Licenciatura en InformáticaMonografía Para Obtener Título Profesional

Opción V Curso Especial de Titulación“Redes Inalámbricas”

Tema:“Conexiones Inalámbricas Punto a Punto Usando

WDS (Wireless Distribution System)”

Presentado por:José Antonio Sandoval Acosta

95440626

DIRECCIÓN GENERAL DEEDUCACIÓN SUPERIORTECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICOde los mochis

Planteamiento del Problema

• Se requiere enlazar en modo inalámbrico varias redes locales dentro de una ciudad en un mismo entorno de red.

• La conexión requiere una sola salida a Internet que se compartirá entre todas las redes.

• Para lograr este enlace es necesario usar el protocolo WDS.

Justificación

Al enlazar diferentes redes, estas pueden obtener información en línea. En el punto principal se encuentra el acceso a Internet, que será compartida con el resto de la red por medio del enlace inalámbrico.

Tal enlace, permitirá además que todos estén dentro de un mismo entorno de red, por lo que otros recursos de cómputo podrán ser compartidos.

Enlazar redes LAN distantes en un mismo entorno de red, por medio de equipos inalámbricos configurados como AP usando WDS.

Objetivos

Objetivos Específicos• Unir dos o más redes LAN distantes en un

mismo entorno de red.• Compartir recursos de cómputo.• Reducir costos administrativos y de operación.• Agilizar procesos administrativos.

Antecedentes Generales de las Redes Inalámbricas

¿Qué es una WLAN?• Es un tipo de red que nos proporciona un

sistema de comunicación flexible al eliminar por completo la utilización de cableado.

• Permiten una mayor movilidad por parte de los usuarios.

• Utilizan ondas electromagnéticas para enlazar los equipos.

• Es una extensión de las redes convencionales.

¿Por qué su uso?

• Casi todos los negocios necesitan de una red, si la comunicación se realiza sin una conexión física es más fácil compartir información.

• Es más cómodo y permite una mayor movilidad de los equipos.

• El intercambio de información entre los distintos medios es transparente para el usuario.

• El objetivo fundamental de las WLAN es el de proporcionar las facilidades no disponibles en los sistemas cableados y formar una red total donde coexistan los dos tipos de sistemas.

Ventajas de las WLAN

• Movilidad• Facilidad de instalación• Flexibilidad de su uso• Mayor tiempo de vida y menor gasto

mantenimiento

Desventajas de las WLAN

• Elevado costo inicial

• Velocidades de transmisión bajas

Ámbito de aplicación

• Implementación de redes en edificios históricos.• Posibilidad de volver a configurar la topología

de la red sin añadir costos adicionales. • Redes locales para situaciones de

emergencia y grupos de trabajo eventuales.• Acceso a la información mientras el usuario se

encuentra en movimiento.• Interconexión de redes de área local que se

encuentran en lugares físicos distintos.

Topologías Inalámbricas

La configuración de las WLAN se dividen en dos grandes grupos:

• Redes Ad-Hoc.

• Infraestructura (redes con puntos de acceso).

• Se puede suponer como un conjunto de máquinas portátiles que se comunican entre si para formar una LAN autónoma.

• El único requisito deriva del rango de cobertura de la señal, ya que es necesario que los terminales móviles estén dentro de este rango.

• Esta configuración es muy sencilla de implementar y no es necesario ningún tipo de gestión administrativa de la red.

Topología Ad-Hoc

• Es la configuración más sencilla, los únicos elementos necesarios son terminales con adaptadores inalámbricos.

Topología Ad-Hoc

Ventajas y Desventajas de la Topología Ad-Hoc.

Ventajas • Fácil de instalar.• No requiere administración Central.• Solo requieren estaciones y adaptadores.

Desventajas:• Alcance de transmisión corto.• No tienen acceso a servidores.• Los recursos de cómputo muy son limitados.

Topología Infraestructura

• Es aquella que extiende una red LAN común incorporando dispositivos inalámbricos mediante una estación base, denominada Punto de Acceso (AP).

• El AP une los dispositivos inalámbricos con la red cableada, y sirve de controlador central de los dispositivos inalámbricos.

• Estas configuraciones utilizan el concepto de celda (célula).

Topología Infraestructura

• En la modalidad infraestructura, todo el tráfico de red procedente de las estaciones inalámbricas pasa por un AP para poder llegar a su destino.

Ventajas y Desventajas de la Topología Infraestructura

Ventajas:• Se tiene una administración de la red.• Se pueden compartir todos los recursos de cómputo

con las estaciones móviles.

