Hace no mucho publique un post sobre Hacking a radiofrecuencias con un SDR y siguiendo con el tema del RF se me quedo en el tintero tratar con que ocurre fisicamente, así que hoy toca un poco de teoría, toca tratar los conceptos básicos sobre como funcionan las comunicaciones por radiofrecuencias.
Lo primero necesitamos distinguir que elementos necesitamos para establecer una comunicación por radio frecuencias, de forma simple podemos distinguir los siguientes elementos:
- Un medio de propagación: el aire
- Un medio de transmisión: las ondas electromagnéticas
- Un elemento que envía/recibe la información: las antenas
- Una forma de enviar y recibir la información: la modulación y demodulación
Veamoslo punto a punto más en detalle.
Medio de transmisión: ¿Qué son las ondas de radiofrecuencia?
Toda comunicación inalámbrica se realiza mediante ondas de radiofrecuencias. Las ondas de radiofrecuencias es un tipo de radiación electromagnética con un espectro situado entre los 3 hercios (Hz) y 300 gigahercios (GHz).
Las ondas se identifican principalmente por la frecuencia (Numero de ciclos de la onda en un segundo) y longitud de onda (Distancia entre dos puntos sucesivos que están en el mismo estado de vibración). La relación entre la frecuencia y entre la longitud de onda la podemos describir mediante esta simple formula. Como dijimos al principio que el medio de transmisión sera el aire, por lo que la velocidad de transmisión sera muy cercana a la de la luz, en claro de la formula sacamos que la frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales, es decir, a mayor frecuencia , menor longitud de onda.
Hemos dicho que las ondas de radio frecuencias están entre los 3Hz y 300GHz pero…¿Cómo se distribuye el espectro de ondas de radiofrecuencia?
El espectro de radiofrecuencia se encuentra divido en intervalos de frecuencias denominados bandas de frecuencia, que están asignados a diferentes usos dentro de las radiocomunicaciones. Su uso está regulado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y puede variar según el país.
Segun la UIT el espectro radioeléctrico se divide en 9 bandas de frecuencias:
Algunas propiedades de las ondas de radio:
Lo interesante de este tipo de onda electromagnética es que pueden viajar largas distancias y atravesar las paredes de edificios sin problemas aunque existen varios efectos que afectan a todo tipo de ondas como son la absorción, reflexión, refracción , difracción y las interferencias.
Absorción:
Consiste en la perdida de parte de la energía emitida al ser absorbida por el propio medio.Las ondas de radio son absorbidas por la lluvia.El principal efecto de la absorción de las ondas de radio por los materiales es calentarlos
Refracción:
Es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinta densidad.En radioenlaces se producen estas variaciones a través del tiempo debido a fenómenos meteorológicos
Reflexión:
La reflexión es el cambio de dirección de una onda, que, al entrar en contacto con la superficie de separación entre dos medios cambiantes, regresa al medio donde se originó
Difracción:
La difracción se produce siempre que una onda incide sobre un obstaculo y consisten en la dispersión y curvado de las ondas. si bien las ondas se propagan en linea recta, si la onda se encuentra con un obstaculo con un tamaño mucho más pequeño que la longitud de onda, el objeto pasará prácticamente desapercibido y la onda seguirá propagándose prácticamente sin alteración,mientras que si el obstaculo es similar a la longitud de onda habra zonas donde no llegara la onda.
Si recordamos que a mayor frecuencia, menor logitud de onda como consecuencia tenemos que:
- A bajas frecuencias cruzan bien los obstáculos, pero la potencia baja drásticamente con la distancia
- A altas frecuencias tienden a viajar en línea recta y rebotar en obstáculos
Para hacernos una idea de las consecuencias de la difracción, puede que por la presencia de un obstaculo una onda FM no la recibas pero en cambio en AM si. (Mas adelante veremos que esto de AM y FM).
Interferencia:
La interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud.Las ondas de radio se encuentran sujetas a interferencia por motores y otros equipos eléctricos.
En lo referente al alcance de las ondas de radio se puede aproximar según las bandas de frecuencias que empleemos, aunque hay muchos factores que pueden afectar a dichos alcances como la potencia de emisión, la sensibilidad del receptor, las condiciones atmosféricas y el relieve del terreno.
¿Qué es una antena?
