Wireless LAN

1. Wireless LAN

2. Wireless LAN En este apartado veremos una forma diferente de transmitir información, para la cual el medio de transmisión es la atmósfera, y para la que además no se requiere ningún tipo de cable o guía física. La típica especificación IEEE 802.11 prevé una transmisión de información y una recepción de la misma, por la misma frecuencia, por lo que el primer estándar Wireless funcionaba de manera similar a un Hub Half Duplex. Este fue el primer standard Wi-Fi. En la transmisión de ondas de radio, estas se van reflejando en las paredes, agua, superficies de metal, etc. con la característica de siempre sufrir en cada impacto una pérdida de energía. Este decremento es el principal motivo por el cual las redes WLAN son de extensión finita. Las distancias pueden ser incrementadas de dos formas: aumentando la potencia de transmisión, o utilizando frecuencias de transmisión más bajas. La primera posee dos imposibilidades: los equipos son más costosos, y las señales se hacen más “fuertes” en relación a otras, potencialmente generando interferencia. La segunda posee otra complicación: a medida que utilizamos frecuencias más bajas, por ende longitudes de onda más largas, la cantidad de información que podemos enviar disminuye considerablemente. La principal característica de esta norma, es que la banda de frecuencia elegida es NO LICENCIADA, por ende no es necesario solicitar permiso de uso para tal canal.

3. Wireless LAN • Como WLAN emplea el mismo medio físico que las radios AM/FM, las comunicaciones son reguladas por diferentes agencias gubernamentales y/o asociaciones, como por ejemplo: • FCC: Federal Communitations Commition. • IEEE: Institute Electrical & Electronic Engineers. • ETSI: European Telecommunications Standards Institute. • WI-FI Alliance. • WLAN Association. • La FCC determinó tres bandas de frecuencia conocidas como no licenciadas, estas son: • Banda 1: 900 Mhz. • Banda 2: 2,4 GHz. • Banda 3: 5,8 Ghz. • Estas bandas se denominan ISM (Industrial, Scientific, Medical), y son de uso común por diversas aplicaciones, como por ejemplo los teléfonos inalámbricos.

5. Wireless LAN • Tal como existen diversos Standard IEEE 802.3, también existen una serie de variantes del Standard IEEE802.11. • Aunque existen otros Standard Wireless de la IEEE, tal como IEEE 802.16 (WIMAX) o IEEE 802.20, solo nos centraremos en los que primero hemos mencionado en este capítulo. • IEEE 802.11b – 2,4Ghz: es el primer Standard que alcanzó la masividad. Funciona en la banda de 2,4Ghz y posee tasas de transferencia de hasta 11Mbps. Una de las ventajas de los productos de Cisco sobre este standard, es que los host pueden cambiar la velocidad en caso de que se trasladen dentro del mismo WLAN Access Point. Este cambio permite fácil movilidad sin interrupción del servicio. • El problema a resolver en esta norma, es la forma de cómo compartir el ancho de banda del canal. Para solucionar esto la IEEE desarrolló el método de acceso CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access/ Congestion Avoidance. Este método consiste en un “Request to Send”/ “Clear to Send” enviado hacia y desde el Access Point, antes de enviar cada frame, lo cual torna al método un poco incómodo y lento.

6. Wireless LAN • IEEE 802.11g – 2,4Ghz: es un estandar similar en BW al 802.11a, pero funciona sobre la banda de 2,4GHz. El ancho de banda máximo soportado es 54Mbps, y es compatible con 802.11b. • A pesar de ser compatibles, si tenemos usuarios de las dos normas conectados al mismo AP, este se forzará a funcionar sobre la norma 802.11b, y no sobre la 802.11g, teniendo una degradación de performance sobre los usuarios del nuevo standard. • La diferencia por la que ambos standars funcionan en la misma frecuencia, pero tienen diferente BW, es por la técnica de modulación que emplean. Mientras 802.11b usa DSSS, 802.11a/g emplea OFDM. • En 802.11g, el total del BW, se divide en 14 canales o portadoras, de 22MHz de ancho de banda. Los canales 1, 6 y 11 no son configurables. Esto permite poder tener hasta 3 AP sin experimentar interferencia.

7. Wireless LAN • IEEE 802.11a – 5Ghz: es un standard que funciona hasta 54Mbps, con 12 canales sin solapamiento. • Operar equipos en frecuencia, posee la ventana adicional de que microondas, teléfonos inalámbricos y bluetooth, no producirán interferencias adicionales. También esta norma posee la ventaja de que los usuarios pueden tener velocidades variables.

