecnología Wireless • Performance superior a dos líneas E1 • Alcance hasta 16 km • Soporte de encripción de 40 o 128 bits • Transparente a VPNs • Acepta distintos tipos de antena

WWiirreelleessss LLAANN OOuuttddoooorr BBrriiddggee SSoolluutt iioonn

• Solución integrada de Bridge y Antena, en una única caja impermeable. • Alcance hasta 16 km.

EthernetEthernetLANLANN°N° 22

EthernetEthernetLANLANN°N° 11

AsociaciónAsociaciónWirelessWireless

Modelo de FuncionamientoModelo de Funcionamiento

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3


Interface802.3

(Ethernet)



Encripción

B2BBBridge 802.1D

Interface802.3

(Ethernet)



Encripción

B2BBBridge 802.1D

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3

Interface802.3



Módulo 3

IIEEEEEE 880022..1111 -- CCaappaa FFííssiiccaa

Agenda:

1. Comunicaciones inalábricas

2. Tecnologías Spread Spectrum


Campo Electromagnético

Campo Electromagnético

----------------------------------------

--------------------------------------

--

DD

OOnnddaass EElleeccttrroommaaggnnééttiiccaass

• Generadas por el movimiento de cargas eléctricas (en general, electrones) • Útiles para transportar información. • Tienen tres propiedades clave:

o amplitud, o frecuencia y o fase.

• Una de las características más importantes de las ondas electromagnéticas es que la frecuencia es una función de la energía que transportan (o sea de la energía necesaria para generarlas)


Ondas ElectromagnéticasOndas Electromagnéticas

frecuencia = 5 ciclos por segundo o 5 Hz

Longitud de Onda λ

Am

plitu

d

Fase


Modulación

Por Frecuencia

Por Amplitud

Por Fase

MMoodduullaacciióónn

• Para que una onda electromagnética se convierta en una señal, es decir transporte información, es necesario modularla.

• Por ejemplo, si se desea representar ceros y unos (información en formato binario) es necesario utilizar alguna de sus propiedades para "codificar" cada dígito.

• Por ejemplo, se puede codificar un uno utilizando una determinada amplitud y un cero utilizando otra.


1 KHz 1 MHz 1 GHz

Radio de Onda Corta

AM Banda Ancha

FM Banda Ancha

Television Telecomunicacioness

Telefono CelularSMR, Packet Radio

PCS

Extremada-mente Baja

Muy baja

Media

Baja

Alta

Muy A

lta

Ultra A

lta

Infrarojo

Luz Visible

Ultravioleta

Rayos-X

Rayos G

amm

a

Microondas

2.4 GHz. Banda ISM1 THz

Espectro Electromagnético

EEssppeeccttrroo EElleeccttrroommaaggnnééttiiccoo

• El campo electromagnético puede transportar ondas de distintas frecuencias. • Se denomina Espectro Electromagnético a la serie de frecuencias desde la

más baja hasta la más alta (detectables). • Distintos rangos de esas frecuencias (porciones del espectro) se manifiestan

de forma distinta al hombre (es decir, son detectables por medio de instrumentos distintos) y por lo tanto se les da distintos nombre.

• Por ejemplo (rangos aproximados): o Radio: f < 1010 Hz o Microondas: 1010 Hz < f < 1012 Hz o Infrarojo: 1012 Hz < f < 1014 Hz o Luz visible: 1014 Hz < f < 1015 Hz o Luz ultravioleta: 1015 Hz < f < 1016 Hz o Rayos X: 1016 Hz < f < 1019 Hz o Rayos Gama: 1019 Hz < f


Reserva del Espectro

¡ Para la utilización del espectro se lo divide en bandas.— Una banda es un rango acotado de frecuencias.— Cada banda, a su vez puede o no dividirse en canales.— Según el tipo de aplicación, algunas bandas son más útiles que

otras. — Ancho de banda:

¢ La porción del espectro disponible para una determinada señal

¡ En cada punto del Universo, el espectro es único, por lo tanto:

— Debe haber entes que regulen su utilización.— Esto entes son, en general de alcance nacional.

