PDF de programación - 802.11b/Wi-Fi: Internet inalámbrica para todos

802.11b/Wi-Fi:

Internet inalámbrica para todos

Grupo de Sistemas y Comunicaciones

Universidad Rey Juan Carlos

[email protected]

ATI – Capítulo Territorial de Madrid

26 de febrero de 2002

Contenidos

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Contenidos

• Redes de Área Local Inalámbricas
• IP Móvil

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Contenidos (cont.)

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Redes de Área Local

Inalámbricas

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802.11b/Wi-Fi: Internet inalámbrica para todos: Redes de Área Local Inalámbricas

Introducción

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Introducción

Sistemas de transmisión inalámbrica:
• Satélites (a distintas órbitas)
• Telefonía móvil: GSM, GPRS, UMTS
• IRDA
• Bluetooth
• WLAN

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Terminología

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Terminología

• IEEE 802.11: Especificaciones para 1-2 Mbps en la banda de los 2.4
GHz. usando salto de frecuencias (FHSS) o secuencia directa (DSSS).
• IEEE 802.11b: Extensión de 802.11 para proporcionar 11 Mbps usan-

do DSSS.

• Wi-Fi (Wireless Fidelity): Término registrado promulgado por la WE-
CA para certificar productos IEEE 802.11b capaces de interoperar con
los de otros fabricantes.

• IEEE 802.11a: Extensión de 802.11 para proporcionar 54 Mbps usan-

do OFDM.

• IEEE 802.11g: Extensión de 802.11 para proporcionar 20-54 Mbps
usando DSSS y OFDM. Es compatible hacia atrás con 802.11b. Tiene
mayor alcance y menor consumo de potencia que 802.11a.

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Espectro expandido (Spread Spectrum)

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Espectro expandido (Spread Spectrum)

• Idea: transmitir ocupando una banda de frecuencias mayor de la re-

querida

• Desarrollado originalmente con fines militares, para evitar ataques/escuchas.

Patente de Lamarr/Antheils, en 1942. Usada por primera vez en un
sistema de guiado de torpedos de la armanda americana en 1962.

• Dos tipos:

– FHSS: Salto de Frecuencias (Frecuency Hopping)
– DSSS: Secuencia Directa (Direct Sequence)

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Salto de Frecuencias (FHSS)

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Salto de Frecuencias (FHSS)

• Se transmite en diferentes bandas de frecuencias, saltando de una a

otra en forma aleatoria pero predecible.

• Emisor y receptor deben compartir generador de números aleatorios

y semilla.

• 802.11 establece 75 bandas de 1 MHz.

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Secuencia Directa (DSSS)

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Secuencia Directa (DSSS)

• Aquí el espectro se expande al transmitir varios bits por cada bit

de información real.

• Para cada bit, enviamos el XOR de él y de n bits aleatorios (chipping

code):
– Para enviar un 0: 00100100010
– Para enviar un 1: 10010100110

• 802.11: Código chipping de 11 bits, permitiendo 2 Mbps (cayendo a

1 Mbps en entornos ruidosos).

• 802.11b: Utiliza una nueva forma de modulación, CCK (complemen-
tary coding keying), para proporcionar 11 Mbps (con caídas a 5.5
Mbps, 2 Mbps y 1 Mbps).

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Acceso al medio: CSMA/CA

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Acceso al medio: CSMA/CA

• En redes inalámbricas, no se puede escuchar a la vez que se trasmite:

no pueden detectarse colisiones.

• Técnica: intentar evitarlas: CSMA with Collision Avoidance:

– Si el canal está ocupado se espera a que esté libre
– Si está libre, se espera un tiempo, y si sigue libre se transmite.

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Problemas de CSMA/CA

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Problemas de CSMA/CA

• Nodos ocultos: Una estación cree que el canal está libre, pero en

realidad está ocupado por otro nodo al que no oye.

• Nodos expuestos: Una estación cree que el canal está ocupado, pero

en realidad está libre pues el nodo al que oye no le interferiría.

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MACA: Multi Access Collision Avoidance

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MACA: Multi Access Collision Avoidance

• Antes de transmitir el emisor envía una trama RTS (RequestToSend),

indicando la longitud de datos que quiere enviar.

• El receptor le contesta con una trama CTS (ClearToSend), repitiendo

la longitud.

• Al recibir el CTS, el emisor envía sus datos

Reglas para evitar los nodos ocultos y expuestos:
• Al ver un RTS, hay que esperar un tiempo por el CTS
• Al ver un CTS, hay que esperar según la longitud

802.11: MACA con CSMA/CA para enviar los RTS.

