Implementacion De Una Red Inalambrica 6r4b1x

Universidad Autónoma De Tamaulipas

Facultad De Ingeniería Y Ciencias

Ingeniero en Telemática

Seminario De Investigación I

Estudio y diagnóstico para la implementación de una red inalámbrica en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios N° 119 de Cd. Victoria, Tamaulipas

I

Siglas Utilizadas

WIFI: Wireless Fidelity IP: Internet Protocol MAC: Media access Control LAN: Local Area Network PSK: Phase Shift Keying SSID: Service Set Identifier WAN: Wide Area Network WEB: Wired Equivalent Privacy WLAN: Wireless Local Area Network WAP: Wireless application Protocol Mbps: Megabits por Segundo PC: Personal computer UTP: Unshielded Twisted-pair

TERMINOLOGÍA USADA

Access Point WIFI (Punto de o AP): Es el dispositivo que hace de puente entre la red cableada y la red inalámbrica. Dirección IP (IP Address): Es una serie de 4 bloques de números separados por un punto que identifica a un equipo dentro de una red., por ejemplo: 80.20.140.56, 192.168.0.30. Dirección MAC: Es un control de de medios que cada adaptador, cada tarjeta de interfaz de red, ha grabado en el hardware. Es único, los puntos de o el router pueden tener una tabla de estas direcciones y permitir que se conecte únicamente esta tarjeta de interfaz de red. Dispositivo Wi-Fi: Es el dispositivo que incorpora una interfaz que soporta uno de los estándares 802.11, por ejemplo, una PDA, ordenador portátil o de sobremesa, etc. Full Duplex: Cualidad de los elementos que permiten la entrada y salida de datos de forma simultánea. El concepto está muy relacionado con el campo de las comunicaciones en vivo a través de la red, ya que indica que se puede oír y hablar al mismo tiempo. IEEE 802.11: Es el estándar que recoge las normativas a seguir para que los equipos, con el hardware adecuado, puedan comunicarse entre sí de forma inalámbrica. De este estándar hay disponibles diferentes versiones, algunas de ellas ya en desuso habiendo sido sustituidas por sus versiones más modernas. Algunas de estas versiones son la 802.11b, que nos permite enviar la información mediante ondas de radio de 2,4Ghz, a una distancia de unos 100 metros y con una velocidad de transferencia de 11Mbps. La versión 802.11g amplía la velocidad de transferencia de 11Mbps a 54Mbps. Después tendríamos la versión 802.11n que aumenta la transferencia hasta los 600Mbps, mediante el uso de más antenas para hacer uso de varios canales, lo que se denominaría tecnología MIMO. LAN: Una red de área local, es la interconexión de varios ordenadores y periféricos de no más de 100 Metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen por cable o inalámbrico.

II

PSK: Claves pre-compartidas: Un método que realiza claves creadas manualmente y estáticas, utiliza el que configura la red inalámbrica para identificarse a un Ordenador PSK. También funciona como encriptación. Router o enrutador: PC o dispositivo dedicado que se encarga de redirigir o enrutar el tráfico de una red a otra, por ejemplo, de la red local a Internet. Router WIFI: Dispositivo que integra en un solo equipo las funcionalidades de un punto de WIFI y de un enrutador. SSID (Service Set Identifier): Es para identificar y nombrar la red WAN. Cuando activamos la WLAN en el router, después configuramos sus parámetros y uno de ellos es el nombre de la red inalámbrica a identificar por nuestros dispositivos (PC y Puntos de ). WAN: Una Red de Área Amplia (Wide Area Network o WAN, del inglés). Es una red de Ordenadores gran tamaño, generalmente dispersa en un área metropolitana, a lo largo de un país o incluso a nivel planetario. La red WAN más amplia es Internet. Las redes WAN a parte del cable pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. WEP (Protocolo Equivalente Alámbrico): es un código de seguridad usado para codificar los datos transmitidos sobre una red inalámbrica. Wifi: Es una abreviatura de Wireless Fidelity, es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11. WIRELESS: Son dispositivos que soportan comunicaciones inalámbricas, en las que se utilizan modulación de ondas electromagnéticas, radiaciones o medios ópticos. Estás se propagan por el espacio vacío sin medio físico que comunique cada uno de los extremos de la transmisión. WLAN (Wireless Local Area Network): es un sistema de comunicación de datos inalámbrico, muy utilizado como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de éstas. Utiliza tecnología de radiofrecuencia que permite mayor movilidad a los s al minimizar las conexiones cableadas. WPA ( Protegido Wi-Fi): es un nivel más alto de seguridad que el WEP que combina la codificación y la autentificación para crear un nivel inquebrantable de protección

