Подбор сетевого оборудования Cisco

Каталог cisco с возможностью подбора оборудования

Беспроводные среды передачи данных

Беспроводная связь стала неотъемлемой частью современной жизни. Мы постоянно пользуемся мобильным интернетом, чтобы всегда быть «он-лайн». Это даёт возможность пользоваться электронной почтой, навигацией, различными социальными сетями, да и просто бродить по интернету. Так же большинство устройств имеет модуль Wi-Fi, для доступа в интернет. Сейчас почти всех лэптопов и даже у некоторых ноутбуков (чаще у утрабуков), отсутствует разъём RJ-45 для подключения витой пары, а есть только модуль Wi-Fi и этого им вполне хватает. Так же беспроводная связь спасает в тех местах, где трудно проложить кабели, к примеру, на островах. Так же беспроводные среды помогают нам поддерживать связь со спутниками. В этом разделе, мы рассмотрим такие технологии как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth.

Wi-Fi

Wi-Fi (Wireless Fidelity – Беспроводная точность) – промышленное название технологии беспроводного обмена данными, относящееся к группе стандартов организации беспроводных сетей IEEE 802.11.

На данный момент существует 4 стандарта Wi-Fi: 802.11b; 802.11a; 802.11g; 802.11n. Рассмотрим поподробнее эти стандарты. На таблице 1, мы можем видеть их сравнительные характеристики.

Таблица 1 – Сравнительные характеристики стандартов Wi-Fi

Стандарт Исполь-зуемая частота Макси-мальная теорети-ческая скорость Типичная скорость на практике Даль-ность связи в помеще-нии Даль-ность связи на откры-той местно-сти
802.11b 2.4 ГГц 11 Мбит/c 0.4 Мбайт/c 38 м 140 м
802.11a 5 ГГц 54 Мбит/c 2.3 Мбайт/c 35 м 120 м
802.11g 2.4 ГГц 54 Мбит/c 1.9 Мбайт/с 38 м 140 м
802.11n 2.4 ГГц, 5 ГГц 600 Мбит/c 7.4 Мбайт/c 70 м 250 м

Как мы видим из таблицы 1, самый продвинутый стандарт это 802.11n. Он не только работает быстрее и на большие расстояния, но и обратно совместим с другими стандартами. Далее рассмотрим режимы работы беспроводных точек доступа. Точка доступа это беспроводная станция, предназначенная для обеспечения беспроводного доступа к существующей сети или для создания новой беспроводной сети.

Access Point Mode (Точка доступа) — Режим Access Point предназначен для беспроводного подключения к точке доступа портативных компьютеров, настольных ПК и PDA. Беспроводные клиенты могут обращаться к точке доступа только в режиме Access Point.

Access Point Client / Wireless Client Mode (Беспроводной клиент) — Режим AP Client или Wireless Client позволяет точке доступа стать беспроводным клиентом другой точки доступа. По существу, в данном режиме точка доступа выполняет функции беспроводного сетевого адаптера. Вы можете использовать данный режим для обмена данными между двумя точками доступа. Обмен данными между беспроводной платой и точкой доступа в режиме Access Point Client / Wireless Client Mode невозможен.

Point-to-Point / Wireless Bridge (Беспроводной мост point-to-point) — Режим Point-to-Point / Wireless Bridge позволяет беспроводной точке обмениваться данными с другой точкой доступа, поддерживающей режим беспроводного моста point-to-point. Однако имейте в виду, что большинство производителей используют свои собственные оригинальные настройки для активации режима беспроводного моста в точке доступа. Обычно данный режим используется для беспроводного соединения аппаратуры в двух разных зданиях. Беспроводные клиенты не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.

Point-to-Multipoint / Multi-point Bridge (Беспроводной мост point-to-multipoint) — Режим Point-to-Multi-point / Multi-point Bridge аналогичен режиму Point-to-point / Wireless Bridge с той лишь разницей, что допускает использование более двух точек доступа. Беспроводные клиенты также не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.

