Análisis de la conectividad de usuarios en una red de campus 802.11

A lo largo de estos últimos años, el desarrollo de las redes de telecomunicaciones ha sufrido un fuerte crecimiento. Dichas redes disponen de una gran variedad de técnicas de acceso. Una de las técnicas de más éxito es mediante comunicación inalámbrica. Debido a que nos hemos convertido en una sociedad cada vez más móvil, la demanda de redes inalámbricas por parte de los usuarios está incrementando exponencialmente, gracias a la movilidad que permiten. Otros de los motivos de dicho incremento son la facilidad de instalación y mantenimiento, los costes relativamente bajos en comparación con las redes cableadas o la popularización de los dispositivos móviles (smartphones, tablets, ordenadores portátiles). Estas ventajas han conllevado a que el tráfico de datos (WiFi y banda ancha móvil) de las redes inalámbricas sea cada vez mayor, llegando a superar el 50% del tráfico total de Internet en 2012, siendo los usuarios conectados a WiFi los que generan la mayor parte del tráfico de datos inalámbricos. Se espera que el tráfico de banda ancha fija sea cada vez menor. Puesto que la evolución de las redes inalámbricas es constante y que cada vez su existencia es mayor, requiere las habilidades de supervisión, de análisis y de resolución de problemas específicas para WiFi. Hace unos años el principal objetivo de estas redes era la cobertura de la señal. Hoy en día se necesita buena calidad, interferencias bajas y un buen uso del canal de distribución. Además, la necesidad de la seguridad dentro de una red inalámbrica es esencial. Poder detectar y bloquear ataques antes de que infecten la red es imprescindible. Otra de las motivaciones para analizar las redes inalámbricas es la preocupación de los usuarios en cuanto a la privacidad de la localización. Esta preocupación se debe a que las aplicaciones basadas en la localización, que utilizan GPS y otras tecnologías de posicionamiento, podrían revelar esta información sin desearlo. Sin embargo la privacidad de la ubicación se ve amenazada incluso por dispositivos que no la rastrean explícitamente. Las redes inalámbricas cada vez están más presentes en lugares públicos como pueden ser centros comerciales, bibliotecas, estaciones, aeropuertos, universidades, etc. El principal problema de estas redes es que la información que se transmite es susceptible de ser capturada por cualquier usuario, ya que los datos viajan por el aire. Este hecho permite realizar diversos análisis: identificar usuarios, detectar caídas de equipos, analizar la cobertura, velocidad y uso de la red, etc. A pesar de la herencia compartida, WiFi (802.11) no es Ethernet. Tiene un número adicional de características, cada una de las cuales pueden causar problemas. Conocer estos problemas a veces requiere un administrador de la red para llegar a los detalles de nivel bajo. Los sistemas de análisis de red están reconocidos como una herramienta útil en las redes cableadas; en las redes inalámbricas son seguramente más importantes, ya que en una red 802.11 pueden ocurrir más problemas. Existen cinco áreas fundamentales a la hora de llevar un modelo de gestión de red útil: gestión de rendimiento, gestión de fallos, gestión de configuración, gestión de cuentas y gestión de seguridad. Los datos anteriores sobre redes inalámbricas y la necesidad de supervisar su funcionamiento mediante una monitorización y su posterior análisis, han sido los principales motivos para la realización del Trabajo Fin de Grado. Este Trabajo Fin de Grado consiste en el análisis de la conectividad de usuarios en una red de campus 802.11 mediante herramientas de captura y análisis de tráfico. El objetivo es diseñar e implementar un programa que realice escaneos periódicos de la red y almacenar la información en una base de datos, para su posterior análisis. Para la consecución de dicho objetivo se llevarán a cabo las siguientes tareas: estudio del funcionamiento de una aplicación de análisis de redes y descripción de una red 802.11, desarrollo de un programa basado en la tarea anterior, creación de una base de datos para almacenar la información, realización de pruebas y correcciones hasta llegar al funcionamiento esperado y analizar la información almacenada. La primera fase consiste en el estudio de alguna herramienta o aplicación que permita averiguar qué dispositivos están conectados a la red, para conocer su funcionamiento. La mayoría de los dispositivos modernos están conectados a través de una red común. En casa tenemos smartphones, tablets, ordenadores, consolas e incluso electrodomésticos conectados entre sí. En la oficina seguramente tenemos equipos de sobremesa, servidores o impresoras configurados de manera que puedan comunicarse y compartir datos. A la hora de realizar el estudio del funcionamiento de una aplicación de análisis de redes, hemos elegido la aplicación Fing, que permite conocer todos los equipos conectados a la red, ofreciendo información sobre la misma y los dispositivos conectados a ésta. Todos los dispositivos se identifican con su dirección IP, dirección MAC, nombre y fabricante. Para conocer el funcionamiento de la aplicación, necesitamos capturar el intercambio de mensajes que se realiza mientras se está ejecutando el escaneo de la red, utilizando la herramienta de captura Wireshark. Se realizará una explicación sobre el intercambio de mensajes del protocolo ARP, describiendo su cabecera y sus campos, y se mostrará un diagrama de señalización de dicho intercambio, para comprender mejor su funcionamiento. Para conocer el nombre de cada dispositivo, Fing realiza peticiones DNS (Domain Name System) a cada dirección IP que pertenece a la red, aunque no todos los dispositivos tienen asignado un nombre. En paralelo a este estudio se realizará una descripción de una red LAN (Local Area Network) inalámbrica, WLAN o WiFi. Hay muchas diferencias entre un dispositivo 802.11 y un dispositivo Ethernet, pero la más obvia es que los dispositivos 802.11 son móviles, lo que permite desplazarse de una parte de la red a otra. Se describirán las principales características de una red 802.11, así como los componentes que la forman: sistema de distribución, puntos de acceso, medio inalámbrico y estaciones. Se analizarán los tipos de redes existentes y los servicios de red que ofrece. En relación a esta descripción, se describirán las opciones disponibles en el campus para conectarse a una red inalámbrica. La Universidad