Capacitores y Motores Eléctricos - Parte 2

COEXISTENCIAS DE CORRIENTES ELECTRICAS

APLICACIONES DEL NEODIMIO EN EL MAGNETISMO (EN INGLES)

Neodymium Magnet Applications

Neodymium is a rare earth metal component mischmetal (mixed metal) which can be used to create powerful magnets. Neodymium magnets are the strongest known relative to their mass, with even small magnets able to support thousands of times their own weight. Although a “rare” earth metal, neodymium is widely available, leading to easily obtainable raw materials to manufacture neodymium magnets. Because of their strength, neodymium magnets are used in a broad range of applications, including jewelry, toys and computer equipment.

What Neodymium Magnets Are

Neodymium magnets, also known as NIB magnets, are measured from N24 to N55 on the magnetism scale that goes up to N64, which is a theoretical magnetism measurement. Depending on the shape, the composition, and the production method, NIB magnets can fall anywhere in this range and provide serious lifting strength.

In order to construct a neo, as they are sometimes also called, manufacturers collect rare earth metals and sift them to find usable neodymium, which they must separate from other minerals. This neodymium is ground up into a fine powder, which can then be resealed into a desired shape once combined with iron and boron. The official chemical designation of a neo is Nd₂Fe₁₄B. Due to the iron in a neo, it has properties similar to other ferromagnetic materials, including mechanical fragility. This can sometimes pose problems because the magnetic power is so great that if the neo connects too rapidly with a lot of momentum, it can chip or crack itself.


Neos are also susceptible to temperature differences and can crack or lose their magnetism in higher temperatures, usually above 176 degrees Fahrenheit. Some specialized neos work at higher temperatures, but generally above that level they fail to properly function. In cooler temperatures, neos will be fine. Because other types of magnets don’t lose their magnetism at these high temperatures, neos are often bypassed for applications that will be exposed to great amounts of heat.

Neodymium Magnet Applications

As neodymium magnets are so strong, their uses are versatile. They are produced for both commercial and industry needs. For example, something as simple as a piece of magnetic jewelry uses a neo to keep the earring in place. At the same time, neodymium magnets are being sent into space to help collect dust from the surface of Mars. Neodymium magnets’ dynamic capabilities have even lead to them being used in experimental levitation devices. In addition to these, neodymium magnets are used in such applications as welding clamps, oil filters, geocaching, mounting tools, costumes and many more.

Cautionary Procedures for Neodymium Magnets

Users of neodymium magnets must take caution when handling them. First, for everyday magnet use, it is important to monitor magnets that might be found by children. If a magnet is swallowed, it can block respiratory and digestive tracts. If more than one magnet is swallowed, they might connect and serious issues such as completely closing off the esophagus. The simple fact of having the magnet inside the body can lead ot infection as well.

Additionally, because of the extremely high magnetism of larger NIB magnets, they can literally fly across a room if ferromagnetic metals are present. Any body part caught in the path of a magnet hurtling towards an object, or an object hurtling towards a magnet, is in danger of serious danger if the pieces do fly around. Getting a finger trapped between a magnet and a table top can be enough to shatter the finger bone. And if the magnet connects to something with enough momentum and force, it can shatter, firing dangerous shrapnel that can puncture skin and bones in many directions. It is important to know what’s in your pockets and what type of equipment is present when handling these magnets.

Types of Magnets

Magnets are objects that generate a magnetic field, a force-field that either pulls or repels certain materials, such as nickel and iron. Of course, not all magnets are composed of the same elements, and thus can be broken down into categories based on their composition and source of magnetism. Permanent magnets are magnets retain their magnetism once magnetized. Temporary magnets arematerials magnets that perform like permanent magnets when in the presence of a magnetic field, but lose magnetism when not in a magnetic field. Electromagnets are wound coils of wire that function as magnets when an electrical current is passed through. By adjusting the strength and direction of the current, the strength of the magnet is also altered.

Permanent Magnets

There are typically four categories of permanent magnets: neodymium iron boron (NdFeB), samarium cobalt (SmCo), alnico, and ceramic or ferrite magnets.

• Neodymium Iron Boron (NdFeB)

This type of magnet is composed of rare earth magnetic material, and has a high coercive force. They have an extremely high energy product range, up to 50 MGOe. Because of this high product energy level, they can usually be manufactured to be small and compact in size. However, NdFeB magnets have low mechanical strength, tend to be brittle, and low corrosion-resistance if left uncoated. If treated with gold, iron, or nickel plating, they can be used in many applications. They are very strong magnets and are difficult to demagnetize.

• Samarium Cobalt (SmCo)

Like NdFeB magnets, SmCo magnets are also very strong and difficult to demagnetize. They are also highly oxidation-resistant and temperature resistant, withstanding temperatures up to 300 degrees Celsius. Two different groups of SmCo magnets exist, divided based on their product energy range. The first series (Sm1Co5) has an energy product range of 15-22 MGOe. The second series (Sm2Co17) has a range that falls between 22 and 30 MGOe. However, they can be expensive and have low-mechanical strength.

• Alnico

Alnico magnets get their name from the first two letters of each of three main ingredients: aluminum, nickel, and cobalt. Although they feature good temperature resistance, they can easily be demagnetized and are sometimes replaced by ceramic and rare earth magnets in certain applications. They can be produced by either sintering or casting, with each process yielding different magnet characteristics. Sintering produces enhanced mechanical traits. Casting results in higher energy products and enables the magnets to achieve more complicated design features.

• Ceramic or Ferrite

Comprised of sintered iron oxide and barium or strontium carbonate, ceramic (or ferrite) magnets are typically inexpensive and easily produced, either through sintering or pressing. However, because these magnets tend to be brittle, they require grinding using a diamond wheel. They are one of the most commonly used types of magnet, and are strong and is not easy to demagnetize.

Temporary Magnets

Temporary magnets can vary in composition, as they are essentially any material that behaves like a permanent magnet when in the presence of a magnetic field. Soft iron devices, such as paper clips, are often temporary magnets.

Electromagnets

Electromagnets are made by winding a wire into multiple loops around a core material—this formation is known as a solenoid. To magnetize electromagnets, an electrical current is passed through the solenoid to create a magnetic field. The field is strongest on the inside of the coil, and the strength of the field is proportionate to the number of loops and the strength of the current.

The material at the center of the coil, the core of the solenoid, can also affect the strength of an electromagnet. If a wire is wrapped around a nonmagnetic material, such as a piece of wood, the overall magnetic field will not be very strong. However, if the core is composed of ferromagnetic material, such as iron, the strength of the magnet will dramatically increase.

Applications

Within the industrial sector, magnets are often used as magnetic sweepers, sorters, and to separate impure metals during metal manufacturing or recycling. In electronic applications, magnets are used in speakers, televisions, telephones, radios, and videotapes. Typically, electromagnets are used within televisions, computers, and telephones because of their extreme strength. For this same reason, they are also used in on-off applications, such as cranes sued for heavy lifting.

Permanent magnets are perhaps the most common type—they are used to manufacture refrigerator magnets, as well as in jewelry making. Temporary magnets can be useful in applications that generate a temporary magnetic field and require a magnetic response for the duration of the field.

TIPOS DE INTERFERENCIAS EN EL SUMINISTRO DE LA POTENCIA ELECTRICA (EN INGLES)

ypes of Electrical Power Supply Interference

Although standard power supply methods are normally sufficient for handling most commercial or industrial applications, electrical disturbances can sometimes harm the performance of sensitive equipment or interrupt vital operations. Interferences in power supply can be particularly harmful in computerized systems, which require stable, continuous electrical power to reduce the risk of data loss and distortion of control signals. For these reasons, electronic power supplies manufacturers offer protection from certain unwanted conditions. In this sense, uninterruptible power supply (UPS) units may provide significant benefits to performance stability and cost-efficiency by decreasing industrial system downtime, lowering the rate of equipment malfunction, and reducing the potential for process interruptions.

Total power outage from an electrical source is a rarity under most conditions, but even mild power fluctuations and brief breaks in supply current can prove harmful, especially if they occur during a critical processing stage. Disruptive electrical interference, such as surges, can result from a variety of different causes, including power switching operations, the presence of other electrical equipment in the vicinity of the operating system, and natural phenomena such as lightning and thunderstorms. Understanding the various kinds of electrical interference and their effects on power supply systems can be helpful in developing strategies to safeguard vulnerable industrial processes.

Electrical Spikes

One of the most common and unpredictable sources of sudden power spikes is atmospheric lightning, which can severely affect an electricity supply network. A lightning strike into a power line, overhead line, or cable can generate a high-voltage spike that disrupts current transmission. Similarly, switching operations, particularly those in the vicinity of other sensitive electrical equipment, can also produce spikes. Switchgear that operates on heavy current and certain fuses may yield transient spikes even under standard performance conditions. Major electrical system faults can produce high-amplitude transient spikes ranging up to hundreds or thousands of volts, although they are of brief duration and usually have a short rise time. Other common sources for spikes in electrical power supply include:

• Variable speed commutator motors
• Sodium and mercury discharge lamps
• Mercury arc rectifiers in applications producing current
• Solid-state semiconductors used in control systems
  

The switch starting and stopping of induction motors, like the ones found in driving pumps and fans, can lead to comparable spiking effects. Random electrical spikes usually have amplitudes not in excess of 800 volts and with rise times as short as several nanoseconds.

Dips and Surges

Unintended surges in an electrical power supply are most often the result of switching off large electric loads, while electrical dips occur from switching on. The most important factor in both surges and dips is the size of the load being switched relative to the transformer rating at the power supply source. The duration of a surge or dip can vary from a single half-cycle of the supply waveform to several half-cycles, while the variation from the standard voltage often exceeds 6 percent above or below the optimal range. Large fluctuations in a high-voltage supply network can be caused by system faults or load switching in an industrial power plant, and the frequency and scale of voltage disturbances beyond an initial power supply source depends on the quality of the local electrical distribution network.

In some industrial processes, the potential for surges and dips can be a significant concern. Applications that involve high power loads, such as arc furnaces used in steel working or reversing mill motor drives, can produce severe voltage fluctuations. Through transmission along the supply network, these fluctuations can cause performance interference or flickering. A flicker is a more minor disturbance, usually only a few hertz in strength and characterized by a voltage amplitude with a relatively small deviation from the standard range.