Índice

I. INTRODUCCIÓN El desarrollo actual de la tecnología cada vez nos presenta nuevos servicios y prestaciones que cubren las necesidades que van surgiendo con el paso del tiempo, creando nuevas formas de vida y trabajo. En los últimos años, el despliegue de tecnologías inalámbricas ha tenido un crecimiento exponencial. El desarrollo de la sociedad de la información y la comunicación ha contribuido a ello. Entre las nuevas tecnologías desplegadas, sobresalen las comunicaciones mediante teléfonos móviles, ordenadores portátiles y otros dispositivos de comunicación inalámbrica. Las redes inalámbricas de área local o WLAN se han hecho populares con gran rapidez, debido a su flexibilidad y servicios que ofrece esta tecnología. Con la implementación de estas redes en casas y escuelas, ha sido posible complementar sus redes cableadas y disponer de un medio distinto para compartir información y tener a internet. Esta investigación consiste en el estudio de factibilidad y diseño de una red Wi-Fi para brindar servicios de internet inalámbrico a maestros y alumnos del CBTis 119. Debido a que el uso de internet se ha vuelto cada vez más necesario en la vida diaria, y al incremento de s con dispositivos que pueden acceder a internet por medio del Wi-Fi tales como celulares, laptops, tablets, etc., el uso de una red inalámbrica es necesario para poder explotar máximo el uso de estos dispositivos, y a su vez, brindar un apoyo al personal del plantel al momento de impartir su materia.

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1.2 OBJETIVO

Objetivo General Realizar el diseño de una implementación de red inalámbrica en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios N° 119 para brindar servicios de a internet inalámbrico a los alumnos y maestros del plantel. Objetivo específico -

Realizar un estudio y diagnóstico para el diseño de una implementación de red inalámbrica en el CBTis 119 para brindar servicios de a internet inalámbrico a los alumnos y maestros del plantel.

II. Revisión de literatura

2.1 ANTECEDENTES DEL CBTIS 119 El Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios N° 119 (CBTis 119) es una institución perteneciente a la DGETI del nivel medio superior. Cuenta con 6 opciones educativas que son Soporte y Mantenimiento, istración de Recursos Humanos, Programación, Electrónica, Contabilidad y Construcción. El C. Enrique Cárdenas González, gobernador constitucional del estado de Tamaulipas, el día 4 de febrero de 1979, hizo entrega de la institución al Ing. Jesús Morales González, Director General de Educación Tecnológica Industrial en el país. Se iniciaron las actividades académicas en marzo de 1979 con 2 especialidades: Técnico Secretario Ejecutivo y Técnico en Suelos y Fertilizantes. Construcción y Equipamiento La primera y segunda etapa termina con la integración de laboratorios, talleres, doce aulas, la biblioteca y oficinas istrativas, lográndose su total equipamiento. Posteriormente se construyó la tercera etapa que consistió en cafetería, canchas deportivas, sala audiovisual y laboratorio de idiomas. En la actualidad el CBTis 119 cuenta con 27 aulas, 2483 alumnos y 150 maestros de los cuales 77 están en el turno matutino y 73 en el turno vespertino. En 1992 se compraron las primeras PC’s del plantel, que fueron 5 computadoras y una impresora. Actualmente la institución cuenta con 3 laboratorios de cómputo, uno con 24 computadoras, otro con 32 y el último con 50. Cada laboratorio tiene los equipos conectados en red a través de cable UTP y a su vez están conectados a un servidor que contiene los programas que serán utilizados por los alumnos durante el semestre. Misión del plantel El más alto objetivo de la escuela es trabajar, formando Bachilleres Técnicos con alto grado de calidad y competitividad en el desarrollo tecnológico, en las diferentes especialidades que ofrece el plantel. Visión del plantel El personal del CBTis 119 pretende ser la mejor opción en la formación de Bachilleres Técnicos para el nuevo milenio.

