Беспроводные сети. 4

Работа 

Тема:  Без проводные   сети

РассМедет  ученик  9 класса  «А»

Содержание

Беспроводные  сети

Беспроводная  среда

Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь, как и сейчас у нас в школе действует без проводная сеть WI-FI с помощью которой наши учителя пользуются в любой момент эта сеть действует и работает только в пределах нашей школы , а за пределами она не ловит волны, ну об этом чуть позже.

 Как только технология  окончательно сформируется, производители  предложат широкий выбор продукции, что приведет к росту спроса на нее, и к увеличению пользователей. В свою очередь, это вызовет дальнейшее совершенствование и развитие беспроводной среды. Мы не так давно узнали о программе e-lerning которой пользуется почти вся страна то есть все образовательные учреждения, это очень важно для того чтобы мы больше были информированы поскольку она является самой современной и прогрессирующим средством в получения и передачи информации.  Цель программы научить всех и везде где бы он ни был пользоваться современными информационными технологиями. Без проводная сеть является одной  из самых необходимых для реализации данной задачи. Мне бы хотелось в начале рассказать о всех возможностях и видов которые существуют и попробовать внести свои идеи в этой сфере.

Беспроводные  компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например  Ehternet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Словосочетание «беспроводная  среда» может ввести в заблуждение, поскольку как бы означает полное отсутствие проводов в сети. В действительности же это не так. Обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой в качестве среды передачи используется кабель. Такая сеть со смешанными компонентами называется гибридной.

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей:

• Работа в замкнутом объеме (офис, учреждении и т. п.);
• Соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются  передатчики со все направленными антеннами. Стандарт IEEE 802.11  определяет два режима работы сети — Ad-hoc и клиент-сервер. Режим Ad-hoc (иначе называемый «точка-точка») — это простая сеть, в которой связь между станциями (клиентами) устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. В режиме клиент-сервер беспроводная сеть состоит, как минимум, из одной точки доступа, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных клиентских станций. Поскольку в большинстве сетей необходимо обеспечить доступ к файловым серверам, принтерам и другим устройствам, подключенным к проводной локальной сети, чаще всего используется режим клиент-сервер. Без подключения дополнительной антенны устойчивая связь для оборудования IEEE 802.11b достигается в среднем на следующих расстояниях: открытое пространство — 500 м, комната, разделенная перегородками из неметаллического материала — 100 м, офис из нескольких комнат — 30 м. Следует иметь в виду, что через стены с большим содержанием металлической арматуры (в железобетонных зданиях таковыми являются несущие стены) радиоволны диапазона 2,4 ГГц иногда могут вообще не проходить, поэтому в комнатах, разделенных подобной стеной, придется ставить свои точки доступа.

Для соединения удаленных  локальных сетей (или удаленных  сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн — до 50 км). Причем в качестве подобного оборудования могут выступать и устройства Wi-Fi, нужно лишь добавить к ним специальные антенны (конечно, если это допускается конструкцией). Комплексы для объединения локальных сетей по топологии делятся на «точку-точку» и «звезду». При топологии «точка-точка» (режим Ad-hoc в IEEE 802.11) организуется радиомост между двумя удаленными сегментами сети. При топологии «звезда» одна из станций является центральной и взаимодействует с другими удаленными станциями. При этом центральная станция имеет всенаправленную антенну, а другие удаленные станции — однонаправленные антенны. Применение всенаправленной антенны в центральной станции ограничивает дальность связи дистанцией примерно 7 км. Поэтому, если требуется соединить между собой сегменты локальной сети, удаленные друг от друга на расстояние более 7 км, приходится соединять их по принципу «точка-точка». При этом организуется беспроводная сеть с кольцевой или иной, более сложной топологией.

