Redes Wi-Fi

Clasificación de los sistemas de comunicaciones inalámbricas de acuerdo con su alcance:

• WPAN o Área Personal: Son aquellas que tienen un área de cobertura de unos pocos metros (ej. **Bluetooth**, infrarrojos).
• WLAN o Área Local: Cubren distancias de unos cientos de metros. Están pensadas para crear un entorno de red local entre ordenadores situados en un mismo edificio o grupo de edificios.
• WMAN o Área Metropolitana: Pretenden cubrir el área de una ciudad o entorno metropolitano.
• WWAN o Área Global: Son los sistemas basados en la tecnología celular como el **3G** o **4G**.

Tecnología Inalámbrica Wi-Fi y Estándares IEEE 802.11

Dentro del estándar IEEE 802.11 se pueden encontrar diferentes especificaciones:

IEEE 802.11b

• Tiene una velocidad de transmisión de **11 Mbps**.
• Utiliza el método de acceso **CSMA/CA**.
• Funciona en la banda de **2.4 GHz**.

IEEE 802.11a

• Consigue una velocidad teórica de **54 Mbps**.
• Velocidad real de hasta **20 Mbps**.
• Trabaja en la banda de **5 GHz**.

IEEE 802.11g

• Nace con la idea de aumentar la velocidad sin renunciar a las ventajas de la banda de **2.4 GHz**.
• Velocidad real de **22 Mbps**.
• Es compatible con el protocolo 802.11b y puede trabajar con el protocolo 802.11a cambiando la configuración de los equipos.

IEEE 802.11n

Este estándar incluye grandes mejoras:

• Incremento del canal de transmisión: Usa canales con un ancho de banda de **20 MHz** y **40 MHz**. La unión de canales aumenta la velocidad de transmisión de datos debido a que la velocidad es directamente proporcional al ancho de banda.
• Alta tasa de modulación: Usa la modulación **OFDM**, su velocidad de transmisión aumenta hasta **600 Mbps**.
• Reducción de cabeceras: Intervalo de guarda de 0.4 microsegundos que proporciona un aumento del 11% en la velocidad de transferencia de datos.

Además, introduce cambios en la trama **MAC** y puede trabajar tanto en la banda **2.4 GHz** como en la de **5 GHz**.

IEEE 802.11ac

Este estándar permite unas tasas de transferencia de hasta **1 Gbps** en la banda de **5 GHz**, con un ancho de banda de hasta **160 MHz**.

Nota: Existen otros estándares como 802.11c, d, e, f, h, i, k, m, r, s, v.

Bandas de Frecuencias de las Redes Wi-Fi

Las redes Wi-Fi funcionan principalmente en dos bandas de frecuencias: **2.4 GHz** y **5 GHz**.

Banda 2.4 GHz

La banda de 2.4 GHz para uso en redes Wi-Fi consta del siguiente rango de frecuencias: **2.4 – 2.4835 GHz**.

Esta frecuencia puede ser utilizada también para los siguientes usos de radiocomunicaciones:

• Sistemas de transmisión de datos de banda ancha y de acceso inalámbrico.
• Dispositivos genéricos de baja potencia.

Existen un total de 14 canales. En Europa disponemos de los 13 primeros canales. El ancho de banda por canal en la banda de 2.4 GHz es de **22 MHz**, con una separación entre ellos de 5 MHz.

Banda 5 GHz

La banda de 5 GHz dispone de un mayor ancho de banda que la de 2.4 GHz y presenta un menor nivel de interferencias. Sin embargo, mayores frecuencias implican mayor **atenuación**.

Los canales tienen un ancho de banda de 16.6 MHz y están separados 20 MHz.

La Capa de Enlace (MAC)

Las funciones principales de la capa **MAC** son las siguientes:

Exploración

Es el proceso por el cual una determinada estación logra identificar la existencia de una red. En dicho proceso se envían señales que identifican la estación, estas incluyen los **SSID** (Service Set Identifiers) y los **ESSID** (Extended SSID) con una longitud máxima de 32 caracteres.

Autenticación

Establece la identidad de las estaciones y autoriza la asociación. Existen dos formas de autenticación:

• Autenticación de Sistema Abierto: Es la única autenticación obligatoria en 802.11. Se suele asociar con el **filtrado MAC**. El cliente envía una solicitud de autenticación con su SSID a un AP, el cual autorizará o no.
• Autenticación de Clave Compartida: Requiere que ambas partes del proceso tengan implementado el algoritmo **WEP**.

Asociación

Este proceso es el que dará acceso a la red y solo puede ser llevado a cabo una vez realizada la autenticación.

Seguridad

Mediante **WEP**, con este protocolo se cifran solo los datos, no los encabezados.

Protocolo de Configuración Dinámica de Host (DHCP)

DHCP es el protocolo de configuración dinámica de host. Su principal función es asignar de manera automática las **direcciones IP** a los equipos de una red TCP/IP.

