Redes WLAN (Wireless LAN)

Las redes de área local inalámbricas (WLANs) constituyen en la actualidad una solución tecnológica de gran interés en el sector de las comunicaciones inalámbricas de banda ancha. Estos sistemas se caracterizan por trabajar en bandas de frecuencia exentas de licencia de operación, lo cual dota a la tecnología de un gran potencial de mercado y le permite competir con otro tipo de tecnologías de acceso inalámbrico de última generación como UMTS y LMDS, pues éstas requieren de un importante desembolso económico previo por parte de los operadores del servicio. Ahora bien, ello también obliga al desarrollo de un marco regulatorio adecuado que permita un uso eficiente y compartido del espectro radioeléctrico de dominio público disponible.

Originalmente las redes WLAN fueron diseñadas para el ámbito empresarial. Sin embargo, en la actualidad han encontrado una gran variedad de escenarios de aplicación, tanto públicos como privados: entorno residencial y del hogar, grandes redes corporativas, PYMES, zonas industriales, campus universitarios, entornos hospitalarios, ciber-cafés, hoteles, aeropuertos, medios públicos de transporte, entornos rurales, etc. Incluso son ya varias las ciudades en donde se han instalado redes inalámbricas libres para acceso a Internet.

Básicamente, una red WLAN permite reemplazar por conexiones inalámbricas los cables que conectan a la red los PCs, portátiles u otro tipo de dispositivos, dotando a los usuarios de movilidad en las zonas de cobertura alrededor de cada uno de los puntos de acceso, los cuales se encuentran interconectados entre sí y con otros dispositivos o servidores de la red cableada. Entre los componentes que permiten configurar una WLAN se pueden mencionar los siguientes: terminales de usuario o Clientes (dotados de una tarjeta interfaz de red que integra un transceptor de radiofrecuencia y una antena), puntos de acceso y controladores de puntos de acceso, que incorporan funciones de seguridad, como autorización y autenticación de usuarios, firewall, etc.

El futuro de la tecnología WLAN pasa necesariamente por la resolución de cuestiones muy importantes sobre seguridad e interoperabilidad, en donde se centran actualmente la mayor parte de los esfuerzos. Sin embargo, desde el punto de vista de los usuarios, también es importante reducir la actual confusión motivada por la gran variedad de estándares existentes.

Estándares WLAN

IEEE

IEEE corresponde a las siglas de The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos, ingenieros en electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática e ingenieros en telecomunicación.

Su creación se remonta al año 1884, contando entre sus fundadores a personalidades de la talla de Thomas Alva Edison, Alexander Graham Bell y Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre de IEEE al fusionarse asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical Engineers) y el IRE (Institute of Radio Engineers).

A través de sus miembros, más de 360.000 voluntarios en 175 países, el IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas derivadas de la eléctrica original: desde ingeniería computacional, tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre otras.

Según el mismo IEEE, su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos profesionales. Algunos de sus estándares son:

• VHDL
• POSIX
• IEEE 1394
• IEEE 488
• IEEE 802
• IEEE 802.11
• IEEE 754
• IEEE 830

Mediante sus actividades de publicación técnica, conferencias y estándares basados en consenso, el IEEE produce más del 30% de la literatura publicada en el mundo sobre ingeniería eléctrica, en computación, telecomunicaciones y tecnología de control, organiza más de 350 grandes conferencias al año en todo el mundo, y posee cerca de 900 estándares activos, con otros 700 más bajo desarrollo.

WIMAX

WiMAX, acrónimo de Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas), es una norma de transmisión por ondas de radio de última generación orientada a la última milla que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio (protocolo 802.16 MAN - Metropolitan Area NetWork, Red de Área Metropolitana) proporcionando acceso concurrente con varios repetidores de señal superpuestos, ofreciendo total cobertura en áreas de hasta 48 km de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnología que no requiere visión directa con las estaciones base (a diferencia de las microondas). WiMax es un concepto parecido a Wi-Fi pero con mayor cobertura y ancho de banda.

