WI-FI
FI - это современная беспроводная технология передачи данных по радиоканалу (wireless, wlan wifi).
Любое оборудование, соответствующее стандарту IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.
Строго говоря, фраза Wi-Fi, когда ее придумали, никак не расшифровывалась. Это гораздо позже придумали расшифровку ранее составленных букв: Wireless Fidelity, что в переводе с английского - беспроводная точность. Изначально же аббревиатура была придумана как что-то созвучное модному слову "ХАЙ ФАЙ". Стоит так же отметить, что есть и более длинное название термина: EEE 802.11b. Зародился Wi-Fi в 1985 году, в США, после того как была открыта частотная часть радиоканала для использования без специального разрешения.
Самым первым стандартом, получившим наибольшее распространение, стал стандарт IEEE 802.11b. Оборудование, соответствующее стандарту 802.11b, появилось ещё в 2001 году, и до сих пор большинство беспроводных сетей по-прежнему работает с использованием этого стандарта, а также выпускается множество беспроводных Wi-Fi устройств с поддержкой 802.11b.
Радиоволны, которые используются для Wi-Fi связи очень похожи на радиоволны используемые в рациях, приемниках, сотовых телефонах и других устройствах. Но Wi-Fi имеет несколько заметных отличий от других радиоприборов.
Связь ведется на частотах 2,4 - 5 Ггц. Эта частота намного выше, чем частоты, пригодные для мобильных телефонов, портативных радиостанций и телевидения. Чем выше частота сигнала, тем большее количество информации передается.
Они используют сетевые стандарты, такие как 802.11:
· 802.11a работает с частотой в 5 Ггц и может иметь скорость до 54 Мбит в секунду. Он также использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), более развитый алгоритм кодирования. Это значительно снижает искажения.
· 802.11b является самым медленным и наименее дорогим стандартом. В свое время его стоимость сделали стандарт популярным, но теперь этот стандарт считается отсталым, так как быстрее стандарты становятся менее дорогими. 802.11b транслируется на частоте 2,4 ГГц. Он имеет возможность передавать до 11 мегабит. В алгоритме есть код для ускорения передачи данных.
· 802.11g транслируется с той же частотой в 2,4 ГГц, как 802.11b, но в несколько раз быстрее - он может передать более 54 мегабит информации в секунду. 802.11g скоростной, так как он использует тот же OFDM алгоритм кодирования, как и 802.11a.
· 802.11n является новейшим стандартом, который широко распространен. Этот стандарт существенно повышает скорость и дальность. Теоретически стандарт 802.11g передает 54 мегабит в секунду, хотя реально скоростью составляет около 24 мегабит в секунду из-за перегрузки сети. 802.11n может достичь скорости 140 мегабит в секунду. Этот стандарт в настоящее время в проекте.
Другие 802,11 стандарты созданы для конкретных беспроводных сетей, например для глобальных сетей (WAN) внутри транспортных средств.
В последнее время активно развивается еще одна группа стандартов для беспроводных сетей - 802.16 или Wi-MAX. Стандарты этой группы предназначены для построения сетей масштаба города. От стандартов 802.11 их отличает увеличенный радиус действия (2-6 км) и скорость передачи данных (от 1 до 134.4 Мбит/сек).
Выбор используемого стандарта и оборудования необходимо проводить с учетом действующего законодательства. Поскольку в разных странах требования к используемым частотам и мощности радиопередатчиков существенно различаются, производители оборудования выпускают различные версии одной и той же модели для разных регионов. В нашей стране нет радиочастот, открытых для свободного использования, поэтому для использования радиоканала необходимо получить соответствующее разрешение.
Принципы функционирования беспроводной связи Wi-Fi
Беспроводная сеть использует радиоволны точно так же как радиоприемники, мобильные телефоны, телевизоры. На самом деле беспроводная связь Wi-Fi более похожа на двустороннюю радиосвязь. Вот что происходит:
. Адаптер Wi-Fi преобразует поток данных в электрический радиосигнал и передает его через антенну.
