Практика: создаем домашнюю сеть без проводов. Стандарты беспроводных локальных сетей

• Строим сеть своими руками и подключаем ее к Интернет, часть первая - построение проводной Ethernet сети (без коммутатора, в случае двух компьютеров и с ним, при наличии трех и более машин) и организация доступа в Интернет через один из компьютеров сети, на котором имеются две сетевые карты и установлена операционная система Windows XP Pro.

Стоит отметить, что если беспроводные адаптеры пока не встраивают в настольные компьютеры (единичные случаи есть, но обычно это поставляемые в комплекте с материнской платой беспроводные адаптеры, как, например, Asus WL-127), то с ноутбуками дела обстоят более радужно. Ноутбуки на платформе Intel Centrino имеют встроенный беспроводной адаптер стандарта 802.11b. В ноутбуках на базе других платформ (особенно последних моделей) так же часто можно встретить 802.11b или даже 802.11g адаптеры. Оно и понятно - настольные компьютеры обычно не носят, к ним легко один раз провести кабель и забыть. А вот ноутбук по определению является мобильным устройством. Таскать за собой провод, работая за ноутбуком, не всегда удобно (а иногда и невозможно).

Итак. Снова на всех компьютерах у нас установлена операционная система Microsoft Windows XP Professional с Service Pack версии 1. Но в этот раз она обладает русским интерфейсом (пожелания читателей учтены).

В каждом компьютере нужно установить WiFi адаптер (если, конечно, он не встроен). Это может быть карта формата Cardbus для ноутбуков, как X-Micro XWL-11GPAG , или устройство с интерфейсом USB, как Gigabyte GN-WLBZ201 (в виде flash-брелка или в более габаритном корпусе), а так же обычная PCI плата, например U.S.Robotics 802.11g Wireless Turbo PCI Adapter .

В нашей лаборатории мы развернули беспроводную сеть из трех компьютеров. На один из них (ноутбук) мы устанавливаем Cardbus адаптер Asus WL-100g . Интерфейс управления картой - утилита от ASUS (ASUS WLAN Control Center).

На второй - внешний адаптер с USB-интерфейсом ASUS WL-140 . Управление адаптером - через встроенный в Windows XP интерфейс (Zero Wireless Configuration).

И в последний - плата с PCI интерфейсом Asus WL-130g . Интерфейс управления в реализации от (производитель чипсета данной PCI карты).

Различные интерфейсы для конфигурирования беспроводных устройств были выбраны не случайно. Дело в том, что практически каждый производитель беспроводных решений считает своим долгом написать не только драйвер к карте, но еще и интерфейс управления. Разумеется, у разных производителей не совпадают внешний вид интерфейсов и расположение внутри них элементов управления. Обычный пользователь может легко потеряться и не найти нужных опций. Можно, конечно, воспользоваться Microsoft-реализацией интерфейса управления адаптерами, но их интерфейс довольно беден по настройкам, хотя настройку основных опций делать позволяет.

В общем случае следует запомнить, что в любом встреченном интерфейсе нам нужно найти:

• SSID - имя беспроводной сети. Должно совпадать у всех адаптеров.
• Channel - номер канала, в котором будут работать адаптеры, должен совпадать у всех адаптеров. Частотный диапазон в полосе 2.4 ГГц делится на несколько промежутков-каналов (всего их 13), в каждом из которых могут независимо друг от друга работать беспроводные устройства (на самом деле устройства, работающие в соседних или близких каналах все равно мешают работе друг друга). Разные беспроводные сети могут занимать один и тот же канал, но помехи, вызванные этим, будут сильно мешать работе сети - это отразится на ее стабильности и скорости передачи данных.
• Data Rate - скорость передачи данных. Обычно достаточно выставить в режим автоматического определения (auto). Но бывают ситуации, когда в этом режиме (особенно при неустойчивой связи) адаптер постоянно «скачет» по скоростям. В этом случае лучше принудительно задать ему скорость работы.
• Encryption - тип шифрования, используемый в беспроводной сети. Тип и ключи шифрования должны совпадать у всех устройств. Подробнее этот аспект будет рассмотрен в следующей статье.

1. ASUS WLAN Control Center - ASUS WL-100g

При первом запуске ASUS WLAN Control Center (после установки этой утилиты) она спрашивает, будет ли управление данной беспроводной картой осуществляться через нее или нужно предоставить эти функции Windows (ее сервису Zero Wireless Configuration). Подтверждаем, что хотим использовать утилиту от ASUS.

Не будет лишним отметить, что устанавливаемые интерфейсы от некоторых других производителей такой вопрос не задают, автоматически беря на себя управление адаптером. Хорошо хоть, что после своей анинсталляции они возвращают функции управления операционной системе. Но у меня были случаи, когда управление системе так и не возвращалось.

При запуске интерфейс выглядит примерно так, как показано на скриншоте.

• Assotiation State: подключена ли карта к беспроводной сети (пока не подключена)
• SSID: имя сети тоже отсутствует
• Current Channel: на каком канале карта пытается найти сеть
• Current Data Rate: на какой скорости работает адаптер, в данном случае число 54 ничего не означает, так как карта не подключена к беспроводной сети

Для перехода к конфигурированию адаптера, надо щелкнуть на Config . В открывшемся окне выставляем:

• Network Type (тип сети): Ad Hoc, одноранговая беспроводная сеть, в сети одни лишь адаптеры, устройства типа «точка доступа» не используются;
• SSID: имя сети выставили в my_net ;
• Channel: установили шестой канал;
• Data Rate: скорость работы беспроводного адаптера установили в автоматический режим

В следующей закладке, Encryption , настраивается шифрование. Во время первичной настройки беспроводной сети шифрование лучше отключить (так как если ничего не заработает, то будет ясно, что дело точно не в шифровании). Но рекомендую активировать шифрование сразу после того, как все компьютеры в беспроводной сети увидят друг друга.

В этой статье настройка шифрования не рассматривается. О нем - в следующем материале.

В закладке Advanced настраиваются специфические параметры беспроводных сетей. Лучше оставить их в том состоянии, в котором они и стоят по умолчанию. Рассмотрю лишь пару из них: 54g Mode и Protection (у разных производителей названия могут отличаться). Они отвечают за режимы работы (совместимость) в смешанных беспроводных сетях, где одновременно работают 802.11b и 802.11g адаптеры. Лучше ставить режим Auto или же читать документацию по конкретным адаптерам и драйверам к ним для выставления правильных параметров для работы устройств. В противном случае параметры, отличные от auto, могут не только увеличить скорость работы беспроводной сети, но и сделать ее полностью неработоспособной. Это касается и остальных опций в разделе Advanced .

После выставления всех нужных опций, надо кликнуть на Apply для применения установок к адаптеру.

После этого шага в трее выскочит информационное сообщение, что мы подключились к беспроводной сети,

а раздел Status интерфейса драйверов ASUS, примет примерно такой вид, как на скриншоте.

Информация о том, что мы подсоединились к беспроводной сети, в данном случае не означает, что компьютер действительно куда-то подключился. Сообщение о подключении может выскочить даже в том случае, если у нас лишь один компьютер с беспроводным адаптером.

Передаются ли (а точнее - принимаются ли) данные в сети можно узнать, кликнув на иконку беспроводного соединения в трее. Или выбрав ее в разделе Сетевые подключения , в которые можно попасть через панель управления, или меню Пуск, или райткликнув на иконке Сетевое окружение на рабочем столе и выбрав в появившемся меню пункт Свойства .

В появившемся окне свойств сетевого подключения нужно обратить внимание на счетчик принятых пакетов. Если там стоит число, отличное от нуля, значит, беспроводная сеть работает, точнее беспроводной адаптер принимает пакеты, т.е. слышит другие адаптеры в той же беспроводной сети. Счетчик же отправленных пакетов показателем работоспособности сети не является. Адаптер (точнее его драйвер) может отправлять пакеты «в никуда», даже в случае неработоспособности беспроводной сети.

Кстати говоря, за появление значка сетевого соединения в трее отвечает галочка, помеченная на вышеприведенном скриншоте. Обычно она включена по умолчанию. Попасть в свойства сетевого соединения можно, кликнув по кнопке свойства в окне состояния соединения.

Тут же, в свойствах TCP/IP, проверяем автоматическую настройку IP адреса и DNS серверов (обычно так и стоит).

В ASUS WLAN Control Center есть еще одна полезная опция - сохранение текущих настроек в профайл. Таким образом, можно создать несколько профилей (один - для дома, другой - для работы) и подгружать тот или другой (например, через Asus Mobile Manager) по мере необходимости. Возможность сохранения профилей есть в интерфейсах к беспроводным картам у многих производителей. В том числе и в интерфейсе Zero Wireless Configuration (встроенный в Windows интерфейс управления беспроводными устройствами).

Беспроводной адаптер на ноутбуке настроен (исключая шифрование). Переходим к настройке адаптера с PCI интерфейсом.

Интерфейс управления в реализации от Ralink - Asus WL-130g

Ralink Configuration Utility помещает себя в трей в виде вот такого симпатичного значка. При райтклике на него появляется меню, позволяющее выбрать, кто будет управлять беспроводным адаптером - Windows или Ralink Utility.

При запуске интерфейса мы попадаем в раздел Site Survey , где показываются находящиеся поблизости беспроводные сети. В данном случае видна лишь одна сеть - my_net, так как сеть с этим именем уже настроена на ноутбуке. Достаточно выделить ее и кликнуть на кнопку Add to Profile (создать профиль настроек для этой сети).

Если в Site Survey нет списка доступных сетей (допустим, это первый компьютер, на котором настраивается беспроводная сеть), не страшно - достаточно перейти в закладку Profile (профили), и нажать Add (добавить).

При создании профиля мы, как и в случае с картой на ноутбуке, ставим тип сети в Ad Hoc, SSID - my_net, и устанавливаем рабочим шестой канал.

В разделе Authentification and Security временно отключаем шифрование.

Осталось лишь активировать настроенный профиль, нажав кнопку Activate .

Напротив созданного профиля появилась пометка, говорящая о том, что в беспроводном адаптере используются настройки именно из этого профиля.

Так же имеет смысл зайти в раздел Advanced , дополнительных настроек. В нем установим типы адаптеров, которые могут работать в нашей беспроводной сети (Wireless mode ) в состояние 802.11 B/G mix, т.е. беспроводной адаптер на данном компьютере сможет общаться как с 802.11b, так и с 802.11g картами, установленными на других машинах (возможно, что для совместимости со старыми 802.11b адаптерами, возможно, понадобится вместо Auto, установить эту опцию в 54G LRS). Опцию B/G Protection , относящуюся к той же области, поставим в состояние Auto. TX Rate - скорость работы адаптера, то же установим в автоматический режим.

Теперь мы имеем два компьютера, подключенных к общей беспроводной сети. Имеет смысл проверить, видят ли они друг друга. Для этого, вызываем окно Состояния беспроводного адаптера (кликнув на беспроводной адаптер в Сетевых подключениях ). Видим нулевое количество принятых пакетов - это нормально, мы пока не обменивались информацией с другим компьютером.