Harmonic Frequencies

Harmonics are another common cause of electrical interference among power supplies. In most alternating current power systems, voltage variations occur along a sine wave frequency, but a non-linear electric load can generate a different frequency for the current waveform. These harmonics changes may cause an increase in system current that can lead to excess heating and component malfunction. Typical sources for harmonics include solid-state semiconductors, current rectifiers, discharge lamps, and variable speed and induction motors. While the harmonic variation will usually be no greater than 2 to 5 percent on most distribution systems, in some cases a higher degree of harmonic fluctuation may occur. The Department of Energy’s Office of Scientific and Technical Information provides more information on harmonics measurements.

BASES PARA EL DISEÑO DE TRANSFORMADORES ELECTRICOS (EN INGLES)

Custom Transformers

Despite the many different categories and specifications of transformers, it is sometimes necessary to use a custom transformer to ensure the best results. Custom transformers are usually required when a transformer needs to be able to perform special functions or requires unusual features. If untraditional construction, rare material, or high voltage coils are involved, a custom transformer may be the safest option to pursue.

There are several common problems and requisites that custom transformers can offer potential solution for, including:

• Unusual input or output voltage
• Line and load reactors are essential parts of regeneration and power factor control
• Protective enclosures are needed
• Ripple filters and armature chokes are required to reduce DC drive noise
• Unusual wiring

When in the market for a custom transformer there are several things a manufacturer should be able to provide, as well as several key pieces of information to keep in mind.

1. A positive relationship with the design and engineering staff can help guarantee efficient and effective product manufacturing, by ensuring important concerns are being addressed
2. The engineer and design team should be able to design a new part, and alter or replicate and already existent one.
   
3. Make sure that when using CAD for prototypes or for designing a solution they are able to offer you service while also keeping cost reasonable.
4. When negotiating price, a quote should be available within three days to one week, depending on the specific complexities of the transformer. Attempts should be made to respond appropriately to requests for a faster quote.
5. Development of a prototype can usually be completed within a few days. Appropriate software (CAD, for example) should ensure that the prototype is dimensionally accurate.
6. An effective manufacture should be able to provide a wealth of options when it comes to concepts, materials, and technology, and should be up to speed with recent developments and trends.
7. In terms of price, an aluminum wound core is more affordable, but copper is more energy efficient and can save money spent on electricity. Additionally, copper is strong and highly corrosion resistant, meaning it can outlast aluminum, and connections remain nice and tight.
8. A transformer with an oval shape wound core (as opposed to the traditional square core) can help reduce core loss by ensuring the flux moves in the same direction as the grain.
9. A certain amount of noise can be expected with all transformers, and is produced by the flux of the core. A manufacturer should present sounds levels that match the standards of the American National Standards Institute and are subsequently certified. Anti-vibration isolators are also a good way to help minimize the transformer hum.
10. A transformer should be designed to achieve a temperature within the appropriate range for the type of insulation. Not only does this help a transformer reach its maximum lifespan, it can also prompt other design issues to be considered before manufacturing actually begins.

When it comes to selecting a manufacturer for custom transformers, these tips are only the beginning. With every specific transformer considerations are likely to be different. Regardless, it is also helpful to do some background work on the manufacturing company, to make sure they have a legitimate reputation and can provide appropriate results. The “Better Business Bureau” may be a helpful resource in the vetting process, as well as a place to consider looking for alternative options if the occasion arises.

General Types of Transformers

Transformers are more than just extraterrestrial robots—they’re also highly useful devices for transferring energy between circuits. By using inductively coupled electrical conductors as the main agent of transfer, a change in current in the first circuit is carried over to the second circuit, which subsequently assumes the new charge. Each end of the circuit carries the charge within a winding—either primary or secondary—which is constituted of electrically conductive wire wound around opposite ends of the transformer core, which has high magnetic permeability, making the transfer possible.

In an ideal situation, the change in voltage is proportional, with the second circuit receiving voltage in relation to the number of turns in the primary winding. The voltage is therefore manipulated by altering the number of turns in the primary winding to be larger or smaller than the number of turns in the secondary winding, which either increases or decreases the amount of electricity received. 

Transformers are essential when it comes to the national power grid and are responsible for transmitting large amounts of high voltage power over long distances. This is not to say that all transformers are large—they come in many different sizes—and some are certainly not designed for high levels of output. Depending on the intended function and the amount of power needed, transformers can be as small as a fingernail or weigh several hundred tons. 

Common Types of Transformers

Autotransformers

Autotransformers are different from traditional transformers because autotransformers share a common winding. On each end of the transformer core is an end terminal for the winding, but there is also a second winding that connects at a key intermediary point, forming a third terminal. The first and second terminals conduct the primary voltage, while the third terminal works alongside either the first or second terminal to provide a secondary form of voltage. The first and second terminals have many matching turns in the winding. Voltage is the same for each turn in the first and second terminal. An adaptable autotransformer is another option for this process. By uncovering part of the second winding and using a sliding brush as the second terminal, the number of turns can be varied, thus altering voltage (see image on right).

Polyphase Transformers

This type of transformer is commonly associated with three phase electric power, which is a common method of transmitting large amounts of high voltage power, such as the national power grid. In this system, three separate wires carry alternating currents of the same frequency, but they reach their peak at different times, thus resulting in a continuous power flow. Occasionally these “three-phase” systems have a neutral wire, depending on the application. Other times, all three phases can be incorporated into one, multiphase transformer. This would require the unification and connection of magnetic circuits so as to encompass the three-phase transmission. Winding patterns can vary and so can the phases of a polyphase transformer.

Leakage Transformer

Leakage transformers have a loose binding between the primary and secondary winding, which leads to a large increase in the amount of inductance leakage. All currents are kept low with leakage transformers, which helps prevent overload. They are useful in applications such as arc welding and certain high-voltage lamps, as well as in the extremely low-voltage applications found in some children’s toys.

Resonant Transformer

As a type of leakage transformer, resonant transformers depend on the loose pairing of the primary and secondary winding, and on external capacitors to work in combination with the second winding. They can effectively transmit high voltages, and are useful in recovering data from certain radio wave frequency levels.

Audio Transformer

Originally found in early telephone systems, audio transformers help isolate potential interference and send one signal through multiple electrical circuits. Modern telephone systems still use audio transformers, but they are also found in audio systems where they transmit analog signals between systems. Because these transformers can serve multiple functions, such as preventing interference, splitting a signal, or combining signals, they are found in numerous applications. Amplifiers, loudspeakers, and microphones all depend on audio transformers in order to properly perform.

Isolation, Zigzag, Pulse, and Speaker Transformers

In addition to commonly used transformers, such as polyphase and resonant transformers, there is a whole field of other more specific types. Among them are isolation, zigzag, pulse, and speaker transformers.

Isolation Transformers

Although most transformers rely on the connection between windings which enables power to be transferred, isolation transformers are substantially different. In an insulation transformer, the primary and secondary windings are isolated from one another by insulation. This separation allows for an AC voltage to be transferred from one circuit to another while blocking DC signals and interference associated with ground loops. Generally speaking, isolation transformers are effective at power transfer in sensitive applications, such as computers and laboratory equipment. Hospital Grade isolation transformers can help protect sensitive equipment in medical environments.

Isolation transformers serve many unique functions that other transformers do not offer. For example, an isolation transformer can use the primary and secondary windings to increase or decrease the output, which makes it well suited to circuits with varying voltage loads. Additionally, isolation transformers can include Faraday shields, which lessen high frequency noise, improve power, and lower leakage currents.

Traditional transformers consist of primary and secondary windings around a core, and occasionally include a Faraday shield between windings to help reduce noise. Without a Faraday shield present, a fair amount of capacitance noise occurs between the windings.

Zigzag Transformers

Zigzag transformers have a primary winding but lack a secondary winding. Because they fall under the category of three-phase transformers, there are six coils on three separate cores. On each core, the first coil connects in a zigzag pattern to the second coil on the next core. Then, the second coils are joined and connected to the primary coils, comprising a neutral. Because the phases couple, the voltages cancel out, enabling the neutral pole to be secured to the ground. They resemble a Y transformer, whose neutral point is grounded. If one phases fluxes, all other phases are thrown out of balance; the zigzag formation, however, provides a path for earth faults (or zero sequence) to exit. Zigzag transformers are often applied to ungrounded electrical systems to derive a reference point.

Pulse Transformer

When it comes to transmitting a pulse with a fast rise and fall time, pulse transformers are optimal because they are specially designed for handling this type of electrical transfer. Because many different kinds of applications exhibit this type of pulse pattern (also known as rectangular electrical pulses), pulse transmitters can be made in a range of sizes to effectively handle a change in voltage magnitude. For smaller applications, pulse transformers called signal types are preferred, and are commonly used in applications such as telecommunications circuits. Medium-sized models are used for applications like camera flash controllers, whereas larger models play an important role in the power distribution industry. 

Speaker Transformers

Speaker transformers are a type of electrical transformer that can power multiple loudspeakers with one circuit, as long as the circuit is performing at higher than normal voltage. They are referred to as constant volt or 70 volt speakers, despite the fact that the voltage is constantly changing. In terms of audio engineering, audio transformers can act as amplifiers by helping increase low-voltage output to the speaker circuit. At each speaker, an even smaller transformer alters the voltage and impedance, bringing them back up to standard speaker levels. The volume of each speaker can often be readjusted as needed. Using high-voltage and impedance speaker transformers minimizes power loss. All pulse transformers have a cycle of less than one; this means that at the end of the cycle any energy left in the coil must be disposed of before the pulse can run again.

APLICACIONES DE LOS IMANES PERMANENTES (EN INGLES)

Permanent Magnet Applications

are used in many different applications given their inherent strength in relation to mass and weight. Electromagnets, because they can be turned off and on, are used in powerful pieces of equipment and vehicles, such as magnetic-levitation, or maglev, trains. However, permanent magnets are also very versatile and strong components of myriad applications as well.