2.2 INTRODUCCION A LAS REDES LAN INALAMBRICAS Las tecnologías inalámbricas de comunicaciones llevan conviviendo desde hace muchos años, nada menos que desde principios de los 90. Existen varios dispositivos que permiten interconectar elementos Wi-Fi (es una abreviatura para “Wíreless Fidelity” también conocido como tecnología 802.11) de forma que puedan interactuar entre sí. Entre ellos destacan los routers, puntos de , para la emisión de la señal Wi-Fi y las tarjetas receptoras para conectar a ordenador, ya sean internas (tarjetas PCI) o bien USB. Desde hace relativamente poco tiempo, se está viviendo lo que puede significar una revolución en el uso de las tecnologías de la información. Esta revolución puede llegar a tener una importancia similar a la que tuvo la adopción de Internet por el gran público.

Figura 1.Red Inalámbrica

De una forma callada, las redes inalámbricas o Wireless Networks (WN), se están introduciendo en el mercado de consumo gracias a unos precios populares y a un conjunto de entusiastas, mayoritariamente particulares, que han visto las enormes posibilidades de esta tecnología. Las aplicaciones de las redes inalámbricas son infinitas. De momento van a crear una nueva forma de usar la información, pues ésta estará al alcance de todos a través de Internet en cualquier lugar (en el que haya cobertura). En un futuro cercano se reunificarán todo aquellos dispositivos con los que hoy contamos para dar paso a unos nuevos que perfectamente podrían llamarse Terminales Internet en los cuales estarían reunidas las funciones de teléfono móvil, agenda, terminal de vídeo, reproductor multimedia, ordenador portátil, etc.

Algunas características de las redes inalámbricas son: •

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Movilidad: permite transmitir información en tiempo real en cualquier lugar de la organización o empresa a cualquier . Esto supone mayor productividad y posibilidades de servicio. Facilidad de instalación: al no usar cables, se evitan obras para tirar cable por muros y techos, mejorando así el aspecto y la habitabilidad de los locales, y reduciendo el tiempo de instalación. También permite el instantáneo a s temporales de la red. Flexibilidad: puede llegar donde el cable no tiene , superando mayor número de obstáculos, llegando a traspasar paredes. Así, es útil en zonas donde el cableado no es posible: parques naturales, reservas o zonas escarpadas.

2.2.1 MEDIOS DE TRANSMISION INALAMBRICA Microondas Terrestres Por lo general se utilizan antena parabólica de aproximadamente 3 metros de diámetro, tienen que estar fijadas rígidamente. Este emite un estrecho haz que debe estar perfectamente enfocado con la otra antena, en este caso receptor. El uso principal de este tipo de trasmisión se da en las telecomunicaciones de largas distancias, se presenta como alternativa del cable coaxial o la fibra óptica. Microondas Por Satélite. La que hace básicamente es retransmitir información, se usan como enlace de dos transmisores/receptores terrestres denominados estación base. El satélite funciona como un espejo donde la señal rebota, su principal función es la de amplificar la señal corregirla y retransmitirla a una o más antenas. Espectro Infrarrojo (IR) Los infrarrojos son útiles para las conexiones locales punto a punto, así como para aplicaciones multipunto dentro de un arrea de cobertura limitada, ejemplo: una habitación. Son muy utilizadas en aplicaciones LAN verticales (Ejemplo: inventario de almacén), clientes conectándose en grandes áreas abiertas, impresión inalámbrica y la transferencia de archivos.

Ondas De Radio. Las ondas de radio son fáciles de genera, pueden viajar distancias muy largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación tanto en interiores como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, lo que significa que viaja en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y le receptor no tiene que alinearse físicamente. 2.2.2 TOPOLOGIAS INALAMBRICAS WIFI Tres topologías básicas: • • •

IBSS: Independent Basic Service Set BSS: Basic Service Set ESS: Extended Service Set

Ibss: Red En Modo AD HOC: Las estaciones se comunican directamente sin la necesidad de un punto de , generalmente no se conectan a otras redes más grandes.

Figura 2. Red AD HOC

Bss: Red En Modo Infraestructura: Un punto de conecta a las estaciones a una red cableada.

Figura 3. Red BSS

Ess: Red Extendida: Consiste en superponer varios BSS’s (cada uno con su AP) conectándolos a través de un sistema de distribución, que suele ser una red Ethernet.

Figura 4. Red Extendida

2.2.3 Estándar 802.11 La especificación IEEE 802.11 es un estándar internacional que define las características de una red de área local inalámbrica (WLAN). El estándar 802.11, conocido comúnmente como WiFi “Wireless Fidelity”, ha significado un salto cualitativo importante en la manera de comunicarnos a través de la red… Sus diferentes revisiones han permitido mejorar significativamente las prestaciones que nos brindaba este estándar en sus inicios en 1997. El incremento de las redes WLAN ha sido muy satisfactorio y los analistas aseguran que seguirá creciendo a pesar de la existencia de otros estándares inalámbricos (Manjón, 2009). En particular este estándar 802.11 define el protocolo y la interconexión compatible de la comunicación de equipos de datos de manera inalámbrica en una red de área local. El protocolo incluye el servicio de autenticación, un procedimiento de encriptación y desencriptación opcional, istración de energía y una reducción del consumo de energía en estaciones móviles.