Мощность, излучаемая передатчиком точки доступа или же клиентской станции, работающей по стандарту IEEE 802.11, не превышает 0,1 Вт, но многие производители  беспроводных точек доступа ограничивают мощность лишь программным путем, и  достаточно просто поднять мощность до 0,2-0,5 Вт. Для сравнения — мощность, излучаемая мобильным телефоном, на порядок больше(в момент звонка - до 2 Вт). Поскольку, в отличие от мобильного телефона, элементы сети расположены далеко от головы, в целом можно считать, что беспроводные компьютерные сети более безопасны с точки зрения здоровья, чем мобильные телефоны.

Если беспроводная сеть используется для объединения сегментов локальной  сети, удаленных на большие расстояния, антенны, как правило, размещаются  за пределами помещения и на большой  высоте.

Продукты для  беспроводных сетей, соответствующие  стандарту IEEE 802.11, предлагают четыре уровня средств безопасности: физический, идентификатор набора служб (SSID — ServiceSetIdentifier), идентификатор управления доступом к среде (MAC ID — MediaAccessControl ID) и шифрование.

Технология DSSS для передачи данных в частотном диапазоне 2,4 ГГц за последние 50 лет нашла широкое применение в военной связи для улучшения безопасности беспроводных передач. В рамках схемы DSSS поток требующих передачи данных «разворачивается» по каналу шириной 20 МГц в рамках диапазона ISM с помощью схемы ключей дополнительного кода (ComplementaryCodeKeying, CCK). Для декодирования принятых данных получатель должен установить правильный частотный канал и использовать ту же самую схему CCK. Таким образом, технология на базе DSSS обеспечивает первую линию обороны от нежелательного доступа к передаваемым данным. Кроме того, DSSS представляет собой «тихий» интерфейс, так что практически все подслушивающие устройства будут отфильтровывать его как «белый шум».

Идентификатор SSID позволяет  различать отдельные беспроводные сети, которые могут действовать  в одном и том же месте или  области. Он представляет собой уникальное имя сети, включаемое в заголовок  пакетов данных и управления IEEE 802.11. Беспроводные клиенты и точки  доступа используют его, чтобы проводить  фильтрацию и принимать только те запросы, которые относятся к  их SSID. Таким образом, пользователь не сможет обратиться к точке доступа, если только ему не предоставлен правильный SSID.

Возможность принятия или отклонения запроса к сети может зависеть также от значения идентификатора MAC ID — это уникальное число, присваиваемое в процессе производства каждой сетевой карте. Когда клиентский ПК пытается получить доступ к беспроводной сети, точка доступа должна сначала проверить адрес MAC для клиента. Точно так же и клиентский ПК должен знать имя точки доступа.

Механизм WiredEquivalencyPrivacy (WEP), определенный в стандарте IEEE 802.11, обеспечивает еще один уровень безопасности. Он опирается на алгоритм шифрования RC4компании RSA DataSecurity с 40- или 128-разрядными ключами. Несмотря на то, что использование WEP несколько снижает пропускную способность, эта технология заслуживает более пристального внимания. Дополнительные функции WEP затрагивают процессы сетевой аутентификации и шифрования данных. Процесс аутентификации с разделяемым ключом для получения доступа к беспроводной сети использует 64-разрядный ключ — 40-разрядный ключ WEP выступает как секретный, а 24-разрядный вектор инициализации (InitializationVector) — как разделяемый. Если конфигурация точки доступа позволяет принимать только обращения с разделяемым ключом, она будет направлять клиенту случайную строку вызова длиной 128 октетов. Клиент должен зашифровать строку вызова и вернуть зашифрованное значение точке доступа. Далее точка доступа расшифровывает полученную от клиента строку и сравнивает ее с исходной строкой вызова. Наконец, право клиента на доступ к сети определяется в зависимости от того, прошел ли он проверку шифрованием. Процесс расшифровки данных, закодированных с помощью WEP, заключается в выполнении логической операции «исключающее ИЛИ» (XOR) над ключевым потоком и принятой информацией. Процесс аутентификации с разделяемым ключом не допускает передачи реального 40-разрядного ключа WEP, поэтому этот ключ практически нельзя получить путем контроля-за сетевым трафиком. Ключ WEP рекомендуется периодически менять, чтобы гарантировать целостность системы безопасности.

