Wireless LAN w stylu Wi-Fi

Sieci lokalne bez kabli? W ciągu ostatnich 4 lat marzenia stały się rzeczywistością. Na amerykańskim rynku furorę robi Wi-Fi oraz Wi-Fi5, czyli sieci bezprzewodowe nowej generacji. Warto poznać sekrety ich technologii, bowiem sieci Wi-Fi zaczynają się pojawiać w Polsce.

Sieci lokalne bez kabli? W ciągu ostatnich 4 lat marzenia stały się rzeczywistością. Na amerykańskim rynku furorę robi Wi-Fi oraz Wi-Fi5, czyli sieci bezprzewodowe nowej generacji. Warto poznać sekrety ich technologii, bowiem sieci Wi-Fi zaczynają się pojawiać w Polsce.

Nazwa Wi-Fi, skrót od Wireless Fidelity (bezprzewodowa wierność), została wylansowana przez międzynarodową organizację Wi-Fi Alliance, skupiającą czołowych producentów oprogramowania i sprzętu do sieci bezprzewodowych. Jej zadaniem jest badanie zgodności, certyfikacja oraz promocja urządzeń obsługujących sieci Wi-Fi. To głównie dzięki jej staraniom sieci budowane w tej technologii przebiły się na rynku i z powodzeniem konkurują z mocno promowaną technologią Bluetooth.

Mówisz Wi-Fi, myślisz 802.11

Struktura sieci Wi-Fi

Struktura sieci Wi-Fi

Wi-Fi jest nieodłącznie związana ze standardem 802.11. który został opracowany przez Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) i stanowi podstawę budowania bezprzewodowych sieci lokalnych (Wireless LAN - WLAN). Zakłada on, że komunikacja bezprzewodowa odbywa się w widmie rozproszonym (Spread Spectrum - SS). Oznacza to, że wysyłany sygnał jest rozpraszany na pasmo częstotliwości znacznie szersze niż wymaga tego przesłanie informacji. W tym paśmie nadajnik może korzystać z różnych sposobów komunikacji z odbiornikiem (czasem jest to nazywane niezbyt ściśle rodzajem modulacji). Standard 802.11 definiuje kilka z nich: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum), IR (Infrared) oraz OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Obecnie najbardziej rozwinięta i popularna jest metoda DSSS, w której urządzenia dzielą informacje na małe partie i przesyłają je równocześnie na kilku pseudolosowo wybranych częstotliwościach. W ten sposób można osiągać dużą przepustowość i bezpieczeństwo transmisji (podsłuchujący nie wie, na których częstotliwościach są nadawane dane). FHSS z kolei polega na wysyłaniu małych partii danych, zmianie częstotliwości i ponownym wysłaniu.

W praktyce oznacza to mniejszą przepustowość niż w przypadku DSSS i mniejsze bezpieczeństwo (chociaż sekwencja zmiany częstotliwości jest znana tylko nadajnikowi i odbiornikowi, to jednak jest z góry ustalona i można ją poznać).

IR to po prostu transmitowanie danych w paśmie podczerwieni, technologia znana z komputerów przenośnych i mająca dość duże ograniczenia. OFDM jest stosunkowo nową metodą komunikacji, w Polsce znaną jako multipleksacja z podziałem częstotliwości. Opiera się na znacznie szerszym paśmie niż DSSS (300 MHz zamiast 83,5 MHz) i w większym stopniu pozwala na wyeliminowanie zakłóceń pomiędzy urządzeniami.

Ponieważ standard 802.11 definiuje całą rodzinę rozwiązań bezprzewodowych, można w nim wyróżnić następujące specyfikacje dotyczące zasad budowy sieci: 802.11a, 802.11b oraz 802.11g. Specyfikacje 802.11e, 802.11f, 802.11i zajmują się różnymi aspektami działania tych sieci (bezpieczeństwem, roamingiem, zapewnieniem jakości usług itd.). Najbardziej znanymi i rozwiniętymi specyfikacjami są 802.11a oraz 802.11b, znane odpowiednio jako Wi-Fi5 oraz Wi-Fi (802.11g stanowi rozwinięcie 802.11b, pozwalające na znaczne zwiększenie transferu do 54 Mb/s). Są między nimi dosyć znaczne różnice. Przede wszystkim pracują na różnych częstotliwościach. Wi-Fi używa nielicencjonowanej częstotliwości przemysłowej 2,4 GHz (takiej samej jak mikrofalówki, telefony bezprzewodowe, itp.), natomiast Wi-Fi5 pracuje w częstotliwości 5 GHz. Wyższa częstotliwość oznacza większe transfery - zgodnie z 802.11a można przesyłać dane z maksymalną prędkością 54 Mb/s, natomiast zgodnie z 802.11b transfery nie są wyższe niż 11 Mb/s (choć na rynku są urządzenia, które podwoiły tę prędkość). Różna jest też maksymalna odległość między urządzeniami komunikacyjnymi.

