1.4 802.11 Арналық (Data Link) деңгей
802.11 арналық деңгей екі деңгей астынан тұрады: логикалық байланыспен басқару (Logical Link Control, LLC), және тасушыға қолжетімділікпен басқару (Media Access Control, MAC). 802.11 басқа 802 желілері сияқты сымсыз және сымды желілерді оңай қосуға мүмкіндік беретін дәл сол LLC және 48-биттік адресацияны қолданады, бірақ MAC деңгейдің түпкілікті айырмашылықтары бар.
802.11 MAC деңгейі қолжетімділіктің алдында қолданушы тасушыны тексерген кезде көп қолданушыны жалпы тасушыда қолдайтын жүзеге асырылған 802.3 -ке ұқсайды. 802.3 желілерінің Ethernet үшін Ethernet станциялары сымды желілерге қолжетімділікті қалай алатынын және бірнеше құрылғы бірдей уақытта желі бойынша байланысты орнатуға мүмкіндік жасаған кезде пайда болатын қайшылықтарды қалай анықтайтынын және өңдейтінін анықтайтын Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) хаттамасы қолданылады. Қайшылықты анықтау үшін станция бірдей уақытта қабылдау және тарату қабілеттілігіне ие болу керек. 802.11 стандарты жартыдуплексті қабылдағыштаратқыштың қолданылуын қарастырады, сондықтан 802.11 сымсыз желілерде станция тарату кезінде қайшылықты таба алмайды.
Осы айырмашылықты есепке алу үшін, 802.11 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), немесе Distributed Coordination Function (DCF) сияқты танымал модифицирленген хаттаманы қолданады. CSMA/CA пакеттің айқын дәлдеуін (ACK) қолдану жолымен қақтығыстардан қашуға тырысады, ол қабылдағыш станция пакет зақымданусыз қабылданғанының дәлдеу үшін АСК пакеті жібергенін білдіреді.
CSMA/CA келесі түрде жұмыс істейді. Таратуға ынталанған станция каналды тестілейді, егер белсенділік табылмаса, станция кейбір кездейсоқ уақыт аралығында күтеді, одан кейін егер мәліметтерді таратудың ортасы әлі де бос болса таратады. Егер пакет бүтін келсе қабылдағыш станция АСК пакетін жібереді, оны қабылдағаннан кейін жіберушімен тарату процесі аяқталады. Егер таратушы станция АСК пакет алмаса, мәліметтер пакеті алынбағандықтан немесе зақымданған АСК келгендіктен, қақтығыс болғаны туралы болжам жасалады да, мәліметтер пакеті кездейсоқ уақыт аралығынан кейін тағы да таратылады.
Арнаның бос болуын анықтау үшін арнаның тазалық бағасының алгоритмі (Channel Clearance Algorithm, CCA) қолданылады. Оның мәні антеннада сигнал энергиясын өлшеуде және қабылданған сигналдың қуатын анықтауда (RSSI) болады. Егер қабылданған сигналдың қуаты анақталған табалдырықтан төмен болса, онда арна бос болып табылады және МАС деңгей CTS статусын алады. Егер қуат шекті мәннен жоғары болса, мәліметтер таратуы хаттаманың ережелеріне сәйкес тоқтатылады. Стандарт жеке немесе RSSI өлшеулермен – тасушыны тексеру әдісімен бірге қолданыла алатын арнаның бос болмауын анықтайтын тағы бір мүмкіндік береді. Осы әдіс таңдаулы болып табылады, өйткені оның көмегімен тасушының 802.11 спецификациясы сияқты дәл сол типіне тексеріс жүргізіледі. Қолдану үшін ең жақсы әдіс жұмыс облысындағы кедергілердің деңгейі қандай болғанынан тәуелді.
Сөйтіп, CSMA/CA радиоарна бойынша қолжетімдіктің бөліну тәсілін көрсетеді. Анық дәлдеу механизмі кедергілердің проблемаларын тиімді шешеді. Бірақ ол 802.3-де жоқ кейбір қосымша салынған шығындарды қосады, сондықтан 802.11 желілері онымен эквивалентті Ethernet локалды желілерге қарағанда әрқашан баяу жұмыс істейді.
МАС-деңгейдің басқа ерекше проблемасы – ол екі станцияның екеуі де қолжетімділік нүктесін "ести" алатын, бірақ үлкен арақашықтықтың немесе кедергілердің кесірінен бір бірін "ести" алмайтын "жасырын нүкте" проблемасы (сурет 1.4). 802.11-де МАС деңгейінде осы проблеманы шешу үшін міндетті емес хаттама қосылған Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Осы хаттама қолданған кезде беретін станция RTS таратады да CTS-тан қолжетімділік нүктесінен жауап күтеді. Желідегі барлық станциялар қолжетімділік нүктесін "ести" алатындықтан, тарататын станцияларға мәліметтерді таратуға және қақтығыс мүмкіндігінсіз АСК пакетін алуға рұқсат ететін CTS сигналы оларды өздерінің таратуларын кейінге қалтыруға мәжбүрлейді. RTS/CTS тасушыны уақытша сақтау желіге қосымша салынған шығындарды қосатындықтан, ол әдетте қайталанған тарату қымбатқа түсетін өте үлкен көлемді пакеттер үшін ғана қолданылады.
