Bezdrátové sítě. Princip, standard, provedení prvků, režimy komunikace, použití a vlastnosti.

Standard

Vývoj bezdrátových sítí probíhal podobně jako u sítí kabelových. Nejdříve živelně, posléze bylo nutné přijmout normu, která zajistí vzájemnou spolupráci sítí. Hlavní výrobci bezdrátové technologie založili alianci WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance – sdružení pro kompatibilitu bezdrátového Ethernetu), která stanovila požadavky na zařízení a zajistila tak vzájemnou kompatibilitu. Při splnění podmínek obdrží výrobek certifikát Wi-Fi, který potvrzuje kompatibilitu s výrobky ostatních výrobců. Samotná wireless norma byla odvozena z Ethernetu, proto s ním má některé podobné znaky – přístupovou metodu CSMA/CD a obdobné složení paketu. Pro bezdrátové sítě LAN existuje několik standardů, jejichž základní vlastnosti vidíte v tabulce. Standard 801.11g je zpětně kompatibilní se starším a pomalejším 802.11b (mohou spolupracovat, samozřejmě na nižší rychlosti). Ze standardu 802.11g byla odvozena norma 802.11i, používající bezpečnější autentizační a šifrovací algoritmus.

Provedení prvků

Bezdrátové prvky spolu mohou komunikovat dvěma způsoby:

  • ad hoc, kdy se jedná vlastně o přímé propojení několika počítačů – od dvou do pěti. Každý počítač komunikuje s jiným na stejné úrovni, jsou si rovni (organizace je podobná síti peer to peer). Podstatnou výhodou je rychlá instalace a velmi nízká cena (kromě klientských síťových adaptérů nepotřebujeme žádný další hardware). Umožňuje sdílení souborů a Internetu, tisk přes síť a ostatní věci, které jsou běžné u klasických sítí LAN. Nevýhodou je fakt, že všechna připojená zařízení musí být v dosahu – každý musí vidět každého. Dalším nedostatkem je to, že spojení vzniká až nebezpečně snadno a je obtížné je zabezpečit.
  • infrastrukturní mód založený na přístupovém bodu – Access Pointu (AP). Ten pracuje jako prostředník (server), přes nějž proudí všechny datové toky mezi klienty sítě (organizace je podobná síti klient/server). Jeho použití má především výhodu v možnosti filtrovat či kontrolovat provoz, včetně zpřístupnění sítě různým klientům. To zaručuje eliminaci náhodných pokusů o sestavení ad hoc spojení, veškerý tok musí směřovat na AP, což umožňuje síť ochránit. Přístupový bod není rozhodně nutný, pokud provádíme bezdrátové spojení příležitostně, mezi několika zařízeními. Budujete-li však malou domácí síť s více účastníky, či hodláte sdílet třeba Internet domácnosti či malé kanceláři, bez přístupového bodu se většinou neobejdete (vyšší zabezpečení sítě).

Přístupový bod – AP

Je základem bezdrátové sítě. Zprostředkovává spojení mezi bezdrátovými koncovými body a serverem, většinou umístěným v metalické síti LAN. AP tedy obsahuje radiovou část – vysílač/přijímač a část kabelovou – zdířky RJ-45 pro připojení kroucené dvojlinky. AP jsou huby, z nichž se rozvádí signál Mnoho výrobců nabízí napájení AP bodu pomocí kroucené dvojlinky, jíž je bod připojen k pevné síti. K přístupovému bodu (na obtížně dostupném místě) se tak nemusí táhnout dvě vedení. Přístupový bod a jeho protějšky – klientské adaptéry pracují pouze tehdy, pokud mezi nimi není žádná překážka – mezi AP a počítači umístěnými v bezdrátové síti musí být přímá viditelnost. Proto najdeme přístupové body v nejvyšších částech místností. Při jejich umístění musíme brát do úvahy možné zdroje rušení rádiového signálu, kovové konstrukce (i ve zdi), elektrická rušení (v pásmu 2,4 GHz pracují např. mikrovlnné trouby, bezšňůrové telefony, bezdrátové reproduktory). Pokud je potřeba propojit bezdrátové sítě mezi sebou, je možné použít Wireless Bridge (WB) – přístupové body s funkcí mostů, pro filtrování paketů mezi sítěm

Klientský adaptér

Jde o jednotku, jíž je „připojeno“ PC k přístupovému bodu. V podstatě to tedy je síťová karta (s anténkou). Její provedení bývá pro sloty PCI či USB. Do notebooků lze použít síťovou wireless kartu normy PC Card, ale mnoho notebooků má bezdrátové síťové rozhraní již integrováno (což dále zjednodušuje a zlevňuje budování bezdrátové sítě).

Vlastnosti

Rychlost
Je ve srovnání s metalickými sítěmi podstatně nižší. V tabulce, popisující základní normy, jsou uvedeny maximální teoreticky dosažitelné rychlosti. Ty jsou ve skutečnosti těžko dosažitelné, protože je horší dostupnosti signálu mezi rádiovými stanicemi dojde k přeskoku na nižší přenosovou rychlost.

