Беспроводные технологии Wi-Fi Wi-Max
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.75 [2 Голоса (ов)]

WI-FI

Логотип Wi-Fi

IEEE 802.11

Wi-fi – популярная в мире и быстро развивающаяся технология беспроводных сетей, обеспечивающая беспроводное подключение мобильных пользователей к локальной сети и Интернету.

Работает в диапазоне 2.4ГГц или 5ГГц.

Wi-Fi былсозданв 1991 году NCR Corporation/AT&T.

Распространенным заблуждением является то, что термин Wi-Fi является сокращением от "Wireless Fidelity", однако это не так. Wi-Fi является просто торговой маркой, означающей стандарт IEEE 802.11x. Wi-Fi Alliance -организация, которой принадлежит Wi-Fi (зарегистрированная торговая марка). Изначально термин Wi-Fi использовался только для стандарта 802.11b на частоте 2,4 ГГц, однако Wi-Fi Alliance расширил общее использование Wi-Fi термина, включая любое устройство из стандарта 802.11х.

Wi-fi – набор из нескольких стандартов, разработанных для беспроводных сетей на основе спецификации 802.11.

Wi-Fi поддерживается многими приложениями и устройствами, включая игровые консоли, домашние сети, КПК, мобильные телефоны, основные операционные системы, и другие виды потребительской электроники. Любые устройства, которые протестированы и одобрены как "Wi-Fi Certified" от Wi-Fi Alliance сертифицированы как совместимые друг с другом, даже если они от разных производителей.

Сертификация Wi-Fi

Важно отметить, что в стандарте 802.11 предусматривается использование только полудуплексных приемопередатчиков, которые не могут одновременно передавать и принимать информацию. Из-за этого в беспроводных сетях 802.11 станция в принципе не может обнаружить столкновение во время передачи (поскольку в это время не имеет возможности принимать данные). Поэтому в качестве метода доступа к среде во всех стандартах используется метод CSMA/CA (с предотвращением коллизий), позволяющий избегать столкновений. Это приводит к дополнительным сложностям при взаимодействии и, как следствие, к существенно меньшим скоростям передачи данных, чем, например, в технологии Ethernet.

Существует два основных варианта устройства беспроводной сети:

  • Ad-hoc – передача напрямую между устройствами;

Ad-hoc

  • Hot-spot – передача осуществляется через точку доступа;

Hot-spot

Как и у всех технологий семейства 802.11, технология 802.11 определяется нижними двумя уровнями, т.е. физическим уровнем и уровнем MAC, а уровень LLC выполняет свои стандартные общие для всех технологий LAN функции.

Стек протоколов IEEE 802.11

Уровень MAC выполняет в беспроводных сетях больше функций, чем в проводных. Функции уровня MAC:

  • Доступ к разделяемой среде. Подразделяется:
    • Распределенный режим DCF;
    • Централизованный режим PCF;
  • Обеспечение мобильности станций при наличии нескольких точек доступа;
  • Обеспечение безопасности.

DCF (Distributed Coordination Function) не имеет никаких средств централизованного управления (в этом смысле напоминая Ethernet). Реализуется алгоритм CSMA/CA (предотвращение коллизий) т.е. каждый кадр должен подтверждаться кадром положительной квитанции, если по истечению оговоренного тайм-аута квитанция не поступила, станция-отправитель считает, что произошла коллизия.

Режим доступа DCF выполняет синхронизацию станций, с помощью временных интервалов, отсчитанных от момента окончания передачи очередного кадра. Станция, которая хочет передать кадр, обязана предварительно прослушать среду. Как только она фиксирует окончание передачи кадра, обязана отсчитать интервал времени равный межкадровому интервалу (IFS). Если после истечения IFS среда все еще свободна, то начинается отсчет слотов фиксированной длительности. Кадр можно передать только в начале какого-либо из слотов при условии, что среда свободна. Станция выбирает для передачи слот на основании усеченного экспоненциального двоичного алгоритма отсрочки.

DCF

PCF (Point Coordination Function), подразумевает, что базовая станция (точка доступа) берет на себя функцию управления активностью всех станций. Является дополнением к режиму DCF.

Режим доступа PCF сосуществует с режимом DCF. После освобождения среды каждая станция отсчитывает время простоя среды, сравнивая его с тремя значениями:

  • Короткий межкадровый интервал (SIFS) имеет наименьшее значение, используемые для захвата среды квитанциями, которые продолжают или завершают начавшуюся передачу кадра;
  • Межкадровый интервал режима PCF (PIFS) имеет среднее значение, используется базовой станцией для контролируемого периода;
  • Межкадровый интервал режима DCF (DIFS) самый длинный интервал, используется для захвата среды передачи кадра.

PCF

Безопасность wi-fi

Для того, чтобы получить доступ к проводной сети, злоумышленник должен к ней физически подключиться. Такое действие можно заметить и пресечь.