RReesseerrvvaa ddeell EEssppeeccttrroo

• Hay un único espectro electromagnético • La mayoría es inútil y/o peligroso • El resto está regulado (en USA: 9 KHz. - 300 GHz.) • Ciertas frecuencias son más apropiadas a aplicaciones particulares que otras • Las naciones particulares se reservan el derecho de administrar el espectro a

su voluntad • No es común que haya acuerdos internacionales • Típicamente, existe una jerarquía de usuarios para una banda determinada:

Primario, Secundario, Permitido • Las características de la propagación varían con la frecuencia • Para algunas aplicaciones, son mejores algunas frecuencias que otras


902MHzAncho: 26MHzSuperpobladaLimitada mundialmente

2.4GHzAncho 83.5MHz Disponible MundialmenteIEEE802.11 WLANs

5.1GHzAncho 300MHz discontinuoEn desarrollo

2400 250024802440

902 928

5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900

North & South America

Americas, most of Europe

France

Spain

Japan

U-NII

EuropeHiperLAN1

U-NII

EuropeHiperLAN2*

Japan*

Bandas de RF sin Licencia

LLaass BBaannddaass IISSMM

• Industrial, Científico, Médico (Industrial, Scientific, Medical) • Se permiten dos tipos de uso sin licencia:

o Baja potencia (47 CFR (FCC) Part 15.249) o Spread-spectrum (Part 15.247)

• No hay coordinación entre usuarios sin licencia • Debe aceptarse interferencia (y no causarla a usuarios con licencia)


Antenas

¡ Son la interface física con el medio.¡ Pueden generar la señal sobre el campo electromagnético

o detectarla, es decir, es a la vez interface de trasmisión y de recepción.

¡ Por ello, no es posible trasmitir y recibir al mismo tiempo.¡ Hay dos tipos de antenas:

— Direccionales (panel)— Omnidireccionales

¡ Además las antenas se clasifican según la potencia de la señal que emiten.

Antenas

Antena Omnidireccional:• Genera una señal que se propaga en 360o en el plano

perpendicular a la antena y en 65o en el eje vertical.• Permite la conexión en cualquier dirección.

Antena Direccional o Panel:• Genera una señal que se propaga en 35o en el plano

perpendicular a la antena y en 65o en el eje vertical.• Enfoca la energía de la señal en un área más pequeña.


Propagación

¡ Las ondas y las señales transportadas por ellas, se propagan por el campo electromágnético.

¡ Modo en que la señal llega desde el trasmisor al receptor¡ Al interactuar con el ambiente las ondas de radio pueden:

— ser reflejadas (por ejemplo: metal)— pasar (por ejemplo: madera)— ser absorbidas (por ejemplo: antena)

¡ Existen factores y fenómenos que alteran la propagación de una señal electromagnética.

FFaaccttoorreess qquuee aaffeeccttaann llaa pprrooppaaggaacciióónn

• Frecuencia • Potencia de trasmisión • Condiciones

o ruido o interferencia

• Edificios y objetos en general • Tipo y orientación de la antena

FFeennóómmeennoossqquuee aalltteerraann llaa ppoossiibb iill iiddaadd ddee ddeetteecccciióónn ddee uunnaa sseeññaall

• Multipath • Fading (desvanecimiento de señal), zonas muertas • Interferencia


Multipath

¡ En casos en que las superficies de la habitación reflejen una porción importante de la señal, se produce el efecto de multipath (multicamino).

¡ El resultado es que el receptor recibe la misma señal desde distintas direcciones.

¡ Las distintas "copias" de la señal llegan más o menos desfasadas, por los que al sumarse pueden reforzarse o debilitarse.

Mapa de Intensidad de Señal

TT

RR

Reflejo de señal en paredes metálicas

Amplitud reducida como resultadode la interacción con objetos radio-trasparentes. Ocurre en el espacio libre como pérdida de camino.

Paredes, paneles, etc.

• El desvanecimiento depende de la frecuencia y de la naturaleza del material que atravieza la señal.

• El desvanecimiento "sombra" ocurre cuando algún objeto reduce la propagación por debajo de una cierta amplitud, volviendola insuficiente para la recepción.

Desvanecimiento (Fading) de señal


Interferencia

¡ No-intencional - otro tráfico legítimo— Usuarios licenciados (poco común a 2.4GHz)— Hornos de Microondas— Algunos equipos industriales— Otras WLANs, teléfonos inalámbricos, etc.

