TBS / 332_53_УП_Технологии беспроводных сетей

Wi-Fi Protected Access (WPA) - защищенный доступ к Wi-Fi.

Протокол безопасности, определенный Альянсом Wi-Fi, позволяющий компьютерным устройствам периодически получать новые ключи шифрования. В WPA версии 1 применяются временный протокол целостности ключа TKIP и WEP; в WPA версии 2 используется стандарт

IEEE 802.11i, включающий AES.

WLAN (Wireless Local Area Network) (Беспроводная локальная сеть) - локальные сети стандарта IEEE 802.11.

1.1.2. Достоинства и недостатки беспроводных сетей

Выбор технологии сети в конкретных условиях применения определяется присущими ей достоинствами и недостатками.

Достоинства беспроводных сетей:

∙гибкость архитектуры, т.е. возможности динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;

∙простота подключения к проводной сети;

∙высокая скорость передачи данных (1 - 10 Мбит/с и выше);

∙высокая скорость доступа в Интернет;

∙быстрота проектирования и развертывания;

∙высокая степень защиты от несанкционированного доступа;

∙отказ от дорогостоящей и не всегда возможной прокладки или аренды оптоволоконного или медного кабеля.

Недостатки беспроводных сетей:

∙зависимость реальной скорости передачи данных от количества преград на пути сигнала, числа подключенных к сети компьютеров, особенностей построения пакетов данных (большого объема служебных данных), удаленности компьютеров и т. д.;

∙низкая помехоустойчивость;

∙неопределенность зоны покрытия;

∙проблема «скрытого терминала»;

∙высокий уровень расхода энергии;

∙несовместимость оборудования.

Основные отличия беспроводных и проводных сетей представлены в табл. 1.1.

11

гигабит в секунду. Главной проблемой вариации Wi-Fi от IEEE является ее привязка к той же частоте 60 Ггц, что исключает параллельную эксплуатацию сетей на основе IEEE 802.11n и WiGig.

Таким образом, можно говорить о том, что к концу 2011 года беспроводные сети будут перестроены под новый протокол, и, скорее всего, это будет WiGig, обеспечивающий более высокую скорость и поддерживаемый крупнейшими производителями электроники.

По прогнозам компании J’son & Partners Consulting на протяжении ближайшего десятилетия (до 2020 года) основными технологиями беспроводной связи останутся 3G, HSPA+, мобильный WiMAX и идущая им на смену технология LTE. Не ожидается появления иных технологий, которые могли бы сыграть драматическую роль «killer application» на телекоммуникационном рынке России в прогнозируемый период.

1.2. Состав и оборудование беспроводных сетей

Для организации беспроводной среды требуется специальный сетевой адаптер и специальный трансивер (точка доступа) – устройство, обеспечивающее приём и передачу сигналов.

Беспроводная сеть состоит из точек доступа и клиентских устройств (настольных компьютеров, ноутбуков, PDA), оснащенных беспроводными адаптерами.

Точка доступа (access point, AP) – это приемо-передающее радиоустройство, обеспечивающее связь между мобильными пользователями и их подключение к проводной локальной сети. Точки доступа также могут работать в режиме моста, в этом случае они обеспечивают беспроводное соединение между двумя проводными сетями.

Беспроводной адаптер предоставляет клиентскому устройству подключение к сети через точку доступа (инфраструктурный режим), либо выполняет прямое подключение к другому адаптеру (режим Ad-Hoc).

1.2.1. Точки доступа-повторители

Точка доступа (Access Point) обычно содержит в себе приёмопередатчик, интерфейс проводной сети (IEEE 802.3), а также программное обеспечение, занимающееся обработкой данных.

Может возникнуть ситуация, когда оказывается невозможно (неудобно) соединить точку доступа с проводной инфраструктурой или какое-либо препятствие затрудняет осуществление связи точки доступа с местом расположения беспроводных станций клиентов напрямую. В такой ситуации можно использовать точку в режиме повторителя (Repeater) (рис. 1.1).

