Беспроводные компьютерные сети

Оглавление

Права человека на доступ к Интернету

  • Социальные сети объединили единомышленников, предоставив возможность стать частью интересных групп и сообществ. Каждый второй зарегистрирован в ВКонтакте, Фейсбуке или Твитере.
  • Благодаря многочисленным услугам можно осуществлять финансовые операции, не выходя из дома.

Недостатки Интернета также весомы:

  • компьютеры, подключенные к Интернету, подвергаются вирусным атакам, которые наносят непоправимый ущерб информации;
  • кража личной информации не защищена стопроцентно;
  • материалы шокирующего содержание могут попадаться на глаза, независимо от желания.

Какой бывает Интернет? Для одних — это полезное изобретение, для других — рисковое времяпрепровождение. Самая большая его проблема — способность сглаживать реальный и виртуальный миры, где нереальность может показаться настолько заманчивой, что возвращаться к жизни в оффлайне совсем не хочется.

Интернет — наилучшее средство общения среди человечества в реальном времени. Связаться с другом, который находится в другой части мира, можно за считанные секунды. К тому же разработчики ежегодно внедряют новые виды подключения к Сети, которые становятся еще быстрее и надежнее.

Wi-Fi

Стандарт беспроводной передачи данных Wi-Fi был создан специально для объединения нескольких компьютеров в единую локальную сеть. Обычные проводные сети требуют прокладки множества кабелей через стены, потолки и перегородки внутри помещений. Также имеются определенные ограничения на расположение устройств в пространстве. Беспроводные сети Wi-Fi лишены этих недостатков: можно добавлять компьютеры и прочие беспроводные устройства с минимальными физическими, временными и материальными затратами. Для передачи информации беспроводные устройства Wi-Fi используют радиоволны из спектра частот, определенных стандартом IEEE 802.11. Существует четыре разновидности стандарта Wi-Fi (табл. 4). 802.11n поддерживает работу сразу в двух частотных диапазонах одновременно на четыре антенны. Суммарная скорость передачи данных при этом достигается 150–600 Мбит/с.

Таблица 4. Разновидности стандарта Wi-Fi
Стандарт 802.11b 802.11g 802.11a 802.11n
Количество используемых неперекрывающихся радиоканалов 3 3 3 11
Частотный диапазон, ГГц 2,4 2,4 5 2,4/5
Максимальная скорость передачи данных в радиоканале, Мбит/с 11 54 54 150–600

Плюсы и минусы

Сформулируем некоторые ключевые особенности стандарта Wi-Fi. К его достоинствам относятся:

  • высокая скорость передачи данных;
  • компактность;
  • большое разнообразие модулей под разные задачи;
  • высокий уровень стандартизации и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей;
  • защита передаваемых данных.

Основные недостатки таковы:

  • большое энергопотребление и невозможность работы в течение длительного времени от автономных источников питания;
  • относительно высокая стоимость (по сравнению с Bluetooth и ZigBee).

Области применения

Характерные особенности стандарта Wi-Fi диктуют основные области его применения. Это:

  • Автомобильная электроника. Модули Wi-Fi могут применяться в системах мониторинга автотранспорта и в бортовых автомобильных системах, поскольку тут практически отсутствуют ограничения по потреблению энергии.
  • Системы удаленного управления и телеметрии. Модули Wi-Fi могут применяться наряду с модулями технологий Bluetooth, ZigBee, Short Range RF 434/868 МГц. Главные преимущества — высокая скорость передачи данных и высокий уровень стандартизации.
  • Компьютерная и офисная техника. Построение компьютерных сетей для обмена большими потоками данных с высоким уровнем безопасности.

Все перечисленные применения в одинаковой мере актуальны для России и других стран с достаточным уровнем технического оснащения.

