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• richard_maggiorani

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Introducción a las Redes WiFi

Meta ‣ La familia de protocolos 802.11 ‣ Los canales de los radios 802.11 ‣ La topología de las redes inalámbricas ‣ Los modos de operación en WiFi ‣ Estrategias para el enrutamiento del tráfico de red ‣Ventajas y Desventajas de las WIFI ‣Tipos de Antenas

Introducción

La principal tecnología inalámbrica que describiremos es WiFi. En la actualidad es la que ofrece la mayor cantidad de beneficios al costo más bajo entre todas las tecnologías inalámbricas. Es económica, interoperable con equipos de diferentes fabricantes y puede ser extendida para ofrecer funcionalidades mucho más allá de las previstas originalmente por los fabricantes. Esto se debe a que WiFi utiliza estándares abiertos: enrutadores, tablet PCs, laptops y teléfonos WiFi pueden interoperar porque todos adhieren al estándar 802.11. El nombre Wi-Fi Aunque se tiende a creer que el término Wi-Fi es una abreviatura de Wireless Fidelity (Fidelidad inalámbrica), equivalente a Hi-Fi, High Fidelity, término frecuente usado en la grabación de sonido, la WECA contrató a una empresa de publicidad para que le diera un nombre a su estándar, de tal manera que fuera fácil de entender y recordar. Phil Belanger, miembro fundador de Wi-Fi Alliance que apoyó el nombre Wi-Fi escribió[cita requerida]: "Wi-Fi" y el "Style logo" del Yin Yang fueron inventados por la agencia Interbrand. Nosotros (WiFi Alliance) contratamos a Interbrand para que nos hiciera un logotipo y un nombre que fuera corto, tuviera mercado y fuera fácil de recordar. Necesitábamos algo que fuera algo más llamativo que “IEEE 802.11b de Secuencia Directa”. Interbrand creó nombres como “Prozac”, “Compaq”, “OneWorld”, “Imation”, por mencionar algunos. Incluso inventaron un nombre para la compañía: VIATO.”

Estándares que certifica Wi-Fi, Artículo principal: IEEE 802.11 Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado. Son los siguientes:

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Los estándares IEEE 802.11b, IEEE 802.11g e IEEE 802.11n disfrutan de

una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbit/s, 54 Mbit/s y 300 Mbit/s, respectivamente.

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En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a,

conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y, además, no existen otras tecnologías (Bluetooth, microondas, ZigBee, WUSB) que la estén utilizando, por lo tanto existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2.4 GHz (aproximadamente un 10%), debido a que la frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance). Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también funcionan a una frecuencia de 2.4 GHz, por lo que puede presentar interferencias con la tecnología Wi-Fi. Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar Bluetooth por ejemplo se actualizó su especificación para que no existieran interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, además se necesita tener 40000 k de velocidad. La tecnología WiFi permite crear redes informáticas inalámbricas (Wireless). Es una norma de la IEEE llamada 802.11.

Su alcance varia de una máquina a otra de algunas decenas de metros a varias centenas de metros, lo que la convierte en una tecnología primordial para las redes domésticas con conexión a Internet. Esta tecnología es cada vez más utilizada por diversos equipos informáticos, PCs, organizadores (PDA), consola de videojuegos e incluso las impresoras también utilizan la tecnología WiFi para facilitar su conexión. Canales en 802.11(WiFi)

Los

dispositivos WiFi deben usar el mismo canal para poder comunicarse. Ellos envían y reciben en el mismo canal, por lo que sólo un dispositivo puede transmitir en un instante determinado. Esta modalidad de transmisión se llama half- duplex. En comunicaciones half-duplex sólo un dispositivo puede estar transmitiendo en

un momento determinado. Esto no es así en redes Ethernet, donde puede existir la posibilidad de transmitir y recibir simultáneamente en lo que se conoce como full duplex para ciertas configuraciones de hardware. Como veremos, esto se convierte en un aspecto muy importante en redes inalámbricas de larga distancia. Los canales están separados cada 5 MHz, pero las señales 802.11 ocupan 22 MHz. Para evitar interferencias se deben escoger canales que no se solapen, es decir que las respectivas señales no se superpongan en ninguna parte del espectro. Por ejemplo los canales 1, 6, y 11 no se solapan. Infraestructura de una red La siguiente lista presenta los requerimientos mínimos para la implementación de una red inalámbrica WiFi:

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Un router wifi o un punto de acceso (necesarios únicamente en el modo

infraestructura).