Еще одно преимущество беспроводной сети связано с тем, что физические характеристики сети делают ее локализованной. В результате дальность действия сети ограничивается лишь определенной зоной покрытия. Для подслушивания потенциальный  злоумышленник должен будет находиться в непосредственной физической близости, а значит, привлекать к себе внимание. В этом преимущество беспроводных сетей  с точки зрения безопасности. Беспроводные сети имеют также уникальную особенность: их можно отключить или модифицировать их параметры, если безопасность зоны вызывает сомнения.

Возможности

Идея беспроводной среды  весьма привлекательна, так как ее компоненты обеспечивают временное  подключение к существующей кабельной  сети, помогают организовать резервное  копирование в существующую кабельную  сеть, гарантируют определенный уровень  мобильности и позволяют снять  ограничения на максимальную протяженность  сети, накладываемые медными или  даже оптоволоконными кабелями.

 
Применение

Трудность установки кабеля - фактор, который дает беспроводной среде неоспоримое преимущество. Она может оказаться особенно полезной в следующих ситуациях: в помещениях, заполненных людьми (например, в прихожей или приемной);

• для людей, которые не работают на одном месте (например, для врачей или медсестер);
• в изолированных помещениях и зданиях;
• в помещениях, планировка которых часто меняется;
• в строениях (например, памятниках истории или архитектуры), где прокладывать кабель непозволительно.

 
Типы беспроводных сетей

В зависимости от технологии беспроводные сети можно разделить  на три типа:

• локальные вычислительные сети;
• расширенные локальные вычислительные сети;
• мобильные сети (переносные компьютеры).

Основные различия между  этими типами сетей - параметры передачи. Локальные и расширенные локальные  вычислительные сети используют передатчики  и приемники, принадлежащие той  организации, в которой функционирует  сеть. Для переносных компьютеров в качестве среды передачи сигналов выступают AT&T, МCI, Sprint, местные телефонные компании и их общедоступные службы.

 
Локальные вычислительные сети

Типичная беспроводная сеть выглядит и функционирует практически  так же, как обычная, за исключением  среды передачи. Беспроводной сетевой  адаптер с трансивером установлен в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены  кабелем.

 
Точки доступа

Трансивер, называемый иногда точкой доступа (accesspoint), обеспечивает обмен сигналами между компьютерами с беспроводным подключением и остальной  сетью. В беспроводных ЛВС используются небольшие настенные трансиверы. Они устанавливают радиоконтакт между переносными устройствами. Такую сеть нельзя назвать полностью  беспроводной именно из-за использования  этих трансиверов.

 
Способы передачи

Беспроводные локальные  сети используют четыре способа передачи данных:

• инфракрасное излучение;
• лазер;
• радиопередачу в узком спектре (одночастотная передача);
• радиопередачу в рассеянном спектре.

 
Инфракрасное  излучение

Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный  сигнал, так как в противном  случае значительное влияние будут  оказывать другие источники, например окна. Этот способ позволяет передавать сигналы с большой скоростью, поскольку инфракрасный свет имеет  широкий диапазон частот. Инфракрасные сети способны нормально функционировать  на скорости 10 Мбит/с. Существует четыре типа инфракрасных сетей

• Сети прямой видимости.

Как говорит само - название, в таких сетях передача возможна лишь в случае прямой видимости между передатчиком и приемником.

• Сети на рассеянном инфракрасном излучении.

При этой технологии сигналы, отражаясь от стен и потолка, в  конце концов достигают приемника. Эффективная область ограничивается примерно 30 м (100 футами), и скорость передачи невелика из-за большого уровня внешних помех.

• Сети на отраженном инфракрасном излучении.