How Permanent Magnets Work

A magnet is any material or substance that projects a magnetic field. A magnetic field is a type of vector field that aligns electric charges on a dipolar outlay. Magnets have both a north and south pole, which align to the earth’s magnetic northern and southern poles (and which are not fixed points on the map, but rather varying areas generally located in the regions of the geographic north and south poles). Like poles repel from one another, while unlike poles attract. Ferromagnetic materials, meaning materials which contain some degree of iron, can usually be permanently magnetized, with a catch: if magnets are heated to excessive, known temperatures, they can lose their magnetism. This can be remedied by remagnetising through a process of slowly cooling the magnet.

Types of Permanent Magnet Applications

Scientists use four basic ways to categorize magnets, based on how their magnetic force is used.

Category 1: The magnet’s attraction or repelling force. These applications are the simplest use of magnets. A simple refrigerator magnet is a perfect example—a picture or slogan on a small piece of laminated cardboard with a small bar magnet glued to the back which attracts to a metal refrigerator door.

Category 2: The magnet’s ability to convert electric force into mechanical force.

Electric motors are good examples of using magnets to convert electric energy into mechanical force. While electromagnets are more commonly used for electric motors,  permanent magnets can be used as well. A magnet is placed in a conductive substance, and then the magnetic field yielded by the magnet turns another piece of equipment, which rotates the motor rapidly.

Category 3: The magnet’s ability to convert mechanical force into electric force.

Generators predominately use this ability. In contemporary times, electromagnets are more often used for power generating turbines, but permanent magnets still play a part.  Very simply, two permanent magnets are placed opposite one another, with like sides facing. Their repelling forces rotate a turbine, which then turns a piece of equipment known as an armature. This churning armature generates electricity, which can then be transferred to other purposes.

Category 4: The magnet’s ability to affect ion beams.

Cathode-ray tubes, a type of vacuum tube for focusing electrons, use permanent magnets for aiming purposes. A ring of permanent magnets, alternating north and south poles, is on the end of an electron gun’s yoke, and these ringed magnets can be rotated to focus the beam for better reception or tighter focus.

TIPOS DE INTERRUPTORES ELECTRICOS ( EN INGLES)

Types of Electrical Switches

Electrical Switches are electromechanical devices that are used in electrical circuits to control power, detect when systems are outside their operating ranges, signal controllers of the whereabouts of machine members and work pieces, provide a means for manual control of machine and process functions, control lighting, and so on. Switches come in a variety of styles and are actuated by hand, foot, or through the detection of pressure, level, or objects. Switches can be simple on-off types or can have multiple positions that, for instance, can control the speed of a multi-speed fan. Switch operators can be found in various shapes and sizes, such as toggles or buttons, and can be furnished in a variety of colors.

Types of Electrical Switches

Switch function is defined by the number of poles and throws the switch has. “Poles” are individual circuits the switch controls (e.g., a “3-pole” switch has three circuits controlled by the same throw). “Throws” are unique positions or settings for the switch (e.g., a “double-throw switch” can operate in two different positions like on/off, high/low, etc.). Combining the number of poles and throws gives a succinct description of the switch’s function, so the function of, for instance, a “single-pole, double-throw” switch is implicit. Switch types are commonly abbreviated for brevity, so a single-pole, double-throw switch would be referred to as an “SPDT” switch.
The simplest type of switch is a single-pole, single-throw (SPST) device that functions as an on-off switch. Double-pole, double-throw (DPDT) switches are commonly employed as internal polarity reversing circuits. Switches of up to four poles and three throws are common and some have breaks.

Foot Switches

Foot Switches are electro-mechanical devices used to control power in an electrical circuit by foot pressure. They are often used on machines where an operator needs his or her hands to stabilize a workpiece.
Key specifications include number of pedals, switching function, voltage rating, and current rating.
Foot switches find use in many press applications where hand controls cannot be used to actuate a cycle. They are also commonly used in hospital equipment and office machines.

 

Level Switches

Level Switches are electro-mechanical devices used to detect the level of liquids, powders, or solids. They are mounted in tanks, hoppers, or bins, and can provide output to a control system. In some instances they can be used to actuate a device directly, such as level switches used in residential sump pumps.
Key specifications include measured media, output type, switch type, voltage and current ratings, and the materials used for the body, stem, and float.
Level switches are used extensively in the process industries to monitor tank and hopper levels. They are used in everyday applications as well.

Limit Switches

Limit Switches are electro-mechanical devices designed to sense motion and position mechanically and provide output signals to a controller. They are available as bare switches, or in rugged enclosures intended for the tough environment of a factory floor.
Key specifications include actuator type, voltage, and current ratings. A variety of actuator types from rods to whiskers ensures that any manner of machine, component, or work pieces can be sensed by a limit switch.
Limit switches are used in many common consumer machines such as washing machines. In their ruggedized form they are used in many types of manufacturing facilities such as steel mills and paper plants.

Membrane Switches

Membrane Switches are circuit board based electro-mechanical devices that provide tactile control of processes and machines without the need for individual push switches. They are often custom designed to suit a particular process.
Key specifications include circuit assembly type, actuator type, and terminal type. Number of keys, graphics, illumination, and displays can also be important features.
Membrane Switches are common in commercial products where incorporating all control functions into a single device can save costs over using discrete switches.

Pressure Switches

Pressure Switches are electro-mechanical devices used to sense fluid pressure and provide output signals to a controller. They often employ a diaphragm as the sensing means.
Key specifications include the pressure type, media measured, diaphragm material, pressure connection, minimum and maximum working pressures, and maximum switch current.
Pressure switches are used to keep pressure within limits in lubrication systems where over-pressure or under-pressure conditions can result in damage to the machine.

Pull Chain Switches

Pull Chain Switches are electro-mechanical devices that are hand operated and used to switch a circuit on and off, or step a circuit through increasing power levels. Their most common application is in lighting where they are used to switch lamps. Pull Rope Switches are used as emergency stop devices.
Key specifications include switching function, voltage and current ratings, as well as various features specific to e-stop applications such as broken-cable detection.
Pull chain switches can be used for manual control of overhead lights and fans. As rope-pull switches, they are used for emergency stop devices, for example along the length of an in-running roll. They are sometimes called Rope Pulls or Cable Pulls.

Pushbutton Switches

Pushbutton Switches, also referred to as Push Switches, are hand operated electro-mechanical devices used for switching circuits. They are the most common variety of switch used on industrial control panels.
Key specifications include single-throw or double-throw switching function, contact type, mounting type, actuator type, and panel cut-out diameter. The 30 mm cut-out is a common industrial size.
Pushbutton switches make up the bulk of manual switches used in industrial controls. They are available in a variety of shapes and styles to cover almost any manual control scenarios.

Rocker Switches

Rocker Switches are hand operated electro-mechanical devices used for switching circuits. The switch operator position, raised or depressed, gives a quick visual indication of the circuit's on or off status.
Key specifications include single-throw or double-throw switching function, mounting type, actuator type, and panel cut-out dimensions.
Rocker switches are used for manual switching in many industrial controls as well as for control of consumer goods and office machines.

 

Rotary Switches

Rotary Switches are hand operated electro-mechanical devices used for switching circuits and selecting functions. Rotary switches can be two-position, on-off, or they can have multiple discrete stops.
Key specifications include number of poles, number of positions, construction type, mounting type, and panel cut-out diameter for panel mount switches.
Rotary switches are used to provide a visually verifiable means of switch position, allowing operators to tell with a glance whether a circuit is energized or not. They are also called Paddle Switches.

Slide Switches

Slide Switches are hand operated electro-mechanical devices used for switching circuits. The switch operator is in the form of a slider that moves from position to position to control the circuit status.
Key specifications include single-throw or double-throw switching function, mounting type, and panel cut-out dimensions.
Slide switches are used in electrical and electronic equipment where the switching range can be limited and economy is important. They are commonly used for on-off buttons or just as a general control switch.

Thumbwheel / Pushwheel Switches

Thumbwheel Switches, also referred to as Pushwheel Switches, are hand operated electro-mechanical devices used to control electrical circuits with a rotatable wheel. They display a numeric value corresponding to the switch position.
Key specifications include number of positions, mounting type, actuator type, coded output type, and panel cut-out dimensions.
Thumbwheel switches are widely used in the aviation industry for flight controls, instrumentation, and controllers. They are also used in test and measurement equipment and computer devices.

Toggle Switches

Toggle Switches are hand operated electro-mechanical devices used for switching circuits. They are actuated by a lever which is pushed through a small arc. Moving the lever back and forth opens and closes an electrical circuit, while the lever position gives a quick visualization of the circuit status.
Key specifications include single-throw or double-throw switching function, 1-axis, 2-axis, or 3-axis configuration, or in some cases omnidirectional or joystick toggle configuration, and actuator type.
Toggle switched are used extensively in electronics panels and instrumentation where a wider range of switching function is required, such as in switchboards.

Wall Switches

Wall Switches are hand operated electro-mechanical devices used in residential and commercial buildings most commonly for lighting control. They are also used to control ceiling fans and electrical outlets.
Key specifications include combination device function, actuator type, and additional switch functions such as dimmer control, fan speed control, or timer-based switching.
Wall switches are specifically designed to operate on line voltage and fit inside standard electrical boxes. They are standard items in residential and commercial construction. A variety of decorator or designer styles can set these switches apart from industrial switches where aesthetics are less of a concern.

Applications and Industries

Switches are used in myriad applications in every industry—such as aerospace, automotive, chemical, communication, marine, medical, military, petrochemical, and transportation—as well as in the commercial and residential sectors. A ubiquitous technology, switches can be found as part of the user interface for nearly every electrical and mechanical product. Some typical places to find switches include:

• Access / Exit Control
• Aircraft
• Ammeters
• Appliances
• Brake Systems
• Conveyors
• Cranes
• Doors
• Electropneumatics
• Emergency Stop
• Escalators
• HVAC
• Hydraulics
• Ignition / Starter
• Instruments
• Machine Tools
• Motors
• Pneumatics
• Pressure Vessels
• Process Control
• Safety Interlock
• Scrubbers
• Separators
• Speed Control
• Sumps
• Tanks
• Transformers
• Valves
• Voltmeters

Generally, the specific application will help determine what kind of switch is best for the job. Because the switch’s form factor is so critical, a selection can’t be made until the purpose is determined.