Сурет 1.4 – "Жасырын нүкте" проблемасының иллюстрациясы
Соңына, 802.11 MAC деңгей CRC есептеу және пакеттердің фрагменттелу мүмкіндігін береді. Әрбір пакеттің есептелетін және пакетке қосылатын өзінің CRC бақылау сомасы бар. Осында, қатені өңдеумен одан жоғары деңгейдегі хаттамалар (мысалы, TCP) айналысатын, Ethernet желісінен айырмашылық көрінеді. Пакеттердің фрагменттелуі үлкен пакеттерді радиоарна бойынша тарату кезде одан кіші пакеттерге бөлуге мүмкіндік береді, ол өте "қоныстанған" орталарда немесе мәнді кедергілер болған жағдайларда, өйткені кіші пакеттердің зақымдануына мүмкіндіктері аз. Осы әдіс көп жағдайда қайталанған тарату қажеттілігін төмендетеді, сөйтіп барлық сымсыз желінің өнімділігін көбейтеді. MAC деңгей қабылданған фрагменттердің жиналуына жауапты, одан жоғары деңгейдегі хаттамалар үшін осы процесті "мөлдір" етеді.
1.4.1 Желіге қосылу
802.11 MAC деңгей клиенттің қолжетімділік нүктесіне қалай қосылатынына жауапты болады. 802.11 клиенті бір немесе бірнеше қолжетімділік нүктелерінің жұмыс істеу ортасына түскен кезде, ол сигнал қуаттылығының және қателер санының қаралатын мәнінің негізінде олардың біреуін таңдайды да оған қосылады. Клиент қолжетімділік нүктесімен қабылданғаны туралы дәлдеме алған кезден онда жұмыс істейтін радиоарнаға жөнделеді. Мезгілімен басқа қолжетімділік нүктесі одан жоғары сапалы қызмет көрсететінін қарау үшін ол барлық 802.11 арналарын тексереді. Егер ондай қолжетімділік нүктесі табылса, онда станция оның жиілігіне қайта күйіне келтіріліп оған қосылады (сурет 1.5).
Қайта қосылу әдетте сигналдың баяулауына әкелетін қолжетімділік нүктесінен алысқа физикалық орын ауыстырылған жағдайда болады. Басқа жағдайларда қайталанған қосылу ғимараттың радиожиілікті сипаттамаларының өзгерісінен, немесе алғашқы қолжетімділік нүктесі арқылы үлкен желілік трафиктің кесірінен болады. Соңғы жағдайда хаттаманың осы функциясы "жүктеменің теңдестірілуі" атымен танымал, өйткені оның басты тапсырмасы – сымсыз желіге жалпы жүктеменің бөлінуі, желінің барлық қолжетімді инфрақұрылымы бойынша тиімді болып табылады.
Сурет 1.5 – Желіге қосылу және қолжетімділік нүктесі үшін арналардың дұрыс тағайындауының суреттемесі
Динамикалық қосылу және қайта қосылу процесі желілік басқарушыларға бөлшекті жабылатын "ұя" құра отырып, өте жуан жабынды сымсыз желілерді орнатуға мүмкіндік береді. Мінсіз нұсқа, жұмыста бір біріне кедергі жасамау үшін көршілес жабылатын қолжетімділік нүктелері әр түрлі DSSS арналарын қолданған кезі болып табылады (Сурет 1.5).
1.4.2 Қауіпсіздік
802.11b МАС деңгейде (ISO/OSI моделіндегі екінші деңгей) қолжетімділік бақылауын қамтамасыз етеді және Wired Equivalent Privacy (WEP) атымен танымал мақсаты қауіпсіздік құралдарымен, сымды желілердің қауіпсіздік құралдармын эквивалентті, сымсыз желілерді қамтамасыз ету болып табылатын шифрлеу механизмдерін қамтамасыз етеді. WEP қосылған кезде, ол тек қана мәліметтер пакетін қорғайды, бірақ физикалық деңгейдің бастауларын қорғаймайды, сондықтан желідегі басқа станциялар желіні басқаруға қажетті мәліметтерді қарай алады. Қолжетімділікті басқару үшін әрбір қолжетімділік нүктесіне ESSID (немесе WLAN Service Area ID) орналастырылады, оның білімінсіз мобильді станция қолжетімділік нүктесіне қосыла алмайды. Қосымша қолжетімділік нүктесі қолжетімділік бақылау тізімі (Access Control List, ACL) деп аталатын рұқсат етілген МАС мекен-жайлардың тізімін сақтай алады, қолжетімділікті тек қана МАС мекен-жайлары тізімде болған клиенттерге рұқсат етеді.
Мәліметтерді шифрлеу үшін стандарт 40-биттік бөлетін кілті бар RC4 алгоритмін қолдана отырып шифрлеу мүмкіндігін береді. Станция қолжетімділік нүктесіне қосылғаннан кейін, барлық берілетін мәліметтер осы кілтті қолдана отырып шифрлене алады. Шифрлеу қолданған кезде қолжетімділік нүктесі оған қосылуға тырысатын кез келген станцияға шифрленген пакетті жібереді. Клиент дұрыс жауапты шифрлеу үшін өзінің кілтін қолдану керек, өзін аутентифицировать үшін және желіге қолжетімділікті алу үшін. Екінші деңгейден жоғары 802.11b желілері басқа 802 желілері сияқты дәл сол қолжетімділікті бақылау үшін және шифрлеу үшін стандарттарды (мысалы, IPSec) қолданады.