Технология WI-FI. Принцип работы Wi-Fi, стандарты.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Wi-Fi расшифровывается как Wireless Fidelity («беспроводная связь») и используется в качестве общего названия для устройств любого типа, поддерживающих технологию 802.11. Говоря простым языком, Wi-Fi позволяет устройствам без проводов связываться между собой с целью обмена данными. Технология используется для подключения к Интернету и WLAN (беспроводная локальная сеть), завоевывая популярность как в домашнем, так и в офисном применении. Кроме того, Wi-Fi отлично подходит для мобильного доступа в Интернет, что весьма привлекательно для пользователей мобильных устройств на базе различных платформ. Чтобы подключиться к Интернету таким способом, достаточно иметь КПК с поддержкой Wi-Fi и находиться в пределах действия хаба или (Wi-Fi точка доступа).

Наиболее популярная и широко используемая версия Wi-Fi - это стандарт 802.11b, который обеспечивает передачу данных со скоростью 11 Мбит/с (более чем достаточно для комфортного интернет-серфинга), загрузку электронной почты и передачу файлов.

Стандарт 802.11а - более новая версия, которая лучше подходит для локальных беспроводных сетей и работает на скорости до 54 Мбит/с. Сравните эти показатели со скоростью 720 Кбит/с, обеспечиваемой технологией Bluetooth, и станет ясно, насколько хорошим для мобильного Интернета решением является Wi-Fi.

Не так давно принята новая версия стандарта - 802.11g, которая в итоге должна заменить 802.11b. Она работает в том же частотном диапазоне, что и предшественница (2,4 ГГц), но в пять раз быстрее (54 Мбит/с) и, разумеется, имеет обратную совместимость. С практической точки зрения это означает, что, если устройство с поддержкой 802.11g находит точку доступа 802.11b, оно автоматически переключается на работу в этом стандарте (конечно, при этом уменьшается скорость). Аналогично с точкой доступа стандарта 802.11g могут работать устройства, оснащенные поддержкой 802.11b.

Технология беспроводной передачи данных обладает определенными достоинствами:

Возможность разворачивания сети без использования кабеля, что уменьшает стоимость организации и/или дальнейшего расширения сети. Это особенно важно в местах, где отсутствует возможность прокладки кабель.

Предоставление доступа к сети мобильным устройствам.

Широкое распространение на рынке Wi-Fi-устройств, а также их гарантированная совместимость благодаря обязательной сертификации оборудования Wi-Fi Alliance.

Мобильность клиентов и возможность пользования Интернетом в любой обстановке.

Возможность подключения к сети в зоне действия Wi-Fi нескольких пользователей с различных устройств – телефонов, компьютеров, ноутбуков и т.п.

Низкий уровень излучения Wi-Fi-устройствами в момент передачи данных (в 10 раз меньше, чем у мобильного телефона).

7. Технология Bluetooth.

Bluetooth - это современная технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры и т.д. Соединить можно все, что имеет встроенный микрочип Bluetooth.

Bluetooth - это маленький чип, представляющий собой высокочастотный (2.4 - 2.48 ГГц) приёмопередатчик. Скорость передачи данных, предусматриваемая стандартом, составляет порядка 720 Кбит/с в асимметричном режиме и 420 Кбит/с в полнодуплексном режиме. Обеспечивается передача трех голосовых каналов, но не видеосигнала. Энергопотребление (мощность передатчика) не должно превышать 10 мВт. Изначально технология предполагала возможность связи на расстоянии не более 10 метров. Сегодня некоторые фирмы предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров. Как радиотехнология, Bluetooth способна "обходить" препятствия, поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости. Соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости, причем не только по принципу точка - точка (два устройства), но и по принципу точка - много точек (одно устройство работает с несколькими другими).

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года).

Принцип действия Bluetooth

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц) В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS).

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц) Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно. Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint».

Спецификации:

Bluetooth 1.0

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Bluetooth 1.2

В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путём использования  разнесённых частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO, которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. В HCI добавилась поддержка трёх-проводного интерфейса UART.

Главные улучшения включают следующее:

Быстрое подключение и обнаружение.

Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам.

Более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 721 кбит/с.

Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.

В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.

Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.

Введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радио технологий для передачи данных.

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK-модуляцию радиосигнала при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK с двумя вариантами, π/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют большие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Mбит/с соответственно.

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство, HTC TyTN Pocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях.

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

Увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях.

Уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.

Более низкое потребление энергии благодаря уменьшению нагрузки.

Bluetooth 2.1

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS

3.0+HS была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (асимметричная мультипроцессорная обработка) (альтернативно MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Две технологии были предусмотрены для AMP: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации.

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть не совместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0

Bluetooth SIG утвердил спецификацию Bluetooth 4.0 30 июня 2010г. Bluetooth 4.0 включает в себя протоколы Классический Bluetooth, Высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением. Высокоскоростной Bluetooth основан на Wi-Fi, а Классический Bluetooth состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth.