В беспроводной сети несанкционированный доступ можно осуществить гораздо проще, достаточно оказаться в зоне распространения радиоволн этой сети, даже вне здания офиса.

Любое взаимодействие точки доступа (сети), и беспроводного клиента, построено на:

  • Аутентификации — как клиент и точка доступа представляются друг другу и подтверждают, что у них есть право общаться между собой;
  • Шифровании — какой алгоритм скремблирования передаваемых данных применяется, как генерируется ключ шифрования, и когда он меняется.

В стандарте 802.11 предусмотрены средства обеспечения безопасности, которые повышают защищенность беспроводной локальной сети до уровня обычно проводной локальной сети.

Способы шифрования беспроводных сетей:

  • WEP (WiredEquivalentPrivacy – секретность, эквивалентная проводной). Он представляет возможность шифровать данные, передаваемые через беспроводную среду, и тем самым обеспечивает их конфиденциальность;
  • WPA (Wi-FiProtectedAccess – защищенный доступ к Wi-Fi) – более защищенный вариант беспроводных локальных сетей. Одобрен в 2003г.
  • WPA2 - описывает надежное средство защиты беспроводных локальных сетей, сочетающее в себе наиболее совершенные средства аутентификации пользователей и шифрования данных. Одобрен в 2004г.

Спецификации физической среды 802.11

  • IEEE 802.11 ИК - используются длины волн 0,85 или 0,95 мкм. Возможны две скорости передачи: 1 и 2 Мбит/с. Частота 2,4 ГГц
  • IEEE 802.11a. DSSS (DirectSequenceSpreadSpectrum — передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности). Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. Один из первых высокоскоростных стандартов беспроводных сетей, определяет скорость передачи до 54 Мбит/с. Рабочий диапазон стандарта 5 ГГц.
  • IEEE 802.11b HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum — высокоскоростная передача широкополосного сигнала по методу прямой последовательности) принятый в 1999 году . Стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц. Скорость передачи до 11 Мбит/с. Защита WEB
  • IEEE 802.11g OFDM принятый в 2003г. Этот стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, обеспечивая скорость передачи 54 Мбит/с. Стандарт IEEE 802.11g неофициально преодолел лимит 54 Мбит/с с помощью технологий объединения каналов Super G, AirPlusXtremeG, MIMO, Turbo и получил поддержку пропускной способности 108 и даже 150 Мбит/с. Защита WEB,WPA, WPA2 
  • IEEE 802.11n —новейшая версия стандарта IEEE 802.11 для сетей Wi-Fi. Теоретически IEEE 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 600 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 —2,5 или 5,0 ГГц. Кроме того, устройства 802.11n могут работать в трёх режимах:
    • наследуемом (Legacy), в котором обеспечивается поддержка устройств 802.11b/g и 802.11a
    • смешанном (Mixed), в котором поддерживаются устройства 802.11b/g, 802.11a и 802.11n
    • «чистом» режиме —802.11n (именно в этом режиме и можно воспользоваться преимуществами повышенной скорости и увеличенной дальностью передачи данных, обеспечиваемыми стандартом IEEE 802.11n).
  • IEEE 802.11ac — планируется использовать в 2014г, это новый стандарт беспроводных компьютерных сетей семейства 802.11 для сетей Wi-Fi на частотах 5-6 ГГц. Устройства, которые работают по этому стандарту, обеспечивают скорость передачи данных более 1 Гбит/с (до 6 Гбит/с 8x MU-MIMO), Стандарт подразумевает использование до 8 антенн MU-MIMO и расширение канала до 80 и 160 МГц. По версии компании Broadcom, данный стандарт относится к сетям нового поколения 5.5G.
  • IEEE 802.11ad - является беспроводной спецификацией на стадии разработки, будет работать в диапазоне частот 60 ГГц и предлагает большие скорости передачи данных, чем предыдущие 802.11 спецификации, с теоретической максимальной пропускной способностью до 7Гбит/с (гигабит в секунду).

Wi-MAX

WiMax (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов).

Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN. Название «WiMax» было создано WiMaxForum —организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMax. Форум описывает WiMax как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL»IEEE 802.16.

WiMax позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей.

WiMax это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю.

  • IEEE 802.16d – Спецификация утверждена в 2004 году. Используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) поддерживается фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Скорость до 75Мбит/c, радиус действия 25-80км, частота от 1,5-11ГГц;
  • IEEE 802.16e – Спецификация утверждена в 2005 году. Применяется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA), возможна работа при наличии либо отсутствии прямой видимости. Скорость до 40Мбит/c, радиус действия 1-5км, частота 2,3-13,6ГГц;
  • IEEE 802.16m или WiMax 2 – представляющем собой стандарт IEEE 802.16e, дополненный новыми возможностями, но сохранивший обратную совместимость. Скорость до 100Мбит/c или до 1Гбит/c, радиус действия и частота в разработке.