Выясняем IP адреса обоих компьютеров, перейдя на закладку Поддержка . Разумеется, на обоих адаптерах должно стоять автоматическое определение IP-адреса и DNS серверов.

Ноутбук у нас имеет адрес 169.254.21.55, стационарных компьютер с PCI беспроводным адаптером - 169.254.218.234. Пингуем ноутбук со стационарного компьютера.

Для этого в Пуск -> Выполнить пишем:

ping 169.254.21.55 -t

и жмем Enter или кнопку Ok .

Удаленный компьютер должен отвечать на ping-запросы, а счетчик полученных пакетов - увеличиваться. Если этого не происходит, то беспроводная сеть не функционирует. Возможные причины - разные каналы, разные SSID, разные ключи/типы шифрования, или на одном компьютере оно включено, на втором - нет. Так же возможно, что на каком-то из компьютеров установлен 802.11b адаптер, а на другом - 802.11g, а также на втором отключена работа в режиме совместимости с 802.11b (возможно, также вместо 54G Auto нужно поставить 54G LRS или даже перевести все адаптеры в режим 802.11b Only).

Zero Wireless Configuration (встроенный в Windows интерфейс) - ASUS WL-140

Последний рассматриваемый сегодня интерфейс конфигурирования - встроенный в Windows. Его мы рассмотрим, настраивая внешний адаптер с USB интерфейсом ASUS WL-140.

При клике на значок беспроводного адаптера операционная система предупреждает (если она увидела беспроводную сеть), что в выбранной сети отсутствует шифрование. Все верно, мы его отключили на этапе конфигурирования (о его включении и настройке - в следующей статье). Можно установить флажок Разрешить подключение и нажать кнопку подключить - Windows установит параметры самостоятельно и мы попадем (скорее всего) в беспроводную сеть. А можно нажать кнопку Дополнительно , что и сделаем.

Выбираем доступную сеть из списка и жмем Настроить (если сети нет, то можно создать профиль для нее, нажав кнопку Добавить ).

Тут проверяем, что бы SSID сети был верным, а флажок Прямое соединение компьютер-компьютер (режим Ad Hoc) - активен. Шифрование пока отключено.

После нажатия Ok , в списке Предпочитаемых сетей появится наш новый профиль. Не помешает кликнуть на Дополнительные сведения - это ссылка на систему помощи Windows по настройке беспроводных сетей. Там написано довольно много интересного.

До расширенных (Advanced) настроек беспроводного адаптера можно добраться, зайдя на закладку Общие и нажав Настроить .

По большому счету, тут ничего трогать не следует. Большинство опций, обведенным красным, все равно игнорируются, так как используются данные из профиля, настраиваемого в Zero-утилите.

На этом настройку последнего адаптера можно считать законченной. Опять же имеет смысл проверить работу беспроводной сети, пропинговав с каждого компьютера. Именно так, потому что в Ad Hoc сети все машины для обмена данными друг с другом, соединяются напрямую. Поэтому вполне возможна ситуация, что в сети из трех машин (A, B, C), машина A пингует машину B, машина B пингует машину C (т.е. вроде бы сеть работает), но машина C не пингует машину A! Как раз с подобным я столкнулся при написании этого материала. Беспроводная сеть (в вышеописанном режиме) работала, в качестве машины A выступал ноутбук с адаптером WL-100g, в качестве C - компьютер с USB адаптером WL-140. Так вот WL-100g и WL-140 не видели друг друга, хотя оба успешно общались с WL-130g.

Проблема быстро решилась выставлением опции 54g mode в режим 54g LRS в настройках WL-100g адаптера. Это было связано со старой версией чипсета WL-140, он понимал не все скоростные режимы, в которых пытался работать WL-100g адаптер.

Стоит отметить, что вместо IP-адресов при пинге можно использовать Netbios-имена компьютеров. Как настроить имена, расшарить ресурсы и подобные вещи - было рассказано в первой статье цикла материалов о сетях своими руками.

Итак. Беспроводная сеть работает, ресурсы расшариваются, компьютеры друг друга видят. Пора включать шифрование данных и выводить беспроводную локальную сеть в Интернет. Шифрование требует отдельного разговора, а предоставление доступа в Интернет для описанной выше локальной сети несколько отличается от описанного в первой статье (там использовался механизм NAT на одном из сетевых интерфейсов). Здесь тоже будет использоваться NAT, но по неизвестной мне причине, требуется еще и включение моста. Обо всем этом будет рассказано в следующей статье.

Операционная система Windows 7 имеет интуитивный, продуманный интерфейс для подключения ко всем распространённым видам беспроводных сетей. Имея его в под рукой, у пользователя Windows 7 в подавляющем большинстве случаев нет сколь-нибудь веской причины использовать для управления командую строку. Тем не менее, такая возможность есть, и её знание как минимум полезно для общего развития. Давайте рассмотрим, как можно управлять беспроводными сетями, используя штатную утилиту netsh .

Беспроводные сетевые интерфейсы

Чтобы подключиться к беспроводной сети, нам нужен соответствующий интерфейс, связанный с беспроводной сетевой картой. Список доступных интерфейсов можно узнать следующей командой:
netsh wlan show interface

Команда рапортует, что у меня на компьютере присутствует всего один беспроводной интерфейс, и его имя "Wireless Network Connection 3".

Список WiFi сетей

Узнать, какие WiFi сети доступны, можно командной
netsh wlan show networks
К примеру, на следующем скриншоте видно, что мой сосед раздает "кормит" интернетом всяк к нему подключившегося:

Подключение к WiFi сети

Для подключения к WiFi сети служит команда
netsh wlan connect name=ИмяПрофиляСети

О профилях - чуть ниже.

Вы можете указать конкретный интерфейс, при помощи которого выполнять подключение. Синтаксис таков:
netsh wlan connect name=ИмяПрофиляСети interface=ИмяИнтерфейса
У меня бы это выглядело так:
netsh wlan connect name=TRENDnet interface="Wireless Network Connection 3"

Отключение от WiFi сети

Чтобы отключиться от WiFi сети, необходимо выполнить следующую команду
netsh wlan disconnect
Или указать конкретный интерфейс
netsh wlan disconnect interface=ИмяИнтерфейса

Профили WiFi сетей

Профили WiFi сетей - это одна из ключевых фигур в "игре" с беспроводными сетями. Профиль хранит всю информацию, необходимую для успешной установки беспроводного подключения, в том числе способ аутентификации и пароли. Профиль создается, когда вы успешно подключаетесь с беспроводной сети. При помощи netsh можно просмотреть все доступные профили:
netsh wlan show profile

И, собственно, подключиться к сети с выбранным профилем:
netsh wlan connect ssid=ИмяСети name=ИмяПрофиляСети

Утилита Netsh позволяет выполнять экспорт в XML файл и импорт профилей беспроводных сетей, синтаксис команды экспорта:
netsh wlan export profile name=ИмяПрофиля folder=Путь:\К\Папке\ДляХранения\XML-файлов
Вы также можете указать беспроводной интерфейс, которому соответствует профиль.
netsh wlan export profile name=ИмяПрофиля folder=Путь:\К\Папке\ДляХранения\XML-файлов interface=ИмяИнтерфейса
У команды экспорта есть опция, позволяющая поместить ключ подключения к сети в открытом, незашифрованном виде. Если это требуется, необходимо дополнить команду опцией key=clear:
netsh wlan export profile name=ИмяПрофиля folder=Путь:\К\Папке\ДляХранения\XML-файлов key=clear

Для импорта профиля из XML файла служит команда вида:
netsh wlan add profile filename="D:\profiles\Wireless Network Connection 3-TRENDnet.xml"

Автоматическое создание скрипта для подключения к WiFi сети

Утилита Netsh позволяет отобразить скрипт, используемый для подключения к WiFi сети. Для этого служит команда
netsh wlan dump
Перенаправив вывод в текстовый файл, вы сможете использовать его в дальнейшем для подключения к сети, например, на другом компьютере:
netsh wlan dump > d:\script.txt
Полученный таким образом скрипт можно указать утилите Netsh:
netsh exec d:\script.txt
Утилита Netsh является мощным инструментом конфигурирования сети, и её возможности далеко не ограничиваются вышеописанными приёмами. Вы можете узнать полный список опций Netsh, запустив её командой вида:
netsh ?
Получить все команды, относящиеся конкретно к управлению WiFi, можно командой вида
netsh wlan ?

• Tutorial

Введение

В данной статье в лабораторных работах изучается технология беспроводных локальных сетей по стандарту IEEE 802.11. Стандарт IEEE был разработан институтом инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Отсюда он и получил своё название. Данный стандарт определяет локальные сети Ethernet; поэтому модель TCP/IP не определяет сети Ethernet в своих запросах на комментарии, а ссылается на документы IEEE Ethernet. Все работы будут выполняться в программе Cisco Packet Tracer.

Концепция беспроводных сетей

Многие пользователи регулярно пользуются услугами и устройствами беспроводных локальных сетей (Wireless LAN - WLAN). На текущий момент времени растёт тенденция использования портативных устройств, таких как ноутбуки, планшеты, смартфоны. Также сейчас активно развиваются концепции «умного дома», большинство устройств которого подключаются «по воздуху». В связи с этим возникла потребность беспроводного подключения во всех людных местах: на работе, дома, в гостинице, в кафе или книжном магазине. С ростом количества беспроводных устройств, которые подключаются через сеть WLAN, выросла популярность беспроводных сетей.
Ниже представлена упрощённая схема работы сети в «Доме книги» на Невском проспекте в Санкт-Петербурге.

Портативные компьютеры посетителей взаимодействуют с устройством WLAN, называемым беспроводной точкой доступа (Access Point). Точка доступа использует радиоканал для отправки и получения фреймов (отдельных, законченных HTML-документов, которые вместе с другими HTML-документами могут быть отображены в окне браузера) от клиентского устройства, например, компьютера. Кроме того, точка доступа подключена к той же сети Ethernet, что и устройства, обеспечивающие работу магазина, следовательно, и покупатели, и сотрудники могут искать информацию на дистанционных веб-сайтах.

Сравнение беспроводных локальных сетей с локальными сетями

Беспроводные локальные сети во многом похожи с локальными сетями, например, оба типа сетей позволяют устройствам взаимодействовать между собой. Для обеих разновидностей сетей работает стандарт IEEE (IEEE 802.3 для сетей Ethernet и 802.11 - для беспроводных сетей). В обоих стандартах описан формат фреймов сети (заголовок и концевик), указано, что заголовок должен иметь длину 6 байтов и содержать МАС-адреса отправителя и получателя. Оба стандарта указывают, как именно устройства в сети должны определять, когда можно передавать фрейм в среду, а когда нельзя.
Основное отличие двух типов сетей состоит в том, что для передачи данных в беспроводных сетях используется технология излучения энергии (или технология излучения радиоволн), а в сетях Ethernet используется передача электрических импульсов по медному кабелю (или импульсов света в оптическом волокне). Для передачи радиоволн не нужна специальная среда работы, обычно говорят, что «связь происходит по воздуху», чтобы подчеркнуть, что никакой физической сети не надо. В действительности любые физические объекты на пути радиосигнала (стены, металлические конструкции и т.п.) являются препятствием, ухудшающим качество радиосигнала.