В этих сетях оптические трансиверы, расположенные рядом  с компьютером, передают сигналы  в определенное место, из которого они  переадресуются соответствующему компьютеру.

• Широкополосные оптические сети.

Эти инфракрасные беспроводные сети предоставляют широкополосные услуги, соответствуют жестким требованиям  мультимедийной среды и практически  не уступают кабельным сетям.

Хотя скорость и удобство использования инфракрасных сетей  очень привлекательны, возникают трудности при передаче сигналов на расстояние более 30 м. К тому же такие сети подвержены помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве организаций.

 
Лазер

Лазерная технология похожа на инфракрасную тем, что требует  прямой видимости между передатчиком и приемником. Если по каким-либо причинам луч будет прерван это прервет и обмен данными.

 
Радиопередача в  узком спектре (одночастотная передача)

Этот способ напоминает вешание  обыкновенной радиостанции. Пользователи настраивают передатчики и приемники  на определенную частоту. При этом прямая видимость необязательна, площадь  вещания составляет около   (500 000 квадратных метров).

Сигнал высокой частоты, который используется, не проникает  через металлические или железобетонные преграды. Доступ к такому способу  связи осуществляется через поставщика услуг, например Motorola. Поставщик услуг  соответствует всем требованиям FCC (FederalCommunicationsCommission). Связь относительно медленная (около 4.8 Мбит/с).

 
Радиопередача в  рассеянном спектре

При этом способе сигналы  передаются в некоторой в полосе частот, что позволяет избежать проблем  связи, присущих одночастотной передаче.

Доступные частоты разделены  на каналы, или интервалы. Адаптеры в течение предопределенного  промежутка времени настроены на установленный интервал, после чего переключаются на другой интервал. Переключение всех компьютеров в  сети происходит синхронно.

Чтобы защитить данные от несанкционированного доступа, применяют кодирование. Скорость передачи в 250 Кбит/с (килобит в секунду) относит данный способ к разряду  самых медленных. Но есть сети, построенные  на его основе, которые передают данные со скоростью до 2 Мбит/с на расстояние до 3,2 км на открытом пространстве и до 120 м внутри здания.

 
Передача «точка-точка»

Данный способ передачи несколько  выходит за рамки существующего  определения сети. Технология передачи «точка-точка» предусматривает обмен  данными только между компьютерами, в отличие от взаимодействия между  несколькими компьютерами и периферийными  устройствами. Однако,чтобы организовать сеть с беспроводной передачей, надо использовать дополнительные компоненты, такие, как одиночные и хост-трансиверы. Их можно устанавливать как на автономных компьютерах, так и на компьютерах, подключенных к сети.

Эта технология, основанная на последовательной передаче данных, обеспечивает:

• высокоскоростную и безошибочную передачу, применяя радиоканал «точка-точка»;
• проникание сигнала через стены и перекрытия;
• скорость передачи от 1,2 до 38,4 Кбит/с на расстояние до 60 м внутри здания и на 530 м в условиях прямой видимости.

Подобные системы позволяют  передавать сигналы между компьютерами, между компьютерами и другими  устройствами, например принтерами или  сканерами штрих-кода.

 
Расширенные локальные  сети

Некоторые типы беспроводных компонентов способны функционировать  в расширенных локальных вычислительных сетях так же, как их аналоги - в кабельных сетях. Беспроводной мост, например, предназначен для соединения сетей, находящихся друг от друга  на расстоянии до нескольких километров.

 
Многоточечное беспроводное соединение

Компонент, называемый беспроводным мостом (wirelessbridge), помогает установить связь между удаленными сетями без  участия кабеля. Мост может использовать технологию радиопередачи в рассеянном спектре для создания магистрали, соединяющей несколько сетей. Расстояние между ними, в зависимости от условий, может достигать нескольких километров. Стоимость эксплуатации такого устройства зачастую оказывается ниже аренды линии  связи.