Устройства Wi-Fi

Одним из наиболее популярных в России производителей модулей Wi-Fi является тайваньская компания WIZnet. В линейке ее продукции присутствует четыре их основных разновидности (табл. 5). Модуль WIZ610wi  был одной из первых разработок компании. В нем имеется богатый функционал, предоставляемый встроенным стеком Wi-Fi высокого уровня с поддержкой командного интерфейса. Но модуль имел некоторые технические проблемы: очень высокое энергопотребление, сильный нагрев во время работы и большое время загрузки после включения питания. Большинство этих проблем было устранено в модуле WIZ620wi , который, по сути, представляет собой улучшенную и усовершенствованную версию модуля WIZ610wi. Кроме того, WIZ620wi стал поддерживать Wi-Fi 802.11n (2,4 ГГц), на что не был способен его предшественник.

Таблица 5. Модули компании WIZnet
Модуль Описание Режимы Фото
Wiz610wi IEEE 802.11b/g 20 дБм; штырьковый разъем. Serial–Wi-Fi; точка доступа; узел беспроводной сети; шлюз.
Wiz620wi Доработанный и улучшенный аналог WIZ610wi. Не pin-to-pin. Serial–Wi-Fi; точка доступа; узел беспроводной сети; шлюз.
WizFi210 IEEE 802.11b/g
8 дБм; под пайку.
Только Serial–Wi-Fi.
WizFi220 Pin-to-pin аналог WizFi210, но с увеличенной мощностью (до 17 дБм). Только Serial–Wi-Fi.

Модуль WizFi210  — самый новый и самый перспективный в линейке. Функционал его ограничен только поддержкой режима работы Serial–Wi-Fi, благодаря чему удалось значительно снизить энергопотребление устройства. Добавлены режимы пониженного энергопотребления (в режиме Standby всего 5 мкА). По этим показателям модуль приближается к некоторым разновидностям модулей Bluetooth и даже ZigBee. Это еще один пример попытки нескольких беспроводных стандартов Short Range RF вступить в конкуренцию.

Модуль WizFi220 — полный аналог модуля WizFi210, но с увеличенной выходной мощностью. Дальность связи может достигать нескольких сотен метров, что позволит ему в ряде случаев конкурировать с модулями, поддерживающими радиосвязь в частотных диапазонах 434/868 МГц и с Bluetooth-модулем WT41 компании Bluegiga (табл. 3).

Что такое беспроводные сети?

Эксперты утверждают, что беспроводные сети — это технологии, предназначенные для отправки информации без применения проводов. Расстояние между приемником и передатчиком может быть различным — от нескольких сантиметров (для блютуз) до десятков или сотен тысяч километров. Такие технологии применяют в разных сферах жизни — для подключения к Интернету, создания мобильной сети, дистанционного управления разными механизмами и т. д.

Беспроводные компьютерные сети — группа устройств, обеспечивающих подключение устройств друг к другу или Интернету без применения кабельной продукции. В роли носителя данных выступают радиоволны.

Проводные сети: особенности, плюсы и минусы

Современные офисные проводные сети используют, как правило, витую пару и порты стандарта RJ-45. Работа проводных сетей описываются стандартами IEEE 802.3. На сегодняшний день используется два основных стандарта:

  • IEEE 802.3u с максимальной пропускной способностью 100 Мбит/с. Сегодня встречается только в бюджетных ноутбуках, старых компьютерах, включая сетевое оборудование, либо в устройствах, где высокая скорость не нужна;
  • IEEE 802.3ab с максимальной пропускной способностью 1000 Мбит/с на сегодняшний день является наиболее распространенным — гигабитные сетевые карты интегрируются в большинство материнских плат, на рынке есть широкий выбор сетевого оборудования, в том числе недорогого.

Существует так же стандарт IEEE 802.3an, позволяющий при определенных условиях достичь скорости в 10 Гбит/с при использовании обычной медной витой пары. Поддержку данного стандарта можно встретить в рабочих станциях и серверах, однако 10-Гигабитные коммутаторы стоят слишком дорого для SOHO, что тормозит замещение гигабитной сети 10-гигибатной. Есть промежуточные решения — гигабитные коммутаторы с 2-4 10-гигабитными SFP+ разъемами, что позволяет подключить сервер или другой сегмент сети по 10-гигабитному интерфейсу.