Características de WiMAX
• Una característica importante del estándar es que define una capa MAC que soporta múltiples especificaciones físicas (PHY)
• Mayor productividad a rangos más distantes (hasta 50 km)
o Mejor tasa de bits/segundo/HZ en distancias largas
• Sistema escalable
o Fácil adición de canales: maximiza las capacidades de las células.
o Anchos de banda flexibles que permiten usar espectros licenciados y exentos de licencia
• Cobertura
o Soporte de mallas basadas en estándares y antenas inteligentes.
o Servicios de nivel diferenciados: E1/T1 para negocios, mejor esfuerzo para uso doméstico
• Coste y riesgo de investigación
o Los equipos WiMAX-CertifiedFF (certificación de compatibilidad) permiten a los operadores comprar dispositivos de más de un vendedor


Evolución de Wimax

Wi-Fi

Wi-Fi es un sistema de envío de datos sobre redes computacionales que utiliza ondas de radio en lugar de cables.
Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11.

Historia

Nokia y Symbol Technologies crearon en 1999 una asociación conocida como WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance, Alianza de Compatibilidad Ethernet Inalámbrica). Esta asociación pasó a denominarse Wi-Fi Alliance en 2003 . El objetivo de la misma fue crear una marca que permitiese fomentar más fácilmente la tecnología inalámbrica y asegurar la compatibilidad de equipos.
De esta forma en abril de 2000 WECA certifica la interoperatibilidad de equipos según la norma IEEE 802.11b bajo la marca Wi-Fi (El termino no tiene un significado en sí). Esto quiere decir que el usuario tiene la garantía de que todos los equipos que tengan el sello Wi-Fi pueden trabajar juntos sin problemas, independientemente del fabricante de cada uno de ellos. Se puede obtener un listado completo de equipos que tienen la certificación Wi-Fi en Alliance - Certified Products.
En el año 2002 la asociación WECA estaba formada ya por casi 150 miembros.
La norma IEEE 802.11 fue diseñada para sustituir el equivalente a las capas físicas y MAC de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en cómo se transmiten las tramas o paquetes de datos; el resto es idéntico. Por tanto, una red local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales (LAN) de cable 802.3 (Ethernet).
El término Wi-Fi no proviene de Wíreless Fidelity. La WECA contrató a una empresa de publicidad para que le diera un nombre a su estándar, de tal manera que fuera fácil de identificar y recordar. Phil Belanger, miembro fundador de Wi-Fi Alliance que apoyó el nombre Wi-Fi escribió:
‘’Wi-Fi y el "Style logo" del Ying Yang fueron inventados por la agencia Interbrand. Nosotros (WiFi Alliance) contratamos Interbrand para que nos hiciera un logotipo y un nombre que fuera corto, tuviera mercado y fuera fácil de recordar. Necesitábamos algo que fuera algo más llamativo que “IEEE 802.11b de Secuencia Directa”. Interbrand creó nombres como "Prozac", "Compaq", "OneWorld", "Imation", por mencionar algunas. Incluso inventaron un nombre para la compañía: VIVATO.’’

Estándares existentes

Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un estándar IEEE 802.11 aprobado. Son los siguientes:
• Los estándares IEEE 802.11b e IEEE 802.11g disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbps y 54 Mbps, respectivamente.
• En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y, además no existen otras tecnologías (Bluetooth, microondas, ZigBee, WUSB) que la estén utilizando, por lo tanto existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2.4 GHz (aproximadamente un 10%), debido a que la frecuencia es mayor. (a mayor frecuencia, menor alcance).
• Un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que trabaja a 2.4 GHz a una velocidad de 108 Mbps. Sin embargo, el estándar 802.11g es capaz de alcanzar ya transferencias a 108 Mbps, gracias a diversas técnicas de aceleramiento. Actualmente existen ciertos dispositivos que permiten utilizar esta tecnología, denominados Pre-N, sin embargo, no se sabe si serán compatibles ya que el estándar no está completamente revisado y aprobado.

Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también funcionan a una frecuencia de 2.4 GHz, por lo que puede presentar interferencias con Wi-Fi Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar Bluetooth por ejemplo se actualizó su especificación para que no existieran interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, ademas se necesita tener 40.000 k de velocidad.

