descripción de los servicios, arquitectura y tendencias del protocolo wap para el desarrollo de ...

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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA EN CIENCIAS Y SISTEMAS

DESCRIPCIÓN DE LOS SERVICIOS, ARQUITECTURA Y
TENDENCIAS DEL PROTOCOLO WAP PARA EL DESARROLLO
DE APLICACIONES PARA REDES INALÁMBRICAS

RENÉ ESTUARDO ALVARADO GONZÁLEZ

ASESORADO POR ING. RENÉ FRANCISCO CONTRERAS QUEMÉ

GUATEMALA, OCTUBRE DE 2003
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DESCRIPCIÓN DE LOS SERVICIOS, ARQUITECTURA Y
TENDENCIAS DEL PROTOCOLO WAP PARA EL DESARROLLO
DE APLICACIONES PARA REDES INALÁMBRICAS

TRABAJO DE GRADUACIÓN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA

POR

RENÉ ESTUARDO ALVARADO GONZÁLEZ
ASESORADO POR: ING. RENÉ FRANCISCO CONTRERAS QUEMÉ

AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO EN CIENCIAS Y SISTEMAS

GUATEMALA, OCTUBRE DE 2003
3
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA

DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Keneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
EXAMINADOR Ing. Ricardo Alfredo Girón Solórzano
EXAMINADOR Ing. Edgar Estuardo Santos Sutuj
EXAMINADOR Ing. Luis Alberto Vettorazzi España
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
4
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la universidad de San Carlos de
Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado:

DESCRIPCIÓN DE LOS SERVICIOS, ARQUITECTURA Y TENDENCIAS DEL
PROTOCOLO WAP PARA EL DESARROLLO DE APLICACIONES PARA
REDES INALÁMBRICAS

Tema que me fuera asignado por la Coordinación de la Carrera de Ingeniería en Ciencias y
Sistemas de la Facultad de Ingeniería con fecha 11 de Febrero de 2003.

René Estuardo Alvarado González

5
ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ................................................. IX
GLOSARIO .............................................................................. XV
RESUMEN ............................................................................... XIX
OBJETIVOS ............................................................................ XXI
INTRODUCCIÓN ..................................................................... XXIII

1. VISTA GLOBAL AL PROTOCOLO Y ESTANDAR WAP 1
1.1 El Estándar WAP ........................................................................... 2
1.1.1 El Foro WAP .......................................................................... 2
1.1.2 ¿Qué es el Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas? ........... 3
1.1.2.1 Características principales del WAP ............................. 7
1.1.2.1.1 WAP basado en estándares existentes………..… 9
1.1.2.1.2 Mantener la independencia de la red..................... 9
1.1.2.1.3 Mantener la independencia del dispositivo ........... 10
1.1.2.1.4 Asegurar la interoperabilidad ................................ 11
1.1.3 Especificación WAP .............................................................. 12
1.1.4 Objetivos del WAP ................................................................. 14
1.1.5 Versiones del estándar WAP ................................................. 15
1.2 Antecedentes del protocolo WAP .................................................. 15
1.3 Servicios ofrecidos ........................................................................ 17
1.4 Ventajas e inconvenientes del WAP .............................................. 18
I
1.4.1 Ventajas de la tecnología WAP ............................................. 18
1.4.2 Carencias actuales en el mercado WAP ............................... 18
1.5 El entorno de aplicaciones ............................................................ 20
1.5.1 El entorno de aplicaciones WAE ........................................... 20
1.5.1.1 El Micro-Browser ........................................................... 20
1.5.2 WML ...................................................................................... 21
1.5.3 WMLScript ............................................................................. 22
1.5.4 La interfaz de aplicación telefónica móvil .............................. 23

2. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE REDES
INALÁMBRICAS (IEEE 802.11) Y TECNOLOGÍAS DE
TELEFONÍA MÓVIL........................................................ 25
2.1 Clasificación de las redes inalámbricas ......................................... 26
2.1.1 Conceptos generales de redes inalámbricas......................... 27
2.1.2 Ámbito de aplicación ............................................................. 29
2.2 Topologías y configuraciones ........................................................ 30
2.2.1 Peer to Peer …………………………………………………… 30
2.2.2 Punto de acceso .................................................................... 31
2.2.3 Otras configuraciones: Interconexión de redes ..................... 33
2.3 Sistema de radiocomunicación celular pública ............................. 34
2.3.1 Fundamentos del servicio ..................................................... 34
2.3.2 Elementos del servicio de TMA.............................................. 35
2.3.2.1 Estaciones base ………………………………………..... 35
2.3.2.1 Centrales de conmutación para telefonía móvil ………. 36
2.3.2.1 Zona de cobertura ………………………………………… 36
II
2.3.2.1 Estación móvil …………………………………………….. 36
2.3.3 Estructura celular de las horas TDMA ................................... 36
2.3.4 Forma geométrica de las celdas ........................................... 37
2.3.5 Handover entre las celdas ..................................................... 39
2.3.6Técnicas para aumentar la capacidad de los celulares ......... 39
2.3.7 Asignación de frecuencias entre celdas................................. 41
2.3.8 Funcionamiento de un sistema celular típico ........................ 41
2.3.9 Señalización .......................................................................... 42
2.4 Sistema de TMA celular digital ...................................................... 43
2.5 Acceso múltiple TDMA .................................................................. 44
2.6 Sistema de telefonía móvil digital GSM ......................................... 47
2.6.1 Servicios y facilidades del sistema GSM ............................... 47
2.6.1.1 Teleservicios .................................................................. 47
2.6.1.2 Servicios portadores ...................................................... 48
2.6.1.3 Servicios suplementarios ............................................... 48
2.6.1.4 Módulo de integridad de abonado ................................. 48
2.6.1.5 Funciones de seguridad ................................................ 48
2.7 Asuntos de seguridad .................................................................... 49
3. ARQUITECTURA DE UNA RED WAP ............................... 51
3.1 El modelo WWW ........................................................................... 51
3.2 El modelo WAP ............................................................................. 51
3.2.1 Los componentes de la arquitectura ..................................... 56
3.2.1.1 Terminales ..................................................................... 56
3.2.1.2 Gateway/Proxy .............................................................. 58
3.2.1.3 Servidor ......................................................................... 58
III
3.2.2 Capas de protocolo WAP ...................................................... 59
3.2.2.1 WAE (Wireless Aplication Protocol) …………………..… 60
3.2.2.2 WSP (Wireless Session Protocol) ………………………. 60
3.2.2.3 WTP (Wireless Transaction Protocol) ………………….. 61
3.2.2.4 WTLS (Wireless Transport Layer Security) ……………. 61
3.2.2.5 WDP (Wireless Datagram Protocol) ……………………. 62
3.2.2.6 Bearers .......................................................................... 63
3.2.2.7 Otros servicios …………………………………………… 64