Considerations

Poles, Throws, and Form Factor

Because different applications will require different kinds of switches—both in terms of their form factor and the number of poles and throws—it’s important to know what the switch is needed for prior to making a purchasing decision.
For instance, a simple light switch might need only one pole and one throw, but it could take many forms: A pull chain, pushbutton, rocker, rotary, slide, toggle, and the familiar wall switch are all common. Another example would be a level switch used to detect if a tank is getting close to its capacity; this kind of switch has just one major form factor but can have different combinations of poles and throws. Switch selection must be made with the entire system’s function and goals in mind.
Also keep in mind that different form factors will have different physical considerations—an electrical rotary switch will have a maximum power rating you must be aware of but a level switch will not, and a pressure switch will have a pressure rating that a wall switch will not.

Pricing and Quality

Switch prices and build quality can vary dramatically. The simplest, cheapest switches can cost only a few dollars while complicated systems can cost hundreds apiece. Quality can be hard to judge but an industry standard certification will ensure that a given switch meets certain minimum guidelines prescribed by a respected agency or government.
There are no important distinctions between most new, used, rebuilt, and remanufactured switches. New switches will be more expensive but should come with a warrantee; pre-owned switches will be cheaper but may not have a warrantee or may have lower reliability. This tradeoff must be carefully weighed, especially for critical components and applications.
Please keep in mind that this category refers to electrical switches, not network switches.

Important Attributes

There are many qualities that play into switch selection, some of which have already been discussed. Here an in-depth description is given for many significant characteristics. The attributes are broken into two main sections—switch construction and electrical specifications.

Switch Construction

A switch’s construction is of the utmost importance. What it’s made out of and how it’s assembled will determine whether or not a switch is suitable for a given application.

Circuit Configuration

The circuit configuration refers to the number of poles, throws, and breaks the switch has. Switches commonly have anywhere between one and four poles and one and three throws; some have either single or double breaks.

Contact Plating and Terminal Plating

Made of gold, nickel, or silver, the contact and terminal plating materials can affect the switch’s responsiveness, reliability, and cost. Terminal plating can also be made of tin or solder.

 

 

P Rating and NEMA Enclosure Rating

The Ingress Protection (IP) rating and National Electrical Manufacturers Association (NEMA) enclosure rating are official guidelines that show what kind of environment a switch’s housing is capable of withstanding. Stricter ratings are more appropriate for less forgiving work areas.

Mounting Type

A switch’s mounting determines how it can be affixed to a system. A proper, compatible mounting must be selected to ensure proper fit and function.

Electrical Specifications

As electromechanical devices, a switch’s electrical specifications are important. A switch’s electrical capabilities dictate its ability to adequately perform its duties.

Contact Type

Used in changeover switches, there are two types of contacts: Non-shorting (“break before make”, or BBM) and shorting (“make before break”, or MBB). Non-shorting changeover switches interrupt one changeover circuit before activating the other; shorting changeover switches will very temporarily activate both circuits. This can affect circuit function and choosing the correct one is essential.

Current Rating

The current rating is typically measured in milliamps (mA) or amps (Amps). Exceeding this rating can cause major failures and pose a hazard.

Dielectric Strength

Every switch has polarized insulating materials called dielectrics. The dielectric strength, measured in volts (V) is the largest electric field it can withstand before its ability to insulate degrades.

Electrical Life and Mechanical Life

These attributes refer to the number of electrical and mechanical operations, respectively, that the switch is rated to perform before failing. Higher life ratings mean the switch will last longer before needing service or replacement.

Power Rating

Typically measured in volt-amps (VA), watts (W), or horsepower (hp), the power rating is the device’s maximum safe power. Exceeding this rating can cause major failures and pose a hazard.

Voltage Rating

Measured in volts (V), the voltage rating is the maximum amount of voltage the switch can safely use. Exceeding this rating can cause major failures and pose a hazard.

Firewalls Distribuidos

Introducción

Desde que las empresas e individuos comenzaron a comunicarse mediante Internet ha surgido un problema de seguridad que afecta a los datos que mantienen en sus sistemas privados así como aquellos que son enviados a sitios remotos de la red mundial.
Los firewalls ofrecen una solución a estos problemas y ha surgido una amplia variedad de tecnologías y estrategias de entre las cuales se encuentran, como innovación de los últimos tiempos, los firewalls distribuidos, que permiten establecer políticas más flexibles y robustas que los sistemas convencionales que dependen fuertemente de la topología de la red sobre la cual se implementen.
La primera parte de este documento introduce el problema de la seguridad en las comunicaciones existentes entre una red local y la red mundial a la está conectado y los requerimientos funcionales que exige una solución a este problema. La segunda parte introduce las diferentes tecnologías en las cuales están basadas todas las soluciones firewalls, y las posibles estrategias a asumir. Luego, en la tercera parte se presentan algunas soluciones convencionales y finalmente se muestra como los firewalls distribuidos ofrecen una solución diferente con mayores ventajas sobre sus antecesores.
Considero necesario introducir las tecnologías utilizadas en la implementación de un firewall tradicional ya que estas son la base sobre la cual se desarrollaron los firewalls distribuidos.

Necesidad de seguridad

El uso de las computadoras se ha convertido en la herramienta esencial para el manejo de información en nuestra vida cotidiana y más aún en la realización de los negocios de hoy en día.
Como consecuencia ha surgido una necesidad de compartir información entre usuarios y entre estos y organizaciones o empresas. Esta necesidad ha sido dirigida por dos fuerzas: los laboratorios y proyectos de investigación, que ante la necesidad de colaboración necesitaron compartir información entre diferentes grupos situados en lugares remotos y desarrollaron protocolos y métodos para transferir datos (como por ejemplo TCP/IP); y por otro lado los intereses de las empresas, la necesidad de mejorar el intercambio de información corporativa entre oficinas o edificios llevó al desarrollo de varios protocolos desarrollados para estos fines.
Luego, la necesidad de comunicación se extendió a grandes áreas y surgieron nuevas industrias en la manipulación de routers, gateways y otros dispositivos para posibilitar tal transmisión de datos. Así mismo se estableció una tendencia al uso de protocolos estándares de uso común entre multitud de organizaciones que les permitiría intercomunicarse de forma apropiada.
A la par de este crecimiento surgieron varios aspectos importantes como lo es el de la seguridad de la información. La mayor parte de las compañías utilizan Internet como herramienta clave para realizar sus negocios y dependen de ella para continuar existiendo, lo que puede llevar a exponer información privada poniendo en peligro la confidencialidad de sus operaciones. Muchas organizaciones ofrecen servicios mediante sus sistemas de comunicación, la efectivización de tales servicios requiere el acceso a recursos críticos del sistema de información de la empresa (archivos, dispositivos de almacenamiento, líneas telefónicas, etc). Dichos recursos deben ser protegidos contra el uso indiscriminado y malicioso por parte de usuarios no deseados. Si un sistema de comunicación es vulnerable a estos tipos de ataques, el riesgo de perdida de datos es importante. Este riesgo potencial de seguridad aumenta junto con el nivel de dependencia en tecnología de información, lo que requiere el uso sistemas de seguridad más confiables y robustos.
Las redes son riesgosas por tres razones:

1. Existen muchos puntos vulnerables desde donde puede ser lanzado un ataque,
2. El perímetro físico del sistema de comunicación se ha extendido, existiendo mensajes de entrada y salida, manteniendo contacto con todos los otros sistemas conectados a la red,
3. Las redes ofrecen múltiples servicios de conexión, cada uno con un punto de acceso propio. Cada uno de estos requiere una protección adecuada contra intrusos y cada una ofrece una complejidad y dificultad propia.

Las organizaciones poseen un conjunto de computadoras conectadas a la red propia y al exterior (no son simples computadoras conectadas unas a otras), que deben ser capaces de establecer comunicaciones confiables con cualquier dispositivo en la red (completa). Puesto de esta forma, parece ser una tarea bastante complicada en lo que a seguridad se refiere. Afortunadamente la red puede ser configurada de manera que solo una computadora necesite comunicarse con el exterior. Tal dispositivo dedicado es llamado "compuerta cortafuegos" (firewall gateway) y suele ser el principio de una estrategia de seguridad.

Requerimientos funcionales de una solución de seguridad

La implementación de un buen sistema de seguridad requiere el uso de ciertas funciones que permitirán asegurar la confidencialidad e integridad de los recursos de nuestra red contra los ataques de intrusos. De este planteo surgen algunas cuestiones [Ches-Bell], previas a la elección de las tecnologías a utilizar, que deberán se resueltas al momento de implementar un mecanismo de seguridad efectivo para una red:
¿Que recursos tratamos de proteger? Un determinado host posee ciertos recursos y tiene acceso a otros recursos de la red. Deben determinarse qué recursos son críticos para la organización y deben, por lo tanto, ser protegidos contra el acceso de intrusos. Tales recursos pueden ser archivos confidenciales, dispositivos de almacenamiento u otro tipo, líneas de conexiones, etc. Estas decisiones determinarán las medidas a tomar o estrategia que asegurarán la aplicación de los permisos de acceso a los recursos para cada posible usuario (host confiable o no); por ejemplo, si queremos proteger todos esos recursos, debemos efectuar un control en un punto previo a la entrada a la red local.
Estas decisiones deben tomar en consideración otra cuestión referida a dónde se originan los problemas de seguridad, es decir ¿contra quien defendemos nuestros sistemas?. Es posible que un intruso asuma la identidad de un host confiable para la red y tenga acceso a recursos que de otra forma no tendría. Además debemos tener en cuenta qué tan severo sería que la seguridad sea quebrada y los recursos de la red sean accedidos por usuarios no deseables. El objetivo es que esto nunca suceda por lo que podríamos decidir implementar una estrategia severa con mecanismos de alta calidad, pero estamos dejando de lado otro importante factor.
¿Cuánta seguridad podemos afrontar? Es decir, el costo que estamos dispuestos a cubrir. Esto se relaciona, en cierta forma, con que tan deseables son los recursos de nuestra organización para los usuarios de la red externa, aunque es una cuestión un tanto discutible y muy relativa. También debemos considerar la conveniencia de la solución de seguridad en cuanto al servicio, es decir ¿afecta el mecanismo de seguridad, al desempeño del servicio brindado?
El objetivo de una solución de seguridad es "aislar" el segmento de la red local del resto de Internet y controlar el tráfico que llega y sale de ella. De aquí surgen dos aspectos básicos a cubrir por una solución de seguridad para redes, seguridad en tránsito y regulación de tráfico, los cuales, cuando son combinados, ayudan a garantizar que la información correcta sea entregada de forma segura al lugar correcto. Existe también la necesidad de asegurar que los hosts que reciban la información, la procesen apropiadamente, de aquí surge el espectro completo de seguridad de los hosts.
La protección de una red contra amenazas no puede ser lograda por una sola tecnología o servicio por lo que es necesario diseñar una estrategia balanceada que permita cubrir los puntos débiles en la seguridad de una red.