Стандарты беспроводных локальных сетей

IEEE определяет четыре основных стандарта WLAN 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11n.
Наибольшее влияние на стандарты беспроводных сетей оказали следующие четыре организации (см. таблицу ниже)

Сравнение стандартов WLAN

Термины

DSSS (Direct sequence spread spectrum - Метод прямой последовательности для расширения спектра)
- OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов)

Дополнительные стандарты

802.11 - изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997).
802.11c - процедуры операций с мостами; включен в стандарт IEEE 802.1D (2001).
802.11d - интернациональные роуминговые расширения (2001).
802.11e - улучшения: QoS, пакетный режим (packet bursting) (2005).
802.11h - распределённый по спектру 802.11a (5 GHz) для совместимости в Европе (2004).
802.11i - улучшенная безопасность (2004).
802.11j - расширения для Японии (2004).
802.11k - улучшения измерения радиоресурсов.
802.11l - зарезервирован.
802.11m - поправки и исправления для всей группы стандартов 802.11.
802.11o - зарезервирован.
802.11p - WAVE - Wireless Access for the Vehicular Environment (беспроводной доступ для среды транспортного средства).
802.11q - зарезервирован, иногда его путают с 802.1Q.
802.11r - быстрый роуминг.
802.11s - ESS Wireless mesh network (Extended Service Set - расширенный набор служб; Mesh Network - многосвязная сеть).
802.11u - взаимодействие с не-802 сетями (например, сотовыми).
802.11v - управление беспроводными сетями.
802.11w - Protected Management Frames (защищенные управляющие фреймы).
802.11x - зарезервирован и не будет использоваться. Не нужно путать со стандартом контроля доступа IEEE 802.1X.
802.11y - дополнительный стандарт связи, работающий на частотах 3,65-3,70 ГГц. Обеспечивает скорость до 54 Мбит/с на расстоянии до 5000 м на открытом пространстве.
802.11ac - новый стандарт IEEE. Скорость передачи данных - до 6,77 Гбит/с для устройств, имеющих 8 антенн. Утверждён в январе 2014 года.
802.11ad - новый стандарт с дополнительным диапазоном 60 ГГц (частота не требует лицензирования). Скорость передачи данных - до 7 Гбит/с

802.11F - Inter-Access Point Protocol (протокол обмена служебной информацией для передачи данных между точками доступа. Данный протокол является рекомендацией, которая описывает необязательное расширение IEEE 802.11, обеспечивающее беспроводную точку доступа для коммуникации между системами разных производителей).
802.11T - Wireless Performance Prediction (WPP, предсказание производительности беспроводного оборудования) - методы тестов и измерений (метод представляет собой набор методик, рекомендованных IEEE для тестирования сетей 802.11: способы измерений и обработки результатов, требования, предъявляемые к испытательному оборудованию).

Основные устройства и условные знаки в работе с Wi-Fi

1. Точка доступа – это беспроводной «удлинитель» проводной сети

2. Роутер – это более «умное» устройство, которое не просто принимает и передает данные, но и перераспределяет их согласно различным установленным правилам и выполняет заданные команды.

3. Облако – настроенная часть сети

4. Wi-Fi соединение

Основные способы использования Wi-Fi

1. Wi-Fi мост – соединение двух точек доступа по Wi-Fi

2. Wi-Fi роутер – подключение всех устройств к роутеру по Wi-Fi (вся сеть подключена беспроводным способом).

3. Wi-Fi точка доступа – подключение части сети для беспроводной работы

Задания лабораторной работы.

1. Создать и настроить второй и третий вариант использования Wi-Fi в Cisco Packet Tracer.
2. Настроить мост между двумя точками доступа (первый вариант использования Wi-Fi) на реальном оборудовании.

Выполнение лабораторной работы.

Задание №1 (вариант сети №2)

1. Создадим на рабочем поле Packet Tracer Wi-Fi маршрутизатор (он же Wi-Fi роутер)

2. Создадим маршрутизатор от провайдера (допустим, название провайдера – «Miry-Mir»). Я выбрал маршрутизатор Cisco 1841.

3. Соединяем их кросс-кабелем (пунктирная линия), так как устройства однотипные (роутеры). Соединяем так: один конец в Router1 в FastEthernet 0/0, а другой конец в Wireless Router0 в разъём Internet, так как Router1 раздаёт нам Интернет.

4. Настроим Интернет роутер (Router1) для работы с сетью. Для этого перейдём в настройки роутера дважды кликнув по нему и перейдём во вкладку CLI (Command Line Interface).

В диалоге «Would you like to enter the initial configuration dialog? :» (Вы хотите войти в начальное диалоговое окно конфигурации) пишем «no».

Пишем следующую последовательность команд:

Router>en
Router#conf t
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip address 120.120.0.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no shut
Router(config-if)#end
Router#wr mem

По традиции, рассмотрим их по порядку.

1) En – enable. Расширенный доступ к конфигурации
2) Conf t – Configuration terminal. Открывает терминал настройки
3) int fa0/0 – interface fastEthernet0/0. Переходим к настройки указанного порта (в нашем случае к fastEthernet0/0)
4) ip address 120.120.0.1 255.255.255.0 – задаётся IP адрес и его маска. Адрес – 120.120.0.1 (допустим, это адрес нам дал провайдер), маска – /24.
5) no shut – no shutdown. Включить, настроенный нами, интерфейс
6) End – завершения настройки.
7) wr mem – write memory. Сохранение конфигураций.

5. Настроим беспроводной роутер (Wireless Router0) для работы с сетью. Для этого, как и в случае с предыдущим роутером, перейдём в настройки роутера дважды кликнув по нему. Во вкладках выберем графический интерфейс пользователя (GUI - graphical user interface). Такой режим будет отображён при вводе в любом браузере адреса роутера.

Выставим следующие настройки:

Internet Connection Type – Static IP
Internet IP Address – 120.120.0.2
Subnet Mask – 255.255.255.0
Default Gateway – 120.120.0.1
Router IP – 192.168.0.1
Subnet Mask (Router IP) – 255.255.255.0
Start IP Address – 192.168.0.100
Maximum numbers of Users – 50

«Save settings»

Разбор настроек:
Мы выбрали статический IP, так как провайдер выдал нам белый IP адрес (120.120.0.1/24). Путь по умолчанию (Default Gateway) – это адрес роутера от провайдера. Адрес роутера со стороны беспроводных устройств – 192.168.0.1/24. Роутер будет раздавать IP с 100 по 150.

6. Переходим во вкладку Wireless, то есть беспроводное подключение.

Выставляем следующие настройки:

Network Mode – Mixed
Network Name (SSID) – Habr
Radio Band – Auto
Wide Channel – Auto
Standard Channel – 1 – 2.412GHz
SSID Broadcast – Disabled

И внизу страницы нажимаем кнопку «Save settings»

Разбор настроек:

Режим работы роутера мы выбрали смешанный, то есть к нему может подключиться любое устройство, поддерживающее типы роутера (в эмуляторе Cisco Packer Tracer – это g, b и n). Имя сети мы выставили Habr. Ширину канала роутер выберет сам (есть возможность выбрать либо 20, либо 40 мегагерц). Частота в эмуляторе доступна только 2,4GHz её и оставим. Имя сети мы скрыли, то есть устройства не увидят нашей сети Wi-Fi, пока не введут её название.

7. Настроим защиту нашего роутера. Для этого перейдём во вкладку Security и в пункте «Security Mode» выберем WPA2 Personal, так как WPA – уязвимая защита. Выбирать WPA2 Enterprise, тоже, не стоит, так как для ей работы нам потребуется радиус сервер, которым мы не занимались. Алгоритм шифрования оставляем AES и вводим кодовое слово. Я выставил Habrahabr.

8. Добавим 3 устройства, как на схеме (смартфон, ноутбук и компьютер). Затем заменим разъёмы под rj-45 на Wi-Fi антенну (в смартфоне по умолчанию антенна).

9. Во вкладке Config выстави настройки, которые выставлялись на роутере. Данную операцию необходимо проделать на всех устройствах.

10. Переходим на рабочий стол любого компьютера и открываем командную строку.

11. Проверим какие адреса роутер выдал устройствам. Для этого введём команду ipconfig.

Как видно на скриншоте, роутер выдаёт адреса от 192.168.0.100 до 192.168.0.150.

12. Проверяем работоспособность сети из любого устройства командой ping. Пинговать будем 2 адреса – адрес роутера (192.168.0.1) и белый адрес (120.120.0.1), то есть проверим сможет ли устройство выйти в Интернет.

Снова, всё работает.

В итоге у нас получилась Wi-Fi сеть, которая изображена во втором варианте использования

Задание №1 (вариант сети №3)

2. Создадим точку доступа на рабочем поле программы и соединим её со свитчем. При желании точку доступа можно настроить (Port 0 – это физический порт, а Port 1 – беспроводной)

3. Создадим ещё один VLAN для беспроводной точки доступа.

4. Добавим в настройках роутера 0 VLAN 4, а также добавим его в access лист для выхода в интернет.

Так как это мы проделывали в предыдущих лабораторных работах (по VLAN и PAT), подробно останавливаться не буду, но пропишу все команды на устройствах

Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#vlan 4
Switch(config-vlan)#name Wi-Fi
Switch(config-vlan)#exit
Switch(config)#interface FastEthernet0/5
Switch(config-if)#switchport access vlan 4

Роутер (сабинтерфейс)

Router>en
Router#conf t
Router(config)#int fa0/1.4
Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 4
Router(config-subif)#ip address 192.168.4.1 255.255.255.0
Router(config-subif)#no shutdown
Router(config-subif)#end

Роутер (DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамической настройки узла). Сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP)

Router#conf t
Router(config)#ip dhcp pool Wi-Fi-pool
Router(dhcp-config)#network 192.168.4.0 255.255.255.0
Router(dhcp-config)#default-router 192.168.4.1
Router(dhcp-config)#exit
Router(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.4.1
Router(config)#end

Здесь остановлюсь поподробнее, так как ранее мы не встречались с данным параметром.

Router(config)#ip dhcp pool Wi-Fi-pool – создание пула (набора) dhcp адресов
Router(dhcp-config)#network 192.168.4.0 255.255.255.0 – сеть, в которой реализуется dhcp, и её маска
Router(dhcp-config)#default-router 192.168.4.1 – адрес по умолчанию (он же адрес роутера)
Router(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.4.1 – исключение адреса роутера из раздачи по dhcp

Router(config)#ip access-list standard HABRAHABR
Router(config-std-nacl)#permit 192.168.4.0 0.0.0.255
Router(config-std-nacl)#exit
Router(config)#int fa0/1.4
Router(config-subif)#ip nat inside
Router(config-subif)#end

Добавим смартфон на рабочую область Packet Tracer и пропингуем ПК, сервер и Интернет, то есть 192.168.2.2, 192.168.3.2, 120.120.53.1.