2. Wi-Fi маршрутизатор получает радиосигнал и дешифрует его. Маршрутизатор Wi-fi отправляет данные с помощью физических, проводных соединений.
Фактически нам без проводов не обойтись. Но провода находятся только у провайдера. У нас же все красиво, и без лишних кабелей.
Это работает и в обратном направлении, маршрутизатор получает информацию из интернета и переводит его в радиосигнал, отправляя его потом беспроводным адаптером компьютера.Fi радио может передаваться по любому из трех диапазонов рабочих частот. Или, они могут менять частоты на ходу. Смена частот помогает снизить помехи.
Для того чтобы работал Wi-Fi необходимо соответствующее оборудование для беспроводной связи, которое сейчас выпускают достаточное количество производителей. Все оборудование можно поделить на:
. точку доступа
2. беспроводной роутер
И у первого и у второго устройства, по сути, одинаковая начинка - приемопередающий модуль. Отличаются они между собой лишь режимами работы. Основное отличие одинаковых беспроводных устройств, выпускаемых разными производителями, это их программное обеспечение.
Беспроводное соединение устанавливается между двумя точками доступа (в качестве второй точки может быть роутер). Каждая беспроводная точка может соединиться только с одной точкой. Беспроводной роутер - это умная точка доступа. Это устройство позволяет обмениваться данными трем и более беспроводным точкам.
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Мбит/с - наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения.
По сути, точка доступа является приёмо-передатчиком радиосигнала и, как у любого такого устройства, у нее есть определенный радиус действия. Обычный WiFi-роутер позволяет передавать сигнал на расстояние до 90 м в зоне прямой видимости. В помещении же все зависит от многих факторов: планировка, толщина и материал стен, наличие других излучателей радиосигнала и др. Но, как правило, мощности передатчика простой точки доступа вполне достаточно для «покрытия» небольшого офиса из трех-четырех кабинетов или квартиры, площадью 150 м2. При необходимости зону покрытия можно увеличить, установив в местах слабого приема специальные точки доступа, работающие в режиме «повторителя». Они принимают сигнал от основной точки, усиливают, и передают дальше.
Типы и разновидности соединений
. Соединение Ad-Hoc (точка-точка).
Все компьютеры оснащены беспроводными картами (клиентами) и соединяются напрямую друг с другом по радиоканалу работающему по стандарту 802.11b и обеспечивающих скорость обмена 11 Mбит/с, чего вполне достаточно для нормальной работы.
. Инфраструктурное соединение
Данная модель используется когда необходимо соединить больше двух компьютеров. Сервер с точкой доступа может выполнять роль роутера и самостоятельно распределять интернет-канал.
. Точка доступа, с использованием роутера и модема
Точка доступа включается в роутер, роутер - в модем (эти устройства могут быть объединены в два или даже в одно). Теперь на каждом компьютере в зоне действия Wi-Fi, в котором есть адаптер Wi-Fi, будет работать интернет.
. Клиентская точка
В этом режиме точка доступа работает как клиент и может соединятся с точкой доступа работающей в инфраструктурном режиме. Но к ней можно подключить только один МАС-адрес. Здесь задача состоит в том, чтобы объединить только два компьютера. Два Wi-Fi-адаптера могут работать друг с другом напрямую без центральных антенн.
. Соединение мост
Компьютеры объединены в проводную сеть. К каждой группе сетей подключены точки доступа, которые соединяются друг с другом по радио каналу. Этот режим предназначен для объединения двух и более проводных сетей. Подключение беспроводных клиентов к точке доступа, работающей в режиме моста невозможно.
