julio 9, 2020

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IEEE 802.11 y su familia de protocolos

ieee 802.11
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¿Ya conoces la familia WiFi? Todos los que saben de arquitectura de redes reconocen inmediatamente éste término. El IEEE 802.11 es una familia de estándares del protocolo de comunicaciones inalámbricas y fue publicada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en 1997. Es el padre de todos los protocolos inalámbricos WiFi.

A fin de entender mejor cómo funciona éste protocolo, a continuación describimos el protocolo 802.11, así como cada uno de los pertenecientes a su familia.

Ésta información es pública y la puedes encontrar en los Request For Comments (RFC). En éste lugar se encuentran todos los estándares establecidos, tanto protocolos de red, algoritmos de cifrado, pruebas de trabajo, entre otros definidos para internet y redes. Éstos protocolos ieee 802.1x son desarrollados por ingenieros especializados en base a los documentos descritos por el Internet Engineering Task Force (IETF).

Protocolo 802.11 (1997)

El estándar original ieee 802.11 consiste en tener múltiples accesos y evitando las colisiones, para tener acceso a la red, es decir CSMA/CA. Esto se logra en las necesidad de tener velocidad alta de codificación (1 a 2 mBits por segundo) y con ello evitar las condiciones ambientales adversas.

Aún cuando fue un buen intento de crear una comunicación estándar inalámbrica, tuvo el desafío de interoperabilidad entre diferentes tipos de dispositivos, y quedó así obsoleto éste primer protocolo.

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ieee 802.11

IEEE 802.11a

Éste estándar nació en 1999, y opera en la banda de 5 GHz, utilizando 52 subportadoras de OFDM

) con una velocidad máxima de 54 Mbit/s. Tiene un alcance de 20 km.

Su velocidad de datos es desde 48, 36, 24, 18, 12, 9 hasta 6 Mbit/s. Dado que la banda de 2.4 GHz es muy utilizada entre la población en general, la banda de 5 GHz da una ventaja significativa a 802.11a, en donde éstas son absorbidas más fácilmente por paredes y otros objetos en su trayectoria por medio de una longitud de onda más reducida.

Otras ventajas: Su interferencia es menor y de mayor rendimiento.

IEEE 802.11b

El protocolo 802.11b nació en el 2000 y tiene una velocidad máxima de 11 Mbps y utiliza el mismo método de acceso definido por CSMA/CA. El estándar 802.11b funciona en la banda de 2.4 GHz. Debido a la alta demanda, en la práctica la velocidad máxima de transmisión con este estándar es de alrededor de 5.9 Mbit/s sobre el protocolo TCP y 7,1 Mbit/s sobre el protocolo UDP.

Ya que la banda de 2.4 GHz es ampliamente utilizada, frecuentemente experimenta interferencias.

IEEE 802.11c

Implementada en el 2009, proporciona una red de alto costo, que puede enlazar diferentes comunicaciones en el nivel de enlace de datos capa 2 del modelo OSI. Su velocidad es de 100 Mbit/s, su frecuencia 2.4 GHz y 5.4 GHz de Ancho de banda.

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IEEE 802.11d

Nacido en 2001, permite el uso de redes locales por regiones geográficas internacionales. Así como el uso de diferentes canales.

IEEE 802.11e

Éste es el primer estándar de uso generalizado. Nacido en el 2005, hace uso de la Calidad de Servicio (QoS) para evitar colisiones e introduciendo nuevos mecanismos en la capa MAC. Con ésto se obtiene un mejor rendimiento para la transmisión en tiempo real de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo Streaming de audio y de video.

También incluye códigos de corrección de errores, coexistiendo el acknowledge y el no acknowledge.

IEEE 802.11f

Surge en el 2003. Es un protocolo que fue un intento para obtener la interacción entre diferentes puntos de acceso. Modifica la capa física y la capa de acceso al medio MAC.

802.11

IEEE 802.11g

También surgido en Julio de 2003, es una actualización del protocolo 802.11b, en donde opera a 22Mbps con un ancho de banda de 2.4GHz. Es capaz de mantener comunicaciones hasta más de 50km, en donde se utiliza infraestructura de antenas parabólicas y torres de transmisión.

IEEE 802.11h

Protocolo surgido en Octubre de 2003. Variación del 802.11 para resolver problemas existentes con radares y otros sistemas satelitales. Solución que logra al manejar dinámicamente su potencia de transmisión y frecuencia.

Para manejar la frecuencia, utiliza DFS, cuya función es permitir un uso uniforme de los canales disponibles para la banda, evitando colisiones e interferencias. Para manejar la potencia de transmisión utiliza TPC, el cuál controla la potencia para los diferentes canales dentro de una región geográfica.

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IEEE 802.11i

Protocolo que resuelve los problemas usuales de autenticación al implementar criptografía simétrica. El algoritmo AES y TKIP proporcionan ésta seguridad para las WLAN, creando una forma de protección más poderosa que la tradicional WEP, llamado WPA2 (WiFi Protected Access).

IEEE 802.11j

Similar al 802.11h en el mercado japonés, funciona en las bandas de 5GHz.

802.11

IEEE 802.11k

Gestiona la radiofrecuencia utilizada por las WLAN, evitando en mejor medida la interferencia; sin embargo es altamente acoplado, ya que requiere que los conmutadores, puntos de acceso, adaptadores e infraestructura de las WLAN deben ser compatibles.

IEEE 802.11n

Ratificado en 2009, mejora la velocidad de transmisión de las comunicaciones hasta 600Mbps. Es altamente utilizado en los puntos de acceso doméstico, junto a los protocolos 802.11b y 802.11g.

Hace uso de MIMO (Multiple Input Multiple Output) para manejar los datos entrantes y salientes, así como la validación de paquetes, para evitar errores de coherencia. Así mismo utiliza SDM (Multiplexado de División Especial), el cual se encarga de transmitir datos simultáneamente y mejorando la capacidad de la capa física.

Otros protocolos IEEE 802.1x

Existe una larga lista de protocolos IEEE 802.1x, la cual mejora las comunicaciones inalámbricas. Protocolos que manejan canales, diferentes frecuencias de señal y otras características añadidas como la seguridad.

Algunos de éstos protocolos son: 802.11p, 802.11v, 802.11r, 802.11w, 802.11ac, 802.11ax. Éstos protocolos son parte de la familia ieee 802.11 y los analizaremos en otro momento.

El monitoreo de redes es muy importante para validar la conectividad de las redes inalámbricas, y en ocasiones también tienen que ver directamente con los puntos de acceso. La base teórica de ieee 802.11 nos da la idea de cómo funcionan los protocolos, los cuáles son la base para las interfaces de red en Linux y en cualquier sistema operativo.

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