Как видно, всё работает.

Задание №2 (вариант сети №1)

К сожалению, в Packet Tracer нет возможности создать Wi-Fi мост (он же репитер или повторитель), но мы сделаем это простое действие на реальном оборудовании в графической среде.

Оборудование, на котором будут проводиться настройки – роутер ASUS RT-N10 и, так называемый, репитер TP-LINK TL-WA850RE.

Перейдём к настройке роутера Asus. Для этого откроем браузер и введём адрес роутера (по умолчанию он сам откроется)

Переходим во вкладку «Беспроводная сеть» и выставим настройка как на скринжоте ниже.

Переходим во вкладку «ЛВС» (локальная вычислительная сеть) и выставляем следующие настройки.

Переходим в главную вкладку. Там мы можем посмотреть наш MAC-адрес

Переходим к настройке репитора TP-LINK

Нам автоматически устройство выдаст главное меню и режим быстрой настройки. Нажмём «Выход» и выполним настройку сами.

Переходим во вкладку «Сеть» и выставим следующие настройки.

Переходим во вкладку «Беспроводной режим» и настраиваем входной и выходной поток.

Во вкладке «Профиль» мы видим все созданные нами профили. Нажмём кнопку «Изменить»

Настроим безопасность выходной сети добавлением ключа WPA2.

Переходим в главное меню и выбираем пункт «Подключить» в «Беспроводном соединении». Далее последует настройка моста. Возможно потребуется ввод пароля от роутера Asus.

И вуаля! Всё готово!

Для того, чтобы не путаться к какому устройству подключаться, можно скрыть SSID на роутере Asus

Проверяем подключение по кабелю

Пинг успешен.

Проверка по Wi-Fi.

Успешно.

И просмотрим финальную конфигурацию, при подключении к ретранслятору.

В этой статье описан способ раздачи интернета по Wi-Fi используя встроенные средства Windows на примере операционной системы , порядок действий для операционной системы тот же самый.

В обновлении Anniversary Update и в более поздних обновлениях для Windows 10 возможность создания точки доступа внедрена в графический интерфейс системы, о том как настроить точку доступа в Windows 10 Anniversary Update и в более поздних обновлениях для Windows 10 читайте в статье

Для чего это может понадобиться? Например, Вы приобрели планшет или телефон и хотели бы дома выходить в интернет с него, не приобретая при этом роутер. В этом случае, вы можете раздавать Wi-Fi с ноутбука или с персонального компьютера с Wi-Fi адаптером, которые подключены к сети как проводным, так и посредством беспроводного подключения. Рассмотрим, как это сделать.

Запустите командную строку от имени администратора . Для этого нажмите сочетание клавиш + X и в появившемся контекстном меню выберите пункт Командная строка (а дминистратор) .

В открывшемся окне Администратор: Командная строка введите команду:

netsh wlan set hostednetwork mode=allow ssid=testwifi key=12345678

Вводим еще одну команду:

Это команда для запуска точки доступа.

Далее разрешаем использование общего доступа к интернету.
 Нажмите сочетание клавиш + R в открывшемся диалоговом окне Выполнить введите ncpa.cpl и нажмите клавишу Enter↵

В открывшемся окне Сетевые подключения нажмите правой кнопкой мыши на подключение, через которое вы получаете интернет (в данном примере это Ethernet , так как ноутбук подключен к интернету через сетевой кабель), и в открывшемся контекстном меню выберите Свойства

В открывшемся окне Ethernet: свойства перейдите на вкладку Доступ . Установите флажок возле пункта Разрешить другим пользователям сети использовать подключение к Интернету данного компьютера , в выпадающем списке Подключение домашней сети: выберите сеть, которая появилась после запуска точки доступа. Скорее всего, у Вас она будет выглядеть примерно так, как на скриншоте ниже. Нажмите кнопку OK

Все теперь вы можете брать свое устройство и подключать его к интернету по Wi-Fi, который уже раздает ваш ноутбук.

И еще одна команда, которая может Вам пригодиться для того, чтобы узнать статус своей беспроводной сети, количество подключенных клиентов или канал Wi-Fi:

Для остановки раздачи воспользуйтесь командой:

При использовании данного способа, раздача Интернета по Wi-Fi прекращается после каждого выключения или перезагрузки ноутбука (персонального компьютера). Одно из решений выполнить команду:

netsh wlan start hostednetwork

или создать bat файл с этой командой и добавить его в автозагрузку, либо самостоятельно запускать, когда это необходимо.

Для того чтобы удалить созданную точку доступа, выполните команду:

netsh wlan set hostednetwork mode=disallow

 Проблемы при раздаче Wi-Fi с ноутбука

■ Самая популярная проблема, это когда устройство подключается к созданной на Windows 8.1 точке доступа, но интернет не работает. Сайты не открываются. Или, когда возникают проблемы с получением IP адреса.
Решение: полностью отключите антивирус, антивирусные утилиты, . Скорее всего, это они блокируют подключение. Если после отключения антивируса все заработает, то нужно добавить соединение в исключения антивируса.
Проверьте настройки общего доступа к интернету, как на скриншоте выше.
Также, проверьте, что раздаете именно то подключение, через которое ноутбук (персональный компьютер) имеет доступ к Интернету.
■ Также встречается проблема когда вы получаете сообщение, что данный тип сети не поддерживается - обновите драйвера для Wi-Fi адаптера ноутбука (персонального компьютера), причем не через Windows, а с официального сайта производителя вашего устройства.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективные беспроводные интерфейсы локальных сетей

• Введение
• 1.1 Общие понятия
• 1.4 Точки доступа
• 2.1 Стандарт 802.11
• 2.4 Wi-Fi
• 2.5 HiperLAN/2
• Заключение
• Библиографический список

Введение

Уже несколько десятилетий люди применяют компьютерные сети для обеспечения связи между персоналом, компьютерами и серверами в офисах, крупных компаниях, учебных заведениях. В последнее время наблюдается тенденция ко все более широкому использованию беспроводных сетей.

Беспроводные сети соседствуют с нами уже многие годы. Так, к примитивным формам беспроводной связи можно отнести дымовые сигналы американских индейцев, когда они бросали в огонь шкуры бизонов, чтобы передать на большое расстояние какое-то сообщение. Или использование прерывистых световых сигналов для передачи посредством азбуки Морзе информации между кораблями, этот метод был и остается важной формой связи в мореплавании. И, конечно, столь популярные ныне сотовые телефоны, позволяющие людям общаться через огромные расстояния, также можно отнести к беспроводной связи.

Сегодня использование беспроводных сетей позволяет людям "расширить" свое рабочее место и получить в результате этого ряд преимуществ. Во время деловых поездок можно, например, отправлять электронные письма в ожидании посадки на самолет в аэропорту. Домовладельцы могут с легкостью использовать общее Internet-соединение для многих ПК и ноутбуков без прокладки кабелей.

Таким образом, тема настоящей работы является, несомненно, актуальной.

Предмет исследования - технологии построения локальных сетей, объект исследования - беспроводные интерфейсы локальных сетей.

Цель работы - изучение перспективных беспроводных интерфейсов локальных сетей. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Изучить базовые аспекты построения беспроводных локальных сетей

Исследовать технологии, используемые для построения беспроводных локальных сетей.

В качестве методологического обеспечения используются работы отечественных и зарубежных авторов, справочная литература, материалы периодической печати, информация специализированных интернет-ресурсов.

1. Базовые аспекты построения беспроводных локальных сетей

1.1 Общие понятия

Локальной вычислительной сетью называется, как правило, сеть, которая имеет замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщика услуг. Это может быть небольшая офисная сеть, состоящая из нескольких компьютеров, расположенных в нескольких кабинетах, и сеть крупного завода, который занимает площадь в несколько гектаров. Существуют локальные сети (орбитальные центры, космические станции), узлы которых отстоят друг от друга на расстояния более 10 000 км.

Локальные сети представляют собой сети закрытого типа, доступ к которым разрешается ограниченному кругу пользователей.

В локальной сети компьютеры соединяются между собой посредством различных сред доступа, таких, как медные или оптические проводники, радиоканалы.

Проводная связь в локальной сети обеспечивается технологией Ethernet, беспроводная - BlueTooth, Wi-Fi, GPRS и т.д. Для обеспечения связи между компьютерами локальной сети используется различные модели оборудования, поддерживающие соответствующие технологии. При этом точку соединения между компьютером пользователя и локальной сетью называют сетевым интерфейсом или интерфейсом локальной сети.

В общем случае интерфейсом называют некоторую совокупность правил, методов и средств, которые обеспечивают условия взаимодействия между элементами некоторой системы.

В настоящее время наблюдается тенденция ко все более широкому использованию беспроводных сетей. И действительно, сейчас доступны беспроводные интерфейсы, позволяющие использовать сетевые службы, работать с электронной почтой и просматривать Web-страницы независимо от того, где находится пользователь.

Существует множество разновидностей беспроводной связи, но важнейшей особенностью беспроводных сетей является то, что связь осуществляется между компьютерными устройствами. К ним относятся персональные цифровые помощники (personal digital assistance, PDA), ноутбуки, персональные компьютеры (ПК), серверы и принтеры. Компьютерными устройствами считаются такие, которые имеют процессоры, память и средства взаимодействия с какой-то сетью. Обычно сотовые телефоны не относят к числу компьютерных устройств, однако новейшие телефоны и даже головные гарнитуры (наушники) уже обладают определенными вычислительными возможностями и сетевыми адаптерами. Все идет к тому, что скоро большинство электронных устройств будут обеспечивать возможность подключения к беспроводным сетям.

Беспроводные сети в качестве средства передачи для обеспечения взаимодействия между пользователями, серверами и базами данных используют радиоволны или инфракрасный (ИК) диапазон. Эта среда передачи невидима для человека. Кроме того, действительная среда передачи (воздух) прозрачна для пользователя. Сейчас многие производители интегрируют платы интерфейса сети (network interface card, NIC), так называемые сетевые адаптеры, и антенны в компьютерные устройства таким образом, что они не видны пользователю. Это делает беспроводные устройства мобильными и удобными в применении.

Беспроводные локальные сети обеспечивают высокие характеристики при передаче данных внутри и вне офисов, производственных помещений и зданий. Пользователи таких сетей обычно используют ноутбуки, ПК и PDA с большими экранами и процессорами, способными выполнять ресурсоемкие приложения. Эти сети вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к параметрам соединений компьютерными устройствами такого типа.

Беспроводные локальные сети легко обеспечивают характеристики, необходимые для бесперебойного выполнения высокоуровневых приложений. Так, пользователи этих сетей могут получать объемные вложения в сообщения электронной почты или потоковое видео с сервера.

По своим характеристикам, компонентам, стоимости и выполняемым операциям эти сети похожи на традиционные проводные локальные сети типа Ethernet.

Вследствие того, что адаптеры беспроводных локальных сетей уже встроены в большинство ноутбуков, многие провайдеры общедоступных беспроводных сетей начали предлагать беспроводные локальные сети для обеспечения мобильного широкополосного доступа к Internet.