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Una o más tarjetas WiFi (por lo general se conectan a un puerto USB,

PCI o PCMCIA). También existen adaptadores Ethernet / WiFi que son utilizados especialmente para las consolas de videojuegos que solo disponen de un puerto Ethernet. Estos dispositivos corresponden a una norma. Actualmente, la más común es la 802.11g pero las tarjetas o routers 802.11b son compatibles con hardware más reciente. La norma 802.11b permite una velocidad teórica máxima de 11 Mbps y

la 802.11g de 54 Mbps. También existe la norma 802.11g+, que funciona a una velocidad de 108 Mbps. Si utilizamos diferentes normas, entonces la velocidad máxima será la más baja, o sea la de la norma 802.11b. También existe la norma 802.11a que no es compatible con las otras dos pero que se supone maneja mejor las zonas densas en conexiones inalámbricas WiFi. El SSID o “nombre de la red” identifica a la red, es un nombre para diferenciarla de las otras redes. Si no lo difundes, entonces solo tú lo sabrás y será más difícil conectarse a tu red. La WEP/WPA, son dos posibilidades de encriptar los datos que circulan en la red. El problema de leas redes inalámbricas WiFi es que uno no tiene ningún control sobre el medio donde circulan los datos contrariamente a las redes con cables. Encriptar los datos permite garantizar la confidencialidad de estos. Esto se hace con la ayuda de una clave. Esta clave permite también proteger el acceso a la red ya que si no la conocemos, no podemos comunicarnos y por lo tanto no podremos leer las tramas y/o enviarlas con el formato correcto. WEP consume más recursos y es fácilmente craqueable (especialmente bajo Linux) WPA es mucho mejor y mucho menos craqueable. Para mayor seguridad, se recomienda cambiar los códigos todos los meses. El filtrado de direcciones MAC, cada tarjeta de red posee una dirección MAC única, para conocerla (bajo Windows): Menu Inicio > Ejecutar > escribir cmd luego en el prompt escribir ipconfig /all.

El router WiFi por lo general permite crear una lista de direcciones MAC de las tarjetas de red que están autorizadas a conectarse a nuestra red. Es un filtro eficaz pero que también puede ser vulnerado pero con mayor dificultad. El DHCP (Dynamic Host Configuration Protocole) es un mecanismo que permite asignar automáticamente los valores necesarios para la comunicación en la red (dirección IP, mascara de subred, puerto de enlace, DNS). Es práctico pero también para un hacker, que no tendrá que adivinar la configuración de tu subred. Ventajas de las Redes Inalámbricas Las principales ventajas que ofrecen las redes inalámbricas frente a las redes cableadas son las siguientes: Movilidad. La libertad de movimientos es uno de los beneficios más evidentes las redes inalámbricas. Un ordenador o cualquier otro dispositivo (por ejemplo, una PDA o una webcam) pueden situarse en cualquier punto dentro del área de cobertura de la red sin tener que depender de que si es posible o no hacer llegar un cable hasta este sitio. Ya no es necesario estar atado a un cable para navegar en Internet, imprimir un documento o acceder a los recursos. Compartidos desde cualquier lugar de ella, hacer presentaciones en la sala de reuniones, acceder a archivos, etc., sin tener que tender cables por mitad de la sala o depender de si el cable de red es o no suficientemente largo. Desplazamiento. Con una computadora portátil o PDA no solo se puede

