Wi-Fi y redes de área local inalámbricas

Wi-Fi, la familia de estándares de red de área local inalámbrica IEEE 802.11, permite que los dispositivos se conecten a una red por radio a través de puntos de acceso, utilizando un protocolo de acceso al medio con prevención de colisiones diseñado para el canal inalámbrico impredecible.

Definition

Una red de área local inalámbrica es una red de área local en la que los dispositivos se comunican por radio en lugar de cables, y Wi-Fi es el conjunto de estándares IEEE 802.11 que definen sus capas física y de control de acceso al medio, típicamente organizadas alrededor de puntos de acceso que conectan estaciones inalámbricas a una red cableada.

Scope

Este tema abarca las redes de área local inalámbricas bajo IEEE 802.11: la arquitectura de los puntos de acceso, las estaciones y los conjuntos de servicios básicos; el proceso de asociación mediante el cual un dispositivo se une a una red; el protocolo de acceso al medio CSMA/CA con retroceso aleatorio, acuses de recibo y el protocolo de enlace opcional RTS/CTS para manejar terminales ocultos; el formato de trama 802.11; y la evolución de las velocidades y bandas del estándar. También aborda la seguridad inalámbrica a un alto nivel. Excluye las redes celulares y la ingeniería de radio detallada.

Core questions

• ¿Cómo se estructura una red inalámbrica 802.11 alrededor de puntos de acceso y estaciones?
• ¿Cómo descubre y se asocia un dispositivo a una red Wi-Fi?
• ¿Cómo coordina CSMA/CA el acceso al canal y evita colisiones?
• ¿Cómo abordan los acuses de recibo y el protocolo de enlace RTS/CTS los errores inalámbricos y los terminales ocultos?
• ¿Cómo han evolucionado las velocidades, bandas y características de 802.11 a lo largo de las generaciones estándar?

Key concepts

• IEEE 802.11 (Wi-Fi)
• puntos de acceso y estaciones
• conjunto de servicios básicos (BSS)
• balizas, escaneo y asociación
• CSMA/CA
• retroceso aleatorio
• acuses de recibo de capa de enlace
• protocolo de enlace RTS/CTS
• formato de trama 802.11
• seguridad inalámbrica (WPA)

Key theories

Arquitectura de infraestructura y asociación

La mayoría de las redes Wi-Fi son de modo infraestructura: las estaciones se asocian con un punto de acceso que retransmite su tráfico hacia y desde una red cableada, después de descubrirlo a través de tramas de baliza y autenticarse y asociarse para unirse a su conjunto de servicios básicos.

Acceso al medio CSMA/CA

802.11 utiliza acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones: las estaciones detectan el canal, esperan intervalos de retroceso aleatorio y dependen de los acuses de recibo de la capa de enlace, ya que las colisiones no se pueden detectar de forma fiable mientras se transmite en un enlace inalámbrico.

RTS/CTS para terminales ocultos

Un intercambio opcional de solicitud de envío/autorización de envío reserva el canal antes de una trama de datos, de modo que las estaciones ocultas al remitente pero dentro del alcance del receptor aprenden a aplazar, mitigando el problema del terminal oculto.

Clinical relevance

Wi-Fi es la forma dominante en que los dispositivos se conectan a las redes locales e Internet en interiores, sirviendo a hogares, oficinas, escuelas y puntos de acceso públicos. Comprender su mecanismo de acceso, proceso de asociación y estructura de banda y canal es esencial para diagnosticar redes inalámbricas lentas o poco fiables, planificar la ubicación de los puntos de acceso y la asignación de canales, y asegurar las redes inalámbricas contra el acceso no autorizado y la escucha.

History

El primer estándar IEEE 802.11 apareció en 1997, seguido de generaciones ampliamente adoptadas (802.11b, a, g, n, ac, ax) que aumentaron las velocidades y añadieron bandas y técnicas como las antenas múltiples. La Wi-Fi Alliance certificó la interoperabilidad y popularizó la marca Wi-Fi, y la seguridad inalámbrica evolucionó desde el defectuoso WEP hasta WPA y WPA2/WPA3, convirtiendo a Wi-Fi en la tecnología inalámbrica local predeterminada en todo el mundo.

Key figures

• Andrew S. Tanenbaum
• James F. Kurose
• Keith W. Ross

Seminal works

• kurose2021
• ieee80211-2020

Frequently asked questions

¿Es Wi-Fi lo mismo que Internet?

No. Wi-Fi es una tecnología de enlace inalámbrico que conecta su dispositivo a una red local, generalmente a través de un punto de acceso. Esa red se conecta a Internet mediante un enlace cableado o celular separado. Se puede tener Wi-Fi sin acceso a Internet, y acceso a Internet sin Wi-Fi.

¿Por qué Wi-Fi utiliza la prevención de colisiones en lugar de la detección?

Un transmisor inalámbrico generalmente no puede escuchar las colisiones mientras envía porque su propia señal es mucho más fuerte que cualquier señal entrante, y los terminales ocultos pueden colisionar donde no puede escuchar. Por lo tanto, 802.11 evita las colisiones de antemano utilizando la detección de portadora, el retroceso aleatorio, los acuses de recibo y el RTS/CTS opcional, en lugar de detectarlas a mitad de la transmisión como lo hacía Ethernet cableado.