Аналогично проводному повторителю беспроводной повторитель просто ретранслирует все пакеты, поступившие на его беспроводной интерфейс. Эта ретрансляция осуществляется через тот же канал, через который они были получены.

13

позволяет достичь значительной экономии средств и обеспечивает простоту настройки и гибкость конфигурации при перемещении офисов.

Рис. 1.2. Точки доступа в режиме клиента

Радио-мосты

Радио-мосты делятся на две группы:

∙мосты для связи на расстоянии не более 5 км.

∙мосты дальнего действия – до 40 км.

Радио-мосты используют технологии радиопередачи в рассеянном спектре.

Лазерные мосты

Пропускная способность системы - 100Мбит/с на расстояние до 3 километров.

Некоторые беспроводные удаленные мосты применяют для передачи данных инфракрасное излучение лазера. Обычно такое устройство содержит традиционный проводной Ethernet-мост и лазерный модем, обеспечивающий физическую связь. Другими словами, лазерное устройство только посылает биты данных, а всю остальную работу выполняет обычный мост. Лазерные модемы генерируют излучение с длиной волны 820 нм, которое не может быть обнаружено без специальных приборов. Очевидно, что для лазерных мостов излучатель и приемник должны располагаться на линии прямой видимости. Типичное расстояние между мостами составляет немногим больше 1 км и ограничивается мощностью лазера.

Одним из основных преимуществ таких систем является их большая пропускная способность. Второе преимущество - достаточная помехозащищенность, поскольку инфракрасное излучение не взаимодействует с радиоволнами. Подобно оптоволоконным системам

15

лазерные мосты обеспечивают высокий уровень безопасности. Для перехвата информации необходимо поместить соответствующий прибор на линии луча, что, во-первых, легко может быть обнаружено, а во-вторых, это весьма сложно осуществить, так как такие системы устанавливаются на крышах высотных зданий. Недостатками лазер-базированных систем является влияние на устойчивость связи погодных условий. Сильный дождь, снег или туман приводят к значительному рассеянию луча и ослаблению сигнала. На связь может повлиять также солнечный восход или заход, если канал ориентирован с востока на запад.

Беспроводные мосты используются для постоянного соединения сетей, в качестве запасного канала или как временное средство. Их производством занимаются множество компаний. Цены в зависимости от пропускной способности и расстояния связи составляют от 5 до 75 тыс. долл. за канал.

Основные достоинства и недостатки лазерных мостов приведены в табл.1.2.

1.2.4. Антенны диапазона 2,4 ГГц

Антенны диапазона 2,4 ГГц, в зависимости от решаемых задач и вида диаграммы направленности, подразделяются на три типа: всенаправленные, секторные и направленные. Все антенны предназначены для наружной установки, имеют всепогодное исполнение, имеют входное сопротивление 50 Ом и запас по рассеиваемой мощности в 50-100 раз превышающий максимальное значение для радиосредств диапазона 2,4 ГГц.

Всенаправленные антенны (omni) имеют круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, вертикальную поляризацию и коэффициент усиления от 3 до 12 дБ. Ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости связана с коэффициентом усиления антенны и изменяется от 60о при коэффициенте усиления 3 дБ до 7о при усилении 12 дБ. Всенаправленные антенны используются для создания беспроводных точек доступа при произвольном расположении абонентов.

16

Секторные антенны используются для создания секторированных точек доступа, обеспечивающих пространственное разделение абонентов. Такое построение антенной системы точки доступа позволяет повысить ее пропускную способность за счет подключения отдельных устройств к разным антеннам, а также более рационально использовать имеющийся частотно-энергетический ресурс системы. Граница между секторными и направленными антеннами условна, однако обычно к секторным относят антенны с шириной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости от 90о до 180о.

Направленные антенны применяются в радиолиниях точка-точка и для связи беспроводных абонентов с точкой доступа. Коэффициент усиления и, соответственно, тип направленной антенны, выбираются исходя из необходимости обеспечения требуемых энергетических параметров радиолинии.