8. Wireless LAN • IEEE 802.11h – 5Ghz: por medio de una nueva norma, ahora podemos tener 23 canales sin solapamiento. Esta norma contempla dos nuevos features • Dynamic Frecuency Selection -DFS-: el dispositivo, tal como un radar, testea la totalidad de canales disponibles, de forma de utilizar el mismo, o marcar como ocupada la frecuencia. • Transmit Power Control –TPC-: este feature permite transmitir tanto en el AP, como en la tarjeta del cliente, mayor potencia de lo habitual, permitiendo tener acceso a varias áreas cubiertas por diferentes AP. Otra ventaja, es que permite que el AP y el cliente, negocien la potencia con la que van a transmitir, a los fines de poder ahorrar batería (simil a algunas tecnologías celulares).

9. Wireless LAN • Observemos una pequeña reseña comparativa de los diversos standars

10. Wireless LAN - Access Point - • Antes de comenzar a describir las diferentes topologías, debemos comprender que el Access Point funciona de forma similar a un Hub, ya que comunica al backbone con los host, sin tener la capacidad de conmutación tráfico solo entre dos entidades. • Otro componente importante de las redes Wi Fi es el Service Set Indentifier, o SSID. El SSID es el nombre de la celda wireless, el cual es anunciado por el AP en los periódicos Beacons que envía hacia la red. Este identificador, va en texto plano, y es el motivo por el cual cuando encendemos la aplicación de Wi Fi en nuestras PCs, vemos diferentes redes Wi Fi. • Los Beacons son broadcast periódicos que envían los AP, para informar a los host de los servicios disponibles, y además para anunciar su priopio SSID. • Cuando un host, recibe varios SSID, tiene la potestad de elegir uno sobre otro, o bien puedo preconfigurarle uno al adaptador Wi Fi.

11. Wireless LAN - Asociación - • El proceso de asociación, consiste en el pedido de un host para adherirse a una red Wireless, con un SSID determinado. • Este proceso sucede entre el Host y el Access Point que tenga más cercano. El cliente envía un Probe RQ El AP envía un Probe Response El cliente envía un Authentication RQ(SSID) El AP envía un Authentication Response (SSID) El cliente inicia la Asociación El AP acepta la Asociación El AP agrega la MAC en su tabla

12. Wireless LAN - Topologías - • Existen diferentes tipos de topologías WLAN, y cada una se adapta según la necesidad de cada solución. • Topología Wireless LAN: es la topología más ampliamente difundida, en donde se integran la solución cableada tradicional, con la solución Wireless. • Se recomienda que cada celda tenga un solapamiento del 15 al 20%, siempre y cuando no sean celdas del mismo canal asignado. • Existen dos tipos de servicios en estos casos: BBS, en donde el host solo puede estar en un AP; o bien Extended BBS, en donde el host puede realizar roaming, y cambiar de un AP a otro sin problemas. Overlap

13. Wireless LAN - Topologías - • Repeater: un Access Point, se encarga de amplificar la señal en lugares donde los niveles, están por debajo de los aceptables. • El Access Point de Cisco, debe ser de la línea AP Autónomos, y el AP Repeater debe tener el mismo SSID que el AP conectado al Backbone. • El ovelap entre el AP principal, y el Repeater debe ser entre el 40 y 50%. Overlap

14. Wireless LAN - Topologías - • Ad hoc: también conocido como Peer to Peer, en donde las PCs se comunican sin la necesidad de un AP. Al no tener intermediario, este servicio se lo conoce como Independent Basic Service Set.

15. Wireless LAN - Topologías - • Mesh Networking: Los equipos MESH, están conectados por enlaces de Radio, y son administrados por el WLAN Controller en el caso de la solución de Cisco Mesh Networking Solution. Una ventaja es que habitualmente se estila realizar varias interconexiones entre los AP Mesh, a los fines de proveer contigencia. Estos Mesh AP, actúan como repetidores básicamente, pudiendo colocar diferentes MAP en terrazas de uso compartido, haciendo un uso social de este tipo de redes, el cual fue su motivador. MAP MAP MAP MAP MESH ControllerRAP MESH Controller MAP MAP

