Реклама в журнале

Перспективы беспроводных сетей Wi-Fi

Опубликовано в журнале "Компьютер Price" http://www.comprice.ru/

Виктор Куц <victor_kootz@mail.ru>

В последнее время явно намечается тенденция увеличения компьютеров дома, так что сейчас во многих квартирах можно встретить уже не один, а два, а то и три компьютера. А это требует появления дешевых и удобных средств для их общения, т.е. объединения этих компьютеров в сеть. Самая неприятная проблема, которую необходимо решать при установке сети, - прокладка кабеля. Хотя в некоторые современные дома в стены и стали встраивать проводку Ethernet, это, конечно же, скорее исключение, чем правило. Пробить же стену для прокладки кабеля - дорогое и трудоемкое удовольствие. Многие пользователи идут самым легким путем и протягивают витую пару под ковром или за мебелью, но согласитесь, кабель - это не лучший предмет украшения домашнего интерьера. Именно для таких людей лучше всего подойдут беспроводные сети. Сегодня наиболее используемым (в первую очередь, в США) и перспективным стандартом домашних (и не только) беспроводных сетей является IEEE 802.11b (который часто называют Wi-Fi). Конечно, в России такие сети пока не так сильно распространены, как в США, где продается 65% всех беспроводных чипов, производимых в мире, но, насколько можно судить, это всего лишь вопрос времени.

Как и большинство современных беспроводных стандартов, IEEE 802.11b работает в диапазоне частот 2,4 ГГц (ISM диапазон). Популярность этого частотного диапазона обусловлена тем, что в США он открыт для свободного использования. Стандарт IEEE 802.11b обеспечивает приемлемую производительность при относительно невысокой стоимости используемого оборудования. IEEE 802.11b обеспечивает максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с проводной сетью 10 BaseT Ethernet. При этом такая пропускная способность получается только в том случае, если в каждый момент времени только одно устройство в сегменте сети осуществляет передачу данных. Чем больше пользователей одновременно работают в сети, тем хуже - у IEEE 802.11b нет отдельного канала для определения коллизий, поэтому используется метод множественного доступа к среде передачи CSMA/CA, который при использовании среды передачи более чем одним пользователем делит полосу пропускания на всех. Поэтому в беспроводной сети иметь число пользователей более чем 10 - 15 на каждую точку доступа будет не самым лучшим решением.

Устойчивая связь в сети IEEE 802.11b, по утверждению производителей оборудования, возможна на расстояние более 100 м. Следует отметить, что эти утверждения соответствуют истине, как правило, только при условии прямой видимости, что, согласитесь, в домашних условиях практически недостижимо. Препятствия типа стен, пола, металлических панелей, труб и т.д. сильно снижают расстояние устойчивой связи. При низком уровне сигнала в приемнике для обеспечения надежности соединения передатчик 802.11b автоматически понижает скорость связи. Альтернативные скорости включают 5 Мбит/с, 2 Мбит/с и 1 Мбит/с. Для увеличения дальности передачи возможно применение отдельных активных антенн (со встроенными усилителями сигнала). При точной ориентации активной антенны возможна работа IEEE 802.11b на расстоянии до 10 км, но такая связь, честно говоря, имеет небольшую практическую ценность и относится к разряду "рекордов ради рекордов".

История развития Wi-Fi восходит к далекому 1990 году, когда Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.11. Эта группа занялась разработкой всеобщего стандарта для радиооборудования и сетей, работающих на частоте 2,4 ГГц, со скоростями доступа 1 и 2 Мбит/с. Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация IEEE 802.11, ставшая первым стандартом для беспроводных сетей Wireless LAN (WLAN). Однако к тому времени заложенная первоначально скорость передачи данных в беспроводной сети уже не удовлетворяла потребностей пользователей. Для того чтобы сделать технологию WLAN популярной, дешевой, а главное, удовлетворяющей современным жестким требованиям бизнес-приложений, разработчики IEEE в сентябре 1999 года расширили спецификации предыдущего стандарта. Его новое название - IEEE 802.11b, особой оригинальностью не отличалось, но ряд нововведений позволили поднять скорость работы до 11 Мбит/с, что было сопоставимо со скоростями широко распространенных тогда 10-мегагерцовых сетей Ethernet.

В сетях стандарта IEEE 802.11b используются два типа оборудования - клиент, который обычно представляет собой компьютер, укомплектованный беспроводной сетевой интерфейсной картой NIC (Network Interface Card), и точку доступа AP (Access Point), которая выполняет роль моста между беспроводной и проводной сетями. Точка доступа обычно содержит в себе приемопередатчик, а также интерфейс проводной сети Ethernet. В качестве беспроводной станции может выступать сетевая карта с интерфейсом PCI (или USB), а для ноутбуков - PC Card или встроенное решение. Многие из современных моделей ноутбуков, даже не укомплектованные беспроводными сетевыми адаптерами, готовы к их применению и имеют встроенные антенны и слоты типа mini-PCI для соответствующих карт.

