2. 2
Redes de área local inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas
2
3. 3
Redes de área local inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
3
4. 4
Introducción
Introducción
Redes sin cables
Emplean el espectro radioeléctrico
En general se integran dentro de una LAN
cableada
¿Por qué?
Permiten movilidad
Permiten instalaciones en lugares que no pueden
instalarse cables (o suponen altos costes)
Redes de área local inalámbricas 4
6. 6
Introducción
Ventajas:
Permiten las mismas características que las LAN
cableadas pero sin limitación de los cables.
Movilidad
Reducen tiempo/coste de instalación
Adaptabilidad
Funcionan tanto dentro de un edificio como entre
edificios
Inconvenientes:
Requieren un medio de transmisión basado en radio
frecuencia (RF) -> Ocupación del espectro
radioeléctrico
Menores velocidades de transmisión que en LAN
cableadas
Problemas de seguridad
7. 7
Espectro radioeléctrico
Uso del espectro inalámbrico
0-200 MHz: Radio, televisión, controles inalámbricos,
teléfonos inalámbricos, mandos de coches, televisiones,
etc.
200 MHz- 1GHz: alarmas, implantes médicos, walkie
talkies, televisión, teléfonos móviles.
1- 2 GHz: GPS, telemetría médica, teléfonos móviles
2.4 GHz: banda libre… radio satélite, teléfonos por
satélite, hornos microondas, radares meteorológicos, WI-
FI, BLUETOOTH.
2.5- 5 GHz: comunicaciones por satélite (p.e, TV)
5-50 GHz: Wi-fi, radares de policía
50-300 GHz: señales a corta distancia.
Redes de área local inalámbricas
9. 9
Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
9
10. 10
Tema 5: Redes de área local
inalámbricas
Estándares
La estandarización de las WLANs corre a cargo de
IEEE y WIFI Alliance.
IEEE en la norma 802.11 se encarga de:
Definir la especificaciones de WLANs de alta prestaciones.
Asegurar Interoperabilidad
Seguridad
Calidad del Servicio.
WIFI Alliance se encarga de:
Certificar que un producto de un fabricante puede
interoperar con el de otro
Promover el uso de las WLANs
11. 11
Estándares
Normas LAN/MAN
Redes de área local inalámbricas
11
12. 12
Redes de área local inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
12
13. 13
Componentes de red 802.11
Las redes que cumplen la norma 802.11 están
compuestas de cuatro elementos básicos:
Sistema de distribución
Punto de acceso
Estación o cliente
Medio inalámbrico
14. 14
Componentes de red 802.11
Estación o cliente: Dipositivo con una NIC que
cumple el estándar IEEE 802.11
PC, Portátil, PDA,…
Adaptadores de red
inalámbricos
15. 15
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Son módulos de radio
Varios tipos de adaptadores Wi-Fi
Tarjetas PCI
• Con antena incorporada
• Con antena independiente
Adaptadores USB
• Con antena interna
• Con antena externa
Adaptadores PCMCIA
• Con antena interna
• Con antena externa
16. 16
Componentes de red 802.11
Adaptadores de red inalámbricos
Tarjetas PCI
Con antena incorporada
• Más habituales
• Problema: son muy sensibles al lugar donde
se coloque el ordenador
Con antena independiente
• Permite poner la antena en una posición en
la que la señal llegue con más intensidad.
• Las tarjetas PCI compatibles con IEEE
802.11n presentan la particularidad de
tener tres antenas.
Redes de área local inalámbricas
17. 17
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Tarjetas PCI
Ventajas
• Fiables, ya que una vez instalados no suelen
presentar ningún problema.
Inconvenientes
• Precisan instalación de hardware
• No permite su uso nada más que en un
ordenador
Redes de área local inalámbricas
18. 18
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores USB
Con antena interna
• Más habituales, con menor alcance y más
económicos
Con antena externa
• Más ganancia y, por lo tanto, más calidad de señal
• También hay adaptadores compatibles con IEEE
802.11n con tres antenas.
Redes de área local inalámbricas
19. 19
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores USB
Ventajas
• Gran movilidad, lo que nos permite colocarlos en el
sitio donde tengamos una mejor señal.