Todas las comunicaciones entre sitios que forman parte de una red publica son vulnerables a ataques de escuchas, éste riesgo está asociado con la importancia que tiene la información para quien tenga la habilidad de interceptar dicha comunicación. La seguridad en transito enfatiza la necesidad de mantener los datos seguros mientras transitan una red pública como Internet. Así, disponemos de ciertas funciones o servicios que cubren distintos puntos de este aspecto.

Limitar la exposición de la red interna

De esta forma podemos ocultar "todo" lo que sucede dentro de la red de la organización de la red publica, que de otra forma significaría un riesgo en la seguridad de las comunicaciones y los recursos.
Mediante este servicio es posible ocultar el esquema de direcciones de la red interior, para evitar que cualquier host no confiable efectúe comunicaciones de forma directa con alguno de los host de nuestra red, así como también asegurar que todo el trafico entre hosts confiables de la red privada que atraviese una red publica se mantenga de esa forma (es decir, solo accesible a aquellos hosts a quienes está destinada la comunicación). Estas funcionalidades pueden ser logradas mediante el uso de la Traducción de Direcciones de Red (NAT) y de Redes Privadas Virtuales (VPN) respectivamente.

Criptografía

La necesidad de comunicarnos nos ha llevado a un nivel de conexión que nos permite enviar datos a cualquier sitio del mundo. Surge entonces el riesgo de que cualquiera pueda interceptar nuestros mensajes; si nuestros datos tienen cierta confidencialidad sería entonces deseable que nadie, que intercepte dicha comunicación, pueda acceder a ellos, sino solo el receptor deseado.
La criptografía es la transformación de un mensaje, mediante mecanismos y claves, en una forma ilegible y sin sentido propio. De esta forma, quien intercepte un mensaje encriptado no será capaz de saber que es lo que tiene en su poder. Los mecanismos de encriptación utilizados en la actualidad aseguran que solo el receptor deseado sea capaz de leer el mensaje recibido aplicando el proceso inverso de encriptación.
La criptografía ofrece una segunda funcionalidad: autenticación. ¿Sabemos con quién nos comunicamos en Internet? ¿Es confiable la otra parte? La criptografía agrega a las comunicaciones sobre Internet un aspecto de seguridad muy importante, la certeza de la identidad de aquellos terceros con quien se establecen comunicaciones y se intercambia información. El hecho de poder desencriptar un mensaje correctamente, por parte del receptor deseado, le da la seguridad de quién lo ha enviado ya que solo dicha entidad pudo encriptar el mensaje que ha sido recibido (aunque existen algunas consideraciones a este respecto que serán tratadas más adelante). Así, se detectará si un tercero intenta modificar el mensaje o inyectar uno falso, ya que no posee los mismos medios que el emisor original para encriptar el mensaje.
Existen variados métodos de encriptación más o menos complejos y efectivos que exige una decisión en términos de economía, nivel de protección e impacto sobre los sistemas existentes sobre los que se implementará.

Tunneling de Tráfico, Puntos de control y Monitoreo

La transmisión de paquetes entre dos sistemas finales remotos en Internet involucra la intervención de varios sistemas intermedios que pueden tener acceso a la información transmitida si no se considera ningún esquema de privacidad.
Un túnel es un tipo especial de conexión entre dos sistemas a través de una red. La conexión establecida es directa y virtual es decir que simulan una conexión por cable directa que comunica dos sistemas. Estas conexiones pueden ser usadas para evitar las limitaciones de una topología ya que un paquete enviado a través de un túnel pasa inadvertido de los nodos que intervienen en la ruta real hasta el destinatario (quien también tiene configurado el túnel). Por ejemplo un túnel puede comunicar dos sitios remotos que estén conectados mediante proveedores de conexión a redes públicas (como un ISP). Este tipo de conexiones proveen de servicios tales como encriptado de datos, autenticación, control de acceso (autorización) e integridad de datos Dos firewalls conectados mediante túneles ofrecen protección del exterior mientras que el túnel provee conectividad. Si el tráfico del túnel es encriptado, los riesgos son menores y los beneficios son importantes.
Con la utilización de un túnel, un host que se encuentra físicamente en otra red, pertenece virtualmente a nuestra red local con lo que es posible que un servidor ofrezca un servicio más confiable y transparente a sus usuarios. En favor de esto último, las conexiones de túnel existen más allá del tiempo de conexión, es decir, no terminan cuando la transmisión de datos entre los dos sistemas ha finalizado; es una conexión acordada y configurada previa a cualquier transmisión de datos y, en principio, permanente.
Configurados adecuadamente, los túneles permiten forzar el tráfico (de entrada y salida) de un firewall a través de puntos de control específicos del mismo y de esta forma es posible monitorear la actividad de la red en tales puntos de acceso; utilizando alarmas y habilitando el registro del firewall podemos buscar actividades sospechosas para detectar la presencia de intrusos, además de los beneficios ya comentados de utilizar un túnel.

Otro de los aspectos importantes acerca de la seguridad de las redes es regular de cerca qué tipos de paquetes pueden viajar entre redes. Si un paquete que puede hacer algo malicioso a un host remoto nunca llega a él, el host remoto no se verá afectado. La regulación del tráfico provee este servicio entre hosts y sitios remotos. Esto sucede en tres áreas básicas de la red: routers, firewalls y hosts. Cada uno provee servicios similares en diferentes puntos de la red. De hecho, la línea que los diferencia es arbitraria y difusa.

Política de seguridad

Una política de seguridad es un conjunto de decisiones que determinan, de forma colectiva, la postura asumida con respecto a las medidas de seguirdad implementadas (o a implementar) en una red de computadoras. Es decir, permite determinar los límites de comportamiento aceptable en lo concerniente a qué está y qué no está permitido [Ches-Bell].
La política de seguridad deber ser una de las primeras consideraciones al diseñar una solución de seguridad pues será la que guíe la elección y configuración de la tecnología a utilizar. Y en su definición influye un factor clave: la postura del diseñador, es decir la actitud ante los riesgos que corre la red por su conexión a una red pública. Está afectada por la opinión y habilidades del diseñador y responderá a una filosofía que será más o menos flexible (aceptamos solo aquello que sea seguro -porque lo conocemos-, o rechazar solo aquello que es malo -porque lo conocemos-). No elegir o seleccionar una politica de seguridad, es también en sí misma una política de seguridad: la de permitir todo. Una filosofía apropiada es aquella que no considere que todo es absoluto, es decir, que encuentre un punto intermedio que se ajuste a las necesidades de la organización. Sería deseable que pueda minimizar el peligro y proveer a la vez los beneficios de una conexión de red.
Con esto debe quedar en claro que no existe una fórmula para la política de seguridad de una red privada sino que cada responsable debe diseñarla según el caso, las necesidades, las directivas, las restricciones y otros factores que fundamenten o no una determinada decisión. Tales decisiones son necesariamente dependientes del contexto. Las consideraciones de una política de seguridad están dirigidas por las necesidades estructurales, de negocios o tecnológicas de la organización y pueden involucrar decisiones tales como restringir el tráfico de salida de red que permita a los empleados exportar datos valiosos, restringir el software importado por los empleados sin permiso de la compañía, impedir el uso de un determinado protocolo de comunicación porque no puede ser administrado de forma segura, entre otras. Este es un proceso iterativo que permite modificar la filosofía para ajustarse a las necesidades del momento.
El funcionamiento de un firewall está fuertemente asociado a la política de seguridad elegida. Definir los límites de comportamiento es fundamental para la operación de un firewall. Por lo tanto, una vez que se haya establecido y documentado apropiadamente una sólida política de seguridad, el firewall debe ser configurado para reflejarla y es su trabajo aplicarla como parte de una defensa de perímetro (siguiendo el enfoque tradicional). Consecuentemente se configura un firewall para rechazar todo, a menos que hayamos elegido explícitamente aceptarlo y correr el riesgo. Tomar el camino opuesto de rechazar solo a los ofensores conocidos es una opción extremadamente peligrosa. Por último, cualquier cambio hecho al firewall debería se corregido en la política de seguridad y viceversa.

Filtros y listas de acceso

Los filtros son programas que generalmente se encuentran situados en los sistemas que proveen conectividad entre redes, es decir los puntos de acceso a la red, routers, firewalls y gateways (aunque esto no es así para todos los casos). Estos efectúan un análisis para determinar el destino del paquete completo en base a la información contenida en el encabezado de los paquetes que llegan a dichos sistemas y en función de un conjunto de reglas. De aquí podría decidir desechar el paquete, es decir, no permitir que continúe viajando por la red en la dirección original (entrando o saliendo); aceptar el paquete, con lo cual continuaría atravesando la red, o hacer algo más (por ejemplo, redireccionarlo a otro punto de la red).
Las reglas especifican patrones o propiedades en los datos del encabezado de un paquete asociados con la acción a tomar con dicho paquete. Cada paquete que atraviesa el filtro es comparado contra la lista de reglas también conocida como cadena de reglas. Para decidir el destino de un paquete, el filtro busca, a través del conjunto de reglas, alguna que coincida con el contenido del encabezado del paquete. Una vez encontrada dicha regla, se lleva a cabo la acción indicada por la regla para el paquete. Esta lista de reglas debe ser configurada para reflejar la politica de seguridad asumida por la solución de seguridad de la red.
Con la utilización de un filtro es posible bloquear toda comunicación con ciertas partes (sitios) de la red externa para evitar determinados comportamientos no deseables en los sistemas finales de la red privada; permite restringir todas las comunicaciones entrantes a ciertos servicios de la red para evitar el acceso a recursos privados; y habilitar alarmas o avisos que adviertan que paquetes entran, salen o son rechazados. Por lo tanto el filtro de paquetes puede actuar tanto para la entrada como para la salida de paquetes de la red.