Пользователи ряда общедоступных беспроводных сетей в "горячих" зонах доступа, таких как аэропорты или гостиницы, могут отправлять и получать сообщения электронной почты или выходить в Internet за определенную плату (если данное учреждение не обеспечивает бесплатный доступ). Быстрый рост числа общедоступных беспроводных сетей делает Internet доступным для пользователей, находящихся в зонах скопления людей.

Преобладающим для беспроводных локальных сетей является стандарт IEEE 802.11, различные версии которого регламентируют передачу данных в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Основная проблема, связанная с этим стандартом, состоит в том, что в должной мере не обеспечивается взаимодействие устройств, соответствующих его различным версиям. Так, адаптеры компьютерных устройств беспроводных локальных сетей стандарта 802.11а не обеспечивают соединения с компьютерными устройствами, соответствующими стандарту 802.11b . Существуют и другие нерешенные вопросы, связанные со стандартом 802.11, например недостаточная степень безопасности.

Для того чтобы как-то разрешить проблемы, связанные с применением устройств стандарта 802.11, организация "Альянс Wi-Fi" свела все его совместимые функции в единый стандарт, названный Wireless Fidelity (Wi-Fi). Если какое-то устройство беспроводных локальных сетей соответствует стандарту Wi-Fi, это практически гарантирует способность его совместной работы с другими устройствами, соответствующими стандарту Wi-Fi. Открытость стандарта Wi-Fi позволяет различным пользователям, применяющим разные платформы, работать в одной и той же беспроводной локальной сети, что чрезвычайно важно для общедоступных беспроводных локальных сетей.

1.2 Особенности структуры беспроводной сети

Структура (или архитектура) сети определяет протоколы и компоненты, необходимые для удовлетворения требований выполняемых в ней приложений. Одним из популярных стандартов, на основе которого можно рассмотреть структуру сети, является Эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection (OSI) reference model), разработанная Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Модель OSI охватывает все сетевые функции, группируя их в так называемые уровни, задачи которых выполняются различными компонентами сети (Рисунок 1.1) . Эталонную модель OSI удобно также использовать при рассмотрении различных стандартов и возможности взаимодействия беспроводных сетей.

Уровни OSI обеспечивают выполнение следующих функций сети.

Уровень 7 -- уровень приложений. Обеспечивает связь пользователей и работу основных коммуникационных служб (передача файлов, электронная почта). Примеры программного обеспечения, выполняемого на этом уровне -- простой протокол электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), протокол передачи гипертекстовых файлов (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) и протокол передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP).

Уровень 6 -- уровень представления данных. Регламентирует синтаксис передачи данных для уровня приложений и при необходимости осуществляет преобразование форматов данных. Например, этот уровень может преобразовать код, представляющий данные, при обеспечении связи между удаленными системами различных производителей.

Рисунок 1.1 Уровни эталонной модели OSI

Уровень 5 -- сеансовый уровень. Устанавливает сеансы связи между приложениями, управляет ими и завершает их. Промежуточное программное обеспечение и контроллеры доступа обеспечивают такую форму связи через беспроводную сеть. Если работа беспроводной сети нарушается из-за помех, задачей сеансового уровня является приостановление связи до момента снижения уровня помех до допустимого.

Уровень 4 -- транспортный уровень. Обеспечивает механизмы для создания, сопровождения и должного завершения виртуальных цепей, позволяя более высоким уровням не заботиться о деталях реализации сети. В общем случае эти цепи представляют собой соединения, устанавливаемые между приложениями, выполняемыми на разных концах коммуникационных цепей (например, между Web-браузером ноутбука и Web-страницей сервера). На этом уровне работает, например, протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP).

Уровень 3 -- сетевой уровень. Обеспечивает маршрутизацию пакетов при их следовании от отправителя к получателю. Механизм маршрутизации обеспечивавший отправку пакетов в направлении, ведущем к указанной точке назначения. На этом уровне работает протокол Internet (Internet Protocol, IP).

Уровень 2 -- канальный уровень. Обеспечивает доступ к среде, а также синхронизацию между объектами сети и контроль ошибок. В беспроводных сетях на этом уровне также осуществляется координация доступа к совместно используемой среде и повторная передача в случае возникновения ошибок при передаче данных от отправителя к получателю. В большинстве разновидностей беспроводных сетей используется общий метод выполнения функций на канальном уровне, независимо от реально используемых средств передачи.

Уровень 1 -- физический уровень. Обеспечивает реальную передачу информации через среду. К физическому уровню можно отнести радиоволны и ИК-излучение.

За счет комбинирования уровней сетевые структуры обеспечивают выполнение необходимых функций, но беспроводные сети непосредственно используют только нижние уровни вышеописанной модели. Например, плата интерфейса сети выполняет функции канального и физического уровней. Другие составляющие, такие как промежуточное программное обеспечение беспроводной сети, обеспечивают выполнение функций, характерных для сеансового уровня. В некоторых случаях добавление беспроводной сети может повлиять только на нижние уровни, но для обеспечения эффективной работы приложений в случае ухудшения характеристик беспроводной сети не стоит забывать и о более высоких уровнях.

Каждый уровень модели OSI обеспечивает потребности вышестоящего уровня.

Так, TCP, работающий на транспортном уровне, устанавливает соединение с приложениями, выполняемыми на удаленном хосте, не учитывая то, как нижние уровни обеспечивают синхронизацию и передачу сигналов.

Как следует из Рисунок 1.1, протоколы на каждом уровне взаимодействуют через сеть с уровнем соответствующего ранга. Однако реальная передача данных происходит на физическом уровне. В результате такая структура обеспечивает процесс расслоения, при котором конкретный уровень вставляет информацию своего протокола во фреймы, размещающиеся во фреймах нижних уровней. Фрейм, пересылаемый на физическом уровне, в действительности содержит фреймы всех верхних уровней.

В пункте назначения каждый уровень передает соответствующие фреймы всем вышестоящим уровням, обеспечивая работу протоколов на уровнях одинакового ранга.

1.3 Интерфейсы беспроводной локальной сети

В беспроводных сетях используются те же компоненты, что и в проводных сетях, однако беспроводные сети должны уметь преобразовывать информацию в форму, пригодную для передачи ее через воздушную среду (medium). Хотя беспроводная сеть непосредственно включает только часть всей инфраструктуры сети, снижение параметров всей сети вызывается, несомненно, ухудшением, вызванным применением беспроводной среды передачи.

Беспроводные сети включают компьютерные устройства, базовые станции и беспроводную инфраструктуру.

Плата интерфейса сети, или сетевой адаптер (network interface card), обеспечивает интерфейс между компьютерным устройством и инфраструктурой беспроводной сети. Она устанавливается внутри компьютерного устройства, но применяются и внешние сетевые адаптеры, которые после включения остаются вне компьютерного устройства.

Стандарты на беспроводную сеть определяют, как должна функционировать плата интерфейса сети. Например, плата, соответствующая стандарту IEEE 802.11b, сможет взаимодействовать лишь с беспроводной сетью, инфраструктура которой соответствует этому же стандарту. Поэтому пользователи должны быть внимательными и заботиться о том, чтобы выбранная ими плата соответствовала типу инфраструктуры той беспроводной сети, к которой они желают получить доступ.

Основной компонент беспроводной локальной сети -- радиоплата интерфейса сети, зачастую реализуемая на основе стандарта 802.11. Эти радиоплаты обычно работают на одном физическом уровне -- 802.11а или 802.11b/g. Как следствие, радиоплата должна реализовывать версию стандарта, совместимого с беспроводной локальной сетью. Радиоплаты беспроводных локальных сетей, реализующие сразу несколько версий этого стандарта и обеспечивающие поэтому более высокую способность к взаимодействию (interoperability), становятся все более распространенными.

Плата интерфейса беспроводной сети характеризуется также форм-фактором, определяющим физические и электрические параметры интерфейса шины, который позволяет плате взаимодействовать с компьютерным устройством.

Радиоплаты поставляются в различных форм-факторах: ISA, PCI, PC card, miniPCI и CF. В ПК обычно используются платы ISA и PCI, а в PDA и ноутбуках PCcard, mini-PCI и CF-адаптеры.

Industry-Standard Architecture (ISA)

Industry-Standard Architecture (ISA) -- архитектура, соответствующая промышленному стандарту. Шина ISA получила широкое распространение с начала 80-х годов. Хотя ее характеристики были весьма невысокими, почти все производители ПК до недавнего времени устанавливали хотя бы один разъем для шины ISA. Но ее характеристики не могли улучшаться так же быстро, как параметры других компьютерных компонентов, и сейчас уже доступны высокоскоростные альтернативы этой шине. Шина ISA не оказала серьезного влияния на характеристики беспроводных локальных сетей стандарта 802.lib. Не стоит приобретать новые карты ISA, поскольку они уже устарели.

Peripheral Component Interconnect (PCI).

На сегодня локальная шина соединения периферийных устройств -- наиболее популярный интерфейс для ПК, поскольку имеет высокие характеристики. Изначально разработала и выпустила PCI в 1993 г. компания Intel, и эта шина до сих пор удовлетворяет потребностям последних моделей мультимедийных компьютеров. Платы PCI стали первыми, в которых была реализована технология "plug-and-play", значительно облегчающая установку платы интерфейса сети в компьютер. Схемные решения PCI могут распознать совместимые PCI-платы и начать работу с операционной системой компьютера, чтобы выполнить конфигурацию каждой платы. Это экономит время и позволяет избежать ошибок при установке плат неопытными пользователями.

PC Card

Платы конструктива PC Card были разработаны в начале 90-х годов Международной ассоциацией производителей плат памяти для персональных компьютеров IBM PC (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA). PC Card представляет собой устройство размером с кредитную карту, содержащее внешнюю память, модемы, устройства подключения к внешним устройствам, а также обеспечивающее совместимость с беспроводной сетью для небольших компьютерных устройств, таких как ноутбуки и PDA. Наиболее широко распространенны и даже более популярны, чем платы для шин ISA или PCI, поскольку используются в ноутбуках и PDA, число которых быстро растет. Можно использовать PC Card и в настольном ПК, воспользовавшись адаптером, преобразующим PC Card в плату PCI, т.е. одна сетевая интерфейсная плата для двух компьютеров. Вы можете брать PC Card в деловую поездку или на работу и использовать ее же в своем настольном ПК в офисе.

Mini-PCI.

Плата типа мини-PCI представляет собой уменьшенную версию стандартной платы PCI для настольных ПК и пригодна для установки в небольшие мобильные компьютерные устройства. Она обеспечивает почти такие же возможности, как и обычная плата PCI, но ее размеры примерно в четыре раза меньше. Плата типа мини-PCI может устанавливаться в ноутбуки (опционально, по желанию покупателя). Серьезным преимуществом платы такого типа (использующей радиоканал) является то, что она оставляет свободным разъем для установки PC Card, в который можно вставить плату расширения памяти или графического акселератора. Кроме того, стоимость беспроводной платы интерфейса сети на основе технологии мини-PCI, как правило, ниже. Однако эти платы тоже имеют недостатки. Для их замены, как правило, приходится разбирать ноутбук, из-за чего можно лишиться гарантии производителя. Применение платы типа мини-PCI может также привести к снижению производительности, поскольку часть обработки (если не всю обработку) они возлагают на компьютер.

