WiFi technológia

• charakterizujte bezdrôtové siete
• popíšte základné technológie bezdrôtových sietí
• popíšte štandardy a protokoly bezdrôtových sietí
• popíšte technické prostriedky bezdrôtových sietí, antény, prístupové body (AP)
• definujte prístupovú metódu (CSMA/CA), popíšte topológie klient – AP, Ad Hoc

Bezdrôtové siete a technológie

Prenosovým médiom bezdrôtových sietí je vzduch. Nevyužívajú kabeláž, ale používajú pre komunikáciu frekvenčné žiarenie.

IrDa - Definovaná konzorciom IrDa - bezdrôtová komunikácia pomocou infračerveného žiarenia.(PAN)

Bluetooth - Technológia Bluetooth je definovaná štandardom IEEE 802.15.1. Spadá do kategórie osobných počítačových sietí, tzv. Personal Area Network (PAN). Bluetooth pracuje v ISM pásme 2,4 GHz (rovnakom ako u Wi-Fi). K prenosu využíva metódy FHSS.

Wi-Fi - skratka pre „Wireless Fidelity“, je sada štandardov pre bezdrôtové lokálne siete LAN (WLAN) v súčasnosti založených na špecifikácii IEEE 802.11. Wi-Fi bolo navrhnuté pre bezdrôtové zariadenia a lokálne siete, dnes sa používa najčastejšie na pripojenie k internetu. Umožňuje osobe so zariadením s bezdrôtovým adaptérom (PC, notebook, PDA) pripojenie k internetu v blízkosti prístupového bodu - access point (AP).

Štandardy  WiFi 

(802.11)

• WEP (Wired Equivalent Privacy)
• WPA (Wi-Fi Protected Access)
• WPA 1
• WPA Enterprise (WPA)
• WPA PSK (WPA Personal)

(802.11i)

WPA2 (WI-FI Protected access 2)

WPA2 Enterprise (WPA2)

WPA2 Personal (WPA2-PSK)

Špecifikácie WiFi

Wi-Fi je založené na špecifikáciách IEEE 802.11. Požívajú sa 4 verzie.

Technické prostriedky pre WiFi siete

1.    Prístupový bod ( access point (AP) )
2.    Bezdrôtový smerovač
3.    karty PCI ( pre stolové počítače)
4.    karty PCMCIA ( pre notebooky)
5.    adaptér USB
 

Antény

Rozsiahlejšie WiFi siete sa neobídu bez kvalitných antén. Anténny systém dodávaný k bežným prístupovým bodom sa hodí na pokrytie menších budov, ale na väčší dosah nie je vhodný. V bežnej praxi majú antény integrované vo WiFi kartách dosah okolo 30 metrov v budovách a 300 metrov na voľnom priestranstve. No pre niektoré anténne systémy nie je problém preklenúť aj 5 kilometrové vzdialenosti. Antény majú predovšetkým príjmať a vysielať signál. Antény môžeme rozdeľovať podľa viacerých kritérií ako napr. ich výkon, typ, účel a mnohé iné. No najzákladnejšie je rozdelenie podľa smerovosti. Rozdelí antény podľa toho, do akého smeru distribuje signál.

• Všesmerové antény  
• Sektorové 
• Smerové

Všesmerové antény  šíria signál do všetkých strán, takže pokrývajú uhol 360°. Sú najbežnejším typom antén. používajú sa tam, kde je potrebné súvislé pokrytie. Ich pokrytie je však krátke.

Sektorové antény vyžarujú do určitého uhlu, napríklad vykrývajú uhol 180° alebo iba 60°. Používajú sa na vykrytie špecifických oblastí a pri potrebe zabrániť signálu, aby prenikal mimo túto oblasť.

Smerové antény sú podobné sektorovým anténam. Ide o smerové parabolické antény, takzvané sitá, alebo antény typu Yagy. Tieto antény žiaria iba do jedného bodu a sú najčastejšie používané na dlhšie spoje. Sústreďujú energiu anténneho žiariča do jedného bodu, preto dožiaria na oveľa väcšiu vzdialenosť, ako všesmerové antény.

Prístupové body (AP)

Každá sieť 802.11 obsahuje 4 základné druhy fyzických komponentov :

• Distribučný systém
• Prístupový bod AP ( access point )
• Bezdrôtové médium 
• Pracovné stanice ( hocijaké zariadenie s WiFi kartou - notebook, pc, mobil, pda )

Distribučný systém je logická komponenta štandardu 802.11 používaná k presmerovaniu dátového toku na stanicu skutočného určenia podľa jej aktuálnej polohy. Ide o chrbticovú sieť, ktorú takmer vždy zastáva Ethernet.

