Fundamentos de Redes Inalámbricas WLAN: Tecnologías, Seguridad y Planificación

Ventajas e Inconvenientes de las Redes WLAN

Ventajas

• Movilidad: Permite la movilidad de usuarios y dispositivos dentro del área de cobertura.
• Menor coste de instalación: Requiere menos cableado físico, lo que puede reducir los costes. Los componentes suelen ser asequibles.
• Menor tiempo de instalación: Al no necesitar instalar cables, rosetas, etc., el despliegue es más rápido.
• Escalabilidad: Facilita la expansión de la red añadiendo más puntos de acceso (AP).

Inconvenientes

• Sensibilidad a interferencias: Son susceptibles a interferencias electromagnéticas y a la presencia de otras WLAN cercanas.
• Rendimiento variable: Cuantos más dispositivos se conectan simultáneamente, menor es el rendimiento individual.
• Velocidad: Generalmente, ofrecen velocidades de transmisión inferiores a las redes cableadas equivalentes.
• Seguridad: Requieren una configuración de seguridad más robusta debido a la naturaleza abierta del medio de transmisión.

Estándares WLAN (IEEE 802.11)

• 802.11g: Opera en la banda de 2,4 GHz. Velocidad máxima teórica de 54 Mbps. Alcance aproximado: 38 metros en interiores y 140 metros en exteriores.
• 802.11n: Opera en 2,4 GHz o 5,7 GHz (o ambas). Velocidad máxima teórica inicial de 450 Mbps (y en aumento con configuraciones específicas). Alcance aproximado: 70 metros en interiores y 250 metros en exteriores. Introduce tecnologías como MIMO.

Tecnologías Clave en WLAN

MIMO (Multiple Input Multiple Output)

Utiliza múltiples antenas tanto para emitir como para recibir señales de radiofrecuencia. Puede operar en varias frecuencias simultáneamente. Ofrece mayor alcance, robustez y velocidad en la señal. Es la base del estándar 802.11n y posteriores.

Bandas de Frecuencia (Ejemplos)

Los estándares WiFi b y g emiten en la banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) de 2,4 GHz y típicamente necesitan un ancho de banda de canal de 22 MHz (0,022 GHz).

Modos de Operación de Redes WLAN

Redes Ad Hoc

Los equipos (dispositivos cliente) se conectan directamente entre sí sin necesidad de un punto de acceso central. Se suelen crear y utilizar de forma puntual para compartir recursos específicos entre un grupo reducido de dispositivos.

Redes en Modo Infraestructura

Los equipos cliente se conectan a la WLAN a través de uno o más puntos de acceso (AP). El AP actúa como un puente entre la red inalámbrica y la red cableada (si existe). Pueden coexistir varios puntos de acceso para cubrir un área más grande o dar servicio a más usuarios dentro de la misma WLAN (mismo SSID).

Seguridad en las WLAN

Sistema Abierto

Es el modo menos seguro. No se comprueba la identidad del dispositivo que intenta conectarse. Permite el acceso a cualquier dispositivo dentro del alcance.

Clave Compartida (PSK - Pre-Shared Key)

Sólo se permite la conexión a la red a aquellos dispositivos que conozcan y proporcionen una contraseña (clave) que ha sido previamente configurada en el punto de acceso. Ejemplos comunes son WPA2-PSK o WPA3-Personal.

Filtrado de Direcciones MAC

Se crea una lista en el punto de acceso con las direcciones MAC (identificador físico único de la tarjeta de red) de los dispositivos. Se puede configurar para permitir sólo las MAC de la lista (lista blanca) o denegar las MAC de la lista (lista negra). Nota: Es una medida de seguridad débil, ya que las direcciones MAC pueden ser suplantadas.