Una antena no es más que un transductor, un elemento que transforma la energía de una forma a otra, recogen corrientes eléctricas y las transforman a ondas electromagnéticas y viceversa.De forma que la frecuencia de la señal trasmitida es igual a la frecuencia de la corriente aplicada, es decir, las antenas son elementos resonantes que al recibir una frecuencia y en función de su constitución se crea una corriente entre sus polos.
Las caracteristicas más importantes a tener en cuenta en una antena son:
- Patrón de radiación: Representación gráfica tridimensional de la energía radiada vista desde fuera
- Ganancia: La relación entre la potencia que entra en una antena y la potencia que sale de esta. Se mide en dBi. Y se entiende como la comparación que saca esa antena y una antena isotrópica que es aquella que cuenta con un patrón de radiación esférico perfecto y una ganancia lineal unitaria.
- Directividad: Medida de la concentración de la potencia radiada en una dirección particular
- Polarización: Es la orientación de las ondas electromagnéticas al salir de la antena
Existen varios tipos de antenas como son:
- Antenas monopolares
- Antenas dipolo
- Antena Yagi
- Antena Panel
- Antena parabolica
Si tenéis curiosidad de como funciona una antena más en profundidad os recomiendo bastante ver este vídeo, donde esta explicado de maravilla.
Ya sabemos que son las ondas de radiofrecuencia , algunas propiedades de las mismas, que una antena nos permite transformar las ondas de radio en señales electricas, entonces solo queda una cosa para poder establecer una comunicación.
¿Cómo transmitimos información a traves de las ondas?
Podemos transmitir información gracias a la modulación. La modulación consiste en variar las características de una onda denominada portadora, de acuerdo con la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir.
- Onda portadora: Ondas ,generalmente senoidales, es modulada por una señal para enviar información (Negra)
- Onda moduladora: es la señal que contiene la información a transmitir. (Rojo)
Modulación Analógica
Las tres técnicas de modulación analógica son:
- Modulación de la amplitud (AM o amplitud modulada).
- Modulación de la frecuencia (FM o frecuencia modulada).
- Modulación de la fase (PM o fase modulada).
Modulación Digital con portadora analogica
Conjunto de técnicas para transmitir información digital usando un medio analógico como la radiofrecuencia.
- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)
- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift Keying) Más resistente a los ruidos que ASK
- Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying)
El proceso de recuperar la información de las ondas portadoras se denomina demodulación. En esencia, es invertir los pasos utilizados para modular los datos.
¿Cómo entendemos la información recibida?
Hemos visto todo lo referente a la emisión y la recepción pero queda acordar una serie de parametros a mayores entre emisor y receptor para que la comunicación recibida sea entendible por el receptor. Me explico, si recibimos la señal y la demodulamos tendremos un churro de 1 y 0 que no sabremos interpretar es por eso que para interpretarla correctamente también necesitamos conocer estos parametros :
- Frecuencia: Necesitamos saber en que parte concreta del espectro electromagnético se esta transmitiendo la información
- Ancho del Canal : Rango de frecuencias en el espectro ocupado por una señal. Se mide en Hz y es uno de los determinantes de la capacidad de transmisión un canal de comunicación.
- Ratio de bits: Numero de bits por segundo
- Preámbulo : Palabra que sincronizar el tiempo de transmisión entre dos o más sistemas. En general, preámbulo es sinónimo de «introducción».
- Sync word: Palabra que anuncia el inicio de los datos.
- CRC: Códigos de redundancia cíclica usados en la corrección y detección de errores
Y hasta aquí el post, espero que os haya sido de utilidad. Bye 🙂
Referencias:
- https://telectronica.com/como-funciona-la-radiofrecuencia/
- https://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuencia
- https://telecomunicacionesdeandarporcasa.wordpress.com/2014/01/13/el-tamano-de-las-ondas-si-importa/
- https://radioslibres.net/21-distancia-cubro-con-mi-transmisor-y-mi-antena/
- https://www.wni.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=62:antenassoporte&catid=31:general&Itemid=79
- https://www.prored.es/base-cientifica-comunicacion-inalambrica/
- http://www.dte.us.es/personal/mcromero/docs/arc1/tema3-arc1.pdf
La Cripta del Hacker 
Amigo estaba actualizando el hackrf one y se me reseteo total mente y ya no me lo reconoce necesito me ayudes ya que al darle hacrf_info no me bota nada de version y error -5
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