CompactFlash.

Впервые технология CompactFlash (CF) была предложена корпорацией SanDisk в 1994г., но беспроводные сетевые интерфейсные платы форм-фактора CF до недавнего времени не производились. Плата CF небольшого размера, весит 15 г (половину унции) и вдвое тоньше PC Card. Ее объем вчетверо меньше, чем у радиоплаты типа PC Card. Отличается низкой потребляемой мощностью, благодаря чему батареи питания служат значительно дольше, чем при использовании устройств с PC Card.

Самые распространенные адаптеры для беспроводных ЛВС имеют формфактор PC Card Туре II. Для подключения к ПК они оснащены либо 16-разрядным хост-интерфейсом PCMCIA, который можно сравнить со старой компьютерной шиной ISA, либо 32-разрядным хост-интерфейсом CardBus, являющимся аналогом шины PCI. Для нормальной работы 11-Мбит/с адаптера стандарта 802.11b вполне достаточно пропускной способности 16-разрядного интерфейса, но платы стандартов 802.11a и 802.11b, работающие быстрее, должны иметь интерфейс CardBus -- многие ноутбуки оснащены им. Не следует думать, что если мобильное вычислительное устройство новое, то оно обязательно оборудовано слотом CardBus. Например, блок расширения PC Card для популярных карманных компьютеров HP iPaq поддерживает только 16-разрядные платы PCMCIA.

Большая часть недавно выпущенных ноутбуков оснащена встроенным 32-битовным хост-интерфейсом mini-PCI. Обычно слот mini-PCI находится под крышкой на нижней панели ноутбука. Очень часто беспроводные сетевые адаптеры mini-PCI предустанавливаются производителями на свои машины. Если в вашем ноутбуке такой адаптер отсутствует, вы можете купить и инсталлировать его сами.

Стационарный ПК подключается к беспроводной ЛВС с помощью либо беспроводного сетевого PCI-адаптера, либо беспроводного интерфейса USB. Для установки PCI-адаптера нужны определенные навыки, и здесь стоит отметить, что если системный блок ПК располагается под столом, то там же оказывается и антенна этого адаптера -- согласитесь, не лучшее место для нее с точки зрения обеспечения надежной радиосвязи. Беспроводной интерфейс USB инсталлировать гораздо удобнее, к тому же его можно разместить так, чтобы ничто не мешало приему и передаче радиосигналов. Впрочем, в случае применения этого интерфейса может наблюдаться некоторое снижение скорости передачи данных по сравнению с таковой у PCI-адаптера.

1.4 Точки доступа

Связь между отдельными пользовательскими устройствами беспроводной сети и платы интерфейса сети обеспечивается при помощи точки доступа.

Системное программное обеспечение точки доступа обеспечивает взаимодействие частей беспроводной локальной сети и распределительной системы точки доступа. Это программное обеспечение дифференцирует точки доступа по степени обеспечения управляемости, установки и функциям безопасности.

В большинстве случаев точка доступа обеспечивает http-интерфейс, позволяющий изменять ее конфигурацию с помощью пользовательского устройства, оборудованного сетевым интерфейсом, и Web-браузера. Некоторые точки доступа также оснащаются последовательным интерфейсом RS-232, благодаря чему их можно конфигурировать через последовательный кабель или пользовательское устройство, осуществляющее эмуляцию терминала и выполняющее программу Telnet (гипертерминал).

2. Технологии беспроводных локальных сетей

Чаще всего беспроводные локальные сети создают в соответствии со стандартами 802.11 и HyperLAN/2. Их мы и рассмотрим.

2.1 Стандарт 802.11

Стандарт IEEE 802.11 описывает общий протокол управления доступом к передающей среде (Media Access Control, MAC) и несколько физических уровней беспроводных локальных сетей. Первая редакция стандарта 802.11 .была принята в 1997 г., но тогда беспроводные локальные сети не нашли широкого применения. Ситуация коренным образом изменилась в 2001-м, когда цены на компоненты резко снизились. Рабочая группа по разработке стандарта IEEE 802.11 активно работает над усовершенствованием стандарта, стремясь улучшить характеристики и защищенность беспроводных локальных сетей. Стандарт 802.11 регламентирует применение физического уровня с использованием ИК-излучения, однако в настоящее время на рынке отсутствуют продукты, соответствующие этой версии стандарта.

2.2 Уровень MAC канального уровня стандарта 802.11

Стандарт 802.11 описывает один уровень MAC, на котором обеспечивается выполнение множества функций с целью обеспечения работоспособности беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Уровень MAC осуществляет управление и поддержку связи между станциями стандарта 802.11 (радиоплатами интерфейса сети и точками доступа), координируя доступ к совместно используемой среде (в данном случае к радиоэфиру). Считающийся "мозгом" сети, уровень MAC стандарта 802.11 управляет физическим уровнем стандарта 802.11, таким как 802.11а, 802.11b или 802.11g, с целью решения задач по определению занятости или незанятости среды, осуществления передачи и приема фреймов стандарта 802.11. Прежде чем передать фрейм, станция должна получить доступ к среде, т.е. совместно используемому станциями радиоканалу. Стандарт 802.11 регламентирует две формы доступа к среде: распределенная функция координации (distributed coordination function, DCF) и точечная функция координации (point coordination function, PSF). Поддержка режима DCF обязательна и основана на протоколе, обеспечивающем множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA). При работе в режиме DCF станции вступают в конкуренцию за право доступа к среде и пытаются передать фреймы, если в это время никакая другая станция не осуществляет передачу (Рисунок 2.1). Если какая-то станция передает фрейм, остальные ждут освобождения канала.

Рисунок 2.1 Распределенная форма доступа к среде

В качестве условия доступа к среде (Рисунок 2.1) уровень MAC проверяет значение своего вектора распределения сети (network allocation vektor, NAV), который представляет собой размещенный на каждой станции счетчик, значение которого соответствует времени, необходимому для передачи предыдущего фрейма. Значение NAV должно быть равно нулю, чтобы станция могла попытаться отправить фрейм. Прежде чем послать фрейм, станция вычисляет необходимое для его передачи время на основе объема фрейма и скорости передачи данных в сети. Станция помещает значение, соответствующее названному времени, в поле продолжительности (duration field) заголовка фрейма. Когда станция получает фрейм, она проверяет значение в его поле продолжительности и использует его в качестве основы для установки своих NAV. Благодаря этому процессу среда резервируется для использования ее передающей станцией.

Важным аспектом режима DCF является таймер отката (back-off timer), который станция использует в случае, если среда передачи оказывается занятой. Если канал используется другой станцией, желающая передать фрейм станция должна находиться в режиме ожидания некоторый случайный промежуток времени и лишь после этого вновь попытаться получить доступ к среде. Благодаря этому исключается возможность того, что несколько станций, намеревающихся передать фреймы, начнут их отправку одновременно. Из-за случайной задержки разные станции ожидают права на передачу в течение разных периодов времени, поэтому не проверяют среду на занятость в один и тот же момент времени и, обнаружив, что канал свободен, не начинают передачу, создавая тем самым коллизию. Таймер отката существенно снижает число коллизий и, соответственно, повторных передач, особенно когда количество активных пользователей велико.

При использовании локальных сетей на основе радиоканалов передающая станция не может прослушивать среду на предмет возникновения коллизии во время отправки данных, поскольку она не способна использовать свой приемник во время передачи данных. Поэтому приемная станция должна послать подтверждение (acknowledgement, ACK) того, что она не обнаружила в полученном фрейме ошибок.

Если передающая станция не получит АСК в течение определенного промежутка времени, она предполагает, что произошла коллизия или фрейм был поврежден из-за радиопомех, и передает его повторно.

С целью поддержки оперативной передачи фреймов (например, видеосигналов) стандарт 802.11 опционально предлагает механизм PCF, при использовании которого точка доступа гарантирует конкретной станции доступ к среде путем опроса станции в период, свободный от конкуренции. Станции не могут передавать фреймы до тех пор, пока точка доступа не опросит их на предмет наличия фреймов для передачи. Периоды времени для трафика данных на основе механизма PCF (если это возможно) наступают поочередно с периодами конкуренции.

Точка доступа опрашивает станции в соответствии с опросным листом, затем переходит в режим конкуренции, при котором станции используют механизм DCF.

Благодаря этому поддерживаются оба режима работы -- синхронный и асинхронный. Однако на рынке пока отсутствуют беспроводные платы интерфейса сети или точки доступа, способные работать в режиме PCF.

Одна из проблем, связанных с PCF, состоит в том, что мало кто из поставщиков поддерживает его в своих продуктах. Поэтому обычно предоставляемые этим механизмом возможности оказываются недоступными для пользователей. Однако в будущем продукты будут поддерживать PCF, поскольку этот механизм позволяет получить необходимое качество обслуживания (QoS).

Рассмотрим основные функции, выполняемые на уровне MAC стандарта 802.11.

Сканирование

Стандарт 802.11 регламентирует оба варианта сканирования-- активное и пассивное. В ходе этого процесса радиоплата интерфейса сети отыскивает точку доступа. Пассивное сканирование является обязательным, при его осуществлении каждая плата интерфейса сети сканирует отдельные каналы с целью обнаружения наилучшего сигнала от точки доступа. Точки доступа периодически в широковещательном режиме посылают маячковый сигнал (beacon). Радиоплаты интерфейса сети принимают эти маячковые сигналы и принимают к сведению уровень соответствующего сигнала. Эти маячковые сигналы содержат информацию о точке доступа, включая ее идентификатор зоны обслуживания (service set ifentifier, SSID) и поддерживаемую скорость передачи данных. Радиоплата интерфейса сети может использовать эту информацию наряду с данными об интенсивности сигнала для сравнения точек доступа и принятия решения о том, к какой из них следует подключиться.

Опциональное активное сканирование осуществляется похожим способом, заисключением того, что этот процесс инициируется радиоплатой интерфейса сети. Она посылает широковещательный зондирующий фрейм (probe frame), а все точки доступа, находящиеся в радиусе действия, посылают ей ответ на зондирующий фрейм (probe responce). Благодаря активному сканированию радиоплата интерфейса сети может немедленно получить ответы от точек доступа, не дожидаясь передачи маячкового сигнала. Однако при активном сканировании в сети возникают непроизводительные затраты, обусловленные передачей зондирующих фреймов запроса и ответов на них.

Станции, работающие в режиме неплановой сети, в стандарте 802.11 называются независимой базовой зоной обслуживания (independent basic service set, IBSS). При работе в этом режиме одна из станций всегда посылает маячковые сигналы, извещая тем самым новые станции о наличии сети. Ответственность за передачу этого маячкового сигнала лежит на каждой станции, ожидающей завершения маячкового интервала (beacon interval) еще некоторое случайное время. Станция передает маячковый сигнал, если по истечении маячкового интервала и некоторого случайного промежутка времени эта станция не получит маячковый сигнал от какой-либо другой станции. Таким образом, ответственность за передачу маячковых сигналов распределяется между всеми станциями.