Autenticación Empresarial (IEEE 802.1x y EAP)

Soluciona las limitaciones de las claves compartidas, especialmente en entornos grandes. Define un marco de autenticación basado en cliente-servidor. Componentes:

• Dispositivos Suplicantes: Son los dispositivos cliente (portátiles, móviles) que desean acceder a la red a través de un AP.
• Servidor de Autenticación: Es un equipo centralizado (normalmente un servidor RADIUS o DIAMETER) que almacena la base de datos con las credenciales (usuario/contraseña, certificados) de los clientes autorizados.
• Dispositivos Autenticadores: Son los puntos de acceso (AP) a los que se conectan los clientes. Actúan como intermediarios entre el suplicante y el servidor de autenticación.

Portales Cautivos

Actúan como un servidor proxy que intercepta inicialmente todo el tráfico web (HTTP/HTTPS) de los usuarios recién conectados a la WLAN. Redirigen al usuario a una página web donde debe autenticarse (introducir credenciales, aceptar términos y condiciones, etc.) antes de obtener acceso completo a la red. Regulan el acceso a nivel de aplicación. Son comunes en redes públicas como hoteles, aeropuertos o cafeterías.

Funcionamiento de los Puntos de Acceso (AP)

Modo Raíz (Root Mode)

Es el modo de funcionamiento habitual de un AP. Crea una red inalámbrica (publica un BSS - Basic Service Set) y conecta los clientes inalámbricos a la red cableada a la que el AP está conectado.

Modo Puente Inalámbrico (Wireless Bridge)

En este modo, el AP no crea su propia red para clientes, sino que se conecta como cliente a una red inalámbrica existente (otro AP) para actuar como puente (bridge) entre la red cableada a la que está conectado físicamente y la red inalámbrica a la que se ha enlazado.

Modo Repetidor (Repeater Mode)

Similar al modo puente, el AP no publica necesariamente un BSS propio (aunque algunos pueden hacerlo), sino que se conecta a un AP existente y retransmite (repite) las señales inalámbricas para extender la cobertura de ese BSS original.

Tipos de Antenas Utilizadas en WLAN

Antenas Omnidireccionales

Emiten y reciben señales en todas las direcciones horizontales con una intensidad relativamente uniforme (forma de donut). Son típicas en los APs diseñados para dar cobertura en un área circundante.

Antenas Direccionales

Concentran la emisión y recepción de la señal en una dirección específica. Tienen mayor ganancia y alcance en esa dirección que las omnidireccionales. Se utilizan para enlaces punto a punto (conectar dos edificios) o para dirigir la cobertura hacia una zona concreta.

Antenas Sectoriales

Ofrecen una cobertura intermedia entre omnidireccionales y direccionales, cubriendo un sector angular específico (ej. 60°, 90°, 120°). Son habituales en despliegues de redes metropolitanas (WMAN) o para cubrir áreas grandes divididas en sectores desde un punto central.

Planificación de Despliegues WLAN

Planificación Celular

Consiste en determinar la ubicación física óptima de los puntos de acceso (AP) dentro de la WLAN y asignar los canales de radiofrecuencia que utilizará cada uno. Es crucial planificar los canales para que las celdas de cobertura de APs adyacentes no se solapen en el mismo canal o canales adyacentes, y así evitar interferencias co-canal y de canal adyacente. En la banda de 2.4 GHz, comúnmente se usan los canales 1, 6 y 11 (en América) o 1, 5, 9 y 13 (en Europa) para minimizar la interferencia, ya que estos no se solapan entre sí.

Planificación del Roaming (Itinerancia)

Se refiere a la capacidad de los dispositivos cliente de moverse entre las áreas de cobertura (celdas) de diferentes APs dentro de la misma WLAN sin perder la conexión de red. Para facilitar un roaming fluido, las celdas de los APs deben solaparse parcialmente (aproximadamente un 15-25%). Además, todos los APs que forman parte de la misma red extendida deben configurarse con el mismo identificador de red (SSID) y la misma configuración de seguridad (contraseña, método de autenticación).