Плюсы проводной сети

Основное достоинство проводной сети – стабильность и надежность работы.

Высокая скорость и стабильность работы. Итак, возьмем распространенную конфигурацию сети со скоростью работы 1 Гбит/с. Эта скорость доступна для каждого клиента в сети и не делится между ними, плюс, это скорость в каждую сторону, т.е. суммарная пропускная способность может достигать 2000 Мбит/с (IEEE 802.3ab). Кроме того, есть поддержка больших пакетов (Jumbo Frame, это пакеты по 9кб и 16кб), что позволяет увеличить скорость при передаче больших объемов данных за счет сокращения передачи служебной информации, а также снизить нагрузку на процессор. Еще одним способом, повышающим пропускную способность сети, является агрегация каналов (IEEE 802.3ad), которая позволяет получить пропускную способность выше 1 Гбит/с. Наконец, витая пара эффективно работает при длине провода до 100 м без ухудшения стабильности и скорости соединения.

Оборудование. Гигабитный контроллер проводной сети сегодня интегрирован в любую продающуюся материнскую плату, т.е. по факту является бесплатным для пользователя. Кабели тоже относительно дешевы, плюс, их можно нарезать самостоятельно до нужной длины. Сетевое оборудование на рынке есть, что называется, на любой вкус и кошелек, всегда можно найти недорогие и при этом эффективные решения.

Безопасность. Один из существенных плюсов проводной сети – безопасность. В первую очередь физическая, т.к. чтобы подключиться к сети, злоумышленнику нужен физический доступ в помещение, к розетке.

Минусы проводной сети

Как и с любым кабелем, основной минус – необходимость прокладки кабелей до каждого рабочего места, а в дальнейшем – привязка работника к этому рабочему месту. Разводка, как правило, осуществляется при ремонте помещения, поэтому при любых изменениях в организации офиса сетевую инфраструктуру тоже, скорее всего, придется перекладывать. В результате поменять рассадку сотрудников, добавить рабочие места или сетевое оборудование (принтер, МФУ и пр.) – нетривиальная задача, для которой может потребоваться перепрокладка кабелей. Ну или разного рода «костыли».

Наконец, к одному проводу возможно подключение только одного устройства, а некоторые устройства (смартфоны, планшеты и т.д.) к проводной сети вообще не подключишь.

Сертификация

Компания, желающая производить оборудование, предоставляет опытные образцы Альянсу. Участники Wi-Fi Alliance выступают полноправными правообладателями торговой марки и логотипа. Тестированию подвергаются электромагнитная совместимость, структура пакетов, протоколы безопасности, качество, режимы управления потреблением энергии. Оценивается взаимодействие с ранее сертифицированными устройствами. Происходит запуск набора стандартных приложений. Тремя китами получения положительной оценки выступают:

  1. Успешное взаимодействие с любыми устройствами класса.
  2. Наличие обратной совместимости. Необходимая мера обеспечения отсутствия необходимости постоянного апгрейда железа конечными пользователями.
  3. Степень учёта инноваций. Комитет постоянно публикует последний писк моды. Преимуществом считается способность производителя правильно уловить глас прогресса.

Разделяют мандаторную и опциональную сертификацию. Кроме того организация занимается сопутствующими технологиями: Wi-Fi Direct, Wi-Fi Aware.

Сенсорные беспроводные сети

Сенсорными считаются сети, которые состоят из автономных миниатюрных датчиков. Датчики могут быть световыми, температурными, реагирующими на движение и т.д.

Поскольку датчики автономные, мощность сигнала является очень ограниченной. Проблема заключается в том, что при увеличении мощности сигнала автоматически сокращается срок работы автономного датчика.

