Kā pašam izveidot bezvadu tīklu?

Wi-Fi [1]jeb IEEE 802.11 standarts ir viena no visizplatītākajām WLAN[2] tehnoloģijām. Tā nodrošina ērtības un mobilitāti, jo lietotājs, atrodoties bezvadu tīkla teritorijā, var piekļūt internetam no jebkuras vietas, nesavienojot datoru ar vadu tīklu. Wi-Fi nodrošina piekļuvi bezvadu tīklam ārpus telpām līdz 300 m, iekštelpās –līdz 50 m. Tādējādi ir iespējams izmantot internetu, atrodoties gultā vai arī sēžot mājas terasē svaigā gaisā. 802.11 standartā izmantotās tehnoloģijas spēj nodrošināt arī lielu datu pārraides ātrumu.

 

Lattelecom piedāvā bezvadu tīkla risinājumus mājai un birojam, kā arī sabiedriskās vietās – augstskolās, viesnīcās, lidostās, kafejnīcās un arī taksofonos (skat. SP 2/2003, 3/2005, 2/2006). Vai varam šādu bezvadu tīklu izveidot paši, bez profesionāļu palīdzības?

Kā veidot bezvadu tīklu mājās vai birojā?

Lai lietotājs pats varētu uzstādīt mājās vai birojā bezvadu lokālo tīklu, ir jāiegādājas bezvadu sakaru ierīce - piekļuves punkts (cenu diapazons ir 40-100 latu). Tā jāpieslēdz vadu tīklam, lai būtu savienojums ar ārējo pasauli (internetu), un jānokonfigurē. Datorā jāievieto bezvadu tīkla karte (cenu diapazons ir Ls 40-70). Kartei jādarbojas tajā pašā standartā kā piekļuves punkts. Lai pieslēgtu bezvadu tīklam stacionāro datoru, jāizmanto PCI vai USB V2 WLAN karte. Modernajos portatīvajos datoros parasti jau ir iebūvētas 802.11b/g standarta bezvadu tīkla kartes. Ja klēpjdatoram šādas iespējas nav, var izmantot PCMCI vai USB V2 WLAN karti. Tādējādi lietotājs, atrodoties bezvadu tīkla piekļuves punkta darbības rādiusā, varēs lietot internetu, sūtīt un saņemt e-pastu un datus, sazināties ar citiem lietotājiem utt.

Vienkārša piekļuves punkta vietā var izvēlēties arī universālu ierīci, kas ietver: maršrutētāju (pieslēguma dalīšana), ugunsmūri (aizsargā no nevēlamiem uzbrukumiem iekšējam tīklam), komutatoru (iespējams pieslēgt vadu interfeisu 10/100 Mb/s) un bezvadu piekļuves punktu, kas nodrošina datu pārraidi līdz lietotājam tikpat ātri kā pa vadu pieslēgumu. Vienkāršota bezvadu tīkla slēgumu shēma ir parādīta 1. att. Arī birojos tiek lietota līdzīga shēma, izņemot to, ka bezvadu piekļuves punktus novieto pēc iespējas tuvāk darbiniekiem.

Pārsvarā visi 802.11g un 802.11n aparatūras ražotāji nodrošina lietotāju ar vajadzīgo dokumentāciju, lai sekmīgi varētu palaist bezvadu tīklu.

 

Kādu IEEE 802.11 standarta specifikāciju izvēlēties?

Atkarībā no 802.11 standartā izmantojamās tehnoloģijas, maksimāli iespējamiem datu pārraides ātrumiem un modulācijas metodēm, izšķir vairākas 802.11 standarta specifikācijas. Tās ir apkopotas tabulā.

 

	Standarts	Frekvenču diapazons, GHz	Maksimālais datu pārraides ātrums, Mb/s	Izmantojamā tehnoloģija
	802.11 bāzes standarts	2,4	2	FHSS [3]vai DSSS[4]
	802.11b	2,4	11	DSSS
	802.11a	5	54	OFDM[5]
	802.11g	2,4	54	OFDM
	802.11n	2,4	200+	MIMO[6]-OFDM

 

802.11 bāzes specifikācija tika izstrādāta darbībai 2,4 GHz frekvenču diapazonā ar 1 Mb/s un 2 Mb/s pārraides ātrumu. Relatīvi mazo pārraides ātrumu dēļ bāzes standarts netika lietots reālās ierīcēs. Attīstot IEEE 802.11 bāzes standartu, izveidoja 802.11a un 802.11b specifikācijas.

