+7(383)212-43-73

Станиславского 4, пн-пт, с 9 до 19

Статья: Беспроводная технология передачи данных Wi-Fi

Беспроводные сети могут обеспечить пользователям мобильность, возможность подключения в любом месте и в любое время, также способность свободно перемещаться и оставаться на связи.

Беспроводная локальная сеть (Wireless LAN, WLAN)  является классификацией беспроводной сети, которую используют в доме, в офисах. В этой технологии передачи данных используются радиочастоты вместо кабеля.

Каково же главное преимущество, по сравнению с проводными сетями? Беспроводные сети обеспечивают гибкость. Вместо того чтобы тратить значительное количество времени и сил на установку проводных соединений для доступа к сетевым ресурсам, можно использовать беспроводную сеть, и сетевые ресурсы могут быть легко доступны с любого устройства, которое поддерживает какую-либо беспроводную технологию передачу данных, в частности Wi-Fi.

Кратко опишем классификации беспроводных сетей:

  1. Беспроводные персональные сети ( Wireless Personal-Area Networks  (WPAN)). Работает в диапазоне от нескольких метров до нескольких сантиметров. WPANs используется в таких технологиях как: Bluetooth, Wi-Fi Direct.
  2. Беспроводная локальная сеть (Wireless LANs (WLANs)) . Работает в диапазоне до 100 метров. Является наиболее распространенной реализацией беспроводной сети в доме, офисе, и т.д.
  3. Беспроводные глобальные сети (Wireless Wide-Area Networks (WWANs)). Работает в диапазоне до нескольких километров. Используются в сотовой связи для передачи данных.

Работа WLAN описывается в стандартах IEEE 802.11. Различные стандарты IEEE 802.11 разрабатывались в течении многих лет. Ниже я представил таблицу с описанием стандартов:

 

 

IEEE стандарт

Макс.скорость, Мбит/сек

Частота, ГГц

Обратная совместимость

802.11

2

2,4

-

802.11а

54

5

-

802.11b

112

2,4

-

802.11g

54

2,4

802.11b

802.11n

600

2,4 и 5

802.11a/b/g

 802.11ac

1300

5

802.11a/n

 802.11ad

7000

2,4 ; 5 ; 60

802.11a/b/g/n/ac

Вкратце опишем стандарты 802.11.

802.11

Реализован в 1997 году, в настоящее время устарел. Это первоначальная спецификация WLAN, работала в диапазоне 2,4 ГГц при скорости передачи до 2Мбит/с. Беспроводные устройства имеют одну приемопередающую антенну.

802.11а

Реализован в 1999 году. Работает в диапазоне 5 ГГц, обеспечивает скорость до 54 Мбит/с. Т.к стандарт работает на более высоких частотах, то следовательно точка доступа будет обеспечивать меньшую площадь покрытия, и радиоволны будут менее эффективно проходить через строительные конструкции. Беспроводные устройства имеют одну приемопередающую антенну.

802.11b

Реализован в 1999 году. Работает в диапазоне 2,4 ГГц, обеспечивает скорость до 11 Мбит/с. Устройства работающие на этом стандарте, обеспечивают большую площадь покрытия , нежели 802.11а, и сигнал эффективней проникает через строительные конструкции. Беспроводные устройства имеют одну приемопередающую антенну.

802.11g

Реализован в 2003 году. Работает в диапазоне 2,4 ГГц , обеспечивает скорость передачи до 54 Мбит/с. Работает в том же диапазоне что и стандарт 802.11b , но за счет более эффективных методов кодирования и других параметров были достигнуты более высокие показатели. Также преимуществом данного стандарта является обратная совместимость с 802.11b.

802.11n

Реализован в 2009 году. Работает в частотных диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Скорости варьируются от 150 Мбит/с до 600 Мбит/с. Для достижения более высоких скоростей точки доступа могут использовать несколько приемопередающих антенн, используя технологию MIMO (Multiple Input Multiple Output). MIMO использует несколько антенн для приема и передачи сигнала, для улучшения производительности связи. До 4-х антенн поддерживается.