 
Беспроводные  мосты дальнего действия

Если расстояние, которое  покрывает беспроводной мост, недостаточно, можно установить мост дальнего действия. Для работы с сетями Ethernet и TokenRing на расстояниях до 40 км он также использует технологию радиопередачи в рассеяном  спектре. Его стоимость (как и  обыкновенного беспроводного моста) может оказаться вполне удовлетворительной, так как отпадут затраты на аренду микроволновых каналов или линий Т1. Линия Т1 - это стандартная цифровая линия, предназначенная для передачи данных со скоростью до 1,544 Мбит/с. По ней можно передавать и речь, и данные.

 
Мобильные сети

В беспроводных мобильных  сетях в качестве среды передачи выступают телефонные системы и  общественные службы. При этом используются:

• пакетное радиосоединение;
• сотовые сети;
• спутниковые станции.

Работники, которые постоянно  находятся в разъездах, могут  воспользоваться этой технологией: имея при себе переносные компьютеры или PDA (PersonalDigitalAssistants), они будут  обмениваться электронной почтой, файлами  и другой информацией.

Такая форма связи удобна, но довольно медленна. Скорость передачи от 8 Кбит/с до 28,8 Кбит/с. А если запущена, система коррекции ошибок, скорость становится еще меньше. Для подключения переносных компьютеров к основной сети применяют беспроводные адаптеры, использующие технологию сотовой связи. Небольшие антенны, установленные на переносных компьютерах, связывают их с окружающим радиоретрансляторами.

 
Пакетное радиосоединение

При пакетном радиосоединении  данные разбиваются на пакеты (подобные сетевым пакетам), в которых содержится следующая информация:

• адрес источника;
• адрес приемника;
• информация для коррекции ошибок.

Пакеты передаются на спутник, который транслирует их в широковещательном  режиме. Затем устройства с соответствующим  адресом принимают эти пакеты.

 
Сотовые сети

Сотовые цифровые пакеты данных (CellularDigitalPacketData, CDPD) используют ту же технологию, что и сотовые телефоны. Они  передают данные по существующим для передачи речи сетям в те моменты, когда эти сети не заняты. Это очень быстрая технология связи с задержкой в доли секунды, что делает ее вполне приемлемой для передачи в реальном масштабе времени. В сотовых сетях, как и в других беспроводных сетях, необходимо найти способ, который позволит подключиться к существующей кабельной сети.

NorteloutofMississauga (Онтарио, Канада) - компания, которая производит интерфейсный  блок Ethernet (EthernetInterfaceUnit, EIU), предназначенный  для этой цели.

 
Микроволновые системы

Микроволновая технология помогает организовать взаимодействие между  зданиями в небольших, компактных системах, например в университетских городках. В настоящее время микроволновая  технология наиболее распространенный в Соединенных Штатах метод передачи данных на дальние расстояния. Он идеален  при взаимодействии в прямой видимости  двух точек, таких, как:

• спутник и наземная станция;
• два здания;
• любые объекты, которые разделяет большое открытое пространство (например, водная поверхность или пустыня).

Микроволновая система состоит  из следующих компонентов.

• Двух радиотрансиверов.

Один для генерации  сигналов (передающая станция), а другой - для приема (приемная станция).

• Двух направленных антенн.

Они нацелены друг на друга  так, чтобы осуществить прием  сигналов, передаваемых трансиверами. Эти антенны часто устанавливают  на вышки, чтобы покрыть большие  расстояния.

Требования

Существует только одно жёсткое условие для настройки в качестве клиента беспроводной сети. Вам нужен адаптер беспроводной связи, поддерживаемый программу и волну.

Перед тем, как подключиться к беспроводной сети, вам нужно  будет узнать о ней несколько  вещей. В этом примере мы подключаемся к сети, которая называется my_net, и шифрование в ней отключено.

Пример 

В этом примере мы не используем шифрование, но это небезопасно. В следующем разделе вы узнаете, как её включить, почему это так  важно, и почему некоторые технологии шифрования всё же не могут полностью  обеспечить вашу информационную безопасность.