• Se pueden utilizar en cualquier ordenador, pues solo
es necesario que tengamos un puerto USB disponible.
• En caso de necesidad es muy sencillo pasarlos de un
equipo a otro (sólo hay que instalar los drivers
correspondientes).
Inconvenientes
• Bastante más inestables que las tarjetas PCI – Wifi
• Los modelos con antena interior no suelen tener
mucha ganancia, por lo que en sitios con mala
calidad de señal no suelen funcionar muy bien.
Redes de área local inalámbricas
20. 20
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores PCMCIA
Con antena interna
• Más prácticos para un portátil, pero tienen algo
menos de alcance (ganancia menor) que los
modelos con antena externa.
Con antena externa
• Tienen mayor alcance que los de antena
interna. La antena no suele ser demasiado
grande, y normalmente se puede plegar para el
transporte, por lo que no suele ser muy molesta.
También hay adaptadores IEEE 802.11n con tres
antenas, pero en este caso suelen ser internas,
más que nada por razones prácticas.
Redes de área local inalámbricas
21. 21
Componentes de red 802.11
Estación o cliente
Adaptadores de red inalámbricos
Adaptadores PCMCIA
Ventajas
• Suelen tener una mejor calidad de recepción que los
adaptadores USB, prácticamente la misma que una
tarjeta PCI - Wi-Fi.
Inconvenientes
• Solo se puede utilizar en ordenadores que dispongan
de puerto PCMCIA.
• Todos ellos precisan la instalación de drivers.
Redes de área local inalámbricas
22. 22
Componentes de red 802.11
Punto de acceso (AP):
Dispositivo que realiza el “control del acceso al
medio” a los clientes de WLAN y permiten la
conexión a la red cableada (puente)
Un punto de acceso es un concentrador
inalámbrico.
Debe distinguirse de un router inalámbrico, que es
muy común en el mercado actual. Un router
inalámbrico es una combinación entre un punto
de acceso y un router, y puede ejecutar tareas
más complejas que las de un punto de acceso.
Redes de área local inalámbricas
23. 23
Componentes de red 802.11
Punto de acceso (AP):
Puente: dispositivo que permite interconectar
diferentes redes, independientemente del
protocolo que cada una utilice. Trabaja en los
niveles 1 y 2 del modelo OSI
Un router permite también interconectar varias
redes, pero a diferencia de un puente, estas
deben utilizar el mismo protocolo. (Nivel 3, p.e,
IP)
Si se desea interconectar dos redes que utilizan
el mismo protocolo (p.e. IP) es recomendable
utilizar un router.
Redes de área local inalámbricas
24. 24
Componentes de red 802.11
Estación y AP
Antenas
Antenas direccionales o directivas
Orientan la señal en una dirección muy
determinada con un haz estrecho pero de largo
alcance.
El alcance de una antena direccional viene
determinado por una combinación de la
ganancia de la antena, la potencia de emisión
del punto de acceso emisor y la sensibilidad de
recepción del punto de acceso receptor. Fuera
de la zona de cobertura no se escucha nada.
Se suelen utilizar para unir dos puntos a largas
distancias
Redes de área local inalámbricas
25. 25
Componentes de red 802.11
Estación y AP
Antenas
Antenas omnidireccionales
Orientan la señal en todas direcciones con un
haz amplio pero de corto alcance
Se suelen utilizar para dar una señal extensa en
los alrededores
Antenas sectoriales
Son la mezcla de las antenas direccionales y las
omnidireccionales.
Son más costosas
Se suelen utilizar cuando se necesita llegar a
largas distancias y a la vez, a un área extensa.
Redes de área local inalámbricas
26. 26
Componentes de red 802.11
Medio inalámbrico: Uso de a RF para transportar
las MAC_PDUs.
Redes de área local inalámbricas
27. 27
Componentes de red 802.11
Sistema de Distribución: Tecnología LAN o WLAN utilizada
para ampliar el área de cobertura de una WLAN.
En el caso inalámbrico:
Existen varios AP.
Un AP actúa como maestro, llamado WDS AP.
Los demás son AP esclavos y actúan como repetidores,
llamados WDS Station.
Todos en el mismo canal.
SSID común o diferente.
