Александр Ватаманюк. Беспроводная сеть своими руками

IEEE 802.11b

   Работа над стандартом IEEE 802.11b (другое название – IEEE 802.11 High rate, высокая пропускная способность) была закончена в 1999 году, и именно с ним связано название Wi-Fi (Wireless Fidelity, беспроводная точность).
   Работа данного стандарта основана на методе прямого расширения спектра (DSSS) с использованием восьмиразрядных последовательностей Уолша. При этом каждый бит данных кодируется с помощью последовательности дополнительных кодов (CCK). Это позволяет достичь скорости передачи данных 11 Мбит/с.
   Как и базовый стандарт, IEEE 802.11b работает с частотой 2,4 ГГц, используя не более трех неперекрывающихся каналов. Радиус действия сети при этом составляет около 300 м.
   Отличительной особенностью этого стандарта является то, что при необходимости (например, при ухудшении качества сигнала, большой удаленности от точки доступа, различных помехах) скорость передачи данных может уменьшаться вплоть до 1 Мбит/с.^[5] Напротив, обнаружив, что качество сигнала улучшилось, сетевое оборудование автоматически повышает скорость передачи до максимальной. Этот механизм называется динамическим сдвигом скорости.

   Примечание.
   Кроме оборудования стандарта IEEE 802.11b, часто встречается оборудование IEEE 802.11b+. Отличие между этими стандартами заключается лишь в скорости передачи данных. В последнем случае она составляет 22 Мбит/с благодаря использованию метода двоичного пакетного свёрточного кодирования (PBCC).

IEEE 802.11d

   Стандарт IEEE 802.11d определяет параметры физических каналов и сетевого оборудования. Он описывает правила, касающиеся разрешенной мощности излучения передатчиков в диапазонах частот, допустимых законами.
   Этот стандарт очень важен, поскольку для работы сетевого оборудования используются радиоволны. Если они не будут соответствовать указанным параметрам, то могут помешать другим устройствам, работающим в этом или близлежащем диапазоне частот.

IEEE 802.11е

   Поскольку по сети могут передаваться данные разных форматов и важности, существует потребность в механизме, который бы определял их важность и присваивал необходимый приоритет. За это отвечает стандарт IEEE 802.11e, специально разработанный с целью передачи потоковых видео– или аудиоданных с гарантированными качеством и доставкой.

IEEE 802.11f

   Стандарт IEEE 802.11f разработан с целью обеспечения аутентификации сетевого оборудования (рабочей станции) при перемещении компьютера пользователя от одной точки доступа к другой, то есть между сегментами сети. При этом вступает в действие протокол обмена служебной информацией IAPP (Inter-Access Point Protocol), который необходим для передачи данных между точками доступа. При этом достигается эффективная организация работы распределенных беспроводных сетей.

IEEE 802.11g

   Наиболее «продвинутым» на сегодняшний день стандартом можно считать стандарт IEEE 802.11g, который унаследовал самые лучшие свойства стандартов IEEE 802.11b и IEEE 802.11b и, кроме того, обладает многими собственными полезными качествами. Целью создания данного стандарта было достижение скорости передачи данных 54 Мбит/с.
   Как и IEEE 802.11b, стандарт IEEE 802.11g разработан для работы в частотном диапазоне 2,4 ГГц. IEEE 802.11g предписывает обязательные и возможные скорости передачи данных:
   • обязательные – 1; 2; 5,5; 6; 11; 12 и 24 Мбит/с;
   • возможные – 33, 36, 48 и 54 Мбит/с.
   Для достижения таких показателей используется кодирование с помощью последовательности дополнительных кодов (CCK), метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), метод гибридного кодирования (CCK-OFDM) и метод двоичного пакетного свёрточного кодирования (PBCC).
   Стоит отметить, что одной и той же скорости можно достичь разными методами, однако обязательные скорости передачи данных достигаются только с помощью методов CCK и OFDM, а возможные скорости – с помощью методов CCK-OFDM и PBCC.
   Преимуществом оборудования стандарта IEEE 802.11g является совместимость с оборудованием IEEE 802.11b. Вы сможете легко использовать свой компьютер с сетевой картой стандарта IEEE 802.11 для работы с точкой доступа стандарта IEEE 802.11g, и наоборот. Кроме того, потребляемая мощность оборудования этого стандарта намного ниже, чем аналогичного оборудования стандарта IEEE 802.11а.