802.11ac

Реализован в 2013 году. Работает в полосе 5 ГГц и обеспечивает скорость передачи от 450 Мбит/с до 1300 Мбит/с. Использует технологию MIMO для повышения производительности связи. До восьми антенн поддерживается.

802.11ad

Реализован в 2014 году, также известен как «WiGig". Использует три диапазона 2,4 , 5 , 60 ГГц. Теоретически обеспечивается скорость до 7 Гбит/с. Однако, диапазон 60 ГГц возможен только при реализации в условиях  прямой видимости, сигнал не может проникать через стены.

Для организации простейшей беспроводной сети требуется минимум два устройства. Каждое устройство должно иметь радиопередатчик и радиоприемник, настроенный на тех же частотах. Таковыми устройствами являются:

  • Беспроводные сетевые карты

D:\Разное\NIC.jpg

  1. Инфраструктурные устройства, точки доступа Wi-Fi.

D:\Разное\AP.jpg

Для установления связи, оконечным устройствам требуются беспроводные сетевые карты (или адаптеры), которые включают в себя радиопередатчик и радиоприемник и необходимое программное обеспечения для работы. Ноутбуки, планшеты и смартфоны оснащены встроенным беспроводным сетевым адаптером. Но тем не менее, если в устройстве отсутствует беспроводной сетевой адаптер, то можно использовать внешние беспроводные сетевые карты, тот который я описал выше, или еще можно использовать USB-адаптеры.  

Обычный домашний пользователь, для беспроводного соединения устройств и выхода в интернет, использует небольшой беспроводной маршрутизатор.  Беспроводной маршрутизатор выполняет функции:

  • Точка доступа – Обеспечивает беспроводной доступ 802.11a/b/g/n/ac
  • Коммутатор – В среднем 4 порта имеется на маршрутизаторе, обеспечивает проводное соединение с устройствами в full-duplex режиме со скоростью 10/100/1000 Мбит/с
  • Шлюз – Обеспечивает шлюз по умолчанию , для подключения к другим сетевым инфраструктурам (например провайдеру).
 

Точки доступа классифицируются как:

  • Автономные точки доступа
  • Точки доступа на базе контроллера

Автономные точки доступа настраиваться с командной строки или с графического интерфейса. Домашний маршрутизатор является примером автономной точки доступа, т.к вся конфигурация находится на одном устройстве. При увеличении требований , например скорости доступа к ресурсам, то потребуется установка дополнительных точек доступа. Каждая точка доступа будет работать независимо от других, и требуют ручной настройки и управления  каждой точки.

Точки доступа на базе контроллера используются в ситуации, когда необходимо много точек доступа. По мере добавления точек доступа в сеть, каждая точка доступа конфигурируется и управляется автоматически WLAN контроллером.

 

Рассмотрим формат кадра (фрейма), из каких компонентов состоит.  Фрейм стандарта 802.11 состоит из заголовка, полезной нагрузки и FCS (проверка последовательности кадра) для контроля ошибок.

fram1




Выше я описал формат кадра стандарта 802.11. Рассмотрим поподробней каждое поле фрейма:
  1. Frame control- Определяется тип беспроводного фрейма и содержит в себе подполя: версия протокола, тип кадра, тип адреса, управления питанием и настройки безопасности.
  2. Duration- Используется для указания оставшегося времени необходимое для получения следующего фрейма при передаче.
  3. Address1- Обычно содержит MAC-адреса принимающего устройства (пользователя) или точки доступа.
  4. Address2 – Содержит MAC-адреса передающего устройства или точки доступа.
  5. Address3 – Обычно содержит MAC-адрес шлюза по умолчанию, к которому подключена точка доступа
  6. Sequence control – Содержит порядковый номер каждого фрейма.
  7. Address4 – Обычно пропускает, используется только в специальном режиме работы.
  8. Payload – Содержит полезные данные.
  9. FCS – Служит для проверки целостности передачи кадра, контроля ошибок.
 