Стандарт IEEE 802.11b определяет два режима работы сети - режим "точка-точка" и "клиент/сервер". В режиме "клиент/сервер" беспроводная сеть состоит из, как минимум, одной АР, подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных оконечных NIC. Режим "точка-точка" - это простая сеть, в которой связь между многочисленными станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. Такой режим полезен в том случае, если инфраструктура беспроводной сети не имеет четко выраженной структуры (например, в отелях, аэропортах, на вокзалах или, в конце концов, дома).

IEEE 802.11b работает в частотном диапазоне 2,4 ГГц, обычно используя полосу частот 83 МГц (2,400 - 2,483 ГГц). Для модуляции сигнала применяется радиочастотный метод DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - метод прямой последовательности. Кроме него, в базовой технологии IEEE 802.11 изначально использовался еще один радиочастотный метод FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - метод частотных скачков, кардинально отличающийся от DSSS и несовместимый с ним. Метод FHSS, использующий в работе один из 79 каналов, постоянно переключающихся по специальной схеме, каждый из которых имеет ширину 1 МГц, позволяет использовать очень простую схему приемопередатчика, однако, к сожалению, такая схема работы накладывает ограничения на скорость передачи - всего 2 Мбит/с.

При использовании метода DSSS весь диапазон делится на 14 каналов, для исключения взаимных помех разнесенных друг от друга на 25 МГц. Данные пересылаются с использованием одного из этих каналов без переключения на другие каналы. Но и здесь не обошлось без ограничений: в одном месте возможно одновременное использование всего лишь 3 каналов связи. При этом скорость передачи данных варьируется в зависимости от уровня помех: при их отсутствии подключение и работа производятся на максимальной скорости - 11 Мбит/с. Когда же расстояние между источником и приемником увеличивается или в эфире появляются наводки, адаптер IEEE 802.11b динамически снижает скорость до 5,5 или даже до 1 - 2 Мбит/c. Но если снова появится возможность устойчивой работы на более высокой скорости, передатчик автоматически вернется на более высокую скорость.

Безопасность беспроводных сетей

Одной из главных проблем беспроводных сетей является их безопасность. Ведь злоумышленник, имея ноутбук с адаптером IEEE 802.11b и находясь рядом с помещением (а при использовании антенн с усилением - и со зданием), в котором имеется беспроводная сеть, может без особого труда проникнуть в нее (со всеми вытекающими из этого последствиями). Причем факт прослушивания сети практически невозможно зафиксировать, да и в отличие от традиционных атак по Интернету, привычный Firewall в данных условиях ничем не поможет.

Конечно, спецификации IEEE 802.11b изначально предусматривали аппаратную систему криптографической защиты данных WEP (Wired Equivalent Privacy), однако использующиеся в ней ключи размером 40/64 или 128 бит в современных условиях никак не могут обеспечить должный уровень защиты. Так, например, 64-битное шифрование можно взломать в считанные минуты, а 128-битное, несмотря на то что эта схема гораздо устойчивее, при должном старании также может быть взломана, пусть для этого хакеру и придется затратить больше времени.

Позже на смену стандарту WEP пришел чуть более продвинутый WPA. Однако с точки зрения всеобщей стандартизации все эти схемы защиты являются скорее заплатками, споры о надежности которых не утихают до сих пор, нежели органичной частью беспроводной технологии. Поэтому в настоящее время идет работа над официальным стандартом 802.11i, который будет описывать принципы и механизмы защиты беспроводных локальных сетей от всех известных на сегодняшний день "напастей". В стандарте 802.11i будет реализована система обновления ключей перед началом каждой сессии, кроме того, будет осуществляться проверка пакетов на предмет их принадлежности к данной сессии (дело в том, что в целях несанкционированного доступа хакеры могут повторять проходившие в сети пакеты). Для управления криптографическими ключами будет использоваться стандартная служба аутентификации при удаленном доступе RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service), а также спецификация IEEE802.1x Как видно, заявка на новую спецификацию является довольно всеобъемлющей, так как в ее рамках разработчикам придется охватить множество разнородных вопросов, поэтому и окончательное ее принятие будет задержано как минимум до следующего года.

А до этого времени следует ясно понимать, что организовать 100% безопасную сеть на IEEE 802.11b практически невозможно, поэтому, принимая решение об ее развертывании, следует учитывать все возможные риски и, в случае необходимости, организовать защиту данных на этапах, предшествующих их передачу по сети.