802.11b standarta ierīces darbojas 2,4 GHz diapazonā, nodrošinot maksimālo datu pārraides ātrumu līdz 11 Mb/s. ASV, izmantojot DSSS tehnoloģiju, 2,401-2,473 GHz diapazons tiek sadalīts 11 savstarpēji daļēji pārklājošos kanālos[7] (2. att.). Viens kanāls aizņem 22 MHz platu joslu, un attālums starp kanālu centriem ir tikai 5 MHz. Visā diapazonā ir tikai trīs kanāli - 1, 6, 11 -, kas savstarpēji nepārklājas. Veidojot bezvadu lokālo tīklu, blakus piekļuves punktiem jāpiešķir pēc iespējas mazāk savstarpēji pārklājošos kanālu (3. att.), lai izvairītos no savstarpējiem traucējumiem, ko rada piekļuves punkti, darbojoties blakus kanālos. Ar SiteSurvey programmas palīdzību iespējams identificēt blakus bezvadu tīklus, kā arī izvēlēties optimālākos kanālus savam tīklam.

802.11b standarts guva plašu lietojumu visā pasaulē un kļuva pazīstams ar nosaukumu Wi-Fi.

802.11a standarta ierīcēm, kuras strādā 5 GHz frekvenču diapazonā ar maksimālo pārraides ātrumu līdz 54 Mb/s, izmanto OFDM tehnoloģiju. Augstākas darba frekvences dēļ tām ir dažas priekšrocības: lielāks kanālu skaits; labāka noturība pret traucējumiem, ko rada radiotelefoni, Bluetooth, mikroviļņu krāsnis. Tomēr tās ir dārgākas un nav savietojamas ar pārējo 802.11 standarta specifikāciju ierīcēm, jo darbojas 5 GHz diapazonā.

Relatīvi jaunais 802.11g standarts tika publicēts 2003. gadā. Tas paplašina 802.11b standartu, piedāvājot lielākus datu pārraides ātrumus. Tajā tāpat kā 802.11a standartā izmanto OFDM tehnoloģiju, tas darbojas 2,4 GHz diapazonā, un tajā saglabātas 802.11b standarta iespējas. Šobrīd 802.11g standarta ierīces ir optimāls risinājums bezvadu tīkla izveidei gan mājās, gan birojā. Šādas ierīces nav dārgas, nodrošina datu pārraides ātrumu līdz 54 Mb/s un ir savietojamas ar 802.11b ierīcēm. Lietotāji, kuri izmanto 802.11b standarta aparatūru, var sazināties ar lietotājiem, kam ir 802.11g aparatūra, un otrādi.

802.11n standarta izstrādi sāka 2003. gadā otrajā pusē. Pie tā ķērās Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūta standartu komisija (IEEE-SA), lai nodrošinātu augošo pieprasījumu pēc augstākiem datu pārraides ātrumiem līdz pat 200 Mb/s. Šādu iespēju nodrošina izmantotā MIMO-OFDM tehnoloģija (skat. SP 3/2006). MIMO nozīmē, ka raidīšanai un uztveršanai izmanto vairākas antenas (4. att.).

Lai gan standarts vēl nav apstiprināts, jau šobrīd pieejama šāda aparatūra. 802.11n standartā gan piekļuves punktam, gan klēpjdatora adapteram ir trīs iebūvētas antenas. Tas ļauj novērst vai ievērojami samazināt tos sistēmas trūkumus, kas saistīti ar signāla daudzceļu izplatīšanos (signāla pamirumus).

802.11n standartā frekvenču kanāla platums ir palielināts no 20 MHz līdz 40 MHz. Tādā veidā relatīvi vienkārši izdodas panākt lielāku datu pārraides ātrumu (5. att.). Paplašināta kanāla uzstādīšanai 802.11n piekļuves punktam ir pieejami kanāli ar numuriem no trīs līdz deviņi. Šis standarts ir savietojams ar 802.11b/g standarta ierīcēm. Tādā gadījumā izmanto 20 MHz kanālus. Piemēram, iestādot 9. kanālu kā paplašināto, par 20 MHz kanālu var izvēlēties vai nu 7., vai 11. kanālu.