Затронем тему безопасности беспроводных сетей Wi-Fi. В основном используют такие методы защиты:

  • Скрытие SSID – Отключение на точке доступа рассылку SSID, и беспроводным клиентам необходимо вручную ввести SSID точки доступа для подключения. Но, скрытие SSID не даёт полноценную защиту точки доступа, только для неумелых рук будет обеспечена защита. Существуют программы, которые могут просканировать эфир на обнаружение работающих точек доступа, и ваша точка может быть легко обнаружена.
  • Фильтрация по MAC-адресу – Администратор может вручную разрешить или запретить беспроводной доступ на основе MAC-адреса. Но, в то же время этот метод не обеспечит полноценную защиту от злоумышленников, т.к MAC адрес можно легко подменить.

Наилучшим способом обезопасить нашу беспроводную сеть будет использования систем аутентификации и шифрования. Существуют 2 типа аутентификации:

  1. Open system authentication- Открытая система аутентификации , любой клиент может подключиться, используется в тех случаях когда безопасность нас не волнует, например в общественных сетях таких как кафе, отель, метро, и т.п.
  2. Shared key authentication – Аутентификация с общим ключом, используются  такие системы как WEP, WPA, WPA2 , которые обеспечивают аутентификацию и шифрование данных между беспроводным пользователем и точкой доступа

Сейчас в основном применяют систему WPA2. Т.к на сегодняшний день эта система обладает сильнейшим алгоритмом шифрования (AES) .С 2006 года поддержка WPA2 на беспроводном устройстве является обязательным условием на всех сертифицированных Wi-Fi устройствах.

Расскажу немного о поиске и устранению неисправностей в сетях Wi-Fi. Поиск и устранение неполадок в сети должен иметь системный подход. Проверять поэтапно работу сетевых логических моделей, таких как модели OSI и TCP/IP.

D:\Разное\osi-model.png

Рассмотрим случай,  когда беспроводной клиент не может подключиться к точке доступа.

  1. Перезапустить беспроводной адаптер на устройстве.
  2. Если есть возможность подключить устройство к точке доступа витой парой, если это возможно,  то подключить устройство и командой PING пропинговать известный IP адрес точки.
  3. Переустановить драйвера на беспроводную сетевую карту на ПК.
  4. Попробовать взять другую беспроводную сетевую карту и проверить соединение.
  5. Проверить настройки безопасности со стороны клиента, если имеются несовпадения, устранить, т.к при разных настройках безопасности клиент не сможет подключиться к точке доступа.
  6. Перезагрузить ПК.

Рассмотрим случай, когда соединение с точкой доступа есть, но соединение нестабильно и плохо работает.

  1. Проверить,  как далеко клиент находится от точки доступа, находится ли он вообще в зоне покрытия точки.
  2. Проверить настройки каналов на точки доступа
  3. Проверить наличие рядом устройств, которые могут создавать помехи для диапазона 2,4 ГГц. Например, это могут быть беспроводные телефоны, радионяни, микроволновые печи, беспроводные системы безопасности.

Еще рассмотрим случай, если в нашей беспроводной сети плохая пропускная способность, ниже той которая должна быть:

  • Обновить беспроводных клиентов- Если в беспроводной сети имеется клиент, который использует более старый стандарт 802.11g/b , то вся сеть будет работать со скоростью, присущая данному стандарту. Поэтому, для лучшей производительности сети, все устройства должны поддерживать стандарт высокого уровня (802.11n , или 802.11ac).
  • Разделение трафика по диапазонам – Для улучшения производительности можно разделить беспроводной трафик по диапазонам 802.11n  2,4 и 5 ГГц. Таким образом, в 802.11n( или 802.11ac) можно использовать 2 полосы частот как две беспроводные сети, чтобы помочь управлять трафиком. К примеру полосу 2,4 ГГц можно использовать для просмотра веб-страниц, чтение почты и т.п, а полосу 5 ГГц можно использовать для просмотров видео в высоком качестве и т.п .
АЙТИ-ОПТ: системное администрирование, разработка 1с, создание сайтов