DHCP deriva del protocolo **BOOTP**, que fue uno de los primeros métodos para asignar de forma dinámica direcciones IP a otros equipos.

DHCP es un protocolo diseñado principalmente para ahorrar tiempo gestionando direcciones IP en una red grande. Está activo en un servidor donde se centraliza la gestión de las direcciones IP de la red. Es un estándar TCP/IP.

Un **servidor DHCP** es aquel que recibe peticiones de clientes solicitando una configuración de red IP.

Características de DHCP

• Configuración activa del cliente DHCP.
• Copias de seguridad y restauración de la BD DHCP.
• Asignación automática de direcciones IP.
• Supervisión mejorada del rendimiento y capacidades de generación de informes del servidor.
• Integración de DHCP con DNS.
• Detección de servidores DHCP no autorizados mediante la integración con Active Directory.
• Compatibilidad dinámica para clientes BOOTP.

Funcionamiento de DHCP (Modelo Cliente/Servidor)

DHCP utiliza un modelo **cliente/servidor**. Parámetros de configuración válidos para todos los clientes de la red:

• Un conjunto de direcciones IP válidas para su asignación a los clientes, junto con sus direcciones reservadas para asignación manual.
• La duración de las conexiones ofrecidas por el servidor.
• Compatibilidad dinámica para clientes BOOTP.

Paso 1: Descubrimiento (DHCP Discover)

El cliente descubre un servidor DHCP emitiendo un mensaje de descubrimiento a la dirección de broadcast de la subred local. Los servidores DHCP que reciben el mensaje de descubrimiento pueden determinar la red del cliente.

Paso 2: Oferta (DHCP Offer)

Cuando los servidores DHCP determinan la red del cliente, seleccionan una dirección IP adecuada y verifican que no esté en uso. Estos responden al cliente emitiendo un mensaje de oferta que incluye la dirección IP seleccionada e información sobre los servicios que se pueden configurar para el cliente.

Paso 3: Solicitud (DHCP Request)

El cliente selecciona la mejor oferta basándose en el número y el tipo de servicios ofrecidos. El cliente emite una solicitud que especifica la dirección IP del servidor que realizó la mejor oferta.

Paso 4: Reconocimiento (DHCP Acknowledge)

El servidor seleccionado asigna la dirección IP para el cliente y almacena la información en el almacén de datos DHCP.

Paso 5: Renovación del Permiso

El cliente supervisa el tiempo de permiso (concesión). Una vez transcurrido un periodo determinado, el cliente envía un nuevo mensaje al servidor seleccionado para aumentar el tiempo de permiso.

Paso 6: Respuesta del Servidor

El servidor DHCP que recibe la solicitud amplía el tiempo de permiso. Si el servidor no responde en 20 segundos, el cliente emite una solicitud para que uno de los demás servidores DHCP pueda ampliar el permiso.

Paso 7: Liberación (DHCP Release)

Cuando el cliente ya no necesita la dirección IP, notifica al servidor que la dirección IP está libre.

Métodos de Asignación de Direcciones IP

DHCP incluye tres métodos de asignación de direcciones IP:

• Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a una máquina determinada de forma fija.
• Asignación automática: Asigna una dirección IP de forma permanente a una máquina cliente la primera vez que hace la solicitud al servidor DHCP y hasta que el cliente la libera.
• Asignación dinámica: Es el único método que permite la **reutilización dinámica** de las direcciones IP.

Anatomía del Protocolo DHCP (Primitivas)

Las primitivas que utiliza DHCP para realizar su servicio son:

• DHCP Discover: Los clientes emiten peticiones masivamente en la subred local para encontrar un servidor disponible, mediante broadcast.
• DHCP Offer: El servidor determina la configuración basándose en la dirección del soporte físico de la computadora cliente.
• DHCP Request: El cliente selecciona la configuración de los paquetes recibidos de DHCP Offer.
• DHCP Acknowledge (ACK): El servidor confirma el pedido y lo publica masivamente en la subred.
• DHCP Nack (Negative Acknowledge): El servidor envía al cliente un mensaje indicando que el contrato ha terminado o que la dirección IP asignada no es válida.
• DHCP Release: Los clientes envían una petición al servidor DHCP para liberar su dirección DHCP.
• DHCP Inform: El cliente envía una petición al servidor de DHCP para solicitar más información que la que el servidor ha enviado o para repetir datos.

Conceptos Clave de DHCP

• Ámbito servidor DHCP: Un ámbito es un agrupamiento administrativo de equipos o clientes de una subred.
• Rango servidor DHCP o rango de direcciones: Está definido por un grupo de direcciones IP disponibles en una subred determinada.
• Concesión o alquiler de direcciones: Es un período de tiempo que los servidores DHCP especifican para el uso de una IP.
• Reserva de direcciones IP: Consiste en reservar algunas direcciones IP para asignárselas siempre a los mismos PCs clientes, de forma que cada uno siempre reciba la misma dirección IP.