802.11n un 802.11g testēšana

802.11n standartu atbalstošās aparatūras testēšana ir parādījusi, ka reālais datu pārraides ātrums parasti nepārsniedz 70 Mb/s. Tā ir vidējā statistiskā vērtība, un tāds ātrums novērots, pārsūtot lielus failus. Rūpīgāk izpētot citviet internetā atrodamos testu rezultātus [5], kuros datu pārraides ātrums sasniedz pat 130 Mb/s, konstatēts, ka minētais ļoti augstais ātrums tiek sasniegts, pārsūtot failus, kas ir mazāki par 1 MB, vai arī samērojami ar viena pārsūtāmā bufera izmēru ~100 kB.

Reālos apstākļos vietās, kur pasliktinās attiecība signāls/troksnis, datu pārraides ātrums samazinās. Tas tādēļ, ka, saņemot nepareizu datu paketi, datora adapters to pieprasa nosūtīt atkārtoti.

802.11g un 802.11n signālu izplatīšanās traucējošie faktori

          Jāpiebilst, ka 802.11g/n ierīces ir jutīgas pret tādām tuvumā novietotām metāla detaļām, kas pēc izmēriem ir samērojamas ar attiecīgās nesēja viļņa garumu ~12,3 cm. Piemēram, ja esat nolēmis novietot klēpjdatoru uz metāla konstrukcijas galda vai ērti iesēdies krēslā ar metāla rokturiem, uzreiz pamanīsiet, ka signāla līmenis samazinās. Tas notiek pat tad, ja piekļuves punkts atrodas tajā pašā telpā.

          802.11g/n standarta ierīces iespaido arī mikroviļņu krāsns starojums. Gan 802.11g/n standarta ierīces, gan mikroviļņu krāsnis strādā 2,4 GHz diapazonā. 802.11g protokols strādāja stabili 1.–5. kanālā, savukārt 802.11n protokolam traucējumi tika novēroti 2., 6. un 9. kanālā, platjoslas gadījumā - 4., 5. un 7. kanālā. Uztveršanu apgrūtina arī piekļuves punkta novietošana ledusskapja vai metāla izlietnes tuvumā. Lietojot ierīces blakus telpā, traucējumi netika novēroti.

802.11n saderība ar 802.11b/g

          Ja vienā birojā vienlaikus lieto 802.11g un n standarta piekļuves punktus, tad tas var izraisīt to savstarpēju konfliktu. Lai to novērstu, attālumam starp ierīcēm ir jābūt pietiekami lielam (jāatrodas vismaz blakus telpā) vai kanāli jāizvēlas pretējos diapazona galos.

Ir derīgi atzīmēt, ka, strādājot ar portatīvo datoru, kas aprīkots ar 802.11b/g standarta tīkla karti, ir iespējams pieslēgties 802.11n standarta aparatūras piekļuves punktam, jo šinī standartā ir paredzēta savietojamība ar jau izplatītajiem 802.11b/g standartiem un ir nodrošināta pāreja no platjoslas kanāla uz 20 MHz kanālu.

 

Mājas un biroja WLAN aizsardzība

          Pieaugot bezvadu tīklu popularitātei, palielinās arī ļaundaru uzbrukumu risks (skat. SP 2/2006). Salīdzinot ar vadu tīkliem, bezvadu tīklos ļaundariem ir vieglāk ielauzties, jo nav nepieciešams fizisks pieslēgums datu nesējam. Tādēļ, veidojot bezvadu tīklu, nepieciešams ievērot arī vairākus drošības pasākumus. Parasti aizsardzības līdzekļi atrodami ierīces menedžmenta sadaļās Wireless security un Wireless MAC filter.