Tabla 1. Comparativa entre diferentes estándares 802.11

2.2.4 Medidas de seguridad utilizadas en redes WLAN Una red con cable nos da la tranquilidad que los datos viajan por el interior del mismo, lo que implica que un posible ladrón para extraer dato debe obtener a la red a través de una conexión por cable, lo que normalmente sugiere un físico a la red, en cuanto a este físico confiere otro mecanismo de seguridad más simple. En el caso de las redes inalámbricas los datos están el aire en forma de ondas de radio y esto genera una cierta facilidad, si las comparamos con las redes cableadas, para un posible ladrón de datos. Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, debida a la masificación de s, esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). En realidad Wi-Fi está diseñado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas, cualquier uso de mayor alcance está expuesto a un excesivo riesgo de interferencias. 2.2.4.1 Protocolos De Seguridad Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son: Protocolo de Seguridad WEP, (Protocolo Equivalente Alámbrico): Es un código de seguridad usado para codificar los datos transmitidos sobre una red inalámbrica. Técnicamente se encuentra obsoleto y no ofrece ninguna protección real. Protocolo De Seguridad WPA: ( Protegido WI-FI): Es un nivel más alto de seguridad que el WEP que combina la codificación y la autentificación para crear mayor protección siempre que se utilice una contraseña suficientemente compleja para cifrar la información. Protocolo De Seguridad Wpa2 (Estándar 802.11i): Es una mejora relativa a WPA. En principio es el protocolo de seguridad más seguro para Wi-Fi en este momento. Sin embargo requieren hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo son. No obstante, no existe ninguna alternativa totalmente fiable, ya que todas ellas son susceptibles de ser vulneradas.

III. MATERIALES Y MÉTODOS Para llevar a cabo el siguiente seminario es necesario hacer un proceso en el cual se determine la mejor manera de realizarlo. Se elaborarán una serie de pasos: • • • •

Se hará un recorrido por todo el plantel para conocer su situación actual y se recopilaran los datos necesarios: Analizar la estructura de los edificios, árboles y otros objetos para encontrar posibles interferencias que puedan afectar la señal del servicio. Se elaboraran pruebas en tiempo real, para identificar cuál de las tecnologías inalámbricas es la más idónea para el estudio en proceso. Se hará una etapa analítica en la cual se establecerán los criterios de evaluación, tabulación y análisis de la información con respecto a la existencia de la línea visual entro los edificios, la distancia entre estos para el cálculo del enlace, análisis de la posibilidad técnica, operativa y costo de la investigación, etc.

3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El CBTis 119 cuenta con más de 2000 estudiantes, los cuales utilizan el internet como principal fuente de información al momento de realizar las tareas encargadas en clase. Hoy en día se ha facilitado el a dispositivos que pueden conectarse a internet sin la necesidad de cables, es decir, inalámbricamente. En esta institución, tanto maestros como alumnos cuentan con este tipo de equipos, pero no pueden hacer uso del internet, debido a que en dicha institución, no cuentan con el servicio de internet inalámbrico y esto limita a profesores, al momento de exponer algún tema, a mostrar ejemplos en ese momento, si así lo desearán, y a los alumnos que no cuentan con a internet en sus casas, a realizar investigaciones o tareas dentro de la escuela. El plantel cuenta con 3 centros de cómputo, pero en la mayoría de las ocasiones es ocupado maestros que lo necesiten para poder impartir su clase y por consiguiente se les es negado el a estudiantes que deseen realizar trabajos de la escuela. Por este motivo es importante considerar hacer un estudio para realizar la instalación de una red Wi-Fi para brindar un servicio de internet, para que las personas de dicha institución

puedan conectarse a él, ya que actualmente ha llegado a formar parte importante de nuestra vida diaria.