Seguridad

Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la seguridad. Un muy elevado porcentaje de redes son instaladas sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así sus redes en redes abiertas (o muy vulnerables a los hackers), sin proteger la información que por ellas circulan.
Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son:
• Utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi como el WEP y el WPA, que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos
• WEP, cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de seguridad WEP. WEP codifica los datos mediante una “clave” de cifrado antes de enviarlo al aire.
• WPA: presenta mejoras como generación dinámica de la clave de acceso. Las claves se insertan como de dígitos alfanuméricos, sin restricción de longitud
• IPSEC ([[túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE 802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios.Filtrado de MAC, de manera que sólo se permite acceso a la red a aquellos dispositivos autorizados.
• Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso (Router) de manera que sea invisible a otros usuarios.
• El protocolo de seguridad llamado WPA2 (estándar 802.11i), que 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.
Sin embargo, no existe ninguna alternativa fiable 100%, ya que todas ellas se pueden burlar.

Ventajas y desventajas

· Una de las desventajas que tiene el sistema Wi-Fi es la pérdida de velocidad en comparación a una conexión con cables, debido a las interferencias y pérdidas de señal que el ambiente puede acarrear.
· La desventaja fundamental de estas redes existe en el campo de la seguridad. Existen algunos programas capaces de capturar paquetes, trabajando con su tarjeta Wi-Fi en modo promiscuo, de forma que puedan calcular la contraseña de la red y de esta forma acceder a ella. Las claves de tipo WEP son relativamente fáciles de conseguir con este sistema. La alianza Wi-Fi arregló estos problemas sacando el estándar WPA y posteriormente WPA2, basados en el grupo de trabajo 802.11i. Las redes protegidas con WPA2 se consideran robustas dado que proporcionan muy buena seguridad. De todos modos muchas compañías no permiten a sus empleados tener una red inalámbrica ya que sigue siendo difícil para lo que representa la seguridad de una empresa estar "seguro". Uno de los puntos débiles (sino el gran punto débil) es el hecho de no poder controlar el área que la señal de la red cubre, por esto es posible que la señal exceda el perímetro del edificio y alguien desde afuera pueda visualizar la red y esto es sin lugar a dudas una mano para el posible atacante.
· Los dispositivos Wi-Fi ofrecen gran comodidad en relación a la movilidad que ofrece esta tecnología.
· Hay que señalar que esta tecnología no es compatible con otros tipos de conexiones sin cables como Bluetooth, GPRS, UMTS, etc.

Seguridad Inalámbrica

La seguridad de IEEE 802.11 consta de cifrado y de autenticación. El cifrado se utiliza para cifrar o codificar, los datos de las tramas inalámbricas antes de que se envíen a la red inalámbrica. Con la autenticación se requiere que los clientes inalámbricos se autentiquen antes de que se les permita unirse a la red inalámbrica.
Cifrado

Están disponibles los siguientes tipos de cifrado para su uso con las redes 802.11:
• WEP
• WPA
• WPA2

Cifrado WEP
Para el cifrado de los datos inalámbricos, el estándar 802.11 original definió la privacidad equivalente por cable (WEP). Debido a la naturaleza de las redes inalámbricas, la protección del acceso físico a la red resulta difícil. A diferencia de una red con cables donde se requiere una conexión física directa, cabe la posibilidad de que cualquier usuario dentro del alcance de un punto de acceso inalámbrico o un cliente inalámbrico pueda enviar y recibir tramas, así como escuchar otras tramas que se envían, con lo que la interceptación y el espionaje remoto de tramas de red inalámbrica resultan muy sencillos.
WEP utiliza una clave compartida y secreta para cifrar los datos del nodo emisor. El nodo receptor utiliza la misma clave WEP para descifrar los datos. Para el modo de infraestructura, la clave WEP debe estar configurada en el punto de acceso inalámbrico y en todos los clientes inalámbricos. Para el modo ad hoc, la clave WEP debe estar configurada en todos los clientes inalámbricos.
Tal como se especifica en los estándares de IEEE 802.11, WEP utiliza una clave secreta de 40 bits. La mayor parte del hardware inalámbrico para IEEE 802.11 también admite el uso de una clave WEP de 104 bits. Si su hardware admite ambas, utilice una clave de 104 bits.
Algunos proveedores de productos inalámbricos anuncian el uso de una clave de cifrado inalámbrico de 128 bits. Es la suma de una clave WEP de 104 bits y otro número empleado durante el proceso de cifrado denominado vector de inicialización (un número de 24 bits). Asimismo, algunos puntos de acceso inalámbricos recientes admiten el uso de una clave de cifrado inalámbrico de 152 bits. Se trata de una clave WEP de 128 bits sumada al vector de inicialización de 24 bits. Los cuadros de diálogo de configuración de Windows XP no admiten claves WEP de 128 bits. Si debe utilizar claves de cifrado inalámbrico de 152 bits, deshabilite la configuración automática desactivando la casilla de verificación Usar Windows para establecer mi config. de red inalámbrica en la ficha Redes inalámbricas de las propiedades de la conexión inalámbrica en Conexiones de red y emplee la utilidad de configuración incluida con el adaptador de red inalámbrico.