Configuración del Cliente DHCP

Cuando arrancamos de nuevo un PC cuya configuración IP se determina por DHCP, pueden darse dos situaciones:

• Si la concesión de alquiler de licencia ha caducado, el cliente solicitará una nueva licencia al servidor DHCP.
• Si la concesión de alquiler no ha caducado en el momento del inicio, el cliente intentará renovar su concesión en el servidor DHCP.

Sistema de Nombres de Dominio (DNS)

DNS significa **Sistema de Nombres de Dominio**. Este sistema asocia información variada con nombres de dominios asignados a cada uno de los participantes.

Su función es traducir nombres legibles para humanos (dominios) en **identificadores binarios** (direcciones IP) asociados con los equipos conectados a la red.

El servidor DNS utiliza una **BD distribuida y jerárquica** que almacena información asociada a nombres de dominio en redes como Internet. Los usos más comunes son la asignación de nombres de dominio a direcciones IP y la localización de los servidores de correo electrónico de cada dominio.

Componentes del Servidor DNS

• Clientes DNS: Generan peticiones DNS de resolución de nombres a un servidor DNS.
• Servidores DNS: Contestan las peticiones de los clientes.
• Zonas de autoridad: Porciones del espacio de nombres de dominio que almacenan datos.

Estructura de Nombres de Dominio

Un nombre de dominio usualmente consiste en dos o más partes:

• La etiqueta más a la derecha es conocida como **dominio de nivel superior** (TLD).
• Cada etiqueta a la izquierda especifica una subdivisión o **subdominio**.
• Finalmente, la parte más a la izquierda suele expresar el nombre de la máquina (hostname).

El DNS consiste en un conjunto jerárquico de servidores DNS. Cada dominio o subdominio tiene una o más zonas de autoridad que publican la información acerca del dominio y los nombres de servicios de cualquier dominio incluido.

Jerarquía DNS

Un nombre de dominio completo de un objeto consiste en la concatenación de todas las etiquetas de un camino:

• Un **FQDN** (Dominio Completamente Cualificado) es el nombre completo que localiza a un equipo dentro del árbol DNS.
• Un nombre de dominio debe incluir todos los puntos y tiene una longitud máxima de **255 caracteres**.
• Un nombre de dominio se escribe siempre de derecha a izquierda (del TLD al hostname).

Diferencia entre Dominio y Zona

El **dominio** es un nodo con todos los nodos por debajo de él, y la **zona** es un archivo que contiene determinados registros de la BD del espacio de nombres de dominio.

El **Espacio de Nombre de Dominio** es el árbol o conjunto de todos los dominios, donde cada nombre de dominio es una rama del árbol invertido.

Tipos de Servidores DNS

Se dice que un servidor es **autoritario** para una zona si contiene los registros o datos de esta. Clasificación en base al almacenamiento de las zonas:

• Primario: Obtiene la información de sus zonas de sus archivos locales. Todas las modificaciones sobre una zona se llevan a cabo en su servidor primario.
• Secundario: La información de sus zonas la obtiene de otro servidor de nombres que será primario de esa zona (mediante transferencia de zona).
• Caché: Un servidor caché no tiene zonas, ni mantiene archivos de la zona, solo contiene entradas DNS temporales.

Existen dos tipos de zonas:

• Zonas directas: Resuelven nombres de dominio en direcciones IP.
• Zonas inversas: Resuelven direcciones IP en nombres de dominio.

Tipos de Resolución de Nombres de Dominio

Existen dos tipos de consultas que un cliente puede hacer a un servidor DNS:

• Iterativa: Las resoluciones iterativas consisten en la respuesta completa que el servidor de nombres pueda dar, o la referencia a otro servidor que pueda tener la información.
• Recursiva: En las resoluciones recursivas, si el servidor no tiene la información en sus datos locales, busca y se pone en contacto con un servidor DNS raíz para obtener la respuesta completa para el cliente.

El Archivo Hosts

El **archivo hosts** de un ordenador es usado por el sistema operativo para guardar la correspondencia entre dominios de Internet y direcciones IP.

Es un archivo de texto plano que puede ser editado por el administrador del equipo. Este archivo es tradicionalmente llamado “hosts” y su ubicación depende del sistema operativo.

DNS Dinámico (DDNS)

Es un sistema que permite la **actualización en tiempo real** de la información sobre nombres de dominio situada en un servidor de nombres. Usos del DNS dinámico:

• Permitir la asignación de un nombre de dominio de internet a un ordenador con dirección IP variable (**dinámica**).
• Hace posible utilizar software de servidor en una computadora con dirección IP dinámica.
• Permite acceder al ordenador en cuestión por medio del escritorio remoto.