Беспроводные сети

В 1997 году IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers- международная организация ученых инженеров по электротехнике и электронике и связанным направлениям) был принят стандарт для беспроводных сетей IEEE 802.11.

Разработкой и поддержкой стандарта 802.11 занимается комитет Wi-Fi Alliance. Термин Wi-Fi (Wireless Fidelity) используется в качестве общего имени для стандарта 802.11,а также всех последующих спецификаций, относящихся к беспроводным локальным сетям (wireless LAN).

Существует несколько технологий беспроводных сетей, использующих как радио-, так и инфракрасные волны. Совместимые со стандартом 802.11b беспроводные сети работают на максимальной скорости 11 Мбит/с. Основное преимущество таких сетей – возможность объединения разного оборудования.

Беспроводные сети могут иметь две логические топологии:

• Точка-точка доступа (Infrastructure) - звездообразная - применяется в устройствах стандарта 802.11 b и RadioLAN. Здесь точка доступа (узловой передатчик) играет роль концентратора, поскольку все компьютеры соединяются через нее, а не взаимодействуют друг с другом напрямую. Здесь несколько сетевых адаптеров могут быть объединены одной точкой доступа, либо несколько точек доступа соединены с одной точкой доступа. Этот режим применяется для создания локальной беспроводной сети из нескольких пользователей, для соединения этой сети с проводной сетью (например, для выхода в Интернет), для соединения между собой нескольких проводных сетей.
• Точка-точка (Ad-hoc). Два сетевых адаптера либо две точки доступа соединяются между собой. Метод применяется для непосредственного соединения двух компьютеров либо при организации радио-моста между двумя проводными сетями. Эта топология используется в устройствах HomeRF (Home Radio Freqiuently – домашний радиодиапазон) и применяется в устройствах Bluetooth. Такие устройства напрямую соединяются друг с другом и не требуют никаких узловых передатчиков или  других устройств, подобных концентратору, для взаимодействия друг с другом.

Таким образом, оборудование беспроводных сетей включает в себя узловые передатчики, т.н. точки беспроводного доступа (Access Point) и беспроводные адаптеры для каждого абонента. Точки доступа выполняют роль концентраторов, обеспечивающих связь между абонентами и между собой, а также функцию мостов, осуществляющих связь с кабельной локальной сетью и с Интернет. Несколько близкорасположенных точек доступа образуют зону доступа Wi-Fi (Hotspot), в пределах которой все абоненты, снабженные беспроводными адаптерами, получают доступ к сети. Каждая точка доступа может обслуживать несколько абонентов, но чем больше абонентов, тем меньше эффективная скорость передачи для каждого из них. Клиентские системы автоматически переключаются на узловой передатчик с более сильным сигналом или на передатчик с меньшим уровнем ошибок.

Метод доступа к такой сети – множественный доступ с предотвращением коллизий CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).Сеть строится по сотовому принципу. В сети предусмотрен механизм роуминга, то есть поддерживается автоматическое подключение к точке доступа и переключение между точками доступа при перемещении абонентов, хотя строгих правил роуминга стандарт не устанавливает.

Сейчас стандарт IEEE 802.11. активно развивается и включает в себя множество спецификаций. Стандарт 802.11a рассчитан на работу в частотном диапазоне 5 ГГц. Скорость передачи данных до 54 Мбит/с, то есть примерно в пять раз быстрее сетей 802.11b. Это наиболее широкополосный стандарт из семейства. К его недостаткам относят большую потребляемую мощность радиопередатчиков для частот 5 ГГц, а также меньший радиус действия (100 м). Стандарт 802.11b благодаря ориентации на диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую популярность у производителей оборудования. В качестве базовой радиотехнологии в нем используется метод расширенного спектра прямого распространения DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), который отличается высокой устойчивостью к искажению данных, помехам, в том числе преднамеренным, а также к обнаружению. Поскольку оборудование 802.11b, работающее на максимальной скорости 11 Мбит/с, имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях, то им предусмотрено автоматическое понижение скорости при ухудшении качества сигнала. Пропускная способность (теоретическая 11 Мбит/с, реальная – от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям большинства приложений. Расстояния – до 300 м, но обычно – до 160 м.

Спецификация 802.11d. устанавливает универсальные требования к физическому уровню (процедуры формирования каналов, псевдослучайные последовательности частот и т. д.). Он пока находится в стадии разработки. Спецификация 802.11e позволит создавать мультисервисные беспроводные сети для корпораций и индивидуальных потребителей. При сохранении полной совместимости с действующими стандартами 802.11а и b она расширит их функциональность за счет обслуживания потоковых мультимедиа-данных и гарантированного качества услуг. Пока утвержден предварительный вариант этой спецификации. Спецификация 802.11f описывает протокол обмена служебной информацией между точками доступа IAPP (Inter-Access Point Protocol), что необходимо для построения распределенных беспроводных сетей передачи данных и находится в стадии разработки. Другая, находящаяся в разработке спецификация 802.11h предусматривает возможность дополнения действующих алгоритмами эффективного выбора частот для офисных и уличных беспроводных сетей, а также средствами управления использованием спектра, контроля излучаемой мощности и генерации соответствующих отчетов.

Стандарт 802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения wireless LAN, функционирующих в нелицензируемом частотном диапазоне 2,4 ГГц. Максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях 802.11g составляет 54 Мбит/с. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, например точки доступа, обеспечивает одновременное подключение к сети устройств стандартов 802.11g и 802.11b, поскольку он представляет собой развитие последнего и обратно совместим с ним. В числе преимуществ 802.11g надо отметить низкую потребляемую мощность, большие расстояния (до 300 м) и высокую проникающую способность сигнала. Поскольку радиоканал не обеспечивает высокой степени защиты от прослушивания, в сети Wi-Fi используется специальный встроенный механизм защиты информации. Он включает средства и процедуры аутентификации для противодействия несанкционированному доступу к сети и шифрование для предотвращения перехвата информации.