4. ACCESO SEGURO A INTERNET MOVIL ........................ 65
4.1 Seguridad en el estándar GSM ..................................................... 65
4.2 Seguridad en los estándares GPRS y UMTS ............................... 68
4.3 Seguridad en el estándar WAP ..................................................... 69
4.4 Mecanismos de seguridad ............................................................ 70
4.5 La capa de seguridad WTLS ......................................................... 73
4.5.1 Administración de la conexión WTLS ................................... 74
4.5.1.1 Primitivas del servicio .................................................... 76
4.6 Protocolo de registro ..................................................................... 76
4.6.1 Estado de conexión ............................................................... 77
4.6.2 La capa de registro ................................................................ 80
4.6.2.1 Fragmentación .............................................................. 80
4.6.2.2 Comprensión y descompresión de registros ................. 80
4.6.2.3 Numeración de secuencia explícita .............................. 80
4.7 Acuerdo de protocolos (Handshake) ............................................. 82
4.7.1 Protocolo Change Cipher Spec …………………………….… 83
IV
4.7.2 El protocolo de alerta ............................................................ 84
4.7.2.1 Alertas de cierre ............................................................ 84
4.7.2.2 Alertas de error.............................................................. 85
4.7.3 Visión general del protocolo Handshake ............................... 90

5. EL FUTURO DE LOS PROTOCOLOS Y LAS
PLATAFORMAS DE SERVICIOS EN LÍNEA .................. 97
5.1 Factores de evolución de estándar WAP ...................................... 97
5.1.1 La convergencia .................................................................... 97
5.1.2 Perspectivas .......................................................................... 98
5.1.3 Los agentes ........................................................................... 99
5.1.3.1 Los operadores .............................................................. 99
5.1.3.2 Los fabricantes .............................................................. 99
5.1.3.3 Los contenidos .............................................................. 100
5.1.3.4 Los usuarios .................................................................. 100
5.1.4 Las aplicaciones .................................................................... 101
5.2 Introducción a las nuevas tecnologías de servicios y aplicaciones 102
5.2.1 Los competidores de WAP .................................................... 103
5.2.2 La respuesta de WAP ............................................................ 104
5.3 GRPS, caminando hacia la tercera generación ............................ 106
5.4 UMTS, la cima del internet móvil .................................................. 108
5.5 i-Mode ………………………………………………........…………… 109
5.5.1 ¿Qué es i-Mode? …………………………………………….... 109
5.5.2 ¿Cómo funcona? ................................................................... 110
5.5.3 ¿Qué diferencia hay entre WAP e i-Mode? .......................... 111
V
5.5.4 ¿La clave del éxito? .............................................................. 112
5.5.5 Proveedores de servicios ...................................................... 113
5.5.6 Seguridad en i-Mode ............................................................. 114
5.5.7 Hacia la tercera generación .................................................. 114
5.6 Bluetooth ....................................................................................... 116
5.7 WAP 2.0 ........................................................................................ 117
5.8 Principios básicos del comercio móvil (M-Commerce) ................. 119
5.10 Las posibles mejoras del estándar WAP .................................... 121

6. PRINCIPIOS PARA EL DESARROLLO DE
APLICACIONES EJECUTABLES EN AMBIENTE
123
WAP
6.1 Generación dinámica de contenidos WAP .................................... 123
6.1.1 Agentes de usuario WAE ...................................................... 123
6.1.2 Contenidos ............................................................................ 125
6.2 Modelo general de operaciones de WAP/WAE ............................ 126
6.3 Técnicas de procesamiento en servidor WWW para generación
de contenidos WAP ....................................................................... 127
6.3.1 Server Side Includes (SSI) …………………………………… 129
6.3.2 La interface CGI (Common Gateway Interface) …………… 132
6.3.3 Interfaces de programas de aplicación (API’s propietarias) .. 133
6.3.4 Interfaz CGI asíncrona (FastCGI) .......................................... 134
6.3.5 Servlets .................................................................................. 135
6.4 Eficiencia de la entrega de respuestas ......................................... 137
6.5 Personalización del formato de los contenidos ............................. 138
VI