Partiendo de la necesidad de implantar estos servicios para una solución firewall, se ha definido un modelo de referencia [Peri] que establece los diferentes componentes que deben estar presentes (ver Figura 1)

Figura 1 - Modelo de Referencia para Firewalls

Función de Auditoría o Monitoreo: permite el registro de eventos relevantes del sistema, muy útil para la detección de intrusos.
Función de Autenticación: permite la identificación certera de la entidad con la cual se establece una comunicación.
Función de Integridad: asegura que el paquete ha sido recibido tal cual fue enviado y que no ha sido falseado en el transcurso de su transmisión.
Función de control de Acceso (filtrado de paquetes): en base a información dentro del paquete, se verifican las reglas de seguridad para determinar el destino del paquete.
Función de cumplimiento del Acceso: realiza el control final de los datos entrantes derivando la decisión a los módulos apropiados; éste es un servicio de la misma naturaleza que el de control de acceso, solo que a un nivel superior (referido a la aplicación responsable de procesar el paquete).

Este modelo no hace referencia a una función de confidencialidad, es decir, encriptado de los datos que transitan una red pública; hace énfasis en la regulación del tráfico, y no en la seguridad en tránsito. De todas formas, dicha función podría delegarse a algún sistema intermedio que comunique de forma segura la red externa con los sistemas finales, enfocados en implementar este modelo, con lo cual se obtiene una solución bastante flexible (planteada en este documento). Además se observa que este modelo es bastante flexible ya que responde tanto a una solución tradicional, perimetral, como a un enfoque basado en la seguridad de sistemas finales

Tecnologías y aspectos de seguridad

Anteriormente se vieron cuáles son los servicios de seguridad que debería ofrecer una solución firewall. Para poder implementar y llevar a cabo estos servicios se necesita de una arquitectura de hardware apropiada sobre la cual se configurarán los diferentes servicios.
Existen diferentes formas de configurar una solución (que se tratarán en la tercera parte), pero básicamente lo componentes principales de cualquier sistema de comunicaciones protegido por un firewall son: Routers, Gateways, Proxies y Hosts o Sistemas finales que conforman la red, todos ellos comunicados por algún medio de transmisión. A continuación se describe brevemente cada uno de estos sistemas. Luego se describirán las tecnologías que hacen posible ofrecer los servicios mencionados, sobre qué componente pueden ser instaladas y cómo.

Routers

Un router es un dispositivo que reenvía o retransmite paquetes entre dos o más redes (ver Figura 2). Operan sobre la capa de red por lo que no necesitan implementar los niveles superiores de la arquitectura de red (aunque también es posible encontrar la capa de Transporte lo que permite extender algunos servicios).
A medida que los paquetes son recibidos por el router, utiliza información de direccionamiento de los paquetes IP para determinar la mejor ruta que puede tomar para llegar a su destino final. El paquete es ruteado a través de la red mediante un algoritmo que utiliza una tabla de ruteo que contiene información de todas las redes conocidas por él, el número de nodos hasta una red determinada, y la dirección del router en la dirección de la red destino.

Figura 2: Funcionamiento básico de un Router

Gateways y Proxies

Un gateway o puerta de enlace es un sistema que actúa como intermediario o compuerta entre una red privada y una red a la cual está conectada (generalmente Internet), es decir que todo el tráfico existente entre ambas redes pasa por esta compuerta (ver Figura 3). Está encargado de capturar y redirigir todos los mensajes y solicitudes de conexión provenientes de la red pública, destinados a servicios ofrecidos por sistemas finales (servidores de aplicación, por Ej. Web, FTP, HTTP, etc) dentro de la red privada y vise versa. Este servicio es implementado en el gateway mediante el uso de aplicaciones de software llamadas proxies.
Un servidor proxy es una aplicación situada entre una aplicación cliente y un servidor real (por Ej. un servidor Web), actuando como cliente de éste último. Intercepta todas las solicitudes al servidor real; si él puede responder la solicitud lo hace (con información previamente obtenida del servidor), sino redirecciona la solicitud al mismo.

Figura 3: Funcionamiento básico de un Servidor Proxy

Los proxies comprenden la sintaxis de un protocolo pero no implementan ninguna de sus funcionalidades. Simplemente verifican que un mensaje proveniente de un host externo es apropiado, y luego lo envía al sistema encargado de procesar los datos (el servidor real al cual estaba dirigido el mensaje).
El uso de un proxy tiene dos propósitos: mejorar el desempeño de la red: los servidores proxy pueden mejorar en gran medida el desempeño para un grupo de usuarios ya que ahorra la obtención de los resultados (consultas al servidor real) de todas las solicitudes para una cierta cantidad de tiempo; y filtrar solicitudes: de esta forma puede ofrecer un servicio de seguridad básico y muy importante para proteger una intranet o un sistema de información conectado a una red pública.
Otra ventaja de utilizar estos sistemas es que permite monitorear y controlar toda actividad de la red que involucre comunicación con el exterior (en ambas direcciones).
Cuando este sistema actúa como firewall, verifica si tales solicitudes o mensajes son permitidos y las rechaza en caso de que así lo determine, en función a las reglas que se le hayan impuesto.
El gateway está asociado con un router para determinar dónde son enviados los paquetes en función de tablas de ruteo e información del paquete.

Sistemas finales

Los sistemas finales de una red son tanto aquellos equipos destinados a ofrecer un servicio, como por ejemplo un servidor Web, un servidor FTP, un servidor de Correo Electrónico, etc., como aquellos sistemas utilizados por los integrantes de la organización que posee la red, para administración o simple uso de los recursos existentes. Estos también son conocidos como hosts.
Cuando se habla de seguridad en una red, la idea es proteger a los sistemas finales de ataques o intrusos que intenten tomar provecho de los recursos disponibles a través de la red, y no de impedir que atraviesen los puntos de acceso; éste es el medio por el cual se logra el objetivo final (comunicarse).
Todos los dispositivos de una red son capaces de soportar e implementar los servicios de seguridad necesarios para proveer protección a los sistemas finales (inclusive ellos mismos). El lugar (dispositivo) en la red donde se instalen los distintos servicios de seguridad determina la flexibilidad y granularidad de la protección. Un ataque puede provenir desde cualquier sitio de la red, tanto interna como externa por lo que los sistemas finales deberían protegerse por sí mismos de los intrusos.
La literatura suele referirse a diferentes tipos de hosts según la función que cumplen, como por ejemplo, un host gateway es aquel que cumple la función de un gateway o host firewall, aquel que realiza funciones de un firewall. Un término de particular importancia es el de “host bastión”. Éste es un sistema de cómputo altamente protegido ya que está expuesto a Internet y es el principal punto de contacto con usuarios de la red interna por lo que es vulnerable a los ataques. Generalmente implementan varias funciones y mecanismos de control combinando funciones de filtrado de paquetes y servicios proxies.
Existen diferentes estrategias y configuraciones para implementar una solución de seguridad que deberá responder a las necesidades de protección de los sistemas finales y a las restricciones impuestas por los recursos disponibles para llevarla a cabo.

Mediante la adopción de una política de seguridad es posible identificar las amenazas de las cuales se intenta proteger los recursos de la red, los mecanismos de seguridad a implementar y el nivel de protección requerido.
La política de seguridad misma responderá a la posición que asuma la organización ante tales amenazas. Esta posición se traduce en la determinación de una estrategia de seguridad que corresponde a un enfoque en particular para la elección de las reglas y medidas a tomar para proteger la red.
Ajustarse a una estrategia de seguridad es una decisión muy importante al momento de construir una solución de seguridad firewall ya que será determinante de la estructura resultante de dicha solución.
Existen algunas estrategias generales que responden a diferentes principios asumidos para llevar a cabo la implementación de una solución de seguridad [Chap-Zwi] [secinf.net 4].

Mínimo privilegio

Este es uno de los principios más fundamentales de seguridad. La estrategia consiste en conceder a cada objeto (usuario, programa, sistema, etc) solo aquellos permisos o privilegios que son necesarios para realizar las tareas que se programó para ellos. El tipo de objeto al cual se apliquen los permisos determinará la granularidad de la seguridad obtenida.
Esta estrategia permite limitar la exposición a ataques y limitar el daño causado por ataques particulares. Está basada en el razonamiento de que todos los servicios ofrecidos por una red están pensados para ser utilizados por algún perfil de usuario en particular, y no que todos los usuarios pueden utilizar todos los servicios de la red. De esta forma es posible reducir los privilegios requeridos para varias operaciones sin afectar al servicio prestado a los usuarios de la red.
Muchas soluciones utilizadas en la protección de un sitio utilizan técnicas para implementar una estrategia de mínimo privilegio, como es el caso de los sistemas de filtrado de paquetes, que solo permiten el paso de paquetes únicamente para los servicios deseados.
Esta estrategia es difícil de implementar cuando no está prevista como una característica de diseño en los programas y protocolos que estén siendo utilizados. Debe tenerse cuidado en asegurarse si realmente se está logrando implementar esta estrategia. En cualquier caso, es posible que se termine por implementar algo menos que el mínimo privilegio, o mucho más. Esta consideración esta relacionada con el objeto sobre el cual se aplica la restricción, es decir la granularidad de la protección. Por ejemplo, aplicar la restricción sobre los usuarios, puede restringir el uso de servicios que fueron pensados para todos los usuarios.
Para cada servicio debe establecerse cuidadosamente el objeto y las restricciones que se le aplican.

Defensa en profundidad

Esta estrategia se basa en la implementación de varios mecanismos de seguridad y que cada uno de ellos refuerce a los demás. De esta forma se evita que la falla de uno de los mecanismos deje vulnerable a la red completa.
La idea es hacerle más difícil y costoso a un atacante la tarea de violar la seguridad de la red. Esto se logra con la multiplicidad y redundancia de la protección, es decir, con cada mecanismo respaldando a los demás mecanismos de seguridad y cubriendo aspectos solapados, de forma que si uno de esos mecanismos falla, existen otras barreras más que vencer. Por ejemplo, se pueden aplicar política de seguridad de red, junto con políticas de seguridad de hosts y seguridad humana (educación de seguridad para los integrantes de la organización y usuarios de los servicios de red). Para el caso de la seguridad de red, por ejemplo, con un firewall, es común utilizar una solución de múltiples capas donde puede existir más de un filtro de paquetes, donde uno de ellos es capaz de filtrar aquellos paquetes que deberían haber sido rechazados por el filtro anterior.
Un aspecto importante de esta estrategia es la necesidad de evitar fallas de modo común es decir que los diferentes mecanismos deben ser cuidadosamente configurados para evitar que las fallas de un mecanismo no se propaguen al resto.