  • DASH-7 – стандарт, работающий в диапазоне частот, который не лицензируется. Считается достаточно мощным, так как скорость передачи данных на расстоянии до 2 км составляет около 200 Кбит/с.
  • Z-Wave – популярная технология радиосвязи, которая помогает организовывать сенсорные сети. Используется для дистанционного управления любыми бытовыми приборами, часто применяется в жилых домах или офисах. Особенность заключается в том, что все узлы обладают функцией ретрансляции данных, это значит, что вне диапазона прямой видимости датчиков сигнал ретранслируется другим узлам.
  • One-Net – протокол, используемый для организации автоматической работы в зданиях или на объектах, которые находятся на отдалении друг от друга. Отличается высокой производительностью, поскольку может корректно работать в сетях, содержащих до 4096 узлов, содержащих средства для увеличения дальности сигнала, такие как ретрансляторы или координаторы. В условиях открытого пространства без помех и препятствий обеспечивает дальность приема до 500 м, а в помещениях – до 100 м.

Как настроить и подключить беспроводную сеть

Выше мы рассмотрели, что такое беспроводные сети, и в чем их особенности. Но остается не менее важный вопрос, касающийся настройки и подключения. Здесь многое зависит от применяемой технологии. К примеру, в новых телефонах уже внесены необходимые настройки для 3G или 4G, или они устанавливаются автоматически после получения СМС от оператора.

Если речь идет о WiFi, здесь нужно придерживаться следующей инструкции:

Создайте точку доступа. Для этого подключите роутер к кабелю поставщика Интернета.

Выполните необходимые настройки, задайте логин и пароль беспроводной сети

Включите ноутбук, дождитесь загрузки операционной системы и обратите внимание на появление значка Вай Фай справа внизу

  • Нажмите левой кнопкой мышки на специальной символ. Перед глазами выдаются беспроводные сети. Выберите свою.
  • Укажите пароль и проверьте подключение к Интернету.

Если модуль не включен, необходимо войти в панель управления, перейти в раздел Сети и Интернета, а далее в сетевые подключения.

Теперь нужно включить Вай Фай. Если справа внизу не появился значок беспроводной сети, нужно скачать необходимый драйвер или обновить имеющуюся программу.

Беспроводные ссылки

Компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных соединений, например, WLAN.

  • Наземная микроволновая печь. Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, похожие на спутниковые антенны. Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает всю связь прямой видимостью. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 48 км (30 миль) друг от друга.
  • Спутники связи — спутники общаются с помощью микроволновых радиоволн, которые не отклоняются атмосферой Земли . Спутники размещены в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 400 км (22 000 миль) над экватором. Эти орбитальные системы способны принимать и ретранслировать голос, данные и телевизионные сигналы.
  • В сотовых системах и системах PCS используется несколько технологий радиосвязи. Системы делят охватываемый регион на несколько географических областей. В каждой области есть маломощный передатчик или антенное устройство радиорелейной связи для ретрансляции вызовов из одной области в другую.
  • Радиосвязь и технологии с расширенным спектром. В беспроводных локальных сетях используется технология высокочастотной радиосвязи, аналогичная цифровой сотовой связи, и технология радиосвязи низкой частоты. Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области. IEEE 802.11 определяет общую разновидность беспроводной радиоволновой технологии с открытыми стандартами, известную как Wi-Fi .
  • Оптическая связь в свободном пространстве использует для связи видимый или невидимый свет. В большинстве случаев используется прямая видимость , которая ограничивает физическое расположение устройств связи.

Пароль (ключ) WPA PSK

Какой бы тип безопасности и метод шифрования вы не выбрали, необходимо установить пароль. Он же ключ WPA, Wireless Password, ключ безопасности сети Wi-Fi и т. д.

Длина пароля от 8 до 32 символов. Можно использовать буквы латинского алфавита и цифры. Так же специальные знаки:  — @ $ # ! и т. д. Без пробелов! Пароль чувствительный к регистру! Это значит, что «z» и «Z» это разные символы.