acceder a Internet o a cualquier otro recurso de la red local desde cualquier parte de la oficina o de la casa, sino que nos podemos desplazar sin perder la comunicación. Esto no solo da cierta comodidad, sino que facilita el trabajo en determinadas tareas, como, por ejemplo, la de aquellos empleados cuyo trabajo les lleva a moverse por todo el edifico. Flexibilidad. Las redes inalámbricas no solo nos permiten estar conectados mientras nos desplazamos por una computadora portátil, sino que también nos permite colocar una computadora de sobremesa en cualquier lugar sin tener que hacer el más mínimo cambio de configuración de la red. A veces extender una red cableada no es una tarea fácil ni barata. En muchas ocasiones acabamos colocando peligrosos cables por el suelo para evitar tener que hacer la obra de poner enchufes de red más cercanos. Las redes inalámbricas evitan todos estos problemas. Resulta también especialmente indicado para aquellos lugares en los que se necesitan accesos esporádicos. Si en un momento dado existe la necesidad de que varias personas se conecten en la red en la sala de reuniones, la conexión inalámbrica evita llenar el suelo de cables. En sitios donde pueda haber invitados que necesiten conexión a Internet (centros de formación, hoteles, cafés, entornos de negocio o empresariales) las redes inalámbricas suponen una alternativa mucho más viable que las redes cableadas. Ahorro de costos. Diseñar o instalar una red cableada puede llegar a alcanzar un alto coste, no solamente económico, sino en tiempo y molestias. En entornos domésticos y en determinados entornos empresariales donde no se dispone de una red cableada porque su instalación presenta problemas, la

instalación de una red inalámbrica permite ahorrar costes al permitir compartir recursos: acceso a Internet, impresoras, etc. Escalabilidad. Se le llama escalabilidad a la facilidad de expandir la red después de su instalación inicial. Conectar una nueva computadora cuando se dispone de una red inalámbrica es algo tan sencillo como instalarle una tarjeta y listo. Desventajas de las Redes Inalámbricas Evidentemente, como todo en la vida, no todo son ventajas, las redes inalámbricas también tiene unos puntos negativos en su comparativa con las redes de cable. Los principales inconvenientes de las redes inalámbricas son los siguientes: Menor ancho de banda. Las redes de cable actuales trabajan a 100 Mbps, mientras que las redes inalámbricas Wi-Fi lo hacen a 11 Mbps. Es cierto que existen estándares que alcanzan los 54 Mbps y soluciones propietarias que llegan a 100 Mbps, pero estos estándares están en los comienzos de su comercialización y tiene un precio superior al de los actuales equipos Wi-Fi. Mayor inversión inicial. Para la mayoría de las configuraciones de la red local, el coste de los equipos de red inalámbricos es superior al de los equipos de red cableada. Seguridad. Las redes inalámbricas tienen la particularidad de no necesitar un medio físico para funcionar. Esto fundamentalmente es una ventaja, pero se convierte en una desventaja cuando se piensa que cualquier persona con una

computadora portátil solo necesita estar dentro del área de cobertura de la red para poder intentar acceder a ella. Como el área de cobertura no está definida por paredes o por ningún otro medio físico, a los posibles intrusos no les hace falta estar dentro de un edificio o estar conectado a un cable. Además, el sistema de seguridad que incorporan las redes Wi-Fi no es de lo más fiables. A pesar de esto también es cierto que ofrece una seguridad válida para la inmensa mayoría de las aplicaciones y que ya hay disponible un nuevo sistema de seguridad (WPA) que hace a Wi-Fi mucho más confiable. Interferencias. Las redes inalámbricas funcionan utilizando el medio radio electrónico en la banda de 2,4 GAZ. Esta banda de frecuencias no requiere de licencia administrativa para ser utilizada por lo que muchos equipos del mercado, como teléfonos inalámbricos, microondas, etc., utilizan esta misma banda de frecuencias. Además, todas las redes Wi-Fi funcionan en la misma banda de frecuencias incluida la de los vecinos. Este hecho hace que no se tenga la garantía de nuestro entorno radioelectrónico este completamente limpio para que nuestra red inalámbrica funcione a su mas alto rendimiento. Cuantos mayores sean las interferencias producidas por otros equipos, menor será el rendimiento de nuestra red. No obstante, el hecho de tener probabilidades de sufrir interferencias no quiere decir que se tengan. La mayoría de las redes inalámbricas funcionan perfectamente sin mayores problemas en este sentido. Incertidumbre tecnológica. La tecnología que actualmente se esta instalando y que ha adquirido una mayor popularidad es la conocida como Wi-Fi (IEEE 802.11B). Sin embargo, ya existen tecnologías que ofrecen una mayor