Нам нужно удостовериться, что наш адаптер распознаётся во FreeBSD:

# ifconfig -a

wi0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST>mtu 1500

        inet6 fe80::202:2dff:fe2d:c938%wi0 prefixlen 64 scopeid 0x7

inet 0.0.0.0 netmask 0xff000000 broadcast 255.255.255.255

ether 00:09:2d:2d:c9:50

media: IEEE 802.11 Wireless Ethernet autoselect (DS/2Mbps)

status: no carrier

ssid ""

stationname "FreeBSD Wireless node"

channel 10 authmode OPEN powersavemode OFF powersavesleep 100

wepmode OFF weptxkey 1

Теперь мы можем изменить настройки адаптера на те, что соответствуют  нашей сети:

# ifconfig wi0 inet 192.168.0.20 netmask 255.255.255.0 ssidmy_net

Теперь заменим 192.168.0.20 и 255.255.255.0 на правильные IP-адрес и сетевую маску в нашей проводной сети.Запомните, что наша точка доступа выступает в роли моста для данных между беспроводной и проводной сетями, так что они будут доступны для других устройств, находящихся в сети, как будто они тоже находятся в проводной сети.

Как только мы это выполнили, то сможем получить ping от хостов в проводной сети, как будто вы подключены посредством обычных проводов.

Если мы столкнемся с проблемами при работе в беспроводной сети, удостоверимся, что мы ассоциированы (подключены) с точкой доступа:

# ifconfig wi0

должна выдать некоторую информацию, и мы должны увидеть:

status: associated

Если статус не будет соответствовать associated, это может значить, что мы оказались вне зоны досягаемости точки доступа, включили шифрование или, возможно, имеются проблемы с конфигурацией.

Шифрование

Шифрование в беспроводной сети имеет важное - значение, потому что у вас нет больше возможности ограничить сеть хорошо защищённой областью. Данные вашей беспроводной сети вещаются по всей окрестности, так что любой заинтересовавшийся может их считать. Вот здесь используется шифрование. Шифруя данные, посылаемые в эфир, вы делаете их прямой перехват гораздо более сложным для всех любопытных.

Двумя наиболее широко применяемыми способами шифрования данных между  вашим клиентом и точкой доступа  являются WEP и ipsec.

WEP

WEP является сокращением  от WiredEquivalencyProtocol (Протокол Соответствия  Проводной сети). WEP является попыткой  сделать беспроводные сети такими  же надёжными и безопасными,  как проводные. К сожалению,  он был взломан и сравнительно  легко поддаётся вскрытию. Это  означает также, что он не  тот протокол, на который следует  опираться, когда речь идёт  о шифровании критически важных  данных.

WiFi - WirelessFidelity

WiFi (читается "вайфай" с  ударением на втором слоге) - это  промышленное название технологии  беспроводного обмена данными,  относящееся к группе стандартов  организации беспроводных сетей  IEEE 802.11.

Какое оборудование необходимо для создания беспроводной сети?    

 Для каждого устройства, участвующего в беспроводной  сети, необходим беспроводной сетевой  адаптер, также называемый беспроводной  сетевой картой. Все современные  ноутбуки, некоторые настольные  компьютеры, смартфоны и PDA уже  оснащены встроенными беспроводными  сетевыми адаптерами. Однако, во  многих случаях для создания  беспроводной сети сетевые адаптеры  необходимо приобретать отдельно.  
     Популярные сетевые адаптеры для ноутбуков имеют форм-фактор PC Card(PCMCIA), соответственно, для настольных компьютеров существуют модели с интерфейсом PCI, беспроводные USB-адаптеры можно подключать как портативные, так и в настольные системы, для PDA существуют адаптеры с интерфейсами СompactFlash и SDIO. 
     Для создания небольшой беспроводной локальной сети из двух (в некоторых случаях - и большего числа) устройств достаточно иметь необходимое число сетевых адаптеров.