Оборудование, предназначенное для работы в стандарте 802.11, в основном делится на два класса - это клиенты и точки доступа (Access Point). Роль клиентов могут играть настольные компьютеры, ноутбуки, КПК, телефоны, принтеры, игровые приставки и прочая портативная и стационарная бытовая техника, оборудованная Wi-Fi-модулем. Если в ПК или КПК изначально отсутствует поддержка беспроводных сетей, то в большинстве случаев это можно с легкостью восполнить приобретением соответствующего адаптера, который может быть реализован в форме практически любой платы расширения. Точки доступа обычно выполнены в виде отдельного внешнего устройства, подключаемого непосредственно к кабелю проводной сети Ethernet или к любому другому совместимому источнику широкополосного доступа в Интернет. Иногда точки доступа комбинируют с каким-либо другим устройством, например, весьма распространены ADSL-модемы, совмещенные с точкой доступа Wi-Fi. На точку доступа возлагается львиная часть работы по обслуживанию беспроводной сети: она должна не только поддерживать радиопередачу со всеми клиентами и связывать сеть с внешним миром, но и регулировать трафик, обрабатывать данные и совершать массу других операций. Также в некоторых случаях может потребоваться и дополнительное оборудование: например, при недостаточном уровне сигнала нужны антенны, а при необходимости соединения между собой двух сетей - мосты.
Оборудование
Для построения беспроводной ЛВС необходимо оборудование следующих типов:
· Точки доступа (Access Point, AP), используются для подключения пользователей к ЛВС по радиоканалу;
· Беспроводные мосты (Wireless Brigde), используются для объединения двух и более ЛВС по радиоканалу;
· Внешние антенны, используются для усиления радиосигнала и/или для изменения направления распространения сигнала;
· Сетевые радио-карты для клиентов (Wireless Netcard), используются для подключения компьютера клиента к АР;
· Контроллеры беспроводной сети (Wireless LAN Controllers), используются для централизованного управления всей беспроводной сетью предприятия.
Точки доступа подразделяются на автономные (Autonomous) и упрощенные (Lightweight).
Отличие упрощенных точек доступа заключается в необходимости использования контроллера беспроводной сети. В этом случае весь интеллект сосредотачивается в контроллере, а точка доступа выступает только в роли радиоприемника/передатчика. Контроллер обеспечивает:
· Автоматическое получение точками доступа текущей конфигурации;
· Автоматический выбор канала и мощности каждого передатчика для обеспечения оптимальной зоны покрытия и предотвращения помех, вызванных перекрытием зон покрытия передатчиков с одинаковым радиоканалом;
· Централизованное применение политик безопасности и качества обслуживания (QoS);
· Обеспечение роуминга мобильных пользователей.
Применять упрощенные точки доступа целесообразно в сетях с большим количеством точек доступа и зоной охвата сложной геометрической формы.
Автономные точки доступа обычно применяются в случаях, когда их число невелико, например для организации радиоканала между зданиями или для беспроводных сетей с небольшой зоной покрытия, для обеспечения которой достаточно 1-2 точек.
В некоторых случаях устройства могу совмещать в себе функции AP и Wireless Bridge, например Cisco Aironet 1300, причем, при наличии двух радиопередатчиков, устройство может одновременно выполнять обе функции.
Обеспечение безопасности в сетях Wi-fi
Безопасности беспроводных сетей следует уделять особое внимание из-за использования незащищенной среды передачи данных. Поскольку любой находящийся в зоне охвата беспроводной сети злоумышленник имеет возможность свободно прослушивать и передавать данные, возникает необходимость защиты сети от несанкционированного подключения, а передаваемых данных от прослушивания.
На сегодняшний день существуют следующие стандарты безопасности сетей Wi-Fi:
· WEP - самый первый и наиболее уязвимый, заключается в шифровании передаваемых данных статическим ключом, используется алгоритм RC4;
· WPA - модернизированный WEP, добавлены алгоритмы динамической смены ключа (TKIP) и проверки целостности пакета (MIC), возможно применение стандарта авторизации пользователей 802.1x, для шифрования передаваемых данных используется алгоритм RC4;
· WPA2 и 802.11i - наиболее современные стандарты безопасности беспроводных сетей, отличаются от WPA применением криптостойких алгоритмов шифрования AES, RSA, 3DES.
