Архитектура, компоненты сети и стандарты, организация сети, физически уровень IЕЕЕ 802.11, канальный уровень IЕЕЕ 802.11, типы и разновидности сое

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

Кубанский государственный  технологический университет 

(КубГТУ)

 

 

 

Реферат

 

 

Пояснительная записка курсовой работе 26 с., 5 рис., 2 табл.

 

АРХИТЕКТУРА, КОМПОНЕНТЫ СЕТИ И СТАНДАРТЫ, ОРГАНИЗАЦИЯ СЕТИ, ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ IEEE 802.11, КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ IEEE 802.11, ТИПЫ И РАЗНОВИДНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ, БЕЗОПАСНОСТЬ WI-FI СЕТЕЙ

 

 

Цель работы состоит в  ознакомлении c радиосетью Wi-Fi. А также в выполнении практической части.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

1 Архитектура, компоненты сети и стандарты 5

2 Организация сети 10

2.1 Физический уровень IEEE 802.11 10

2.2 Канальный уровень IEEE 802.11 11

3 Типы и разновидности соединений 13

4 Безопасность Wi-Fi сетей 14

5 Практическая часть 20

5.1 Задание  №1 20

5.2 Задание №2 21

5.3 Задание  №3 22

Заключение 23

Список используемой литературы 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Удобство беспроводных технологий знакомо каждому. Мы давно пользуемся мобильными телефонами, рациями, спутниковым  телевидением и прочими беспроводными  устройствами. Wi-Fi - это ещё одна сфера  нашей жизни, сделавшая шаг к  комфорту беспроводного соединения. Технология Wi-Fi уже используется для  соединения ноутбука с MP3-плеером, принтером  и даже домашним кинотеатром –  эра умного дома уже наступает, и  беспроводные технологии занимают в  таком доме важное место. Множество  преимуществ есть и у профессионального  применения Wi-Fi. Вы можете выходить в  интернет, находясь в кафе или ресторане, аэропорту или автомобиле, главное  – быть в зоне действия ближайшей  точки доступа. В своем офисе  Вы можете объединить компьютеры сотрудников  в беспроводную сеть и избавиться, наконец, от бесконечных сетевых  кабелей. Находясь дома, Вы можете расположиться  с ноутбуком в любой комнате (или даже в саду!) и продолжать работу там, где удобно, а не там  где есть подключение к сети.

 

Большинство современных  портативных устройств (ноутбуки, КПК, смартфоны) уже имеют встроенные средства для работы в беспроводных сетях. Если же в Вашем устройстве нет встроенных беспроводных возможностей, то их можно дополнительно приобрести и установить. Для ноутбука это  могут быть Wi-Fi карточки, вставляющиеся  в разъем PCMCIA, или внешний USB-адаптер; для КПК или смартфона это, как правило, Wi-Fi SDIO карта (предполагает наличие SDIO разъема на Вашем КПК  или смартфоне). Представьте, как  удобно соединяться с корпоративной  сетью Вашего офиса, находясь в кофейне, ресторане или даже в общественном парке. Представьте, как легко переехать  из одного офиса в другой, не теряя  вложений в установку локальной  сети. Представьте, насколько просто перемещать и добавлять сотрудников, когда не нужно перетаскивать  кабели и оборудование.

 

Wi-Fi – это популярный  термин, обозначающий высокочастотную  беспроводную локальную сеть (WLAN). Технология Wi-Fi стремительно набирает  популярность во многих компаниях  как альтернатива сети, построенной  при помощи кабелей и проводов. Wi-Fi предлагает своим пользователям  свободу перемещения. Провода,  приковывавшие людей к их рабочему  столу, больше не нужны. Технология Wi-Fi позволяет передавать информацию в сети при помощи радиосигнала. По сути, этот сигнал почти ничем не отличается от радиосигнала, принимаемого сотовым телефоном.