W wypadku 802.11a jest to 50 metrów, natomiast w wypadku 802.11b - 100 metrów. Istotną rolę odgrywa również metoda komunikacji. Wi-Fi używa DSSS, natomiast Wi-Fi5 OFDM. Różnice w sposobie pracy powodują, że urządzenia Wi-Fi5 pobierają dużo więcej prądu i są droższe niż używające standardu Wi-Fi. Szczegóły dotyczące obu standardów zawiera tabela "802.11a i konkurencja".

Jak to działa?

Linksys specjalizuje się w produkcji taniego sprzętu o dość dobrej jakości. Punkt dostępowy BEFW11S4 oprócz routowania pozwala na szyfrowanie danych kluczem o maksymalnej długości 128 bitów. Jest to doskonałe rozwiązanie dla użytkowników domowych.

Linksys specjalizuje się w produkcji taniego sprzętu o dość dobrej jakości. Punkt dostępowy BEFW11S4 oprócz routowania pozwala na szyfrowanie danych kluczem o maksymalnej długości 128 bitów. Jest to doskonałe rozwiązanie dla użytkowników domowych.

Używając standardu 802.11a oraz 802.11b, buduje się sieci bezprzewodowe na podobnej zasadzie, jak w telefonii komórkowej. Obszar, który ma być pokryty siecią bezprzewodową, podzielony jest na komórki, zwane w nomenklaturze standardu 802.11 podstawowym zestawem usług (Basic Service Set - BSS). Każda komórka kontrolowana jest przez stację bazową zwaną punktem dostępowym (Access Point - AP). Choć sieć bezprzewodowa może się składać tylko z jednej komórki, to w przypadku dużych sieci występują całe ich grupy, nazywane rozszerzonym zestawem usług (Extended Service Set - ESS). Poszczególne punkty dostępowe połączone są w nich siecią szkieletową, nazywaną w standardzie 802.11 systemem dystrybucji (Distribution System - DS). Siecią szkieletową może być tradycyjna, kablowa sieć LAN lub sieć bezprzewodowa. Przykładową konfigurację komórek sieci bezprzewodowej pokazuje rysunek na poprzedniej stronie. Komputer użytkownika, który ma prowadzić wymianę danych w sieci Wi-Fi, musi mieć kartę sieciową z anteną (wtedy nazywany jest stacją - Station). Niektóre karty sieciowe pozwalają na wzajemną komunikację z pominięciem punktu dostępowego.

Nawiązanie kontaktu pomiędzy zdalnym komputerem a punktem dostępowym odbywa się w kilku etapach. Na początku stacja musi uzyskać informacje synchronizacyjne od punktu dostępowego. Są na to dwa sposoby: pasywne skanowanie (stacja czeka, aż punkt dostępowy samoczynnie wyśle do wszystkich urządzeń w zasięgu ramkę synchronizującą, tzw. Beacon Frame) oraz aktywne skanowanie (stacja wysyła ramkę próbną i czeka, aż punkt dostępowy wyśle ramkę z odpowiedzią zawierającą informacje synchronizujące). Jeżeli skanowanie zakończy się powodzeniem, następuje kolejny etap - autoryzacja. Polega ona na wymianie informacji, które pozwolą stwierdzić, że obie strony znają hasła dostępowe do sieci. Jeżeli identyfikacja przebiegnie pomyślnie, można przystąpić do skojarzenia (Association Process). W czasie jego trwania wymieniane są informacje dotyczące możliwości transmisyjnych panujących w komórce oraz dotyczące przebywających w nim stacji. Ma to pomóc wszystkim połączonym punktom dostępowym zlokalizować daną stację. Jeżeli proces skojarzeniowy zostanie zakończony, stacja może rozpocząć wymianę danych z siecią.

Wady i zalety

Punkt dostępowy DWL-900AP+ firmy D-Link stanowi interesującą propozycję dla firm, bo gwarantuje silne szyfrowanie połączone z obsługą dostępu wdzwanianego RADIUS oraz obsługą wirtualnych sieci prywatnych (VPN).

Punkt dostępowy DWL-900AP+ firmy D-Link stanowi interesującą propozycję dla firm, bo gwarantuje silne szyfrowanie połączone z obsługą dostępu wdzwanianego RADIUS oraz obsługą wirtualnych sieci prywatnych (VPN).

Wi-Fi ma wszelkie zalety sieci, w których można wyeliminować kable jako nośnik. Oszczędza zarówno czas, jak i miejsce. Dodatkowo każdy użytkownik może się dowolnie przemieszczać w zasięgu punktów dostępowych, co zapewnia niezwykłą elastyczność sieci lokalnej. Technologia 802.11 pozwala również osiągnąć zadowalającą przepływność sieci, co jest kluczowe dla użytkowników przesyłających duże partie danych (aktualnie specyfikacja 802.11b pozwala na przesyłanie danych z teoretyczną prędkością 11 Mb/s i 22 Mb/s, natomiast 802.11a i 802.11g pozwalają na transfery rzędu 54 Mb/s).

W Stanach Zjednoczonych Wi-Fi robi oszałamiającą karierę, bo wykorzystuje się ją do tworzenia tzw. hot spots, miejsc, w których ustawiono punkty dostępowe umożliwiające bezpłatne korzystanie z Internetu (hot spots można znaleźć w kawiarniach popularnej sieci Starbucks).


Zobacz również