Sieci bezprzewodowe WLAN (Wireless LAN) I. Rodzina standardów

Sieci bezprzewodowe WLAN (Wireless LAN)
I. Rodzina standardów IEEE 802.11 (a,b,g,n)
1. Wiadomości ogólne:
• transmisja 30-50 m wewnątrz budynku
• zakłócenia spowodowane tłumieniem ścian i praca np. kuchenek mikrofalowych
• transmisja do 300 m w otwartym terenie
• możliwość łączenia się na odległość do kilkudziesięciu kilometrów za pomocą specjalnych anten
kierunkowych (muszą się one „widzieć” bezpośrednio)
• WECA – przydziela certyfikat Wi-Fi jeśli urządzenie jest zgodne z normą 820.11b
• Wi-Fi5 – certyfikat dla standardu 802.11a
2. Dane szczegółowe:
a) IEEE 802.11
• zasięg 60 m
• maksymalna szybkość 2 Mb/s
• częstotliwość fali 2,4 GHz
b) IEEE 802.11b
• zasięg 100 m
• maksymalna szybkość 11 Mb/s
• częstotliwość fali 2,4 GHz
c) IEEE 802.11a
• zasięg 75 m
• maksymalna szybkość 54Mb/s
• częstotliwość fali 5 GHz
d) IEEE 802.11g
• maksymalna szybkość 54Mb/s
• częstotliwość fali 2,4 GHz
e) IEEE 802.11n
• maksymalna szybkość 600Mb/s
• częstotliwość fali 2,4 lub 5 GHz
II. Struktura sieci WLAN
• IBSS – połączenie komputerów „bezpośrednio” za pomocą swoich kart sieciowych (niewielki zasięg)
• Access Point – odpowiednik koncentratora w sieci Ethernet – zwiększa zasięg sieci (podwaja
rozpiętość)
• BSS – struktura złożona z jednego Access Point i komputerów
• WLAN jest najczęściej rozszerzeniem LAN (Access Point podłączony do LAN za pomocą RJ-45)
• ESS – instalacja składająca się z kilku BSS
Rys. Struktura sieci WLAN
III. Kontrola dostępu do medium
1. CSMA/CA – protokół dostępu do łącza stosowany w sieciach bezprzewodowych. W strukturze IBSS stacja,
która chce nadać informację, prowadzi nasłuch pasma. Jeśli przez określony czas nie wykryje transmisji,
przełącza się w tryb gotowości do nadawania. Gdy po określonym czasie od przejścia w tryb gotowości nikt
nie prowadzi nadawania stacja rozpoczyna transmisję. Mechanizm ten nosi nazwę CCA.
2. W strukturze BSS i ESS nadawca wysyła ramkę RTS zawierającą informację dla pozostałych stacji o chęci
nadawania (prośba o nadanie). Odbiorca danych wysyła ramkę CTS informującą o gotowości do odbioru i
uniemożliwiającą pozostałym stacjom nadawanie. Po wymianie ramek następuję transmisja. Otrzymanie
danych jest potwierdzane przez odbiorcę ramką ACK. Jeśli nadawca nie otrzyma potwierdzenia, musi
ponowić transmisję. Mechanizm ten nazywa się DCF.
3. PCF – nadzorowanie transmisji przez Access Point
IV. Podłączanie do sieci
Aby stacja mogła podłączyć się do sieci musi dokonać skanowania. Wyróżniamy dwa rodzaje skanowania:
a) pasywne: Stacja, na podstawie siły docierających do niej sygnałów Beacon (sygnały synchronizujące
wysyłane przez AP do komputerów BSS w równych odstępach czasu) wybiera najlepszy dla niej Access Point,
następnie wysyła komunikat do AP. AP potwierdza odbiór i dopisuje stację do swojej tabeli użytkowników,
czyniąc ją członkiem BSS-u, do którego należy.
b) aktywne: Stacja wysyła próbkę (sondę). Wszystkie AP, które otrzymały sygnał odpowiadają
potwierdzeniem. Na podstawie mocy otrzymanych sygnałów stacja podłącza się do najbliższego AP (j.w).
Gdy nastąpi obniżenie parametrów połączenia stacja ponownie poszukuje najlepszego AP.
V. Zabezpieczenia
Mechanizm WEP jest standardem zapewniającym szyfrowanie algorytmem RC4 z kluczem o długości 40-128
bitów. Na początku wysyłanych danych wstawiany jest wektor inicjujący składający się z 24 bitów
(zabezpieczenie przed wstawianiem danych z zewnątrz), a na końcu zakodowana suma CRC umożliwiająca
sprawdzenie integralności danych. Protokół WEP korzysta z dwóch typów „uwierzytelniania”:
• Shared Key – wymaga odesłania odszyfrowanego ciągu, co potwierdza znajomość klucza
• Open System – nie wymaga uwierzytelniania
Dodatkowym zabezpieczeniem jest szyfrowanie kanału VPN (wirtualna sieć prywatna) lub rozpraszanie
widma sygnału. Rozpraszanie widma sygnału polega na stosowaniu jednej z dwóch metod
• DSSS – rozpraszanie widma z wykorzystaniem sekwencji bezpośredniej (polega na nałożeniu na
oryginalny sygnał pseudolosowej sekwencji bitów, w ten sposób wysyłany sygnał zajmuje większe
pasmo, a dzięki pseudolosowości sprawia wrażenie szumu)
• FHSS – rozpraszanie widma z wykorzystaniem przeskoku częstotliwości (sekwencja losowa używana
jest do zmiany częstotliwości, pasmo 2,4-2,4835 Ghz jest podzielone na 79 kanałów 1megahercowych, które są losowo zmieniane co kilkaset milisekund, jeśli nie znamy sekwencji
pseudolosowej nie jesteśmy w stanie przewidzieć na jakim kanale będzie kontynuowana transmisja,
częstotliwość pracy powinna się zmieniać o co najmniej 6 Mhz, maksymalnie można uruchomić 26
jednocześnie działających sieci BSS)
Zalety FHSS: mniejsze zużycie mocy, duża odporność na zakłócenia
Wady FHSS: transfer do 1,6Mb/s, utrudniony roaming
VI. Projektowanie sieci radiowych
• umieszczamy AP w miejscu, w którym nie mamy przeszkód do stacji nadawczych (np. pod sufitem)
• w przypadku sieci ESS najlepiej połączyć AP-y koncentratorem, który podłączamy do sieci LAN
• umieszczamy AP w takie odległości aby ich zasięg się pokrywał
• wszystkie urządzenia w ESS powinny mieć taki sam identyfikator ESS-ID oraz parametry transmisji
(np. klucz WEP)