 

Wi-Fi может использоваться  для распространения сигнала  в квартире или конференц-зале, или на расстояние в несколько  километров. Как правило, одна  точка доступа может обеспечить  радиус действия до 100-200 метров. Помимо  домашних и офисных сетей, Wi-Fi получил широкое распространение  в сфере организации публичного  доступа в Интернет. Hot-spot отражает  сам принцип развертывания таких  сетей - в виде «пятен», определяется  обычно параметрами базовой станции  даёт любому возможность подключиться  к сети при помощи своего  ноутбука, карманного компьютера  или смартфона, оснащённого Wi-Fi-адаптером.

 

Чтобы подключиться к Wi-Fi, прежде всего, необходим компьютер со встроенным или дополнительно приобретённым Wi-Fi-адаптером. Большинство выпускаемых  сейчас ноутбуков оснащены встроенным беспроводным адаптером; для остальных  существует PCMCIA-адаптер беспроводной сети размером чуть больше кредитной  карты. Нужно лишь оказаться в  зоне действия Hot-spot, и адаптер автоматически  найдёт точку доступа, о чём сообщит  Вам индикацией беспроводного соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Архитектура, компоненты сети и стандарты

 

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - это  стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда  несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач.                   802.11 - первый промышленный стандарт для  беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks ), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может  быть сравнен со стандартом 802.3 для  обычных проводных Ethernet сетей.

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 определяет порядок организации беспроводных сетей на уровне управления доступом к среде (MAC-уровне) и физическом (PHY) уровне. В стандарте определен  один вариант MAC (Medium Access Control) уровня и  три типа физических каналов.

Подобно проводному Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования  единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной  посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей  передачи и адресате. Это позволяет  другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это  позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения  пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного  приема. Если ACK не получено, попытка  передачи пакета данных будет повторена.

В стандарте предусмотрено  обеспечение безопасности данных, которое  включает аутентификацию для проверки того, что узел, входящий в сеть, авторизован  в ней, а также шифрование для  защиты от подслушивания.

На физическом уровне стандарт предусматривает два типа радиоканалов и один инфракрасного диапазона.

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может  состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется  базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа  и находящиеся в пределах радиуса  ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.

 

В настоящее время существует множество стандартов семейства IEEE 802.11:

 

1.   802.11 - первоначальный  основополагающий стандарт. Поддерживает  передачу данных по радиоканалу  со скоростями 1 и 2 (опционально)  Мбит/с.

2.   802.11a - высокоскоростной  стандарт WLAN. Поддерживает передачу  данных со скоростями до 54 Мбит/с  по радиоканалу в диапазоне  около 5 ГГц. 

3.   802.11b - самый распространенный  стандарт. Поддерживает передачу  данных со скоростями до 11 Мбит/с  по радиоканалу в диапазоне  около 2,4 ГГц. 

4.   802.11c - Стандарт, регламентирующий  работу беспроводных мостов. Данная  спецификация используется производителями  беспроводных устройств при разработке  точек доступа.

5.   802.11d - Стандарт определял  требования к физическим параметрам  каналов (мощность излучения и  диапазоны частот) и устройств  беспроводных сетей с целью  обеспечения их соответствия  законодательным нормам различных  стран.

6.   802.11e - Создание данного  стандарта связано с использованием  средств мультимедиа. Он определяет  механизм назначения приоритетов  разным видам трафика - таким,  как аудио- и видеоприложения.  Требование качества запроса,  необходимое для всех радио  интерфейсов IEEE WLAN.

7.   802.11f - Данный стандарт, связанный с аутентификацией,  определяет механизм взаимодействия  точек связи между собой при  перемещении клиента между сегментами  сети. Другое название стандарта  - Inter Access Point Protocol. Стандарт, описывающий  порядок связи между равнозначными  точками доступа.

8.   802.11g - устанавливает  дополнительную технику модуляции  для частоты 2,4 ГГц. Предназначен, для обеспечения скоростей передачи  данных до 54 Мбит/с по радиоканалу  в диапазоне около 2,4 ГГц. 

 

9.   802.11h – Разработка  данного стандарта связана с  проблемами при использовании  802.11а в Европе, где в диапазоне  5 ГГц работают некоторые системы  спутниковой связи. Для предотвращения  взаимных помех стандарт 802.11h имеет  механизм "квазиинтеллектуального" управления мощностью излучения  и выбором несущей частоты  передачи. Стандарт, описывающий управление  спектром частоты 5 ГГц для  использования в Европе и Азии.