No es estándar. No es soportado por todos los equipos
incluso pueden haber incompatibilidades.
Incompatible con algunos mecanismos de seguridad.
Redes de área local inalámbricas
28. 28
Redes de área local inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas 28
30. 30
Norma IEEE 802.11. Nivel físico
Nivel Físico (PHY)
Topología celular.
Half-duplex
Se utilizan las bandas de frecuencia de 2,4 y
5 GHz
No requieren el uso de licencia
En cada banda existen un conjunto de canales
Redes de área local inalámbricas
31. Norma IEEE 802.11. Nivel físico
Nivel Físico (PHY)
Topología celular.
Alternativas de nivel físico
Norma Banda Velocidad
802.11a 5 GHz 54 Mbps
802.11b 2,4 GHz 11 Mbps
802.11g 2,4 GHz 54 Mbps
802.11n las dos 200 Mbps
Redes de área local inalámbricas31
32. 32
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio CSMA/CA
1) Antes de transmitir una información, una
estación debe determinar el estado del
medio (libre o ocupado)
2) Si el canal no está ocupado, se realiza
una espera adicional llamada espaciado
entre tramas (IFS)
3) Si el canal se encuentra ocupado o se
ocupa durante la espera, se ha de
esperar hasta el final de la transacción
actual
Redes de área local inalámbricas
33. 33
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio CSMA/CA
4) Tras finalizar la transacción actual se ejecuta el
algoritmo de Backoff
Determina una espera adicional y aleatoria
escogida uniformemente en un intervalo llamado
ventana de contienda (CW)
Se mide en ranuras temporales (slots)
4) Si durante esta espera el medio no permanece
libre durante un tiempo igual o superior a IFS,
dicha espera queda suspendida hasta que se
cumpla dicha condición.
Redes de área local inalámbricas
34. 34
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos Llegada dato a transmitir
Espera
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio CSMA/CA
Datos IFS IFS IFS IFS
CW
Estación
A
Datos
CW
B
Datos
Backoff
C
Datos
Backoff CW
D
Datos
Backoff CW
E
Redes de área local inalámbricas
35. 35
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Norma IEEE 802.11
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio CSMA/CA
Problemas en WLAN:
Nodos ocultos. Canal ocupado por estación que
otro nodo no oye.
Nodos expuestos. Estación cree que el canal
está ocupado aunque está libre ya que el nodo
que oye no interfiere en su comunicación.
Redes de área local inalámbricas
36. 36
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio MACA
Contienda con posibilidad de reserva para
evitar colisiones (CSMA/CA, CA = Collision
Avoidance)
RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send)
No se emplea debido a la sobrecarga si:
Pocas estaciones en la red.
Red muy densa. Todas las estaciones en el alcance
de todos.
Tramas pequeñas.
Redes de área local inalámbricas
37. 37
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Técnica de acceso al medio MACA
Redes de área local inalámbricas
38. 38
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Cada MAC_PDU con datos es asentida por el
receptor.
Implementa algoritmos de encriptación y
autenticación.
Una MAC_PDU puede contener hasta 4
direcciones MAC (origen, destino, transmisor y
receptor).
Redes de área local inalámbricas
39. 39
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
Existen tres tipos de MAC_PDUs:
Datos
Control
Gestión
Redes de área local inalámbricas
40. 40
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
MAC_PDUs de datos:
Transportan información de nivel superior
(MAC_SDU)
La MAC_PCI es de 34 bytes.
La MTU es de 2312.
En el caso de muchas interferencias se habilita la
fragmentación/ensamblado de la MAC_SDU
Redes de área local inalámbricas
41. 41
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Norma IEEE 802.11
Subnivel MAC
MAC_PDUs de control:
Se usan para la “reserva” del medio y reconocimiento.
ACK lo envía el subnivel MAC para reconocer que ha
recibido correctamente una MAC_PDU de datos.
• No indica que el destino de la MAC_PDU lo ha recibido
RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send) para la reserva
del medio
• RTS lo envía el subnivel MAC para solicitar el uso del
medio y el tiempo total que lo va a necesitar (duración
reserva)
• CTS lo envía el subnivel MAC como respuesta a un RTS,
indica que el subnivel MAC que envió RTS puede enviar
y la duración de la reserva (tiempo que queda de
reserva)
Redes de área local inalámbricas
42. 42
Norma IEEE 802.11. Nivel de
enlace de datos
Subnivel MAC
MAC_PDUs de gestión:
Sirven para gestionar el enlace inalámbrico.