V praxi to znamená, že při větší vzdálenosti (třeba přes 20 m) či při zastínění (stačí kvalitní kovová zárubeň) okamžitě rychlost klesá, a to rapidně, třeba o polovinu či čtvrtinu. Pokud je skupina příjemců připojena na stejný přístupový bod a nacházejí se tak fyzicky na jednom síťovém segmentu, musejí se o kapacitu linky podělit – rozbočovačem. Dochází tak ke kolizím (znak CSMA/CD). Dalším činitelem snižujícím reálnou rychlost je nutná režie protokolů vyšších vrstev. Skutečná šíře pásma, určená pro čistá data, tak opět povážlivě klesá. Za velmi dobrých podmínek se maximální šířka pásma pro užitečný datový náklad pohybuje někde kolem poloviny nominálních hodnot, tedy asi 5 Mb/s u „béčka“ a 25 Mb/s u „géčka“.

Bezpečnost
SSID (Service Set ID) – je názvem Access Pointu, pod nímž jej uvidí všichni klienti, kteří se dostanou do jeho dosahu. SSID je tak logickým identifikátorem určité bezdrátové podsítě. Může být nastaven manuálně na stanici, nebo informaci o SSID přístupový bod pravidelně vysílá, či může být vysílání SSID vypnuto a klient se na SSID sám dotáže.

WEP (Wired Equivalent Privacy)
Zastaralé zabezpečení bezdrátových sítí podle původního standardu IEEE 802.11. Cílem WEP bylo poskytnout zabezpečení obdobné drátovým počítačovým sítím (např. kroucená dvojlinka), protože rádiový signál je možné snadno odposlouchávat i na delší vzdálenost bez nutnosti fyzického kontaktu s počítačovou sítí. WEP byl prolomen v srpnu 2001, a proto by jeho nasazení mělo být nahrazeno zabezpečením pomocí WPA2 podle standardu IEEE 802.11i.

WPA (Wi-Fi Protected Access)
Označení pro zabezpečení bezdrátových sítí. Po prolomení zabezpečení WEP v roce 2001 definovala Wi-Fi Alliance v roce 2002 zabezpečení WPA pro Wi-Fi sítě jako část tehdy připravovaného standardu IEEE 802.11i. Wi-Fi Alliance vlastní práva na značku Wi-Fi i WPA a certifikuje zařízení, která ji nesou.

WPA2
Implementuje všechny povinné prvky IEEE 802.11i. Používá blokovou šifru Advanced Encryption Standard (AES), zatímco dřívější WEP a WPA používají proudovou šifru RC4. 802.11i architektura obsahuje následující komponenty: IEEE 802.1X pro autentizaci (používá tedy Extensible Authentication Protocol (EAP).

Wireless PAN
(WPAN) spojují jednotlivá zařízení v relativně malé oblasti. Která je obecně pro osobu připojenou do této sítě snadno dosažitelná. Například pomocí bluetooth nebo infračerveného světla můžeme připojit sluchátka k laptopu a tím si vytvořit malou osobní bezdrátovou síť (WPAN). ZigBee také podporuje WPAN aplikace. Osobní Wi-Fi sítě se staly samozřejmostí jako vybavení integrované do celé škály elektronických zařízení pro běžné spotřebitele. Nástroje „My WiFi“ od Intelu a „Virtual Wi-Fi“ z Windows 7 umožňují osobní bezdrátové sítě snadno a jednoduše nastavit a konfigurovat.

Wireless WWAN
Velká bezdrátová síť (WWAN) je bezdrátová síť, která typicky pokrývá velké oblasti,. Tyto sítě mohou být použity k připojení poboček kanceláří nebo jako veřejný přístupový systém. Bezdrátové spojení mezi přístupovými body je obvykle point-to-point mikrovlnná linka používající parabolický reflektor na frekvenci 2,4 GHz. Typický systém obsahuje vstupní brány základních stanic, přístupové body a bezdrátové přemostění signálu. Ostatní konfigurace jsou síťové systémy, kde každý přístupový bod předává signál dál.

Wireless MAN
Bezdrátové metropolitní sítě (WMAN) jsou typ bezdrátové sítě, které spojuje několik bezdrátových lokálních sítí. WiMAX je typ bezdrátové MAN a je popsána standardem IEEE 802.16

Použití
Zahrnuje mobilní telefony, které jsou částí každodenní bezdrátové komunikace, umožňující snadnou komunikaci. Dalším příkladem je mezikontinentální síťový systém, který používá satelity ke komunikaci napříč celým světem.. Běžní lidé a obchodníci využívají bezdrátové sítě k rychlému posílání a sdílení dat, ať už jsou v malé kanceláři, nebo kdekoli na světě.