Test Access Pointů: úvod do problematiky

Jednotlivé druhy přenosu

Přenosy v bezdrátových sítí je možné realizovat dvěma různými způsoby. První z nich je přenos pomocí infračerveného světla (v pásmu 850 – 950 nmm anpř. český projekt Ronja, o kterém jsme již také psali), který je však omezen přímou viditelností a tak je pro nás prakticky nezajímavý. Uvádíme jej zde pouze pro informaci.

Druhou možností je přenos dat pomocí rádiových vln, což je pro nás již výrazně zajímavější. V tomto případě máme na výběr ze dvou dostupných přenosových technik (FHSS a DSSS), v obou případech se jedná o přenos v rozšířeném spektru (šířka pásma vysílaného signálu je mnohem větší než šířka pásma originálního přenášeného datového signálu. Vysílaný signál je určen datovým signálem (zprávou) a rozprostírací funkcí nezávislou na datové zprávě a známou jen vysílači a určenému přijímači):

• FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - jako sekvenční kód je použita sekvence až 78 možných frekvencí. Datová zpráva je tak vysílána pomocí mnoha nosných frekvencí - tzv. hops. Vysoké spolehlivosti je dosaženo díky tomu, že nepotvrzené, tj. chybně přenesené rámce, jsou znovu přenášeny s jinou nosnou frekvencí tj. v dalším hopu. Umístění více systémů v jednom místě je umožněno použitím různých sekvencí v každém systému.
• DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - jednotlivé bity jsou přenášeny pomocí jedenácti „chipů“. Důsledkem toho je, že zpráva je přenášena v širším frekvenčním spektru, každý datový bit je reprezentován známou sekvencí a ne všechny „chipy“ jsou tudíž potřebné pro správnou demodulaci. Použití odlišných sekvenčních kódů pak umožňuje umístění více DSSS systémů v jednom místě.

Standardy bezdrátových sítí

Všechny níže popsané standardy jsme se rozhodli řadit abecedně a nikoliv podle časové posloupnosti, která by jim příslušela. Proto tedy standard 802.11a je umístěn nad mnohem starším 802.11b.