10. 802.11i (WPA2) – Целью создания  данной спецификации является  повышение уровня безопасности  беспроводных сетей. В ней реализован  набор защитных функций при  обмене информацией через беспроводные  сети - в частности, технология AES (Advanced Encryption Standard) - алгоритм шифрования, поддерживающий ключи длиной 128, 192 и 256 бит. Предусматривается  совместимость всех используемых  в данное время устройств - в частности, Intel Centrino - с 802.11i-сетями. Затрагивает протоколы 802.1X, TKIP и  AES.

11. 802.11j - Спецификация предназначена  для Японии и расширяет стандарт 802.11а добавочным каналом 4,9 ГГц.

12.  802.11n - Перспективный  стандарт, находящийся на сегодняшний  день в разработке, который позволит  поднять пропускную способность  сетей до 100 Мбит/сек. 

13.  802.11r - Данный стандарт  предусматривает создание универсальной  и совместимой системы роуминга  для возможности перехода пользователя  из зоны действия одной сети  в зону действия другой.

 

Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего три, определенных Инженерным институтом электротехники и радиоэлектроники (IEEE), это: 802.11b, 802.11g и 802.11a.

 

Сравнение стандартов беспроводной передачи данных:

 

Стандарт

 

802.11b

 

802.11g

 

802.11a

 

Количество используемых радиоканалов

 

3 не перекрывающихся

 

3 не перекрывающихся

 

8 не перекрывающихся

 

Частотный диапазон

 

2.4 ГГц

 

2.4 ГГц

 

5 ГГц

 

Макс. скорость передачи данных

 

11 Мб/с

 

54 Мб/с

 

54 Мб/с

 

Примерная дальность действия

 

30 м при 11 Мб/с

100 м при 1 Мб/с

 

15 м при 54 Мб/с

50 м при 11 Мб/с

 

12 м при 54 Мб/с

100 м при 6 Мб/с

 

 

 

802.11b. В окончательной  редакции широко распространенный  стандарт 802.11b был принят в 1999 г. и благодаря ориентации на  свободный от лицензирования  диапазон 2,4 ГГц завоевал наибольшую  популярность у производителей  оборудования. Пропускная способность  (теоретическая 11 Мбит/с, реальная  — от 1 до 6 Мбит/с) отвечает требованиям  большинства приложений. Поскольку  оборудование 802.11b, работающее на  максимальной скорости 11 Мбит/с,  имеет меньший радиус действия, чем на более низких скоростях,  то стандартом 802.11b предусмотрено  автоматическое понижение скорости  при ухудшении качества сигнала.

 К началу 2004 года в  эксплуатации находилось около  15 млн. радиоустройств 802.11b.

В конце 2001-го появился - стандарт беспроводных локальных сетей 802.11a, функционирующих в частотном  диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные ЛВС стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, т. е. примерно в пять раз быстрее  сетей 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.

К недостаткам 802.11а относятся  большая потребляемая мощность радиопередатчиков  для частот 5 ГГц, а также меньший  радиус действия (оборудование для 2,4 ГГц  может работать на расстоянии до 300 м, а для 5 ГГц — около 100 м). Кроме  того, устройства для 802.11а дороже, но со временем ценовой разрыв между  продуктами 802.11b и 802.11a будет уменьшаться.

802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения WLAN, функционирующих в нелицензируемом  частотном диапазоне 2,4 ГГц. Максимальная  скорость передачи данных в  беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Стандарт 802.11g представляет  собой развитие 802.11b и обратно  совместим с 802.11b. Соответственно  ноутбук с картой 802.11g сможет подключаться  и к уже действующим точкам  доступа 802.11b, и ко вновь создаваемым  802.11g. Теоретически 802.11g обладает достоинствами  двух своих предшественников. В  числе преимуществ 802.11g надо отметить  низкую потребляемую мощность, большую  дальность действия и высокую  проникающую способность сигнала.  Можно надеяться и на разумную  стоимость оборудования, поскольку  низкочастотные устройства проще  в изготовлении.