IEEE 802.11h

   Стандарт IEEE 802.11h разработан с целью эффективного управления мощностью излучения передатчика, выбором несущей частоты передачи и генерации нужных отчетов. Он вносит некоторые новые алгоритмы в протокол доступа к среде MAC (Media Access Control, управление доступом к среде), а также в физический уровень стандарта IEEE 802.11a.
   В первую очередь это связано с тем, что в некоторых странах диапазон 5 ГГц используется для трансляции спутникового телевидения, для радарного слежения за объектами и т. п., что может вносить помехи в работу передатчиков беспроводной сети.
   Смысл работы алгоритмов стандарта IEEE 802.11h заключается в том, что при обнаружении отраженных сигналов (интерференции) компьютеры беспроводной сети (или передатчики) могут динамически переходить в другой диапазон, а также понижать или повышать мощность передатчиков. Это позволяет эффективнее организовать работу уличных и офисных радиосетей.

IEEE 802.11i

   Стандарт IEEE 802.11i разработан специально для повышения безопасности работы беспроводной сети. С этой целью созданы разные алгоритмы шифрования и аутентификации, функции защиты при обмене информацией, возможность генерирования ключей и т. д.:
   • AES (Advanced Encryption Standard, передовой алгоритм шифрования данных) – алгоритм шифрования, который позволяет работать с ключами длиной 128, 192 и 256 бит;
   • RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service, служба дистанционной аутентификации пользователя) – система аутентификации с возможностью генерирования ключей для каждой сессии и управления ими, включающая в себя алгоритмы проверки подлинности пакетов и т. д.;
   • TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, протокол целостности временных ключей) – алгоритм шифрования данных;
   • WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol, устойчивый беспроводной протокол аутентификации) – алгоритм шифрования данных;
   • CCMP (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) – алгоритм шифрования данных.

IEEE 802.11j

   Стандарт IEEE 802.11j разработан специально для использования беспроводных сетей в Японии, а именно – для работы в дополнительном диапазоне радиочастот 4,9–5 ГГц.^[6] Спецификация предназначена для Японии и расширяет стандарт 802.11а добавочным каналом 4,9 ГГц.

   Примечание.
   На данный момент частота 4,9 ГГц рассматривается как дополнительный диапазон для использования в США. Из официальных источников известно, что этот диапазон готовится для использования органами общественной и национальной безопасности.

   Данным стандартом расширяется диапазон работы устройств стандарта IEEE 802.11a.

IEEE 802.11n

   На сегодняшний день стандарт IEEE 802.11n – самый перспективный из всех стандартов, касающихся беспроводных сетей. К сожалению, пока он только разрабатывается, но возможности, которые он открывает, выглядят очень заманчиво.
   Данный стандарт должен обеспечить скорость передачи данных, минимальным значением которой будет 100 Мбит/с, что фактически равняется наиболее распространенной скоростью в проводных сетях стандарта Ethernet 802.3.
   IEEE 802.11n будет использовать метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и квадратурную амплитудную модуляцию (QAM). Это должно обеспечить не только высокую скорость передачи данных, но и полную совместимость со стандартами IEEE 802.11a, IEEE 802.11 и IEEE 802.11g.
   Для увеличения скорости передачи данных планируется использовать несколько новых технологий, одной из которых является технология с множественным вводом/ выводом (MIMO – Multiple Input Multiple Output). Ее смысл заключается в параллельной передаче данных по разным каналам с применением нескольких передающих антенн. Кроме того, подразумевается расширение частотного канала до 40 МГц.