Punto de Ahogo (acceso)

Esta estrategia consiste en depender de un único punto de acceso a la red privada para todas las comunicaciones entre ésta y la red pública. Ya que no existe otro camino para el tráfico de entrada y salida, los esfuerzos de control y mecanismos de seguridad se centran y simplifican en monitorear un solo sitio de la red.
Esta estrategia se considera como una solución “todo en uno”. Como consecuencia, uno de los problemas que presenta es que si un atacante es capaz de traspasar la seguridad de este único punto del acceso tendrá acceso a todos los recursos de la red. Esta situación puede ser tratada utilizando mecanismos de protección redundantes y reforzar la seguridad de dicho punto.
Adicionalmente, otro de los inconvenientes que puede provocar esta estrategia, es que pueden producirse bajas en el desempeño de la comunicación de la red con el exterior, si se ve superada la capacidad del punto de acceso de registrar los sucesos y controlar todo el tráfico de entrada y salida.
En muchas soluciones este punto de acceso es implementado por un firewall perimetral por lo que éste debe tener la capacidad de procesar todo el tráfico que por él pase sin afectar en gran medida el desempeño de las comunicaciones.
La alternativa a este problema es proveer más caminos de acceso a la red pero estos también deben ser protegidos por algún mecanismo de seguridad y hace mas compleja la solución.
La estrategia del punto de ahogo no es útil si existe una forma alternativa de acceder a la red, por lo que estos caminos deben ser cuidadosamente localizados y restringidos del acceso exterior.

El enlace más débil

Esta estrategia responde a un principio de seguridad que, aplicado a redes, establece que un sitio es tan seguro como lo es su enlace más débil. Este enlace suele ser el objetivo de los ataques a la privacidad de una red.
El objetivo de esta estrategia es identificar aquellos enlaces débiles de acceso a la red privada y tratar de eliminarlos, reforzarlos y/o monitorearlos. Aunque no por esto debe restarse importancia a la seguridad de otros aspectos de la red.
De todas formas, siempre habrá algún enlace que será más débil que todos, la idea que ese enlace debe ser lo suficientemente seguro en proporción al riesgo que implica que sea vulnerado.

Estado a prueba de fallos

Esta estrategia considera un importante factor en la seguridad de redes: ninguna solución de seguridad es 100% segura. Más o menos segura, una protección puede fallar. La pregunta es ¿cómo responderá la red a esta falla?. Obviamente se tratará de reestablecer la barrera cuanto antes, pero, mientras tanto...
Uno de los principios fundamentales en la seguridad de redes es que si un mecanismo de seguridad fallara, debería negarse el acceso a todo usuario, inclusive aquellos usuarios permitidos (no podemos determinar si lo son si la función de autenticación no está funcionando), es decir debe fallar en un estado seguro.
Este principio debe ser considerado al diseñar firewalls de Internet. Los filtros de paquetes y gateways, deben fallar en tal forma que el trafico desde y hacia Internet sea detenido.
La mayoría de las aplicaciones y dispositivos utilizados en una solución firewall, como routers de filtrado de paquetes y servidores proxy, dejan de retransmitir información si fallan; con excepción de los sistemas de filtrado basados en hosts, que generalmente poseen servicios mediante aplicaciones independientes de estos sistemas, siguen recibiendo conexiones por este otro servicio. Estos casos deben ser evitados, ya que no llevan a cabo esta estrategia y tienden a ofrecer “puertas” abiertas a posibles ataques.
Esta estrategia está apoyada por la implementación de una posición específica con respecto a decisiones de seguridad y políticas. Existen dos posibles posiciones:

• Rechazar por defecto: Se establece cuales son las comunicaciones que serán permitidas, cualquiera que no sea considerada, será rechazada.
• Aceptar por defecto: Se establece cuales son las comunicaciones que no son permitidas, cualquiera que no sea considerada, será aceptada.

Es claro que la posición de rechazar por defecto es una estrategia a prueba de fallos ya que si el mecanismo falla no habrá comunicación se que sea aceptada. Para determinar qué será permitido, deben considerarse las siguientes tareas:

• Examinar los servicios a ofrecer a los usuarios.
• Tener en cuenta qué implica ofrecer estos servicios en términos de seguridad y como pueden ser implementados de forma segura en balance con las necesidades de los usuarios.
• Permitir solo aquellos servicios necesarios, conocidos y que puedan ser protegidos de forma segura utilizando mecanismos disponibles.

Por otro lado, la posición de Aceptar por defecto, asume que todo es permitido a menos que se conozca que es inseguro, en cuyo caso se prohíbe su acceso. Esta posición no es en absoluto una implementación de una estrategia de estado a prueba de fallos.

Protección Universal

Más que una estrategia, es un principio que debería cumplir toda solución de seguridad. Se plantea que todo individuo en la organización que posee la red privada debe colaborar en mantener y cumplir las medidas de seguridad que permitan ofrecer una protección efectiva sus sistemas. De otra forma, un atacante podría aprovechar la debilidad de aquellos sistemas a cargo de estas personas para poder llegar al resto de los recursos de la red.
Un ejemplo claro de esto sería el caso de alguien que desde su equipo decidiera establecer una conexión telefónica a Internet utilizando un modem, sin ningún tipo de protección. Estaría abriendo una “puerta trasera” a posibles atacantes.
Esta colaboración es necesaria ya que al administrador de seguridad de la red no puede estar en todos lados; al menos no debería convertirse en una batalla entre éste y los individuos de la organización.

Diversidad de la Defensa

Esta estrategia plantea el uso de diferentes tipos de sistemas, es decir, de diferentes proveedores para implementar los diferentes mecanismos se seguridad. Esta estrategia puede complementarse a la de defensa en profundidad.
El objetivo de esta variedad es reducir las posibilidades de fallas comunes en todos los sistemas utilizados para proteger la red, debidas a errores propios de los sistemas o de configuración.
Esta estrategia tiene la desventaja del posible costo adicional, tanto económico como de tiempo y complejidad, ya que se debe conocer el funcionamiento y manejo de más de un producto. Otra de las posibles desventajas es la incompatibilidad de los sistemas, aunque actualmente existen estándares en varias áreas de la seguridad que hacen posible que diferentes sistemas puedan coexistir en la misma red colaborando para lograr una solución integral.
Adicionalmente estos sistemas pueden ser configurados por distintos administradores de seguridad para evitar que algún error conceptual por parte de los mismos afecte a la protección completa.
Estas consideraciones deberían ser evaluadas por la organización para determinar la conveniencia de aplicar esta estrategia.

Seguridad a través de “Oscuridad”

La idea de esta estrategia está basada en mantener oculta la verdadera naturaleza de la red privada y hacer público un perfil bajo (o no hacerlo). De esta forma, un atacante no lo notará, o lo pasará por alto como una posible víctima.
Esta suposición es algo ingenua ya que varios estudios han demostrado que el interés de un atacante por un determinado sitio no solo está determinado por el interés que éste tenga sobre la información de la red. Generalmente, los ataques involucran varios sistemas y varias cuentas de usuarios para poder ganar acceso no autorizado a otros sistemas antes de alcanzar su objetivo real. Un sitio puede ser comprometido solo para proveer un escenario de ataque a otros sitios, y para el atacante, no significa más que una dirección de IP más.
Esta estrategia, aunque puede ser útil en el comienzo de la vida de un sitio, y una buena precaución, es una base pobre para una solución de seguridad a largo término ya que la información tiende a filtrarse y los atacantes son habilidosos para obtener información relevante del sitio
Una de las medidas que suelen tomar muchas compañías es la no publicación de los números de teléfono de sus módems de servicio de conexión; solo los divulgan para usuarios que contraten sus servicios.

Simplicidad

Se sabe que cuanto más grande y complejo es un sistema, más errores tendrá, será más difícil y costoso de testear. Probablemente posea agujeros de seguridad no conocidos que un atacante puede explotar, por más complejos que sean.
La simplicidad de los sistemas de seguridad es un factor importante de una sólida defensa de red. Particularmente los sistemas de seguridad de red a nivel de aplicación no deberían tener funcionalidades desconocidas y deberían mantenerse lo más simples posible.

Seguridad basada en Hosts

En este modelo, los esfuerzos de protección están enfocados en los sistemas finales de una red privada, es decir que los mecanismos de seguridad son implementados en estos sistemas, y son ellos mismos quienes deciden si aceptar o no los paquetes de una comunicación.
Probablemente sea el modelo de seguridad para computadoras mas comúnmente usado en la actualidad, aunque el mayor problema con este modelo es que no es escalable sin no se considera un esquema de administración apropiado, por lo que solo es usado en ambientes muy chicos o donde no existe una red configurada que pueda ofrecer tal protección.
El mayor impedimento para hacer efectiva la seguridad de estos sistemas en ambientes de redes de computadoras actuales es la complejidad y heterogeneidad de esos ambientes. Inclusive si todos los hosts fueran idénticos o si tal heterogeneidad fuera superada, un sitio con un gran número de hosts hace que sea difícil asegurar de forma efectiva a cada uno. Mantener e implementar efectivamente la protección a este nivel requiere una importante cantidad de tiempo y esfuerzo, y es una tarea compleja.
En pocas palabras, puede no ser rentable implementar un nivel de seguridad a nivel de hosts para sitios grandes ya que requieran muchas restricciones, y mucho personal de seguridad.
Adicionalmente, este modelo presenta un problema importante en cuanto a puntos de ahogo y enlaces débiles: no existe un único punto de acceso ya que existen múltiples conexiones, una para cada host, muchas de las cuales pueden estar débilmente protegidas.