Не советую ставить простые пароли. Лучше создать надежный пароль, который точно никто не сможет подобрать, даже если хорошо постарается.

Вряд ли получится запомнить такой сложный пароль. Хорошо бы его где-то записать. Не редко пароль от Wi-Fi просто забывают. Что делать в таких ситуациях, я писал в статье: как узнать свой пароль от Wi-Fi.

Так же не забудьте установить хороший пароль, который будет защищать веб-интерфейс вашего маршрутизатора. Как это сделать, я писал здесь: как на роутере поменять пароль с admin на другой.

Если вам нужно еще больше защиты, то можно использовать привязку по MAC-адресу. Правда, не вижу в этом необходимости. WPA2 — Personal в паре с AES и сложным паролем – вполне достаточно.

96

Сергей

Настройка защиты Wi-Fi сетей

Беспроводные компьютерные сети: классификация и принцип работы

В общем случае беспроводная компьютерная система призвана обеспечить взаимодействие пользователей, различных серверов и баз данных посредством обмена цифровыми сигналами через радиоволны. Подключение может осуществляться несколькими способами: Bluetooth, WiFi или WiMax. Классификация проводных и беспроводных сетей осуществляется по одинаковым признакам:

  1. Персональная компьютерная сеть (PAN — Personal Area Network). Соединение осуществляется, например, между мобильными телефонами, находящимися в непосредственной близости друг от друга.
  2. Локальная компьютерная сеть (LAN — Local Area Network). Подключение в пределах одного здания, офиса или квартиры.
  3. Городская компьютерная сеть (MAN — Metropolian Area Network). Работа в пределах одного города.
  4. Глобальная компьютерная сеть (WAN — Wide Area Network). Глобальный выход в интернет.

Спецификация 802.11 это совокупность протоколов, которые в полной мере соответствуют принятым нормативам открытых сетей модели OSI (Open System Interconnection). Эта эталонная модель описывает семь уровней обмена данными, но протокол 802.11 отличается от проводного, только на физическом, и, частично, на канальном уровне. Это уровни непосредственного обмена информацией. Физическим уровнем передачи является радиоволны, а канальный уровень управляет доступом и обеспечивает обмен данными между двумя устройствами.

Вайфай работает на двух диапазонах частот: 2,4 (стандарты 802.11a/b/g/n) или 5 (только 802.11n) ГГц. Радиус действия может достигать 250-300 метров в пределах прямой видимости и до 40-50 метров в закрытых помещениях. Каждое конкретное оборудование обеспечивает различные физические показатели в зависимости от модели и фирмы производителя.

Скорость передачи потока данных отличается в зависимости от используемого стандарта и может составлять от 11 Мбит/с по стандарту 802.11b до 600 Мбит/с в 801.11n.

Типовая архитектура решения

Типовая архитектура решения

Рассмотрим типовую архитектуру сети на примере подключения карьерной техники. В этом случае на каждом самосвале устанавливается мобильный радиомодуль со всенаправленными антеннами. К радиомодулю подключается бортовая техника: например, видеокамера и контроллер телеметрии. Вдоль пути следования самосвалов устанавливаются мачты, на которых монтируются стационарные радиомодули с секторными антеннами. К каждому стационарному радиомодулю подводится витая пара или оптика.

В случае отсутствия возможности прокладки кабелей, опорная сеть может быть построена на дополнительных радиомодулях по архитектуре «точка-точка» или «точка-многоточка». Помимо подключения к стационарным радиомодулям, мобильные радиомодули могут подключаться друг к другу, что позволяет существенно расширять зону покрытия сети. Такое соединение между машинами поддерживает до одного хопа.

В серверной или ЦОДе предприятия размещаются шлюзы системы, которые являются точкой агрегации трафика – т.е. точкой выхода трафика из сети MPLS.