IEEE 802.11r

   Ни в одном беспроводном стандарте толком не описаны правила роуминга, то есть перехода клиента от одной зоны к другой. Это намереваются сделать в стандарте IEEE 802.11r.

2.4. Преимущества и недостатки беспроводной сети

   В любом начинании есть свои преимущества и недостатки, однозначно определяющие выбор той или иной технологии в конкретных условиях. Не обошла эта участь и беспроводные сети.

Преимущества беспроводных сетей

Легкость создания и реструктуризации

   Пожалуй, это преимущество беспроводной сети является основным. Оно означает, что для организации работоспособной и достаточно быстрой беспроводной сети достаточно приложить минимум усилий, а самое главное – это потребует минимум затрат. Дело даже не в том, что создавать «обычную» сеть иногда просто лень (бывает и такое), а в том, что, располагая одной или более точками доступа, можно соединить в единую локальную сеть отдельно стоящие здания или компьютеры, находящиеся на большом расстоянии друг от друга.
   Кроме того, беспроводную сеть можно быстро, красиво (без кучи проводов) и эффективно создать, когда организовывать проводную сеть накладно: на различных конференциях, выставках, выездных семинарах и т. п. Не стоит также забывать о зданиях, в которых прокладка кабельной системы несовместима с исторической ценностью: это касается музеев, памятников архитектуры и т. п.
   Что касается реструктуризации, то здесь дело обстоит совсем просто: добавьте новый компьютер – и готово. Хотите создать подключение Ad-Hoc – пожалуйста, хотите с точкой доступа – опять же…

Мобильность

   Лучшие технологии, которые есть в нашем мире, остаются лучшими, только если они могут предложить определенную, желательно очень солидную, универсальность. На сегодняшний день неоспоримым преимуществом является универсальная мобильность, которая позволяет человеку заниматься своим делом в любых условиях, где бы он ни находился. Мобильные телефоны, персональные ассистенты, переносные компьютеры – представители технологии, которая вносит в жизнь человека эту самую мобильность.
   С появлением беспроводных сетей и соответствующих компьютерных технологий мобильность приобрела более широкое значение. Теперь она позволяет соединить между собой любые способные на связь устройства, которых так много в современном мире. Обладая мобильным устройством, вы можете спокойно передвигаться по городу и быть уверенным, что всегда останетесь на связи и сможете получить самую последнюю информацию. Рано или поздно пословицу «Если гора не идет к Магомету, Магомет идет к горе» можно будет несколько переиначить: «Если вы не хотите прийти к сети, сеть сама придет к вам».

Возможность подключения к сети другого типа

   Преимуществом беспроводной сети является то, что ее всегда можно подключить к проводной. Для этого достаточно воспользоваться совместимым портом^[7] на точке доступа или радиомосте. При этом вы получите доступ к ресурсам сети без всяких ограничений.
   Именно эта возможность используется при подключении к общей сети удаленных зданий и точек, проложить к которым проводную сеть или невозможно, или слишком дорого.

Высокая скорость доступа в Интернет

   Располагая точкой доступа с подключением к Интернету, вы сможете организовать доступ в Интернет для всех компьютеров локальной сети. При этом скорость соединения будет намного выше, чем могут предоставить обычные и даже xDSL-модемы.
   Доступ по беспроводной сети – достаточно серьезная альтернатива такому дорогому решению, как оптоволоконный канал. Прокладку такого канала не могут позволить себе даже крупные компании, чего не скажешь о покупке точки доступа или радиокарты, которую может приобрести обычный пользователь. Дело только за суммой, которую вы готовы выложить за предоставленный канал. Канал со скоростью 2 Мбит/с и более уже давно не считается большой роскошью в странах Европы, США или Канады. Такое же настроение постепенно переходит и в СНГ.