Elección de una clave WEP
La clave WEP debe ser una secuencia aleatoria de caracteres de teclado (letras mayúsculas y minúsculas, números y signos de puntuación) o dígitos hexadecimales (números del 0 al 9 y letras de la A a la F). Cuanto más aleatoria sea la clave WEP, más seguro será su uso.
Una clave WEP basada en una palabra (como un nombre de compañía en el caso de una pequeña empresa o el apellido si se trata de una red doméstica) o en una frase fácil de recordar se puede averiguar fácilmente. Después de que el usuario malintencionado haya determinado la clave WEP, puede descifrar las tramas cifradas con WEP, cifrar tramas WEP correctamente y comenzar a atacar la red.
Aunque la clave WEP sea aleatoria, todavía se puede averiguar si se recopila y analiza una gran cantidad de datos cifrados con la misma clave. Por lo tanto, se recomienda cambiar la clave WEP por una nueva secuencia aleatoria periódicamente, por ejemplo, cada tres meses.

Cifrado WPA
IEEE 802.11i es un nuevo estándar que especifica mejoras en la seguridad de las redes locales inalámbricas. El estándar 802.11i soluciona muchos de los problemas de seguridad del estándar 802.11 original. Mientras se ratifica el nuevo estándar IEEE 802.11i, los proveedores de productos inalámbricos han acordado un estándar intermedio interoperable denominado WPA™ (acceso protegido Wi-Fi).
Con WPA, el cifrado se realiza mediante TKIP (Protocolo de integridad de claves temporales), que reemplaza WEP por un algoritmo de cifrado más seguro. A diferencia de WEP, TKIP proporciona la determinación de una única clave de cifrado de unidifusión de inicio para cada autenticación y el cambio sincronizado de la clave de cifrado de unidifusión para cada trama. Debido a que las claves TKIP se determinan automáticamente, no es necesario configurar una clave de cifrado para WPA.

Cifrado WPA2
WPA2™ es una certificación de producto que otorga Wi-Fi Alliance y certifica que los equipos inalámbricos son compatibles con el estándar 802.11i. WPA2 admite las características de seguridad obligatorias adicionales del estándar 802.11i que no están incluidos para productos que admitan WPA. Con WPA2, el cifrado se realiza mediante AES (estándar de cifrado avanzado), que también reemplaza WEP por un algoritmo de cifrado más seguro. Al igual que TKIP para WPA, AES proporciona la determinación de una clave de cifrado de unidifusión de inicio exclusiva para cada autenticación y el cambio sincronizado de la clave de cifrado de unidifusión para cada trama. Debido a que las claves AES se determinan automáticamente, no es necesario configurar una clave de cifrado para WPA2. WPA2 es la forma más eficaz de seguridad inalámbrica.

Autenticación

Están disponibles los siguientes tipos de autenticación para utilizarlos con las redes 802.11:
• Sistema abierto
• Clave compartida
• IEEE 802.1X
• WPA o WPA2 con clave previamente compartida

Sistema abierto
La autenticación de sistema abierto no es realmente una autenticación, porque todo lo que hace es identificar un nodo inalámbrico mediante su dirección de hardware de adaptador inalámbrico. Una dirección de hardware es una dirección asignada al adaptador de red durante su fabricación y se utiliza para identificar la dirección de origen y de destino de las tramas inalámbricas.
Para el modo de infraestructura, aunque algunos puntos de acceso inalámbricos permiten configurar una lista de direcciones de hardware permitidas para la autenticación de sistema abierto, resulta bastante sencillo para un usuario malintencionado capturar las tramas enviadas en la red inalámbrica para determinar la dirección de hardware de los nodos inalámbricos permitidos y, a continuación, utilizar la dirección de hardware para realizar la autenticación de sistema abierto y unirse a su red inalámbrica.
Para el modo ad hoc, no existe equivalencia para la configuración de la lista de direcciones de hardware permitidas en Windows XP. Por lo tanto, se puede utilizar cualquier dirección de hardware para realizar la autenticación de sistema abierto y unirse a su red inalámbrica basada en el modo ad hoc.