velocidad de transmisión y unos mayores niveles de seguridad, es posible que, cuando se popularice esta nueva tecnología, se deje de comenzar la actual o, simplemente se deje de prestar tanto apoyo a la actual. Lo cierto es que las leyes del mercado vienen también marcadas por las necesidades del cliente y, aunque existe una incógnita, los fabricantes no querrán perder el tirón que ha supuesto Wi-Fi y harán todo lo posible para que los nuevos dispositivos sean compatibles con los actuales. La historia nos ha dado muchos ejemplos similares. Antenas usadas para wifi A continuación las 5 principales categorías de antenas 2,4 GHz comerciales utilizadas por los usuarios de WIFI, los radioaficionados y las aplicaciones en la banda ISM: El dipolo El dipolo, de forma de lapicero, es la antena básica que más se encuentra. Es omnidireccional, 0 dB de ganancia, y es utilizada para un servicio con un alcance cercano. La antena de barra exterior La antena de barra exterior, a menudo instalada en los techos. Es omnidireccional, con una ganancia de 7 a 15 dBi ligada a su dimensión vertical que puede alcanzar 2 m. Estas dos primeras antenas funcionan en polarización

V y pueden ser consideradas como antenas de estación de recepción o base ya que proporciona 360° de cobertura. La antena de panel La antena de panel o planas (tecnología interna antena quad o antena patch, red de dipolos). La ganancia va de 9 dBi (10 x 12 cm) hasta los 21 dbi (45 x 45 x 4.5 cm). Es la antena que presenta la mejor relación ganancia/volumen ocupado y también el mejor rendimiento que es alrededor de 85 a 90%. Estas antenas no son fabricadas más allá de esta ganancia máxima, ya que aparecen los problemas de acoplamiento (pérdidas) entre los niveles de los dipolos y sería necesario además doblar la superficie. El volumen de una antena de panel es mínimo. La antena parabólica La antena parabólica plana o de rejilla. El interés por su uso radica en la búsqueda de ganancias obtenidas a partir de un diámetro teórico: 18 dBi = 46 cm 19 dBi = 52 cm 20 dBi =58cm 21 dBi = 65 cm 22 dBi = 73 cm 23 dBi = 82 cm 24 dbi = 92 cm 25 dBi = 103 cm 26 dBi =115cm 27 dBi = 130 cm 28 dbi = 145 cm 29 dBi = 163 cm 30 dbi = 183 cm El rendimiento de la antena parabólica es medio, 45/55%. El volumen de la antena, teniendo en cuenta la longitud del soporte y el punto focal es considerable. Nota: cualquier parabólica puede ser utilizada para WIFI , con la condición de prever una fuente adaptada, patch o quad mono o doble, etc. La antena guía de onda ranurada. Estas antenas ya sean direccionales u omnidireccionales son utilizadas para el conseguir el mayor alcance posible, algunos kilómetros. Las antenas de panel y parabólicas

son únicamente direccionales, es decir que son utilizadas en una sola dirección (más o menos abierta) en perjuicio de otras direcciones.

¿De panel o parabólica? Las antenas de panel mayormente son las preferidas (incluso las más convenientes) cuando la comunicación es favorable, pero cuando se quiere que el sistema tenga un mayor rendimiento, entonces las antenas parabólicas se hacen necesarias. El punto de equilibrio a 21 dBi, es un panel cuadrado de 45 cm y una parabólica de d= 65 cm. Como conclusión, direccionalmente o punto a punto, es más interesante equiparse inicialmente con un panel, luego si las circunstancias lo exigen, con una parabólica. Las antenas WIFI generalmente son dotadas de conectores SMA, RP-SMA o N de acuerdo al fabricante. Nota: Existen otras antenas, menos conocidas, hechas por los usuarios de WIFI, como las Yagi, las tipo diedros, discones, etc. Pero sólo las dos primeras son utilizadas significativamente.