Beacon. La envía subnivel MAC periódicamente
para informar de la existencia de una red
inalámbrica
• Intervalo es un parámetro configurable
Probe request. Sirve para que el subnivel MAC
rastree un área en busca de redes inalámbricas.
• Se informa de las velocidades soportadas
Probe response. Enviado por el subnivel MAC en
respuesta a un Probe request.
Association request. Sirve para que el subnivel MAC
solicite “conectarse” a una red inalámbrica.
Association response. Confirmación de la
“conexión” a una red inalámbrica.
Otras.
Redes de área local inalámbricas
43. 43
Redes de área local inalámbricas
5.1 Introducción
5.2 Estándar IEEE 802.11
5.2.1 Estándares
5.2.2 Componentes de red IEEE 802.11
5.2.3 Norma IEEE 802.11
5.2.4 Topologías de red IEEE 802.11
Redes de área local inalámbricas 43
44. 44
Topologías de red IEEE 802.11
El bloque de comunicación básico de una red
802.11 es el BSS (Basic Service Set) o celda.
Un BSS tiene un área de cobertura de tal forma que
todas las estaciones que pertenezcan al BSS pueden
comunicarse entre ellas.
Se le asigna un nombre conocido como SSID (Service
Set Identifier)
Según el número de BSSs y dispositivos que aparezca
existen tres tipos de redes 802.11:
Redes Ad hoc o Independientes BSS (IBSS).
Sólo existen clientes.
Redes Infraestructura o Infraestructura BSS.
Existen clientes y un punto de acceso.
EBSS
Existen múltiples BSS para permitir mayores áreas de
cobertura
Redes de área local inalámbricas
45. 45
Topologías de red IEEE 802.11
Tipos de redes 802.11 Ad hoc
Redes de área local inalámbricas
46. 46
Topologías de red IEEE 802.11
Tipos de redes 802.11 Infraestructura BSS
Redes de área local inalámbricas
47. 47
Topologías de red IEEE 802.11
Tipos de redes 802.11 EBSS
BSS BSS
EBSS
Redes de área local inalámbricas
48. 48
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
Cada AP tiene un BSSID, que coincide con la MAC
de su interfaz Wireless, y un SSID, configurado por el
administrador de la red.
En EBSS cada celda tendría el mismo SSID pero se
distinguiría por el BSSID de su AP.
En la norma no se limita el número de clientes a los
que un AP puede dar servicio.
Un cliente para “conectarse” a una red inalámbrica
debe conocer el BSSID y el SSID de la celda.
Los APs envían periódicamente Beacon con el BSSID y
opcionalmente con el SSID
El cliente envía un Probe request con el SSID esperando
un Probe response del AP con su BSSID.
Redes de área local inalámbricas
49. 49
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
Un cliente con el BSSID y SSID de una celda solicita la
asociación (conexión) a un AP mediante Association
Request
El AP si acepta al cliente le envía una Association
Response con un identificador de Asociación
El AP registra en su tabla de direcciones la MAC del
cliente
Un AP controla la comunicación de todos los clientes
que tiene asociado
Los clientes nunca se comunican directamente entre
ellos
Sólo procesan MAC_PDUs que provengan del AP al
que están asociado.
Redes de área local inalámbricas
50. 50
Topologías de red IEEE 802.11
Funcionamiento modo Infraestructura / EBSS
Los APs mantienen tablas de direcciones como los
puentes
Aprenden del tráfico que pasa por él
Reenvían basándose en la dirección MAC destino
Un AP, conectado a un sistema de distribución, actúa
como un puente, pero
Inyecta tráfico en la interfaz wireless si el destino es uno de sus
clientes o es broadcast/multicast
Inyecta tráfico en el sistema de distribución como lo haría un
puente
El AP adaptaría el direccionamiento lógico si es necesario
P.E: sistema de distribución basado en 802.3
Redes de área local inalámbricas