Desventajas:• La conectividad con las estaciones móviles depende

del medio ambiente.• Entre mas estaciones móviles mayor saturación de

la red.• Si falla un AP las estaciones conectadas a el

pierden comunicación con el resto de la red.

Estándares Relacionados

Modelo OSI

• OSI: Open Systems Interconnection: Divide en 7 niveles las tareas que se llevan a cabo en una comunicación entre equipos.

• Todos los niveles están bien definidos y no interferirían con los demás.

Modelo OSI

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Capa Física Inalámbrica• Proporciona los mecanismos para transmitir la

información por un determinado medio.• La Capa Física de cualquier red define la

modulación y la señalización características de la transmisión de datos mediante:

• Definir conexiones físicas entre computadoras. • Describir el aspecto eléctrico de la interfaz física.• Definir la Técnica de Transmisión. • Definir la Velocidad de Transmisión.

Señalización

Radiofrecuencia:• Espectro expandido por secuencia directa o

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).• Espectro expandido por salto de frecuencias

o FHSS (Frecuency Hopping Spread Spectrum)

Luz infrarroja

Capa de Enlace Inalámbrica

• Determina cómo los dispositivos tienen acceso al medio de transmisión para enviarla y recibir.

• Es fundamental considerar que el medio es abierto, en el pueden coexistir múltiples emisores y receptores.

• CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance): Impone a una estación que para transmitir escuche previamente el medio, para detectar si otro emisor está realizando esta función.

Estándar IEEE 802.11a

• Velocidad de 54 Mbit/s.• Alcance corto (entre 50 y 100 mts.).• Mayor costo que otros estándares.• Emplea la banda de 5 GHz.• Es incompatible con otras normas• Define un juego de 12 canales sin

traslapar.

Estándar IEEE 802.11b Wi-Fi

• Velocidad de 11 Mbit/s.• Emplea la banda de 2.4 GHz.• El la norma más utilizada en WLAN.• Define un juego de 14 canales (se utilizan los

primeros 11).• Tiene 3 canales sin traslapar.• Compatible con 802.11g.

Canales 802.11b

1 6 112 7 12

3 8 134 9 14

5 10

Estándar IEEE 802.11g

• Velocidad máxima de 54Mbit/s. • Opera en la banda 2.4 GHz sin necesidad de

licencia. • Menos saturada. • Compatible con la norma 802.11b. • Costo medio en comparación con otros

estándares.

Introducción a WDS y DSCuando se diseñó el estándar 802.11 se pensó en dos tipos básicos de servicios:

• BSS (Basic Service Set): Sólo hay un punto de acceso conectado a una red cableada, y existe una red inalámbrica definida por las estaciones conectadas a ese único AP.

• ESS (Extended Service Set): Existen múltiples APs y las estaciones conectadas a ellos puedan interconectarse de forma transparente.

Organización DS

BSS: Basic Service Set

Distribution System DS

ESS: Extended Service Set

AP AP

WDS o DS inalámbrico

AP

AP

AP AP

AP

Red Común

¿Cómo funciona WDS?• Utiliza formato especial de paquete, el cual contiene la

dirección MAC del AP y de las estaciones origen y destino.

AP 1

AP 2

Estación BLAN 2

LAN 1

Estación A

Topologías en WDS

Topología Estrella

AP 1

LAN

AP 2 AP 3 AP 4

Topologías en WDS

AP 2

Topología de Línea

LANAP 1

AP 3

Topologías en WDS

LAN

AP 3

Topología Loop o Anillo

AP 2

AP 4

AP 1

Topologías en WDS

Topología de Malla

LAN

AP 1 AP 4

AP 2 AP 3

Seguridad en WLAN

Las WLANs son más inseguras que las redes comunes cableadas, ya que el medio físico utilizado para la transmisión de datos es el aire y ondas electromagnéticas, estas son fáciles de detectar e intervenir.

Seguridad en WLANSeguridad basada en MAC

• Restringe las estaciones que se pueden comunicar con el AP filtrando por dirección MAC.

• Se cuenta con una tabla en el AP que contiene todas las MACs de los clientes pueden conectarse.

• Es una de las medidas más comunes en WLAN.

Seguridad en WLANSeguridad basada en ESSID

• Cada red inalámbrica tiene un ESSID (Extended Service Set Identifier).

• Consta de máximo 32 caracteres case-sensitive.

• Es necesario conocer el ESSID del AP para poder formar parte de la red inalámbrica.

Seguridad en WLANSeguridad basada en Beacon Frames

• Los AP mandan constantemente anuncios de la red.• .

• Los clientes móviles puedan detectar la presencia del AP y conectarse a la red inalámbrica.