Repeater Mode (Репитер) — Функционируя в режиме беспроводного репитера, точка доступа расширяет диапазон действия беспроводной сети посредством повтора сигнала удаленной точки доступа. Для того чтобы точка доступа могла выполнять функции беспроводного расширителя радиуса действия другой точки доступа, в её конфигурации необходимо указать Ethernet MAC-адрес удаленной точки доступа. В данном режиме беспроводные клиенты могут обмениваться данными с точкой доступа.

WDS (Wireless Distribution System) — позволяет одновременно подключать беспроводных клиентов к точкам, работающим в режимах Bridge (мост точка-точка) или Multipoint Bridge (мост точка-много точек), однако при этом уменьшается скорость работы.

В настоящее время все точки доступа и беспроводные маршрутизаторы, легко конфигурируются через web-интерфейс, для чего необходимо при первом их подключении к сети, обратиться через web-браузер по определённому IP-адресу, обычно указанному на обратной стороне устройства. Оборудование многих производителей также комплектуется специальным ПО, позволяющим облегчить процедуру настройки для пользователей. Специфичные сведения, необходимые для настройки роутера для работы с вашим провайдером практически всегда можно узнать на сайте самого провайдера.

Изначально для обеспечения безопасности в сетях 802.11 применялся алгоритм WEP, включавший в себя алгоритм шифрования RC4 c 40-битным или 104-битным ключом и средства распределения ключей между пользователями, однако в 2001 году в нём была найдена принципиальная уязвимость, позволяющая получить полный доступ к сети за весьма небольшое время, вне зависимости от длины ключа. Категорически не рекомендуется к использованию в настоящее время. Поэтому в 2003 году была принята программа сертификации средств беспроводной связи под названием WPA(Wi-Fi Protected Access), устранявшая недостатки предыдущего алгоритма. С 2006 года все Wi-Fi устройства обязаны поддерживать новый стандарт WPA2, который отличается от WPA поддержкой более современного алгоритма шифрования AES с 256-битным ключом. Также в WPA появился механизм защиты передаваемых пакетов с данными от перехвата и фальсификации. Именно такое сочетание (WPA2/AES) рекомендуется сейчас к использованию во всех закрытых сетях.

У WPA есть два режима авторизации пользователей в беспроводной сети, при помощи RADIUS-сервера авторизации, он ориентирован на корпоративных пользователей и крупные сети. И WPA-PSK(Pre Shared Key), который предлагается использовать в домашних сетях, а также в небольших офисах. В этом режиме авторизация по паролю (длиной от 8 до 64 символов) производится на каждом узле сети (точке доступа, роутере или эмулирующем их работе компьютере, сам пароль предварительно задаётся из меню настроек точки доступа или иным специфичным для вашего оборудования способом).

Во многих современных бытовых Wi-Fi устройствах применяется режим Wi-Fi Protected Setup (WPS), также именуемый Wi-Fi Easy Setup, где авторизация клиентов на точке доступа осуществляется при помощи специальной кнопки или вводом pin-кода, уникального для устройства.

Когда в сети эксплуатируется фиксированный набор оборудования, наиболее надёжным способом является ограничение доступа по MAC-адресу. Это уникальный адрес для каждого Ethernet устройства, как проводного, так и беспроводного, в Windows для всех сетевых устройств эти адреса можно прочесть в графе Physical Address после ввода команды «ipconfig /all» в командной строке. Посредством прописывания в меню точки доступа списка MAC-адресов нужных устройств и выбор разрешения доступа в сеть только устройствам с адресами из этого списка. Также у любой беспроводной сети есть уникальный идентификатор — SSID (service set identifier), который собственно и отображается как имя сети при просмотре списка доступных сетей, который задаётся при настройке используемой точки доступа (или заменяющего его устройства). При отключении рассылки (broadcast) SSID сеть будет выглядеть для просматривающих доступные сети пользователей как безымянная, а для подключения необходимо знать и SSID, и пароль. В случае использования WPA-PSK, однако само по себе отключение SSID не делает сеть более устойчивой к несанкционированному проникновению извне. Стоит сказать, что точки доступа Wi-Fi показали себя с очень хорошей стороны. Сейчас почти из любого места, будь то кафе, фастфуды, институты и даже на катках, да и некоторых парках есть бесплатные точки доступа, к которым можно подключится любой желающий, лишь бы у него был аппарат с модулем Wi-Fi. Так же они очень пригодились в офисах, особенно, где трудно проложить нормальную сеть, Wi-Fi очень спасает. Да чего там греха таить, сейчас почти у каждого, дома стоит Wi-Fi маршрутизатор, причём к нему можно подключить не только компьютеры или мобильные устройства, но и такие вещи как – принтер, сканер, жесткие диски с модулем Wi-Fi и тд.

WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) — технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств. Технология разработана на основе стандарта IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN.

WiMAX был создан для решения следующих задач:

  • Соединение точек доступа Wi-Fi друг с другом и с другими сегментами Интернета;
  • Обеспечение беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL;
  • Предоставление высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг;
  • Создание точек доступа, не привязанных к географическому положению.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках целых городов. Есть несколько спецификаций стандартов WiMAX, рассмотрим их далее.

IEEE 802.16-2004 (также известен как 802.16d или фиксированный WiMAX). Данная спецификация утверждена в 2004 году. Она поддерживает фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства представляют собой стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты (Personal Computer Memory Card International Association — Карты памяти для персональных компьютеров международной ассоциации) для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны частот 3,5 и 5 ГГц. По сведениям WiMAX Forum, насчитывается уже порядка 175 внедрений данной спецификации. Многие аналитики видят в ней конкурирующую или взаимодополняющую технологию проводного широкополосного доступа DSL (Digital subscriber line — цифровая абонентская линия).

IEEE 802.16-2005 (также известен как 802.16e и мобильный WiMAX). Спецификация утверждена в 2005 году и оптимизирована для поддержки мобильных пользователей и поддерживает ряд специфических функций, таких как хэндовер (процесс передачи сессии абонента от одной базовой станции к другой) и роуминг. Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. В мире реализованы несколько пилотных проектов, в том числе первым в России свою сеть развернул «Скартел». Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, HSDPA).

Основное различие этих двух технологий заключается в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.

Bluetooth

Bluetooth (голубой зуб) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless personal area network, Беспроводная персональная сеть).

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group, которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Работы по созданию Bluetooth компания Ericsson Mobile Communication начала в 1994 году. Радиус действия Bluetooth может достигать 100 метров.Bluetooth основан на использовании радиоволн и в них применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum). Он заключается в скачкообразном изменении частоты сигнала 1600 раз в секунду. Причём, последовательность переключения является псевдослучайной. Это так же обеспечивает некоторую защиту информации.

Таблица 2 – Версии Bluetooth

Версия Максимальная скорость передачи Примечания
1.0/1.0A 0.5 Мбит/c Устройства с этими версиями протокола страдали несовместимостью оборудования от разных производителей
1.1 0.5 Мбит/c Исправлены проблемы с совместимостью
1.2 0.7 Мбит/c -
2.0+EDR 2.1 Мбит/с -
2.1+EDR 2.1 Мбит/с -
3.0+HS 24 Мбит/с -
4.0 24 Мбит/с -
4.0 (BLE) 0.26 Мбит/с Bluetooth low energy — специальная версия со сверхнизким энергопотреблением, на стадии разработки также называлась Wibree и ULP Bluetooth
4.1 0.26 Мбит/с В отличии от версии 4.0 предусматривает возобновление соединения, в случае разрыва

Существует несколько версий Bluetooth, они представлены в таблице 2.

С помощью Bluetooth можно подключать гарнитуры к мобильным телефонам, подключаться к громкой связи в автомобиле, подключать Bluetooth наушники и многое другое. Это очень помогает в повседневной жизни.