Аутентификация

Аутентификация -- это процесс, в ходе которого проверяется идентичность. Стандарт 802.11 регламентирует две ее формы: открытая система аутентификации и аутентификация с совместно используемым ключом. Открытая система аутентификации является обязательной и проводится в два этапа. Радиоплата интерфейса сети инициирует процесс аутентификации, посылая точке доступа фрейм запроса на аутентификацию. Точка доступа отвечает фреймом ответа на запрос об аутентификации, содержащий разрешение или отказ в аутентификации, что указывается в поле кода состояния (status code) тела фрейма.

Аутентификация с совместно используемым ключом является опциональной и осуществляется в четыре этапа. Процесс основан на определении того, имеет ли аутентифицируемое устройство правильный WEP-ключ." Радиоплата интерфейса сети начинает его, посылая точке доступа фрейм запроса на аутентификацию. Точка доступа, поместив текст вызова (challenge text) в тело фрейма ответа, посылает его радиоплате интерфейса сети. Радиоплата интерфейса сети использует свой WEP-ключ для шифрования текста вызова и посылает его назад точке доступа в другом фрейме аутентификации. Точка доступа дешифрует текст вызова и сравнивает его с первоначальным. Если оба текста эквивалентны, точка доступа предполагает, что радиоплата интерфейса сети имеет корректный ключ. Точка доступа завершает последовательность обменов путем отправки радиоплате интерфейса сети фрейма аутентификации с разрешением или отказом. Многие хакеры знают, как можно преодолеть барьер, создаваемый посредством аутентификаций с совместно используемым ключом, поэтому полагаться на такую систему защиты, если нужно обеспечить высокий уровень безопасности, не стоит.

Привязка

После завершения процесса аутентификации радиоплата интерфейса сети должна привязаться к точке доступа, только после этого она сможет посылать фреймы данных.

Привязка (association) необходима для обмена важной информацией между радиоплатой интерфейса сети и точкой доступа, например, о поддерживаемых скоростях передачи данных. Радиоплата интерфейса сети инициирует процесс привязки путем отправки фрейма с запросом на привязку, содержащим такие данные, как SSID и поддерживаемая скорость передачи данных. Точка доступа отвечает, отправляя фрейм ответа на запрос о привязке, содержащий идентификатор ассоциации и другую информацию по точке доступа. После того как радиоплата интерфейса сети и точка доступа завершат процесс привязки, они могут передавать одна другой фреймы данных.

WEP

Если опциональный режим WEP доступен, плата интерфейса беспроводной сети, прежде чем передать какой-либо фрейм, шифрует его тело (но не заголовок) с использованием общего ключа. Приемная станция, получив фрейм, дешифрует его с помощью общего ключа. Стандарт 802.11 не регламентирует метод распределения ключа, что делает беспроводные локальные сети стандарта 802.11 уязвимыми для подслушивания. Однако версия 802. Hi этого стандарта повышает степень защищенности за счет введения в стандарт механизмов 802.11х и более надежного шифрования.

RTS/CTS

Опциональные механизмы определения готовности к передаче (request to send) и готовности к приему (clear to send) позволяют точке доступа контролировать процесс использования среды передачи станциями, у которых активизирована функция RTS/CTS. При использовании большинства радиоплат интерфейса сети пользователи могут устанавливать максимальный объем фрейма, при превышении которого радиоплата интерфейса сети активизирует режим RTS/CTS. Например, при задании объема фрейма, равного 1000 бит, режим RTS/CTS будет использован для всех фреймов объемом свыше 1000 бит. За счет использования режима RTS/CTS смягчаются проблемы скрытого узла (когда две или более радиоплаты интерфейса сети не могут слышать одна другую, хотя и привязаны к одной точке доступа).

Если радиоплата интерфейса сети активизировала режим RTS/CTS, она, прежде чем посылать фрейм данных, отправляет точке доступа фрейм RTS. Точка доступа отвечает на него фреймом CTS, указывая тем самым, что радиоплата интерфейса сети может послать фрейм данных. Одновременно с отправкой фрейма CTS точка доступа предлагает значение поля продолжительности заголовка фрейма, которое удерживает другие станции от передачи, чтобы станция, передавшая фрейм RTS, могла передать и свой фрейм данных. Это позволяет избежать коллизий, вызванных проблемой скрытого узла. Обмен фреймами RTS/CTS сопровождает передачу каждого фрейма данных, объем которого превышает порог, установленный на соответствующей радиоплате интерфейса сети.

2.3 Физические уровни стандарта 802.11

Несколько физических уровней стандарта 802.11 удовлетворяют различным требованиям, предъявляемым к сети разными приложениями.

Изначальный 802.11

Первоначальный стандарт 802.11, ратифицированный в 1997г., включает физические уровни, на которых выполняется расширение спектра путем скачкообразного переключения частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) и высокоскоростная передача с расширением спектра методом прямой последовательности (high-rate direct sequence spread spectrum, HR-DSSS). Скорость передачи данных достигает 2 Мбит/с, связь осуществляется в диапазоне 2,4 ГГц" При использовании технологии FHSS широкополосные сигналы занимают весь диапазон 2,4 ГГц, отведенный для таких целей.

Можно настроить точки доступа, работающие в режиме FHSS, на 15 различных схем переключения частоты, чтобы они не создавали взаимных помех. Благодаря этому до 15 точек доступа могут эффективно работать в режиме FHSS водной и той же зоне.

Поскольку текущая версия стандарта 802.11 с режимом FHSS обеспечивает максимальную скорость передачи данных лишь 2 Мбит/с, немногие компании предлагают решения на основе FHSS для беспроводных локальных сетей, предназначенных для развертывания внутри помещений. Сейчас доступны более быстродействующие сети на основе стандартов 802.11а, 802.11b и 802.11g. Кроме того, механизм FHSS не способен взаимодействовать с другими физическими уровнями стандарта 802.11. Однако сети на основе FHSS представляют собой хорошее решение для систем типа "точка-несколько точек", предназначенных для развертывания вне помещений. Это обусловлено тем, что технология FHSS более устойчива к воздействию радиопомех, уровень которых вне помещений может оказаться весьма высоким.

Системы DSSS стандарта 802.11 также обеспечивают скорость передачи всего лишь 2 Мбит/с, но зато совместимы с новейшим физическим уровнем, 802.11b. Поэтому пользователь, в ноутбуке которого установлена радиоплата интерфейса сети стандарта 802.11 DSSS, может взаимодействовать с точками доступа стандарта 802.11b. Однако такая ситуация маловероятна, поскольку радиоплаты интерфейса сети стандарта 802.11 DSSS уже не продаются.

802.11а

В конце 1999 г. IEEE выпустила стандарт 802.11 а, регламентирующий передачу данных в диапазоне 5 ГГц с использованием технологии мультиплексирования с разделением по ортогональным частотам (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM), при этом обеспечивается скорость передачи данных до 54 Мбит/с. Однако продукты, реализующие эту технологию, не были доступны до 2000 г., в основном из-за трудностей, возникающих при разработке электронных схем, работающих в этом диапазоне.

Устройства стандарта 802.11а работают в диапазоне 5 ГГц, обеспечивая скорость передачи данных до 54 Мбит/с при радиусе действия до 90 м, который зависит от действительной скорости передачи данных. Точки доступа и радиоплаты интерфейса сети стандарта 802.11а появились на рынке в конце 2001-го, поэтому доля установленного оборудования, соответствующего этому стандарту, пока незначительна по сравнению с количеством сетей стандарта 802.11b. Рекомендуется тщательно изучить проблемы совместимости, которые могут возникнуть при развертывании сети стандарта 802.11 а.

Важным преимуществом стандарта 802.11а является то, что он предлагает повышенную пропускную способность благодаря использованию 12-ти отдельных, неперекрывающихся каналов. Это хороший выбор при необходимости поддержки многих, сконцентрированных в небольшой зоне пользователей и высокопроизводительных приложений, таких как потоковое видео. Помимо более высоких характеристик, чем у систем стандарта 802.11b, сети стандарта 802.11а имеют и более высокую пропускную способность, чем сети 802.11g.

Другим преимуществом стандарта 802.11а является то, что диапазон 5 ГГц используется еще недостаточно широко, что позволяет пользователям достигать высокой производительности. Большинство создающих помехи устройств, таких как микроволновые печи и беспроводные телефоны, работают в диапазоне 2,4 ГГц. Поскольку потенциал радиопомех в диапазоне 5 ГГц ниже, развертывание беспроводной локальной сети оказывается менее рискованным.

Потенциальная проблема сетей стандарта 802.11 а - их ограниченный радиус действия, что обусловлено главным образом их работой в диапазоне более высоких частот (5 ГГц). При работе на скоростях до 54 Мбит/с радиус действия в большинстве случаев ограничен величиной 90 м. Для того чтобы обеспечить работу сети в пределах заданной зоны, приходится устанавливать больше точек доступа, чем при использовании устройств стандарта 802.11b.

Однако, если сравнить работу сетей стандартов802.l1b и 802.11а, то окажется, что пользователь сети 802.11а имеет возможность передавать данные с более высокой скоростью на те же расстояния, что и пользователь сети стандарта 802.11b, прежде чем он потеряет возможность установления соединения. Но при этом пользователь сети стандарта 802.11b может продолжать работу при низкой скорости передачи данных - 1 или 2 Мбит/с -при больших расстояниях, чем характерные для сетей стандарта 802.11а.

Несомненную сложность представляет то, что стандарты 802.11а и 802.11b/g несовместимы. Так, пользователь, компьютерное устройство которого оборудовано радиоплатой стандарта 802.11b, не может привязаться к точке доступа, соответствующей стандарту 802.11а, и наоборот. Производители решают эту проблему, предлагая многорежимные радиоплаты, поддерживающие оба стандарта - 802.11а и 802.11b.

Модулятор стандарта 802.11а преобразует двоичный сигнал в аналоговую форму, используя различные методы модуляции в зависимости от того, какая скорость передачи данных была выбрана. Например, при работе со скоростью 6 Мбит/с подуровень среды передачи (physical layer medium dependent, PMD) использует двоичную относительную фазовую манипуляцию (differential binary phase shift keying, DBPSK), при которой осуществляются сдвиги фазы центральной частоты передачи, отображающие различные комбинации двоичных разрядов. При более высоких скоростях передачи (54 Мбит/с), используется квадратурная амплитудная модуляция (quadrature amplitude modulation, QAM). В этом случае биты данных представляются путем изменения центральной частоты передачи, а также изменения амплитуды сигналов в дополнение к сдвигам фазы.