• Esta forma de operación se puede deshabilitar por software en la mayoría de los AP.

• De esta forma se obliga a los usuarios a conocer las características de la red y configurarlas manualmente sin que el mismo adaptador inalámbrico lo detecte.

• WEP intenta proveer mayor seguridad en la red inalámbrica.

• Encripta los datos en las dos capas más bajas del modelo OSI.

• Utiliza llaves de 64 o 128 bits.• La llave se genera a partir de una clave (passphrase)

estática o manual. • La clave debe ser conocida por todos los clientes que

quieran conectarse a la WLAN.

Seguridad en WLANSeguridad basada en WEP (Wired Equivalent Privacy)

Ejemplo del uso de WDS

Descripción del Ejemplo

Antena

Red localAP

AP

Antena

Red localInternet

Objetivos del Enlace

• Enlazar redes LAN a través de una conexión inalámbrica.

• Las LAN deben trabajar en un mismo entorno o entidad de red.

• Compartir la salida a Internet.• Utilizar la tecnología 802.11b (11 Mbps).• Utilizar el protocolo WDS.

Factores a Considerar

• Potencia de transmisión.• Calidad de las conexiones físicas.• Longitud y calidad de los cables. • Ganancias y tipos de antenas.• Condiciones del terreno y meteorológicas

Factores a Considerar

• Zona de Fresnel.

Antena 1 Antena 2Obstáculos

Despeje Mínimo

Factores a considerar

• Distancia entre antenas.

Pp = 100+(20*Log(d))Donde: Pp = Pérdida por propagación en dBd = Distancia en kilómetros entre las antenas

Equipos a utilizar

• Antenas: Tipo direccional de 19 dB a 2.4 GHz.

• Cableado y Conexiones: LMR400 tiene una pérdida de 6 dB por cada 30 mts, trabajan a 2.4 GHz .

• Puntos de Acceso: Que trabajen con 802.11b (2.4 GHz), que soporten WDS y con una potencia mínima 15 dB.

Fórmula general

• Nivel recepción señal = Potencia transmisión a – Pérdida cable a + Ganancia antena a – Pérdida por Propagación + Ganancia antena b – Pérdida cable b

AP – cable + antena - distancia de separación + antena – cable + AP

Fórmula general

• Considerando los puntos anteriores podemos hacer una simulación de cálculo entre dos puntos:

Distancia entre los AP 3km. Potencia de Salida 15 dB por AP. Cable con perdida de 6 dB por c/30 mts.

15-6+19-(100+20(log(3)))+19-6+15

28-109.6+28= -53.6 dB. (más 10 dB de margen) -63.6 dB

Montaje• Montar las antenas de manera que tengan

visibilidad directa entre sí.• Ubicarlas cerca del eje del edificio, no en los

extremos de éste.• Asegurarse de que la zona donde la montamos

es resistente.• Asegurar bien la antena de manera que no se

mueva con el viento.• Asegurar todas las conexiones.• De ser necesario usar pararrayos.

Presupuesto

• 2 Equipos AP que soporten WDS de 15 dB o superiores.

Ruteador y AP inalámbrico Mikrotik, soporta WDS. 2 puertos 10/100 para LAN y puertos WLAN. Precio: USD $556.00 c/u.

Presupuesto

• 2 Antenas Direccionales

Antena direccional parabólica de rejilla de 19 dB, ángulo de apertura de 17 grados.Precio USD $67.00 c/u.

Presupuesto

• Cableado y conectores.60 mts. de cable LMR400. USD $2.30 mt.Conectores USD $4.90 c/u

AP $1112.00Antenas $ 134.00

Cables y conectores $ 157.60Total $1413.60 + IVA

Procedimiento (laboratorio)

Wds2

AP 1

WLAN 1192.168.1.1/24

AP 2

WLAN 1192.168.1.2/24

Ethernet 1192.170.1.1/24

Ethernet 1192.170.1.2/24

Enlace Inalámbrico

Wds1

PC 1 PC 2

192.170.1.3/24 192.170.1.4/24

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Crear y configurar la interfaz WDS

Conexión de dos LAN con WDS

Conclusiones

El uso del protocolo WDS proporciona una alternativa confiable para realizar la conexión de redes locales separadas.

También es una opción eficaz para la creación de una red inalámbrica dentro de un entorno desfavorable, ya que permite el enlace de Puntos de Acceso a la red sin tener que cablearlos directamente.

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Opción V Curso Especial de Titulación“Redes Inalámbricas”

Tema:“Conexiones Inalámbricas Punto a Punto Usando

WDS (Wireless Distribution System)”

Presentado por:José Antonio Sandoval Acosta

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