Pirmkārt, vajadzētu mainīt pieejas punkta ESSID (Extended Service Set IDentifier) un atslēgt tā automātisko pārraidi. ESSID ir pieejas punkta nosaukums. ESSID pārraide nodrošina ļoti ērtu pieslēgšanos WLAN pieejas punktam, jo, lai pie tā pieslēgtos, lietotājam nav jāzina tā nosaukums. Izslēdzot ESSID automātisko pārraidi, jūsu pieejas punkts kļūs neredzams personām, kuras nezina tā precīzu nosaukumu.

Otrkārt, vajadzētu aktivizēt datu šifrēšanu. Mūsdienās ir pieejamas vairākas datu šifrēšanas shēmas, populārākās ir WEP[8], WPA[9]. WEP datu šifrēšanas shēma nav visai droša, jo ir atklāti veidi, kā ar noteiktu aprīkojumu to var ļoti viegli uzlauzt un piekļūt jūsu datortīklam. Daudz labāka šifrēšanas sistēma ir WPA, to arī ir vieglāk uzstādīt nekā WEP. Lai uzstādītu WPA, pieejas punkta konfigurācijā nepieciešams ievadīt jūsu izvēlētu paroli. Šī parole ir jāievada arī katra lietotāja bezvadu tīkla kartes konfigurācijā. Ja jums ir vecāks pieejas punkta modelis, kas neatbalsta WPA, tad varat uzstādīt WEP. Tas tomēr būs labāk nekā nekāda datu aizsardzība. WEP uzstādīšanas ir līdzīga WPA, tikai parolei ir ierobežoti simboli 0-9 un A-F.

Treškārt, vajadzētu uzstādīt MAC[10] (Media Access Control) adrešu filtru. MAC adrese ir unikāla adrese, kas rūpnīcā tiek piešķirta jebkurai tīkla aparatūrai. MAC adrešu filtrs nodrošina pieeju jūsu tīklam tikai no jūsu norādītām bezvadu tīkla kartēm. 

Protams, neviens no minētajiem pasākumiem nenodrošina pilnīgu drošību. Tomēr tie ievērojami apgrūtinās nesankcionētu piekļuvi jūsu bezvadu tīklam.

Tiem, kas paši vēlas izveidot Wi-Fi tīklu, var palīdzēt arī rekomendācijas, kas atrodamas internetā adresēs: http://www.Wi-Fiplanet.com/tutorials (angļu valodā) un http://www.apollo.lv/upload/pakalpojumi/14/Rokasgramata_Majas_Wi-Fi.pdf (latviešu valodā).

Jūlija PETROVA, Andris RUŠKO, Arnis GULBIS,

RTU Elektronikas un telekomunikāciju fakultāte

Izmantotā literatūra

1. Gast M. 802.11 Wireless Networks The Definitive Guide, O`Reillt, 2005. – 656 p.
2. V. Karpuhins – MIMO tehnoloģija- jauna likme bezvadu tīklos, SP 3/2006.
3. A. Mazjānis – 60 % Wi-Fi tīklu nav aizsargāti, SP 2/2006.
4. James M. Wilson - The Next Generation of Wireless LAN Emerges with 802.11n, Intel, 2004.
5. Andrew Garcia - First 802.11n products show standards promise, 2006.
6. Ėåīķīā Ā. Ļīāńåģåńķīå šąńļšīńņšąķåķčå Wi-Fi ńåņåé, 2004.

 

---

[1] Wi-Fi – Wireless Fidelity – bezvadu tiešums/precizitāte.

[2] WLAN – Wireless Local Area Network – bezvadu lokālie tīkli.

[3] FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum - pseidonejaušas frekvences pārveidošanas spektra paplašināšanas metode.

[4] DSSS – Direct Sequency Spread Spectrum – tiešās secības spektra paplašināšanas tehnoloģija.

[5] OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing – ortogonālā frekvenčdales blīvēšana

[6] MIMO - Multiple Input Multiple Output – daudzu ieeju daudzu izeju

[7] Eiropai 2,401-2,483 diapazons ir sadalīts 13 kanālos (ETSI).

[8] WEP – Wired Equivalent Privacy – vadu konfidencialitātes ekvivalents.

[9] WPA - Wi-Fi Protected Access – Wi-Fi aizsargāta piekļuve.

[10] MAC - Media Access Control - vides piekļuves vadība.