Помимо аутентификации пользователя и шифрования передаваемых по радиоканалу данных на активном оборудовании используются политики безопасности. В зависимости от результатов авторизации пользователь может помещаться в определенный VLAN и к нему могут применятся листы контроля доступа.
Все современное оборудование обладает мощными средствами обеспечения безопасности, включая поддержку наиболее совершенных способов защиты, однако при выборе оборудования и методов защиты следует учитывать, что применение современных протоколов аутентификации и шифрования налагает серьезные ограничения на оборудование и программное обеспечение пользователей беспроводной сети. Особенно актуальной проблема может стать при создании хот-спотов, так как заранее невозможно определить технические характеристики подключаемого оборудования.
Для ограничения доступа посторонним устройствам в Wi-Fi-сети применяется шифрование данных. В каждое устройство, включая точку доступа, прописывается специальный ключ (фраза), которым шифруются данные, передаваемые «по воздуху». Сам же ключ в «эфир» не передается, по этому «перехватить» его не возможно. Теоретически, конечно, существует возможность подобрать ключ к сети. Но эта возможность обратно пропорциональна длине ключа. Поэтому рекомендуют создавать ключ как можно большей длины (с большим количеством символов).
Дополнительно некоторые точки доступа позволяют прописывать физические адреса (МАС-адреса) конкретных беспроводных устройств, которые должны иметь доступ в сеть - другим устройствам соединение предоставляться не будет.
Преимущества Wi-Fi:
. Отсутствие проводов
2. Передача данных в сети осуществляется по воздуху на очень высокой частоте, которая не воздействует на человека и не создает помехи для электронной техники.
. Мобильность.
. Так как беспроводная сеть не привязана к проводам, Вы можете свободно изменять местоположение Ваших компьютеров в зоне покрытия точки доступа, не беспокоясь о нарушениях связи. Сеть легко монтируется и демонтируется, при переезде в другое помещение Вы можете даже забрать свою сеть с собой.
. Уникальность технологии
. Возможна установка в местах, где прокладка проводной сети по тем или иным причинам невозможна или нецелесообразна, например, на выставках, залах для совещаний.
Недостатки Wi-Fi:
. Относительно высокая стоимость оборудования
2. Скорость доступа зависит от среды передачи
. Хотя технология на сегодняшний день позволяет достичь скоростей до 108мб/c, что сравнимо со скоростью кабельных сетей, скорость напрямую зависит от среды передачи сигнала.
. Для улучшения качества сигнала возможно использование внешних дополнительных антенн: узконаправленной для соединения в зоне прямой видимости, либо когда необходимо чтобы сигнал распространялся в одном направлении и всенаправленной, когда необходимо увеличить зону покрытия в помещении.
Безопасность беспроводной сети
Существующее на сегодняшний день Wi-Fi оборудование оснащено множеством средств обеспечения безопасности и при профессиональной настройке позволяет достичь практически 100% гарантии защищенности Вашей сети.