802.11b

Наряду со стандартами 802.11a IEEE ратифицировал стандарт 802.11b, представляющий собой расширение изначального стандарта 802.11, основанного на расширении спектра методом прямой последовательности в диапазоне 2,4 ГГц. Скорость передачи при этом достигает 11 Мбит/с. Точки доступа и радиоплаты интерфейса сети стандарта 802.11b начали появляться на рынке с 1999 г., поэтому значительное количество установленных к настоящему времени сетей соответствуют стандарту 802.11b.

Важным преимуществом стандарта 802.11b является то, что соответствующие ему устройства обеспечивают относительно большой радиус действия. Можно рассчитывать, что в большинстве случаев применения внутри помещений дальность связи превысит 270 м. Повышенный радиус действия позволяет устанавливать существенно меньшее количество точек доступа при развертывании беспроводной локальной сети в том же здании, где могла бы быть установлена сеть стандарта 802.11а.

Недостаток стандарта 802.11b в том, что можно выбрать только три неперекрывающихся канала в диапазоне 2,4 ГГц. Стандарт 802.11 определяет 14 каналов (в США разрешены к применению только каналы с 1-го по 11-й), на работу в которых могут быть сконфигурированы точки доступа, но каждый из каналов передачи занимает примерно треть от всего диапазона 2,4 ГГц. Многие компании используют только неперекрывающиеся каналы 1, 6 и 11, чтобы точки доступа не создавали взаимные помехи. Это ограничивает общую пропускную способность сетей стандарта 802.11b, поэтому они хорошо подходят лишь для выполнения приложений среднего уровня производительности, таких как электронная почта и просмотр Web-страниц.

Другим недостатком сетей стандарта 802.11b является их потенциальная подверженность помехам со стороны других радиоустройств. Например, беспроводной телефон, работающий в диапазоне 2,4 ГГц, может создавать серьезные помехи для беспроводной локальной сети стандарта802.11b, из-за чего пользователи ощущают ухудшение ее характеристик. Микроволновые печи и другие устройства, работающие в диапазоне 2,4 ГГц, также могут создавать помехи.

Устройства стандарта 802.11b используют технологию DSSS для рассеяния сигнала фрейм данных по подканалам диапазона 2,4 ГГц, ширина каждого из которых составляет 22 МГц. Это приводит к повышению помехоустойчивости связи по сравнению с тем, когда передача сигнала осуществляется в узкой полосе частот. Поэтому FCC позволяет не приобретать лицензию на использование устройств, работающих с расширением спектра.

Модулятор стандарта802.11b преобразует расширенный двоичный сигнал в аналоговую форму, используя различные методы модуляции в зависимости от того, с какой скоростью осуществляется передача данных. Например, при работе со скоростью 1 Мбит/с на уровне PMD используется двоичная относительная фазовая манипуляция (differential binary phase shift keying, DBPSK). Модулятор просто сдвигает фазу центральной частоты передачи, чтобы в потоке данных можно было отличить двоичную 1 от двоичного 0.

Для передачи со скоростью 2 Мбит/с PMD использует относительную квадратурную фазовую манипуляцию (differential quadrature phase shift keying, DQPSK), которая аналогична DBPSK, за исключением того, что используются четыре возможных сдвига фазы для представления каждых двух битов данных. Благодаря этому хитроумному процессу можно передавать поток данных со скоростью 2 Мбит/с при использовании той же полосы пропускания, которая необходима для передачи со скоростью 1 Мбит/с в случае применения других методов модуляции. Похожие методы используются и при передаче данных с более высокими скоростями -- 5,5 и 11 Мбит/с.

802.11g

IIEE ратифицировал стандарт 802.11g в 2003 г. Он совместим со стандартом 802.11b и регламентирует повышенную скорость передачи (54 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц).

При этом используется мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM).

Сильной стороной стандарта 802.11g является то, что он обратно совместим со стандартом802.11b. Компании, уже развернувшие сети стандарта 802.11b, в общем случае могут модернизировать точки доступа, чтобы обеспечить их совместимость с устройствами стандарта802.11g, просто за счет модернизации программно-аппаратных средств. Это эффективный способ перевода сети компании на новый уровень. Но существующие клиентские устройства стандарта 802.11b при работе в сети стандарта 802.11g требуют введения механизмов защиты, которые ограничивают характеристики беспроводной локальной сети в целом. Это обусловлено тем, что устройства стандарта 802.11b из-за различия в используемых методах модуляции не могут определить, когда устройства стандарта 802.11g осуществляют передачу. Поэтому оба типа устройств должны объявлять о своем намерении использовать среду передачи, используя понятный для обоих тип модуляции.

Недостатки стандарта 802.11b, такие как подверженность потенциальным радиопомехам и наличие только трех неперекрывающихся каналов, присущи и сетям стандарта 802.11g, поскольку они работают в том же диапазоне 2,4 ГГц. Поэтому сети стандарта802.11g имеют ограниченную пропускную способность по сравнению с сетями стандарта 802.11а.

2.4 Wi-Fi

Альянс Wi-Fi (Wi-Fi Alliance), который начал свою работу под именем "Ассоциация контроля совместимости с беспроводным Ethernet" или просто "ассоциация WECA" (wireless ethernet compatibility alliance, WECA), является международной некоммерческой организацией, занимающейся маркетингом и проблемами взаимодействия компонентов беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Альянс Wi-Fi -- это группа, раскручивающая бренд "Wi-Fi", под который подпадают все разновидности беспроводных сетей, соответствующие стандарту 802.11 (802.11а, 802.11b и 802.11g), а также все стандарты такого типа, которые появятся в будущем. Альянс Wi-Fi также продвигает технологию защищенного доступа к Wi-Fi (Wi-Fi Protected Access, WPA), связующее звено между многократно раскритикованным механизмом WEP и стандартом защиты 802.11.

Альянс Wi-Fi преследует следующие цели:

Обеспечивать по всему миру сертификацию, побуждающую производителей придерживаться стандартов 802.11 при разработке компонентов беспроводных локальных сетей;

Способствовать сбыту сертифицированных Wi-Fi изделий для применения их в домашних условиях, небольших офисах и на предприятиях;

Тестировать и сертифицировать изделия Wi-Fi с целью обеспечения взаимодействия сетей.

Сертификация Wi-Fi -- это процесс, благодаря которому обеспечивается возможность взаимодействия компонентов беспроводных локальных сетей, таких как точки доступа и радиоплаты, выполненные в различных форм-факторах. Для получения сертификата на свои изделия компания должна стать членом Альянса Wi-Fi.

Альянс руководствуется утвержденными программами тестирования для сертификации изделий на предмет обеспечения взаимодействия с другими сертифицированными Wi-Fi-компонентами. После того как изделие успешно протестировано, его производитель получает право использовать логотип "Сертифицировано Wi-Fi" для каждого отдельного изделия, а также на его упаковке и инструкции по применению.

Сертификация Wi-Fi дает клиентам уверенность в том. что они приобрели компоненты беспроводной локальной сети, соответствующие требованиям обеспечения взаимодействия с изделиями многих других производителей. Логотип "Wi-Fi" на изделии означает, что оно соответствует требованиям тестирования на совместимость и наверняка сможет совместно работать с Wi-Fi-сертифицированными изделиями других поставщиков.

Механизм WEP не обеспечивает достаточного уровня безопасности для большинства приложений, выполняемых в беспроводных локальных сетях предприятий.

Поскольку в нем используется статический ключ, WEP легко взломать, используя уже имеющиеся программные средства. Это побуждает менеджеров информационных технологий использовать более динамичные формы WEP.

Однако эти улучшенные механизмы защиты являются патентованными, что затрудняет обеспечение их поддержки клиентскими устройствами от других поставщиков. Поэтому Альянс Wi-Fi предпринял значительные усилия для эффективной стандартизованной защиты беспроводных локальных сетей, определив механизм WPA как обеспечивающий взаимодействие сетей. При использовании WPA сетевая среда, образуемая радиоплатами интерфейса сети разных типов стандарта 802.11, может пользоваться преимуществами расширенных форм шифрования.

беспроводной сеть интерфейс протокол

2.5 HiperLAN/2

Стандарт HiperLAN/2, за которым стоит стандарт на высокопроизводительную локальную радиосеть (high performance radio LAN), представляет собой стандарт на беспроводную локальную сеть, разработанный Подразделением широкополосного доступа к сетям по радиоканалу (broadband radio access networks (BRAN) division) Европейского института стандартизации электросвязи (European Telecommunications Standards Institute, ETSI). Этот стандарт регламентирует применение эффективной, высокоскоростной технологии беспроводных локальных сетей, которая удовлетворяет всем требованиям принятых в Европе регулятивных правил распределения спектра.

Подобные документы

Знакомство с современными цифровыми телекоммуникационными системами. Принципы работы беспроводных сетей абонентского радиодоступа. Особенности управления доступом IEEE 802.11. Анализ электромагнитной совместимости группировки беспроводных локальных сетей.

дипломная работа , добавлен 15.06.2011


Проблемы и области применения беспроводных локальных сетей. Физические уровни и топологии локальных сетей стандарта 802.11. Улучшенное кодирование OFDM и сдвоенные частотные каналы. Преимущества применения техники MIMO (множественные входы и выходы).

контрольная работа , добавлен 19.01.2014


Общие понятия о беспроводных локальных сетях, изучение их характеристик и основных классификаций. Применение беспроводных линий связи. Преимущества беспроводных коммуникаций. Диапазоны электромагнитного спектра, распространение электромагнитных волн.

курсовая работа , добавлен 18.06.2014


Общие принципы организации локальных сетей, их типология и технология построения. Разработка проекта объединения двух вычислительных сетей, сравнение конфигураций. Выбор медиаконвертера, радиорелейного оборудования, обоснование и настройка роутера.

дипломная работа , добавлен 18.03.2015


Характеристика основных устройств объединения сетей. Основные функции повторителя. Физическая структуризация сетей ЭВМ. Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet. Особенности использования оборудования 100Base-T в локальных сетях.

реферат , добавлен 30.01.2012


Анализ стандарта беспроводной передачи данных. Обеспечение безопасности связи, основные характеристики уязвимости в стандарте IEEE 802.16. Варианты построения локальных вычислительных сетей. Виды реализаций и взаимодействия технологий WiMAX и Wi-Fi.

курсовая работа , добавлен 13.12.2011


Эволюция беспроводных сетей. Описание нескольких ведущих сетевых технологий. Их достоинства и проблемы. Классификация беспроводных средств связи по дальности действия. Наиболее распространенные беспроводные сети передачи данных, их принцип действия.

реферат , добавлен 14.10.2014


Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.

курсовая работа , добавлен 19.01.2015


Изучение локальных сетей. Особенности различных типов топологий локальных сетей: шина, звезда, кольцо. Эталонная модель OSI. Сущность структурного подхода к созданию структурированных информационных систем. Передача информации в сети. Адресация пакетов.

реферат , добавлен 17.12.2010


Классификация телекоммуникационных сетей. Схемы каналов на основе телефонной сети. Разновидности некоммутируемых сетей. Появление глобальных сетей. Проблемы распределенного предприятия. Роль и типы глобальных сетей. Вариант объединения локальных сетей.