• IEEE 802.11 - Původní standard, který definoval tři různé možnosti přenosu dat. V první řadě šlo o přenos pomocí radiových vln v pásmu od 2,4 do 2,4835 GHz metodou přímo rozprostřeného spektra - DSSS. V tomto případě dosahujeme přenosových rychlostí 1 či 2 Mbit/s. Nižší přenosová rychlost je použita v případě horších přenosových podmínek. Jako další metodu přenosu definoval standard 802.11 rádiový přenos ve frekvenčním pásmu 2,4 až 2,4835 GHz metodou rozprostřeného spektra s přeskakováním kmitočtů. V tomto případě dosahujeme rychlosti přenosu 1 Mbit/s, případně 2 Mbit/s. Poslední metoda přenosu dat využívá infračervených paprsků, která mají tu nevýhodu, že nejsou schopné procházet pevným materiálem, od kterého se naopak odrážejí. I zde dosahujeme přenosových rychlostí 1 nebo 2 Mbit/s.
• IEEE 802.11a - Další standard (tentokráte z roku 1999), který zrychluje původní specifikaci WLAN až na teoretických 54 Mbit/s. Ve srovnání s 802.11b, která využívá volné (tzv. bezlicenční) pásmo 2,4 GHz, je zde použito pásma 5 GHz, které již podléhá licencování. Výhoda této normy spočívá v tom, že pásmo 5 GHz je méně vytíženo a umožňuje použití většího množství kanálů bez vzájemného rušení. 802.11a nabízí až osm nezávislých kanálů, bez vzájemného překrývání. Nevýhoda pak spočívá ve zpětné kompatibilitě se specifikací 802.11b, která díky rozdílným frekvencím není možná.
• IEEE 802.11b - Standard 802.11b se objevil v roce 1999 a byl odpovědí na nízké přenosové rychlosti definované předchozím standardem 802.11. Přece jenom maximálně 2 Mbit/s v době 100 Mbit/s Ethernetu bylo opravdu, ale opravdu málo. S příchodem tohoto standardu jsme se dočkali přenosových rychlostí 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s a 1 Mbit/s, které se aktuálně používaly podle kvality přenosových podmínek. Jistou nevýhodou byla absence odpovídající zabezpečení přenosů podle této normy, které tedy následně řešily další doplňky a nově definované standardy (802.11d, e, f, h, i, j). Taktéž zde není zajištěna kvalita služeb (QoS).
• IEEE 802.11c - Tato norma se zabývá prací komunikačních mostů (bridge) v rámci podvrstvy MAC (Media Access Control) 802.11. Schváleno v roce 1998.
• IEEE 802.11d - Definuje mezinárodní kooperaci a harmonizaci – tato norma se také nazývá „internacionalizace“. Upravuje použití standardu 802.11b i pro jiné kmitočty v místech kde pásmo 2,4 GHz není dostupné (většina zemí však tento kmitočet uvolnila na doporučení ITU-T). Schváleno v roce 2001.
• IEEE 802.11e - Standard 802.11e doplňuje podporu kvality služeb QoS (ta zajišťuje setrvalou kvalitu služeb, která je nezbytná např. pro multimédia – kupříkladu IP telefonování či videokonference jsou závislé na plynulosti přenosu, což se už netýká třeba stahování souborů). V zásadě je tedy potřeba upřednostnit určité typy přenosů, což děje na úrovni MAC (Medium Access Layer).
• IEEE 802.11f - Inter Access Point Protocol (IAPP) - specifikace 802.11f vylepšuje komunikaci mezi jednotlivými access pointy, při tzv. roamingu – přechod mezi dvěma rádiovými kanály či z jedné sítě do sousední s připojením k jinému access pointu.
• IEEE 802.11g - Dnes nejběžnější norma komunikace pro bezdrátové sítě. Pracuje v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz a dosahuje teoretické rychlosti 54 Mbit/s. Obrovskou výhodou je zde zpětná komunikace s normou 802.11b díky podpoře modulace CCK (Complementary Code Keying). Mimochodem když už mluvíme o modulaci, tak standard 802.11g, je stejně jako 802.11a, postaven na modulaci OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Součástí specifikace 802.11g jsou také normy 802.11d (internacionalizace) a 802.11e (kvalita služeb). V průběhu se dále objevila podpora zabezpečení WPA (viz samostatná část tohoto článku „Bezpečnost v bezdrátových sítích“). Šlo v zásadě o nouzové řešení (které řešilo nedostatky zabezpečení WEP) neboť v té době ještě nebyl schválen standard 802.11i.
• IEEE 802.11h - Doplněk ke standardu IEEE 802.11a, který vylepšuje použití frekvenčního spektra (výběr kanálu a řízení vysílacího výkonu). Evropští regulátoři požadovali pro schválení produktů IEEE 802.11a použití dynamického výběru kanálu (Dynamic Channel Selection) a to jak pro venkovní tak i pro vnitřní komunikaci a dále pak řízení vysílacího výkonu (Transmit Power Control) pro všechna zařízení pracujících na frekvenci 5 GHz. Norma IEEE 802.11h tedy „pouze“ rozšiřuje starší normu 802.11a o výše zmíněné možnosti. Schváleno v září roku 2003.
• IEEE 802.11i - Občas se také označuje jako WPA2, protože dále rozšiřuje předčasně uvolněné WPA (což byla pouze podmnožina již tehdy připravovaného standardu 802.11i). Pokud mluvím o předčasném uvolnění, pak bych rád dodal, že se jednalo o nezbytnost, neboť zabezpečení WEP byl schopen prolomit s volně šířeným software prakticky každý trochu znalejší uživatel. Zatímco WPA přineslo ve rovnání s WEP vylepšenou autentizaci a šifrování, tak WPA2 ve srovnání s WPA přineslo dále zdokonalené šifrování (AES – Advanced Encryption Standard). Detaily naleznete opět v části „Bezpečnost v bezdrátových sítích“.
• IEEE 802.11j - Standard IEEE 802.11j není nic jiného, než nejnovější snaha o spojení přenosů 802.11a a HIPERLAN/2 na stejné frekvenci. HIPERLAN/2 je evropská norma využívající pásmo 5 GHz a podporující rychlosti (na úrovni fyzické vrstvy) do 54 Mbit/s. Mezi výhody HIPERLAN/2 patříc použití OFDM a zabudovaná podpora pro QoS (řešení fyzické vrstvy zde vychází z bezdrátového Asynchronous Transfer Mode, ATM).
• IEEE 802.11n - Připravovaná specifikace, která má podporovat propustnost až 108 Mbit/s. V rámci přípravy této normy se pracuje na změnách fyzické vrstvy a podvrstvy MAC (Media Access Control), což by mělo mít za následek minimální propustnost na úrovni MAC o hodnotě 100 Mbit/s. V některých článcích se můžete ve spojení s 802.11n dočíst o přenosové rychlosti až 320 Mbit/s a dodatku, že 100 Mbit/s je opravdu jenom minimum.