3.2 Situación actual El CBTis 119 tiene sus propias instalaciones, en donde cafeterías, centro de recreación, biblioteca, oficinas.

hay

aulas, laboratorios,

El plantel está formado por tres laboratorios de computación en los cuales no existe ningún tipo de conexión de red inalámbrica y solo están conectados por medio de cables Ethernet. Como se mencionó anteriormente, la Academia no posee ningún tipo de conexión, es por ello que nace la importancia de hacer el estudio previo para dar el servicio de internet inalámbrico, el cual se necesitara realizar el análisis y diseño de una red inalámbrica. Es por ello que para el diseño se desea instalar equipos Wi-Fi para que cubra toda el área de la institución, pues en un gran porcentaje de estudiantes tienen portátiles con tarjetas inalámbricas, y al estar los laboratorios copados completamente ellos pueden mediante sus portátiles acceder al internet.

3.3 Diseño de la Red Inalámbrica. 3.3.1 Diseño de la red. Para poder realizar el diseño de la red inalámbrica, lo que se hará es el rastreo de las redes inalámbricas que existen en los alrededores de la Academia ya que sin este previo análisis pueden causar interferencia en la red que se desee implementar.

El programa con el cual analizare las redes es el inSSIDer este es un programa completamente gratis y open source que permite detectar WLANs usando tarjetas wireless 802.11ª, 802.11b y 802.11g. Este programa tiene varias características, como: • • • • • • •

Agrupa las redes por dirección Mac, SSID, Canal, RSSI y vistas por última vez. Compatible con la mayoría de los dispositivos GPS. Te permite inspeccionar tu red inalámbrica y redes cercanas en busca de errores en los Access points. Verifique la fuerza de la señal recibida. Filtrar los Access point. Permite destacar los Access point en áreas con alta concentración de redes inalámbricas. Exporta la información a un archivo KML para verlo en Google Earth.

3.4.2 Reconocimiento del área Para hacer el reconocimiento de todas las redes que están alrededor de la Institución utilizamos el programa inSSIDer que está instalado en una computadora portátil, la cual me permitirá desplazarme por toda la escuela y así de esta manera reconocer todas las redes que están sobre la institución. Al arrancar el inSSIDer nos aparece una pantalla en la cual nos va listando las redes que va encontrando y sus principales características. En seguida veremos la pantalla dividida en tres zonas. En la parte superior el programa lista las redes que hay en nuestro entorno con la información del número de canal que usan, así como la potencia de señal que recibimos de dicha red, la protección que usa y la velocidad a la que trabajan. En la parte de abajo a la izquierda, se ve un histórico de la potencia de la señal recibida en cada red, y en la parte derecha el estado actual de las redes, observando qué espectro utilizan, y cómo se sobreponen entre sí.

Figura 5. Interfaz de inSSIDer

Con el enorme crecimiento de dispositivos WiFi, como routers ADSL, portátiles y Smartphone, hay lugares donde el espectro radioeléctrico empieza a estar realmente saturado, lo que perjudica seriamente al rendimiento de las conexiones inalámbricas. La convivencia de varias tecnologías en las mismas frecuencias obliga a los dispositivos a adaptar su velocidad para asegurar la comunicación.

Figura 6. Canales utilizados

Para hacer el análisis de las redes que están en los alrededores del plantel, se hará un recorrido por todo el lugar para conocer los puntos donde se encuentren mayor número de redes y tomar la información necesaria para saber la frecuencia y el canal que usan dichas redes. Una vez obtenida la información sobre las redes que rodean la institución se observará la infraestructura de los edificios y las posibles interferencias de objetos entre los dispositivos, que puedan causar problemas con la señal (difracción, reflexión, atenuación, refracción).

3.5.3 Aspectos a tener en cuenta en una WLAN En primer lugar, se debe tener en cuenta la atenuación que puede sufrir la señal mientras se propaga por el medio de transmisión. Como se ha visto, se va a estar trabajando en torno a los 2.4GHz, por teoría de las ondas electromagnéticas se sabe que a mayor frecuencia, la señal es más sensible a las atenuaciones, cuanto mayor sea la frecuencia la línea de visión directa que necesitan es mayor. A continuación se muestra una tabla en la que se relacionan los distintos materiales con la atenuación que produce.

Tabla 2. Materiales y atenuación que producen.

Otro tipo de problemas relacionados con el medio de transmisión, son las diferentes interferencias que puede haber provocando daños irreversibles en la señal útil. Hay que tener mucha precaución con los sistemas que operan en la misma banda frecuencial. • • • • •

Transformadores. Motores Eléctricos De Uso Industrial (Como Los Refrigeradores). Hornos Microondas. Otras redes WLAN. Otros Equipos De Radio (Bluetooth).

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