Carlos III ofrece dos posibilidades para conectarse a su red inalámbrica (WiFi-UC3M y eduroam). Los usuarios podrán optar entre una de las dos, según sus necesidades y las posibilidades del terminal. En la segunda fase se diseñará e implementará el programa en consecuencia al estudio previo de la aplicación.Over recent years, the development of telecommunication networks has suffered a strong growth. Such networks have a variety of access techniques in which the success of wireless communication has to be highlighted. Due to the fact of having become an increasingly mobile society; the demand of wireless networks by users is growing exponentially due to the mobility they allow. Other reasons of that increase are the ease of installation and maintenance, the relatively low cost it has compared to wired networks or the popularization of mobile devices (smartphones, tablets, laptops). These advantages have improved data traffic (WiFi and mobile broadband) wireless networks, exceeding 50% of total Internet traffic in 2012, where users connected to WiFi have been the ones generating more traffic. Besides, fixed broadband is expected to decrease. Since the evolution of wireless networks is constant and its existence is greater, skills of supervision, analysis and resolution of specific problems of WiFi are required. A few years ago the main objective of these networks was the signal coverage. Nowadays a decent quality, low interference and good use of the distribution channel are needed. Furthermore, the need of security in a wireless network is essential. Being able to detect and block attacks before inflecting the network is essential. Another motivation for analyzing wireless networks is the concern of users regarding the privacy of location. This fear is because applications based on location using GPS and other positioning technologies could unwittingly disclose this information. However, location privacy is threatened even for devices that do not explicitly track. Wireless networks are increasingly present in public places such as shopping malls, libraries, stations, airports, universities, etc. The main problem of these networks is that the information transmitted is likely to be captured by any user because data moves through the air. This allows different analysis: identify users, equipment outages detect, analyze coverage, speed and network usage, etc. Despite the shared heritage, WiFi (802.11) is not Ethernet. It has a number of additional features, each of which can cause problems. Knowing these problems requires sometimes a network administrator to reach the low-level details. The network analysis systems are recognized as a useful tool in wired networks; although they are probably more important in wireless networks because within an 802.11 network more problems may occur. There are five essential areas of carrying a model useful network management: performance management, fault management, configuration management, account management and security management. The above data about wireless networks and the need to supervise their performance through monitoring and subsequent analysis were the main reasons for implementing the Bachelor Thesis. This Bachelor Thesis consists on the analysis of the connectivity of users in an 802.11 campus network by capturing tools and traffic analysis. The objective is to design and implement a program performing periodic scans of the network and storing the information in a database for later analysis. To achieve this objective the following, these tasks will be performed: study of the operation of an application of network analysis and description of an 802.11 network; developing a task based on the previous program; creation of a database to store the information; testing and corrections to reach the expected performance and analyze the stored information. The first phase involves the study of any tool or application that can find out which devices are connected to the network, in order to understand its functioning. Most modern devices are connected through a common network. At home we have smartphones, tablets, computers, consoles and even domestic appliances connected. In the office we probably have desktops, servers or printers configured so that they can communicate and share data. To realize the study of an application of network analysis, we selected the Fing application, which identifies all connected devices to the network providing information of itself and also about the ones connected to this equipment. All devices are identified by their IP address, MAC address, name and manufacturer. To know the operation of the application, we need to capture the message exchange performed while running the network scan, using the Wireshark capture. Fing performs requests ARP (Address Resolution Protocol) to find out which IP addresses have been assigned within the network. We will know that an address has no being assigned if after the timeout it has been no response. With this mechanism Fing can find out all the devices connected to the network, knowing your IP address and MAC address. To understand how the ARP protocol is working, an explanation of the message exchange is performed, describing his head and fields, and a signaling diagram of the exchange will be displayed. Fing performs DNS (Domain Name System) requests to each IP address belonging to the network to know the name of each device although not all devices are assigned a name. A description of a LAN (Local Area Network) wireless network (WLAN or WiFi) will be made. There are many differences between an 802.11 device and an Ethernet device, but the most obvious one is that 802.11 devices are mobile, allowing you to move from one part of the network to another. The main characteristics of a network 802.11 will be described, as well as the components comprising it: distribution system, access points, wireless medium and stations. The types of networks and network services offered will be discussed. In relation to this description, the options available in the campus to connect to a wireless network will be explained. University Carlos III of Madrid offers two ways of connecting to your wireless network (WiFi-UC3M and eduroam). Users may choose between one of them, depending on their needs and possibilities of the terminal. In the second phase the program will be designed and implemented accordingly to the previous study of the application.Ingeniería Telemátic