Развитие стандарта IEEE 802.11b

Сегодня, в период бурного развития беспроводных сетевых технологий, на рынке, кроме ставшего уже фактическим стандартом IEEE 802.11b, существует и чуть более новый, но гораздо менее популярный стандарт 802.11a, работающий в диапазоне частот 5,15- 5,35 ГГц (U-NII - Unlicensed National Information Infrastructure) и обеспечивающий скорость обмена 54 Мбит/с. Минимальная скорость составляет 6 Мбит/с. По замыслам разработчиков, он в ближайшем будущем должен был вытеснить IEEE 802.11b, однако пока применяется лишь в отдельных дорогих корпоративных сетях и, естественно, в тестовых лабораториях. Отельные точки доступа IEEE 802.11a могут работать в двух частотных диапазонах, т.е. помимо собственной спецификации, поддерживают еще и 802.11b, но следует отметить, что прямой совместимости между этими стандартами нет.

Более высокая частота хороша тем, что IEEE 802.11a работает вне диапазона 2,4 ГГц, который, честно говоря, в последнее время пользуется большой популярностью среди производителей самых различных бытовых устройств, поэтому он может оказаться изрядно "засорен". Ведь в нем работают устройства BlueTooth, беспроводные радионаушники, и даже микроволновые печи, и те используют именно этот диапазон частот. А с печкой, сами понимаете, тягаться кому-либо будет нелегко. Так что, если в вашем конкретном случае в диапазоне 2,4 ГГц слишком много шумов, то использование IEEE 802.11a может оказаться намного эффективнее, чем IEEE 802.11b. Кроме того, в случае использования более высокочастотных сетей удастся избежать пересечения с существующими сетями IEEE 802.11b, и они не будут видны друг для друга. Однако радиоволны частотой 5 ГГц проникают через преграды еще хуже, чем 2,4 ГГц, поэтому IEEE 802.11a не сможет работать на полной скорости на том расстоянии, на котором у 802.11b не возникнет проблем.

Проблемы защиты сетей IEEE 802.11a стоят так же остро, как и для IEEE 802.11b, хотя, благодаря увеличенной до 152 бит разрядности пароля WEP, они должны представлять собой более твердый "орешек", чем их низкочастотные собратья. Но, повторюсь еще раз, это преимущество чисто теоретическое, и возлагать на него хоть какие-то надежды я бы не советовал.

При всех достоинствах стандарта IEEE 802.11a, высокая цена оборудования и отсутствие совместимости с популярными решениями IEEE 802.11b оставляют ему мало шансов на завоевание сколь-нибудь заметной доли рынка беспроводных сетей, тем более что на подходе еще одна спецификация IEEE 802.11 - IEEE 802.11g. Основное ее достоинство в том, что она обеспечивает пропускную способность сети, сравнимую с 802.11a, и в то же время, занимая частотный диапазон 2,4 ГГц, обратно совместима с устройствами 802.11b.

Хотя сейчас уже и появились отдельные образцы оборудования IEEE 802.11g, основанные на так называемых черновых (Draft) версиях стандарта, следует помнить, что он еще окончательно не утвержден, поэтому вполне вероятно, что оборудование одного производителя не будет работать с оборудованием другого, также возможны и другие проблемы с совместимостью устройств. До окончательного утверждения стандарта, запланированного на июль нынешнего года, спецификация IEEE 802.11g должна пройти еще два этапа обсуждения, в котором участвуют более 100 компаний-производителей компьютерного и сетевого оборудования, а также программного обеспечения.

Эйфория от стремительного развития Hi-Tech- производства, которая не покидала разработчиков почти в течение всех 90-х годов прошлого века, привела к тому, что многие стандарты принимались исходя из сильно преувеличенных предпосылок. Они отражали скорее интересы разработчика, а не пользователя. В полной мере это сказалось на беспроводных сетях. В результате, мы имеем три навязанных нам (пользователям) стандарта IEEE 802.11 - a, b и g, первые два из которых не совместимы друг с другом, а третий все еще не принят окончательно, и, к тому же, каждый из этих стандартов использует собственную технологию модуляции передаваемого сигнала.

И последнее. Так как мобильные станции и точки доступа являются СВЧ-устройствами, у многих возникают вопросы по поводу безопасности использования компонентов Wi-Fi. Хорошо известно, что чем выше частота радиоизлучения, тем опаснее оно для человека. Ведь до сих пор не утихают споры о вредности излучений даже мобильных телефонов, работающих на гораздо меньших частотах. Антенны сетевых карт и, тем более, точек доступа являются источниками высокочастотного излучения, и хотя мощность излучаемого сигнала невелика, все же не следует находиться в непосредственной близости от работающей антенны. Как правило, безопасным расстоянием является расстояние порядка нескольких десятков сантиметров от приемо-передающих частей.


Играйте и выигрывайте! Интернет лотерея iLoto.net
Реклама в журнале

Copyright © <LMTH>. Все материалы являются собственностью их авторов.
При перепечатывании ссылка на http://www.magaz.org/ как на источник
информации обязательна. Правила использования материалов журнала