¡ Intencional (jamming)— Denegación de servicio— No debería ocurrir a 2.4GHz.

Tecnología SpreadTecnología Spread--SpectrumSpectrum¡ Utilizar mayor ancho de banda que el requerido para

trasmisiones narrowband¡ Objetivo

— mejorar integridad, seguridad y confiabilidad

¡ Además distribuye la potencia para satisfacer reglas de FCC

¡ Existen dos modalidades:— Frequency Hopping— Direct Sequence

¡ IEEE 802.11b,802.11a y 802.11g utilizan Direct Sequence


Direct Sequence

Banda de 2.4GHz2.4000GHz

2.4835GHz

Dire

ctS

eque

ncin

g Canal 1 Canal 6 Canal 11

3 canales de 22MHz de un total de 14

DDSSSSSS:: DDiirreecctt SSeeqquueenncciinngg SSpprreeaadd SSppeeccttrruumm

• Es la técnica más utilizada hoy por la posibilidad de elevar su velocidad hasta 11Mbps.

• Esta técnica de señalización divide la banda de 2.4GHz en 14 canales de 22MHz.

• Canales adyacentes se superponen parcialmente. • Los canales 1, 6 y 11 son completamente disjuntos (no se superponen).

Estos son los canales que se utilizan para trasmisión de datos. • Los datos son trasmitidos por uno de ellos sin realizar saltos.

Source: Intersil

Ventajas de DSSS


Módulo 4

IIEEEEEE 880022..1111 –– SSuubbccaappaa MMAACC

Agenda

1. Problemas para la administración del medio

2. Estaciones Ocultas

3. Imposibilidad de la detección de colisiones

4. Métodos de Acceso

5. Direccionamiento

6. Formatos de Frame

7. Detección de Errores

8. Arquitectura de los Access Points

9. Asociación

10. Roaming


Dificultades en el Método de Acceso

¡ IEEE 8022.11 no puede basarse en CSMA/CD ya que hay:— Estaciones ocultas

¢ Dos estaciones asociadas al mismo Access Point, pueden estar a tal distancia entre sí como para que una no detecte las trasmisiones de la otra

¢ Esto dificulta el "Carrier Sensing" de Ethernet— Imposibilidad de detección de colisiones propias.

¢ Las estaciones wireless no pueden trasmitir y recibir al mismo tiempo, por lo que no se pueden detectar las colisiones propias.

Distancia: OK Distancia: OK

Distancia

Métodos de Acceso

¡ IEEE 802.11 brinda la posibilidad de implementar distintos métodos de acceso:

— PCF: Point Coordination Function— DCF: Distributed Coordination Function

Métodosde Acceso

PCF (Polling)

DCF (CSMA/CA)

"Opción Larga"

"Opción Corta"


Point Coordination Function

¡ Objetivo:— Evitar colisiones (contention free access method)

¡ Método:— Polling:

¢ una estación central o Point Coordinator, idealmente el Access Point, actua como administrador del medio, otorgando a cada estación suturno de trasmisión.

¡ Utilización:— No se encuentra en los dispositivos actuales.

Distributed Coordination Function

¡ Objetivo:— Administrar el medio por medio de un método de contención

¡ Método:— CSMA/CA

¡ Opciones:— "Corta"— "Larga"— Nota:

¢ los nombres de opción corta y opción larga son utilizados sólo con fines de aprendizaje.

¢ en rigor, se trata de dos configuraciones de la misma función.


CSMA/CA

Proceso (Versión Larga)¡ La estación que tiene un frame listo para trasmitir, hace un Carrier

Sensing.¡ Si no detecta portadora (el medio está libre) envía un frame de control:

RTS (request to send) y el destinatario responde con otro: CTS (clear to send).

¡ Si el CTS es recibido exitosamente, el medio queda reservado y la estación puede ahora enviar su frame de datos.

¡ La operación termina cuando el destinatario responde al frame de datos con un frame de control: ACK (acknowledge o reconocimiento).