1.3.Режимы работы и топологии беспроводных сетей

1.3.1.Режим инфраструктуры. Базовые зоны обслуживания (BSS)

В режиме инфраструктуры (infrastructure mode) (режим клиент/сервер) станции взаимодействуют друг с другом через точку доступа (Access Point) (рис. 1.3). Режим инфраструктуры имеет много плюсов, главными из которых являются возможность подключения достаточно большого количества пользователей, высокая помехоустойчивость, полный контроль подключений и многое другое. Кроме того, есть возможность использования комбинированной топологии и проводных сегментов сети. Для организации беспроводной сети с использованием инфраструктурной конфигурации, кроме адаптеров беспроводной связи, установленных на компьютерах, также необходимо иметь как минимум одну точку доступа. Такая конфигурация носит название базового набора служб (Basic Service Set, BSS). Точка доступа может работать как автономно, так и в составе проводной сети, и служить мостом между проводным и беспроводным сегментами сети. При такой конфигурации компьютеры общаются только с точкой доступа, которая и руководит передачей данных между ними (в проводной сети аналогом является концентратор).

Два или более BSS, образующих единую подсеть, формируют расширенный набор служб (Extended Service Set, ESS). Точки доступа сети выполняют роль мостов между беспроводной и проводной сетями, а также могут взаимодействовать между собой через распределительную систему (Distribution System), соединяясь либо с помощью сегментов кабельной сети, либо с помощью специального радиооборудования (радиомостов). Для обеспечения перехода мобильных рабочих станций из зоны действия одной точки доступа к другой предусмотрены специальные процедуры сканирования. Так как большинству беспроводных станций требуется

17

получать доступ к файловым серверам, принтерам, Интернет, доступным в проводной локальной сети, они будут работать в режиме клиент/сервер.

Рис. 1.3. Архитектура сети "Infrastructure"

1.3.2. Режим Ad-Hoc. Независимые базовые зоны обслуживания (IBSS)

Режим Ad-Hoc (равный с равным), также называемый независимым базовым набором служб (Independent Basic Service Set, IBSS) или точка-

точка - это простая сеть, в которой связь между станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа (рис. 1.4). Для этого режима требуется минимум оборудования - каждая станция должна быть оснащена беспроводным адаптером. Как правило, такими адаптерами изначально оснащают переносные компьютеры, что вообще сводит построение сети только к настройке доступа к ней. При такой конфигурации не требуется создания какой-либо сетевой инфраструктуры. Обычно такой способ организации используют, если сеть строится хаотично или временно, а также, если другой способ построения не подходит по каким-либо причинам. Основными недостатками режима Ad-Hoc являются малый радиус действия и низкая помехоустойчивость, что накладывает ограничения на расположение компьютеров сети, а также сложность подключения к внешней сети или к Интернету.

1.3.3. Режимы WDS и WDS WITH AP

Термин WDS (Wireless Distribution System) расшифровывается как

"распределенная беспроводная система". В этом режиме точки доступа соединяются только между собой, образуя мостовое соединение. При этом каждая точка может соединяться с несколькими другими точками. Все точки в этом режиме должны использовать один и тот же канал, поэтому количество точек, участвующих в образовании моста, не должно быть

18

чрезмерно большим. Подключение клиентов осуществляется только по проводной сети через uplink-порты точек (рис. 1.5).

Рис. 1.4. Архитектура сети "Ad-hoc"

Рис. 1.5. Мостовой режим

Режим беспроводного моста, аналогично проводным мостам, служит для объединения подсетей в общую сеть. С помощью беспроводных мостов можно объединять проводные LAN, находящиеся как в соседних зданиях, так и на расстоянии до нескольких километров. Это позволяет объединить в сеть филиалы и центральный офис, а также подключать клиентов к сети провайдера Internet (рис. 1.6).

Беспроводной мост может использоваться там, где прокладка кабеля между зданиями нежелательна или невозможна. Данное решение позволяет достичь значительной экономии средств и обеспечивает простоту настройки и гибкость конфигурации при перемещении офисов.

19