Clave compartida
La autenticación de clave compartida comprueba que el cliente inalámbrico que se va a unir a la red inalámbrica conoce una clave secreta. Durante el proceso de autenticación, el cliente inalámbrico demuestra que conoce la clave secreta sin realmente enviarla. Para el modo de infraestructura, todos los clientes inalámbricos y el punto de acceso inalámbrico utilizan la misma clave compartida. Para el modo ad hoc, todos los clientes inalámbricos de la red inalámbrica ad hoc utilizan la misma clave compartida.

IEEE 802.1X
El estándar IEEE 802.1X exige la autenticación de un nodo de red para que pueda comenzar a intercambiar datos con la red. Si se produce un error en el proceso de autenticación, se deniega el intercambio de tramas con la red. Aunque este estándar se diseñó para las redes Ethernet inalámbricas, se ha adaptado para su uso con 802.11. IEEE 802.1X utiliza EAP (Protocolo de autenticación extensible) y métodos de autenticación específicos denominados tipos EAP para autenticar el nodo de red.
IEEE 802.1X proporciona una autenticación mucho más segura que el sistema abierto o la clave compartida y la solución recomendada para la autenticación inalámbrica de Windows XP es el uso de EAP-TLS (Transport Layer Security) y certificados digitales para la autenticación. Para utilizar la autenticación EAP-TLS para las conexiones inalámbricas, debe crear una infraestructura de autenticación que conste de un dominio de Active Directory, servidores RADIUS (Servicio de usuario de acceso telefónico de autenticación remota) y entidades emisoras de certificados para emitir certificados a los servidores RADIUS y los clientes inalámbricos. Esta infraestructura de autenticación resulta más adecuada para grandes empresas y organizaciones empresariales, pero no es práctica para una oficina doméstica o de pequeña empresa.
La solución al uso de IEEE 802.1X y EAP-TLS para las pequeñas y medianas empresas es PEAP (EAP protegido) y el protocolo de autenticación por desafío mutuo de Microsoft, versión 2 (MS-CHAP v2) tipo EAP. Con PEAP-MS-CHAP v2, se puede lograr un acceso inalámbrico seguro mediante la instalación de un certificado adquirido en un servidor RADIUS y utilizando credenciales de nombre y contraseña para la autenticación. Windows XP con SP2, Windows XP con SP1, Windows Server 2003 y Windows 2000 con Service Pack 4 (SP4) admiten PEAP-MS-CHAP v2.

WPA o WPA2 con clave previamente compartida
Para una red doméstica o de pequeña empresa donde no se pueda realizar la autenticación 802.1X, WPA y WPA2 proporcionan un método de autenticación de clave previamente compartida para redes inalámbricas en modo de infraestructura. La clave previamente compartida se configura en el punto de acceso inalámbrico y en cada cliente inalámbrico. La clave de cifrado WPA o WPA2 inicial se deriva del proceso de autenticación, que comprueba que tanto el cliente inalámbrico como el punto de acceso inalámbrico están configurados con la misma clave previamente compartida. Cada clave de cifrado WPA o WPA2 inicial es exclusiva.
La clave WPA o WPA2 previamente compartida debe ser una secuencia aleatoria de caracteres de teclado (letras mayúsculas y minúsculas, números y signos de puntuación) de una longitud mínima de 20 caracteres o dígitos hexadecimales (números del 0 al 9 y letras de la A a la F) de una longitud mínima de 24 dígitos hexadecimales. Cuanto más aleatoria sea la clave WPA o WPA2 previamente compartida, más seguro será su uso. A diferencia de la clave WEP, la clave WPA o WPA2 previamente compartida no está sujeta a la determinación mediante la recopilación de una gran cantidad de datos cifrados. Por lo tanto, no es necesario cambiar la clave WPA o WPA2 previamente compartida con tanta frecuencia.