Стандарты беспроводной связи

Существует несколько типов беспроводных стандартов: 802.11a, 802.11b и 802.11g. В соответствии с этими стандартами используются различные типы оборудования. Кроме того, всё чаще встречаются точки доступа с поддержкой одновременно нескольких стандартов, например, 802.11g и 802.11a. Стандарты беспроводных сетей семейства 802.11 отличаются друг от друга и максимально возможной скоростью передачи, и радиусом действия беспроводной сети. Так, стандарт 802.11b подразумевает максимальную скорость передачи до 11 Мбит/с, а стандарты 802.11a и 802.11g – максимальную скорость передачи до 54 Мбит/с. Кроме того, в стандартах 802.11b и 802.11g предусмотрено использование одного и тот же частотного диапазона — от 2,4 до 2,4835 ГГц, а стандарт 802.11a подразумевает использование частотного диапазона от 5,15 до 5,35 ГГц. Соответственно, если точка доступа поддерживает одновременно стандарт 802.11a и 802.11g, то она является двухдиапазонной.

Оборудование стандарта 802.11a, в силу используемого им частотного диапазона, не сертифицировано в России. Это, конечно, не мешает использовать его в домашних условиях. Однако купить такое оборудование проблематично. Именно поэтому в дальнейшем мы сосредоточимся на рассмотрении стандартов 802.11b и 802.11g.

Следует учесть, что стандарт 802.11g полностью совместим со стандартом 802.11b, то есть стандарт 802.11b является подмножеством стандарта 802.11g, поэтому в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11g, могут также работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11b. Верно и обратное – в беспроводных сетях, основанных на оборудовании стандарта 802.11b, могут работать клиенты, оснащённые беспроводным адаптером стандарта 802.11g. Впрочем, в таких смешанных сетях заложен один подводный камень: если мы имеем дело со смешанной сетью, то есть с сетью, в которой имеются как клиенты с беспроводными адаптерами 802.11b, так и клиенты с беспроводными адаптерами 802.11g, то все клиенты сети будут работать по протоколу 802.11b. Более того, если все клиенты сети используют один и тот же протокол, например, 802.11b, то данная сеть является гомогенной, и скорость передачи данных в такой сети выше, чем в смешанной сети, где имеются как клиенты 802.11g, так и 802.11b. Дело в том, что клиенты 802.11b «не слышат» клиентов 802.11g. Поэтому для того, чтобы обеспечить совместный доступ к среде передачи данных клиентов, использующих различные протоколы, в подобных смешанных сетях точки доступа должны отрабатывать определенный механизм защиты. Не вдаваясь в подробности реализации данных механизмов, отметим лишь, что в результате использования механизмов защиты в смешанных сетях реальная скорость передачи становится ещё меньше.

Поэтому при выборе оборудования для беспроводной домашней сети стоит остановиться на оборудовании одного стандарта. Протокол 802.11b на сегодня является уже устаревшим, да и реальная скорость передачи данных при использовании данного стандарта может оказаться неприемлемо низкой. Так что оптимальный выбор – оборудование стандарта 802.11g.

Некоторые производители предлагают оборудование стандарта 802.11g+ (SuperG), а на коробках своих изделий (точках доступа и беспроводных адаптерах) помимо надписи «802.11g+» указывают ещё и скорость в 100, 108 или даже 125 Мбит/с.

Фактически никакого протокола 802.11g+ не существует, и всё, что скрывается за этим загадочным протоколом – это расширение базового стандарта 802.11g.На самом деле, все производители чипсетов для беспроводных решений (Intersil, Texas Instruments, Atheros, Broadcom и Agere) в том или ином виде реализовали расширенный режим 802.11g+. Однако проблема заключается в том, что все производители по-разному реализуют данный режим, и нет никакой гарантии, что решения различных производителей смогут взаимодействовать друг с другом. Поэтому при покупке точки доступа стандарта 802.11g+ следует убедиться, что беспроводные адаптеры также поддерживают данный стандарт.