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Modos de operación

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Modos de operación

• Modo ad-hoc: Un nodo se comunica directamente con otro
• Modo infraestructura: Los nodos móviles se comunican con un punto

de acceso (access point).

– la misión principal del punto de acceso suele ser dar acceso a la red fija

– la comunicación entre nodos móviles se hace a través del punto de

acceso

– cada nodo móvil ha de asociarse a un punto de acceso antes de trans-
mitir: los puntos de acceso envían periódicamente una señal de baliza.

– un punto de acceso es simplemente un concentrador/puente (hub/bridge):

puede construirse con un ordenador, una tarjeta inalámbrica y una tar-
jeta fija.

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Seguridad

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Seguridad

• El aire es un medio compartido: cualquiera puede escuchar.
• No es muy distinto del cable: hay que alcanzar la misma seguridad.

Sin embargo se usan mecanismos adicionales.

• En 802.11b: WEP (Wireless Encryption Protocol):

– razonablemente fuerte
– computacionalemente eficiente
– exportable internacionalmente
– opcional
– recientemente roto (U.Berkeley).

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Seguridad (cont.)

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Características de WEP

• Cifrado: clave simétrica de 64 bits (40 secretos), algoritmo RC4
• Integridad: CRC-32
• Autenticación de las estaciones: reto con la misma clave de cifrado

(también SSID y direcciones MAC, pero se transmiten en claro)

Debilidades:
• Clave secreta pequeña (propuestas de 128 bits)
• Integridad pensada para el cable
• Misma clave de cifrado y autenticación

En desarrollo: Estándar IEEE 802.11i

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Consecuencias para la salud

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Consecuencias para la salud

¿?

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Consecuencias para la salud (cont.)

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IP Móvil

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Movilidad

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Movilidad

Ahora que tenemos:
• terminales ligeros y portables
• redes inalámbricas

¡queremos poder movernos con nuestro terminal por toda la red!
• Micromovilidad: Entre puntos de acceso
• Macromovilidad: Entre subredes de una organización
• Movilidad Global: Entre zonas geográficas u operadores

IP Móvil (Mobile IP): Soporte a la movilidad en IP. Pensado fundamen-
talmente para macromovilidad

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Encaminamiento en IP

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Encaminamiento en IP

• Un terminal en la red tiene una dirección IP con una parte fijada por

la subred en que se encuentra (prefijo de red).

• Las tablas de encaminamiento en los encaminadores (routers) de In-
ternet hacen que lleguen los datagramas IP a su destino mirando el
prefijo de la dirección IP de destino

• Si un terminal cambia de red, tiene que cambiar su dirección IP: las

conexiones (TCP) que tuviera abiertas se terminan.

• Aunque se empeñara en mantener su dirección IP, los datagramas no

le llegarían a la nueva subred.

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Fundamentos de IP Móvil

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Fundamentos de IP Móvil

• El terminal móvil tiene dos direcciones IP:

– Dirección Local (Home Address): Fija. Es con la que el terminal

mantiene las conexiones. Corresponde con su red local.

– Dirección de Auxilio (Care-of Address): Cambiante. Es la que
corresponde a la red en que se encuentre el móvil en un momento
dado.

• En la red local, un Agente Local (Home Agent) sabe qué Dirección

de Auxilio tiene en cada momento el terminal móvil:
– recoge los datagramas destinados a ls Dirección Local del terminal

móvil

– los reenvía dentro de un nuevo datagrama dirigido a la Dirección

de Auxilio (túnel).

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Fases

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Fases

• Descubrimiento de la Dirección de Auxilio por parte del terminal móvil
• Registro de la Dirección de Auxilio en el Agente Local.
• Túnel desde el Agente Local a la Dirección de Auxilio.

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Problemas de IP Móvil

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Problemas de IP Móvil

• El encaminamiento en triángulo es ineficiente.
• La creación de túneles es un sobrecoste.
• Cuello de botella en el Agente Local.
• Implicaciones de seguridad en cortafuegos.

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Referencias

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Referencias

• Larry L. Peterson, Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems

Approach. 2nd ed. Morgan Kaufmann 2000.

• IEEE 802.11 Wireless

http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.html
• Sultan Weatherspoon, Overview of IEEE 802.11b Security.

http://developer.intel.com/technology/itj/q22000/articles/art_5.htm

• RFC 2002: IP Mobility Support.

http://www.faqs.org/rfcs/rfc2002.html

• Charles E. Perkins, Mobile Networking Through Mobile IP

http://www.computer.org/internet/v2n1/perkins.htm

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