Prístupový bod je prepojenie (most) medzi chrbticovou sieťou ( Ethernetom ) a samotnou bezdrôtovou sieťou a zabezpečuje dôležité funkcie ako napríklad bezpečnosť siete, šifrovanie a pod.. Prístupovým bodom je vo väčšine prípadov router alebo switch pre siete WLAN s anténou.

Bezdrôtové médium je pre WiFi sieť tým, čo je kabeláž pre ethernetové siete. V podstate ide o priestor, ktorým sa šíria rádiové vlny (vzduch, vzduchoprázdno, voda).

Prístupové metódy

Pre bezdrôtovú komunikáciu na zdieľanom médiu (šírenie elektromagnetického poľa priestorom) je používaný protokol CSMA / CA (Ethernet používa na vodičoch CSMA / CD).

CSMA 

Stanica „odpočúva“ situáciu na prenosovom médiu. Ak nik nevysiela, začne vysielať. Ak niekto vysiela, čaká. Pomerne často však nastane situácia, že začnú vysielať súčasne dve stanice, ktoré čakali na koniec vysielania inej stanice. Nastáva konflikt, pri ktorom je vysielaný signál obidvoch staníc znehodnotený. Po rozpoznaní konfliktu obidve stanice prerušia vysielanie a ďalší pokus o vysielanie je realizovaný po náhodnom časovom intervale.

Pôvodná CSMA nemá detekciu kolízie (nedokáže pri vysielaní súčasne odpočúvať, čo sa deje na sieti), takže odvysiela celý paket bez ohľadu na kolíziu a konflikt rozpozná až vtedy, keď od cielovej stanice neobdrží potvrdenie o príjme paketu.

CSMA/CD (CSMA s Collision Detection) 

Dokáže odpočúvať pri vysielaní. Stanica, ktorá prvá rozpoznala kolíziu na sieti, vyšle varovný JAM - signál, ktorý je pre všetky vysielajúce stanice jednoznačným príkazom na okamžité ukončenie vysielania. Tak sa doba trvania kolízií na médiu minimalizuje.

CSMA/CA (CSMA s Collision Avoidance) 

Dokáže predchádzať kolíziam. Využíva sa tam, kde je nemožné detekovať kolízie - napr. v bezdrôtových sieťach. Má schopnosť počúvať nosný signál a rozpoznať, či práve niekto vysiela. Pri obsadenom médiu nevysiela. Ak však začne vysielanie, a dôjde ku kolízii, nedokáže kolíziu detekovať a dokončí vysielanie celej relácie - príjemca v dôsledku kolízie signál neprijme - vysielanie bolo zbytočné. Na minimalizáciu rizika vzniku kolízie používa CSMA/CA nasledovnú techniku:

Po ukončení vysielania jednej stanice nasleduje povinná pauza - povinný interval medzi vysielanými rámcami. V jeho priebehu si všetky stanice vygenerujú náhodné číslo - čas, po ktorý nesmú začať vysielať po skončení povinnej pauzy. Stanica, ktorá si "vylosuje" najkratší čas čakania, začne po jeho uplynutí vysielať - a ostatné stanice podľa obsadenej nosnej poznajú, že už nesmú vysielať; čakajú na uvoľnenie média a cyklus sa opakuje. Za normálnej situácie ku kolízii nedôjde; určitá možnosť kolízie vzniká iba v prípade, že dve stanice si náhodou "vylosujú" presne rovnaký čas povinného oneskorenia a obidve začnú vysielať presne v ten istý okamih. Pravdepodobnosť takejto náhody je však veľmi malá.

Typy sietí Ad-hoc / AP

• Ad-hoc siete 
• Infraštruktúrne siete (AP prístupový bod)

Ad-hoc siete - navzájom sa spájajú dvaja klienti, ktorí sú v rovnocennej pozícii (peer-to-peer). Vzájomná identifikácia prebieha pomocou SSID. Obe strany musia byť v priamom rádiovom dosahu, čo je typické pre malú sieť alebo príležitostné spojenia, kedy sú počítače vo vzdialenosti niekoľkých metrov.

Infraštruktúrne siete - obsahuje jeden alebo viac prístupových bodov (AP - Access Point), ktoré vysielajú svoje SSID. Klient si podľa názvov sietí vyberie, ku ktorej sa pripojí. Niekoľko prístupových bodov môže mať rovnaký SSID identifikátor a je plne záležitosťou klienta, ku ktorému sa pripojí. Môže sa napríklad prepájať v závislosti na sile signálu a umožňovať tak klientovi voľný pohyb vo väčšej sieti (tzv. roaming).

Access Point - Prístupový bod (AP) riadi komunikáciu medzi wi-fi zariadeniami. Prístupové body je možné použiť pre poskytovanie rôznych služieb pre lokálnu sieť a pripojenie k internetu.