1. RTS2. CTS3. DATOS4. ACK

CSMA/CA

Proceso (Versión Corta)¡ Si el frame de datos es corto, la operación anterior es muy ineficiente.¡ En ese caso es preferible enviar directamente el frame de datos y

utilizar el ACK como comprobación de éxito.¡ Esta opción es la más utilizada y en general es la que viene configurada

de fábrica.¡ Muchos Access Points ofrecen la opción de configurar un umbral en el

tamaño del frame, en ese caso:— si el frame es menor que el umbral, se utiliza la versión corta— si el frame es mayor que el umbral, se utiliza la versión larga

1. DATOS2. ACK


Formato de Frame

MAC Header Cuerpo del Frame FCS

30 0-2312 4

Fram

e C

ontr

ol

Address 1 Address 2 Address 3 Address 4

Dur

atio

n / I

D

Seq

uenc

e C

on

tro

l

Typ

e

Sub

type

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

Frames de Control: RTS / CTS / ACK

ReceivingAddress

TransmittingAddress

Fra

me

Ch

eck

Seq

uenc

eFrame Control

Type-Subtype

01-1011

Duration

Request To Send

ReceivingAddress

TransmittingAddress

Fra

me

Ch

eck

Seq

uen

ce

Frame Control

Type-Subtype

01-1100

Duration

Clear To Send

ReceivingAddress

TransmittingAddress

Fra

me

Ch

eck

Seq

uen

ce

Frame Control

Type-Subtype

01-1101

Duration

Acknowledge

TTiippoo yy SSuubbttiippoo ddee FFrraammeess Los campos tipo y subtipo identificán la función del frame. Hay frames de tres tipos: Management 00 Control 01 Datos 10 Subtipos de Control Poll 1010 RTS Request To Send 1011 CTS Clear To Send 1100 ACK Acknowledgement 1101 CF-End Contention Free 1110 CF-End+CF-Ack 1111


Proceso de Asociación

DS: Distribution System

BSS

AAssoocciiaacciióónn

• Es el proceso por el cual una estación se conecta a un Access Point (en el caso de un BSS o un ESS) o a otra estación (peer) en el caso de un IBSS.

• Este proceso debe suceder para que la estación pueda comenzar su comunicación.

• Durante la fase de asociación se intercambian los siguientes parámetros: o Canal de trasmisión o Identificador de la red


Roaming

1

6

11

1

11

1

6

11

1

11

Roaming

11 66

66 1111

RRooaammiinngg

• En los casos en que hay más de un Access Point una estación monitorea los distintos canales y establece en cual recibe la mejor señal, e intenta establecer una asociación.

• Si la estación, después de establecer una asociación, por algún motivo pierde contacto con el Access Point, por ejemplo porque fue transportada, intentará detectar otro Access Point e iniciar una nueva asociación.

• Este proceso es llamado Roaming. • La cobertura posible con tres canales independientes es bastante amplia, ya

que se pueden disponer los Access Points de forma que nunca se superpongan dos áreas con en mismo canal.


Módulo 5

IIEEEEEE 880022..1111 –– SSeegguurriiddaadd

Agenda

1. Autenticación

2. Encripción

3. WPA: WiFi Protected Access


Seguridad

¡ Autenticación— ACL: Listas de Control de Acceso

¡ Privacidad— WEP: Wired Equivalent Privacy

Mac Address

abcdefghijklmnopqabcdefghijklmnopq &/(&4W#W=)")=)?lsd.&/(&4W#W=)")=)?lsd.abcdefghijklmnopqabcdefghijklmnopq

SSeegguurriiddaadd::

• En una red inalámbrica la seguridad es especialmente crítica. • La seguridad se implementa en dos áreas:

o Control de Acceso – Autenticación § Listas de Acceso:

• Por dirección MAC • Por Nombre/Password (Tipo Windows) • A través de un servidor RADIUS

o Privacidad – Protección de la Información en Tránsito § Encripción:

• WEP (parte de IEEE 802.11) – 40 o 128 bits • Dynamic Security Link – 128 bits

• Adicionalmente puede protegerse la red implementando IPsec a través de la red inalámbrica, tanto en modo tunel como en modo transporte.


Seguridad: WPASeguridad: WPA¡ WPA: WiFi Protected Access

— Nuevo Standard de Seguridad— Autenticación mutua

¢ 802.1X/EAP: Extensible Authentication Protocol

¢ MIC: Message Integrity Check— Encriptación

¢ TKIP: Temporal Key Integrity Protocol

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