16. Wireless LAN - Topologías - • Mesh Networking • Por último vamos a definir unos conceptos importantes usados en las redes Mesh. • Root Access Points -RAP-: son los AP que se conectan con la red cableada o principal. Poseen interfaces Ethernet, como también antenas del tipo 802.11g. • Mesh Access Points -MAP-: son AP habitualmente colocados en tejados o terrazas, que pueden conectar hasta 32APs. • Adaptive Wireless Path Protocol -AWPP- es un protocolo desarrollado por Cisco que corren los RAP, que les permite encontrar el camino más corto hacia todos los RAP, en una red Mesh. Además le permite encontrar caminos alternativos. • Algunos parámetros que usa AWPP para elegir el mejor camino, son el ruido, la interferencia, la potencia y las características del radio. • Los equipos Cisco de la línea 1500, son los equipos Cisco del tipo Wireless Mesh.

17. WLAN - Cisco Solutions - • Cisco provee hoy por hoy dos soluciones diferentes, a los fines de realizar un deployment o un start up en un red Wireless (además de Mesh Networking). • Las soluciones son las siguientes: • Autonomous Access Points. • Lightweight WLAN.

18. WLAN - Autonomous - Cisco Autonomous Solution provee una serie de Access Points, los cuales no son administrados por una entidad central, salvo configuración y hardware adicional. La solución consiste en: un ACS para control de acceso vía 802.1x y Tacacs+ ; un WDS, cuya función es el control y el roaming dentro de la red; un opcional WLSE, para administración de la red; y obviamente los AP Autonomous (que pueden ser upgradeados para ser utilizados como Lightweight). Los AP pueden recibir IP por DHCP, o bien se la puedo configurar de forma estática. La configuración puede ser por consola o HTTPs, y además pueden actuar como Repeater o Bridge. Cisco Aironet 1100, 1200 y 1300 son equipos para esta solución. ACS WDS WLSE SW + POE AutonomousAP

19. WLAN - LightWeigth - Esta solución de Cisco, actualmente en estudio para estandarizar por el IETF, consiste en la distribución de procesamiento entre el AP y una nueva entidad o equipo, llamado Wireless Lan Controller -WLC-. Este WLC provee una configuración centralizada de todos los AP, de manera de proveer una facilidad importante en la operatoria diaria de la red. Mientras el AP se encarga de la atención de todos los procesos que precisen resolución en tiempo real, como por ejemplo el envío de los Beacons, el segundo se encarga de todos aquellos procesos que no precisen tal nivel de prioridad, como lo puede ser la Calidad de Servicio. ACS WLC WCS Location Appliance SW LWAPPAP

20. WLAN - LightWeigth - • Los componentes de la solución son: • Wireless LAN Controller: se encarga, por medio de configuración web, de administrar todas las comunicaciones entre los AP. Lo bueno de la solucion, consiste en que luego del start up de la red y del WLAN Controller, cada AP que se instala, se autoconfigura por medio de comunicarse con el Controller. Incluso puede detectar solapamiento de canales, para lo cual podría tomar la acción de disminuir la potencia de transmisión de un AP. • Access Points: consiste su tarea en la envio de Beacons, monitoreo de los canales y deteccion de otros AP, transmisión de frames desde los clientes hacia el WLC, y adminitracion de RTS/RTC. • Tenga en cuenta que el AP no forwardea frames entre clientes, sino que el tráfico siempre pasa a traves del WLC. • Location Appliance: tracking & log. • Wireless Control System: equipo para administracion de la red en general. • ACS: para control de acceso vía 802.1x y Tacacs+

21. WLAN - LightWeigth - • LWAPP es el protocolo que se emplea para las comunicaciones entre el AP y el WLC. Esta comunicación puede ser en Layer 2, si están en la misma red, o en Layer 3, si están en diferentes redes. • Las características son las siguientes: • Los mensajes de control son encriptados. • Por medio de la dirección LWAPP, se posee AP discovery, intercambio de información y configuración. • Los AP buscan el WLC por Layer 2, y si no lo encuentran, lo buscan por Layer 3 a través de DHCP. • El WLC realiza AP Certification, software control, encapsulación y fragmentación. • El tráfico de control se envía en UDP con port origen 1024 y port destino 12223. • Si funciona en Layer 2: se encapsula en ethernet y deben estar en la misma red. • Si funciona en Layer 3: el frame es UDP/IP, AP toma IP por DHCP (buscan la IP de Managment que tienen los WLC). • LWAPP administra cuantos AP maneja para WLC. Cuando un nuevo AP intenta buscar un WLC, el WLC que se asigna es el que menos AP posee activos. LWAPPAP LWAPPWLC