Seguridad basada en la Red

El modelo de seguridad de red se enfoca en controlar el acceso a la red, y no en asegurar los hosts en sí mismos. Este modelo esta diseñado para tratar los problemas identificados en el ambiente de seguridad de hosts, aplicando los mecanismos de protección en un lugar en común por el cual circula todo el tráfico desde y hacia los hosts: los puntos de acceso a la red.
Un enfoque de seguridad de red involucra la construcción de firewalls para proteger redes confiadas de redes no confiables, utilizando sólidas técnicas de autenticación, y usando encriptación para proteger la confidencialidad e integridad de los datos a medida que atraviesan la red.
La ventaja sobre el modelo de seguridad de hosts es una considerable reducción del costo para proveer la misma o mejor protección, ya que solo se necesita proteger unos pocos puntos de acceso (en muchos casos, uno) lo que permite concentrar todos los esfuerzos en una solución perimetral. Este modelo es escalable en la medida de que la solución perimetral pueda soportar los cambios sin afectar su desempeño.
Una desventaja de este modelo es que es muy dependiente de algunos pocos puntos de acceso por lo que pueden producirse reducciones en el desempeño del trafico de entrada y salida de la red; por otro lado, la protección lograda no es flexible y posee un bajo grado de granularidad, es decir, no es posible especializar la protección necesaria para cada host y sistema final de la red privada.

Firewalls

Luego de haber decidido una estrategia de seguridad y, en función de ella, una política de seguridad para una red, es necesario llevar estas especificaciones a la implementación. Tal implementación corresponde a un Firewall,

Definición de firewall

Un firewall es la combinación de diferentes componentes: dispositivos físicos (hardware), programas (software) y actividades de administración, que, en conjunto, permitirán aplicar una política de seguridad de una red, haciendo efectiva una estrategia particular, para restringir el acceso entre ésta red y la red pública a la cual esté conectada. El objetivo es protegerla de cualquier acción hostil proveniente de un host externo¹ a la red.
La función de un firewall es tal que todo el tráfico de entrada y salida de la red privada debe pasar a través de él; el tráfico permitido por el firewall es autorizado mediante su evaluación en base a la política de seguridad;
En general no existe una terminología completamente consistente para arquitecturas de firewalls y sus componentes. Diferentes autores usan términos de diferentes formas (o incluso conflictivas). Es apropiado referirse como “firewall” al conjunto de estrategias y políticas de seguridad y como “sistema firewall” a los elementos de hardware y software utilizados en la implementación de esas políticas (hablar de políticas incluye implícitamente una estrategia ya que se ve reflejada en la primera).
El enfoque de firewalls está basado en el concepto de permitir a los usuarios locales el uso de todos los servicios de red internos a su red local y otros servicios ofrecidos por la Internet, controlando, además, el acceso de los usuarios externos a los recursos de la red local.

Funciones principales de un Firewall

Un firewall permite proteger una red privada contra cualquier acción hostil, al limitar su exposición a una red no confiable² aplicando mecanismos de control para restringir el acceso desde y hacia ella al nivel definido en la política de seguridad. Generalmente un firewall es utilizado para hacer de intermediario entre una red de una organización e Internet u otra red no confiable.
Estos mecanismos de control actúan sobre los medios de comunicación entre las dos redes, en particular, sobre la familia de protocolos utilizada para la comunicación de sistemas remotos. La más comúnmente usada es TCP/IP ya que dispone de amplios desarrollos de mecanismos estándares para su uso en varios aspectos, incluyendo en seguridad.
La tarea de un firewall consiste en inspeccionar y controlar todo el tráfico entre la red local e Internet. De esta forma se intenta detectar y rechazar todo el tráfico potencialmente peligroso antes de que alcance otras partes de la red interna, en algunos casos también se efectúan registros de tales actividades. La determinación de qué es peligroso para la red local, es especificada en la política de seguridad adoptada por el sitio.
La protección que provee un firewall es de diferentes tipos:

• Bloquea tráfico no deseado;
• Redirecciona tráfico de entrada a sistemas internos de más confianza;
• Oculta sistemas vulnerables, que pueden ser fácilmente asegurados, de Internet;
• Puede registrar el tráfico desde y hacia la red privada;
• Puede ocultar información como ser nombres de sistemas, topología de la red, tipos de dispositivos de red, e identificadores de usuarios internos, de Internet;
• Puede proveer autenticación más robusta que las aplicaciones estándares;
• ... entre otros.

El firewall permite lograr esta protección aislando el segmento de la topología correspondiente a la red local del resto de Internet, controlando todo el tráfico que llega y sale de la misma.
Un firewall ayuda a manejar una variedad de aspectos en el punto de acceso a la red pública manteniendo a los intrusos fuera, mientras permite a la red interna concentrarse en ofrecer sus servicios. La idea básica es permitir a los usuarios de una red protegida acceder a una red pública y al mismo tiempo hacer disponibles a la red pública los servicios y productos de la compañía, ofrecidos por esta red protegida.
El control de acceso que ofrece un firewall a un sistema de red permite que algunos servidores pueden hacerse disponibles desde la red externa, mientras otros puedan ser cerrados del acceso externo no deseado. Previniendo, de esta forma, que los servicios inseguros o vulnerables sean explotados por atacantes externos, es posible el uso de estos servicios con un riesgo reducido de exposición ya que solo algunos protocolos seleccionados serán capaces de pasar a través del firewall.

Estrategia de un firewall

Generalmente un firewall se encuentra situado en los puntos de entrada a la red que protege. Este es un enfoque tradicional que surge a partir de la forma más simple de conexión de una red privada a Internet: mediante un único enlace. Aunque es posible utilizar otros enfoques para diferentes topologías de interconexión. Pero en cada caso, cada conexión (punto de acceso) de la red local a Internet estará equipada con un firewall
Ya que todo el tráfico debe pasar por él, puede considerarse como el foco de todas las decisiones de seguridad. Concentrando las defensas en este punto, es posible reducir la sobrecarga de seguridad del sistema interno ya que el esfuerzo se limita a unos pocos dispositivos de toda la red (los que forman parte del firewall).
De esta forma, un firewall centraliza el control de acceso. Los usuarios remotos pueden acceder a la red interna de forma controlada y segura, pasando a través del firewall.
Un firewall será transparente a los usuarios si no advierten su existencia para poder acceder a la red. Los firewalls generalmente son configurados para ser transparentes para los usuarios de la red interna, mientras que para los usuarios de la red externa, no.

Fundamento de los firewalls

Alguien podría cuestionarse lo siguiente: si queremos proteger nuestra red privada porque permitimos que una red de dominio público como Internet, pueda acceder a ella? La respuesta es simple: porque queremos que nuestra red acceda a ella. Muchas compañías dependen de Internet para publicitar sus productos y servicios. Por lo que es necesario proteger los datos, transmisiones y transacciones de cualquier incidente, ya sea, causado por actos maliciosos o no intencionales.
En el caso de una red local directamente conectada a Internet sin un firewall, la red entera está sujeta a ataques (ver Figura 21). La experiencia práctica muestra que es muy difícil asegurar que todo host de la red esté protegido. Una contraseña mal elegida puede comprometer la seguridad de toda la red.

Figura 21: Red Local sin firewall

Si la red local está protegida por un firewall, solo existe acceso directo para un conjunto seleccionado de hosts y la zona de riesgo es reducida al firewall en sí mismo o a un conjunto seleccionado de hosts de la red interna. (ver Figura 22)

Figura 22: Red Local con firewall.

Un firewall no es tanto una solución de seguridad sino una respuesta al problema de ingeniería/administración: configurar un gran numero de sistemas de hosts para una buena seguridad. Un firewall solo no asegurará una red. Solo es parte de un área más amplia dedicada a proteger un sitio y efectuar operaciones de red.

Limitaciones de los firewalls

En el enfoque tradicional comentado, un firewall no puede ofrecer protección contra conexiones que no pasen a través de él, por lo que el firewall no puede proteger la red contra atacantes internos.
Adicionalmente un firewall restringirá el acceso a ciertos dispositivos o funcionalidades, si existen conexiones no protegidas que pueden comunicar los sistemas de la red interna con la externa, es posible que algún usuario no autorizado intente saltear el firewall para obtener acceso a esas funcionalidades. Este tipo de amenaza solo puede ser tratada por procedimientos de administración que estén incorporados a las políticas de seguridad de las organizaciones y aseguren la protección o eliminación de estas conexiones.
Obviamente un firewall no ofrecerá protección contra aquellas amenazas que no hayan sido consideradas en el diseño de la estrategia y la política de seguridad.

Ventajas y Desventajas de los firewalls

Obviamente, la principal ventaja de un firewall es que permite la interconexión segura de una red privada con una red pública para aprovechar los beneficios que ésta ofrece. Un firewall puede resultar en una reducción de costos si todo el software de seguridad puede ser situado en un único sistema firewall, en lugar de ser distribuido en cada servidor o máquina de la red privada.
Existen algunas desventajas de los firewalls: cosas de las cuales los firewalls no puede proteger, como ser amenazas de puntos de acceso alternativos no previstos (backdoors) y ataques originados en el interior de la red. El problema de los firewalls es que limitan el acceso desde y hacia Internet, pero es un precio que se debe pagar y es una cuestión de análisis de costo / beneficio al desarrollar una implementación de seguridad.

Implementación

Para asegurar una red privada, se debe definir qué idea se tiene del “perímetro” de red. En base a éstas y otras consideraciones se define una política de seguridad y se establecen los mecanismos para aplicar la política y los métodos que se van a emplear. Existe una variedad de mecanismos para la implementación de firewalls que pueden incrementar en gran medida el nivel de seguridad.
Antes de definir qué tipo de firewall se ajusta a las necesidades de la red, se necesitará analizar la topología de la red para determinar si los componentes tales como hubs, routers y cableado son apropiados para un modelo de firewall especifico.
La red debe ser analizada en base a las diferentes capas del modelo de red. Un firewall pasa a través de todas estas capas y actúa en aquellas responsables del envió de paquetes, establecimiento y control de la conexión y del procesamiento de las aplicaciones. Por eso, con un firewall podemos controlar el flujo de información durante el establecimiento de sesiones, inclusive determinando que operaciones serán o no permitidas.

1. El término “externo” hace referencia a un host que no pertenece lógicamente a la misma red de la organización ya que puede tratarse de usuarios conectados de forma remota como usuarios confiables de la red.
2. En este contexto, el término “confiable” se refiere a la confianza que se tiene a los usuarios conectados a dicha red para el uso de los recursos de la red privada.