Подводя итоги, можно констатировать, что современные возможности технологий беспроводной передачи данных обеспечивают решение широкого круга задач обеспечения безопасности информации, в том числе контроля доступа, идентификации, блокирования несанкционированного доступа, скрытой мобильной связи и др.Fi технологии становятся все более совершенными и качество их соединения и безопасность стремительно приближается к возможностям обычного, широко используемого, проводного соединения. Главное теперь - успеть за развитием технологий, суметь рассмотреть в них и использовать то, чего многие не замечают.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Коэн, А. О перспективах рынка беспроводной связи. Получено из <https://www.velcom.ru/ar44-page1.html>
. <https://www.wifi-spb.ru/txt/kak-rabotaet-wifi-svyaz.htm>
. <https://www.life-prog.ru/view_computer.php?id=3>
. <https://linux.ucoz.kz/publ/network/set/chto_predstavljajut_soboj_besprovodnye_seti/7-1-0-8>
. <https://rmt.ru/articles.html?article=64>
. <https://simplewireless.ru/blog/2011/01/unique_classification_wireless/>
. <https://www.asvcorp.ru/tech/radio.lan/hl_cat.htm>
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рисунок 1
Рисунок 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Сравнительна таблица:
| Критерии | Wi-Fi роутер NETGEAR WNR1000-100RUS <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71075003/>Wi-Fi роутер ASUS WL-520GC <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71000386/>Wi-Fi роутер NETGEAR JWNR2000-100RUS <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71066515/>Роутер NETGEAR WNR612-100RUS <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71072354/>Wi-Fi роутер NETGEAR WNR3500L-100RUS <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71075841/> | ||||
| Цена | 1 299 руб. | 2 099 руб. | 1 799 руб. | 1 499 руб. | 3 599 руб. |
| Сетевые протоколы | Сетевые протоколы DNS, NAT, DHCP, L2TP | DHCP, L2TP, IPSec | DHCP, L2TP | L2TP | DHCP, L2TP |
| Multiple SSID | 802.11b, 802.11g, 802.11n | 802.11b, 802.11g | 802.11b, 802.11g, 802.11n | 802.11b, 802.11g, 802.11n | 802.11b, 802.11g, 802.11n |
| WEP-шифрование | 64 бит, 128 бит | 64 бит, 128 бит | 64 бит, 128 бит | 64 бит, 128 бит | 64 бит, 128 бит |
| Индикаторы | Power, Internet, Status, LAN | Power, Internet, WLAN, LAN | Power, Internet, Status, LAN | Power, Internet, WLAN, LAN | Power, Internet, Status, LAN |
| Firewall | Есть | Есть | Есть | Есть | |
| Статическая маршрутизация | Есть | Есть | Есть | Есть | |
| Dynamic DNS | Есть | ||||
| Высота | 2.8 см | 3 см | 17.3 см | 14.5 см | 17.5 см |
| Глубина | 11.8 см | 16.5 см | 11.6 см | 9.4 см | 13 см |
| Ширина | 17.5 см | 22 см | 3.3 см | 3 см | 3.5 см |
| Вес | 0.280 кг | 0.22 кг | 0.216 кг | 0.14 кг | 0.33 кг |
| Дополнительная информация | Live Parental Controls с гибкой настройкой параметров фильтра, несколько SSID гостевых сетей (с особой системой безопасности и ограничениями доступа), счетчик использование широкополосного канала для доступа к Интернету, кнопки отключения питания и Wi-Fi | кнопка WPS для быстрого подключения устройств к Wi-Fi сети, гостевая Wi-Fi сеть (с особой системой безопасности и ограничениями доступа), счетчик трафика для контроля расходов. | создание отдельной гостевой Wi-Fi сети (без доступа в локальную сеть), одновременная работа в Интернете и с серверами локальных ресурсов благодаря технологии Dual Access,поддержка IPTV (просмотр каналов на ноутбуке или настольном ПК), настройка на русском языке, счетчик трафика (для контроля затрат на Интернет), двойная защита домашней сети от угроз из Интернета | Live Parental Controls для защиты детей от «нежелательных» сайтов, кнопка WPS для быстрого подключения устройств к Wi-Fi сети, гостевая Wi-Fi сеть (с особой системой безопасности и ограничениями доступа), счетчик трафика для контроля расходов. |
По моему мнению, наиболее выгодной покупкой будет являться Wi-Fi роутер NETGEAR WNR1000-100RUS <https://www.eldorado.ru/cat/detail/71075003/>, т.к. он сочетает в себе качество, многообразие функции по доступной цене.