Протокол Bluetooth с низким энергопотреблением предназначен, прежде всего, для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.). Низкое энергопотребление достигается за счёт использования специального алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Сенсоры температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года.

Bluetooth 4.0 поддерживается в MacBook Air и Mac mini (с июля 2011 года), iMac (ноябрь 2012 года), iPhone 4S (октябрь 2011 года) и iPhone 5 (сентябрь 2012 года), iPad 3 (март 2012 года), смартфонах LG Optimus 4X HD (февраль 2012 года), HTC One X, S, V и Samsung Galaxy S III (май 2012 года), Explay Infinity (август 2012 года), HTC One X+ (2012), HTC Desire C, Google Nexus 7 (2012), Sony VAIO SVE1511N1RSI.

8. Безопасность КС

Существует четыре уровня средств безопасности для стандарта IEEE 802.11: физический, идентификатор набора служб (SSID- Service Set Identifier), идентификатор управления доступом к среде (MAC ID - Media Access Control ID) и шифрование.

Идентификатор беспроводной локальной сети (SSID) представляет собой атрибут беспроводной сети (так называемое имя сети), позволяющий логически отличать сети друг от друга. Когда пользователь пытается войти в сеть, беспроводной адаптер с помощью программы, прежде всего, сканирует пространство на предмет наличия в ней беспроводных сетей. При применении режима скрытого идентификатора сеть не отображается в списке доступных и подключиться к ней можно только в том случае, если, во-первых, точно известен ее SSID, а во-вторых, заранее создан профиль подключения к этой сети.

Возможность принятия или отклонения запроса к сети может зависеть также от значения идентификатора MAС - это уникальное число, присваиваемое в процессе производства каждой сетевой карте. Когда клиентский ПК пытается получить доступ к беспроводной сети, точка доступа должна сначала проверить адрес MAC для клиента. Точно так же и клиентский ПК должен знать имя точки доступа. При аутентификации по MAC-адресу происходит сравнение MAC-адреса клиента либо со списком разрешенных (или запрещенных) адресов клиентов, внесенным в МАС-таблицу точки доступа, либо с помощью внешнего сервера аутентификации.

Шифрование.

Первым стандартом шифрования данных в беспроводных сетях стал протокол WEP (Wired Equivalent Privacy). Шифрование осуществляется с помощью 40 или 104-битного ключа (поточное шифрование с использованием алгоритма RC4 на статическом ключе) и дополнительной динамической составляющей размером 24 бита, называемой вектором инициализации (Initialization Vector, IV).

Процедура WEP-шифрования выглядит следующим образом. Первоначально передаваемые в пакете данные проверяются на целостность (алгоритм CRC-32) для получения значения контроля целостности (Integrity Check Value, ICV), добавляемого в конец исходного сообщения. Далее генерируется 24-битный вектор инициализации (IV), а к нему добавляется статический (40- или 104-битный) секретный ключ. Полученный таким образом 64- или 128-битный ключ и является исходным ключом для генерации псевдослучайного числа, которое используется для шифрования данных. Далее данные смешиваются (шифруются) с помощью логической операции XOR с псевдослучайной ключевой последовательностью, а вектор инициализации добавляется в служебное поле кадра.

Системы обнаружения вторжения в беспроводных сетях

Системы обнаружения вторжения (Intrusion Detection System, IDS) – это устройства, с помощью которых можно выявлять и своевременно предотвращать вторжения в вычислительные сети. Они делятся на два вида: на базе сети и на базе узла.

Сетевые системы (Network Intrusion Detection Systems, NIDS) анализируют трафик с целью обнаружения известных атак на основании имеющихся у них наборов правил (экспертные системы). Подмножеством сетевых систем обнаружения вторжений являются системы для наблюдения только за одним узлом сети (Network Node IDS).

Другой вид систем обнаружения вторжений представляют системы на базе узла (Host Intrusion Detection Systems, HIDS). Они устанавливаются непосредственно на узлах и осуществляют наблюдение за целостностью файловой системы, системных журналов и т.д.

NIDS делятся в свою очередь на две большие категории: на основе сигнатур и на основе базы знаний. Сигнатурные IDS наиболее распространены. В таких системах события, происходящие в сети, сравниваются с признаками известных атак, которые и называются сигнатурами. Базы данных, содержащие сигнатуры, необходимо надежно защищать и часто обновлять. IDS на основе базы знаний следят за сетью, собирают статистику о её поведении в нормальных условиях, обнаруживают различные отклонения и помечают их как подозрительные. Поэтому такие IDS еще называют основанными на поведении или статистическими.

Для эффективной работы статистической IDS необходимо иметь надежную информацию о том, как ведет себя сеть в нормальных условиях, так называемую точку отсчета. Хотя такую IDS обмануть сложнее, но и у нее есть свои проблемы: ложные срабатывания и трудности при обнаружении некоторых видов коммуникаций по скрытому каналу. Ложные срабатывания особенно вероятны в беспроводных сетях из-за нестабильности передающей среды. Кроме того, атаки, проведенные на ранних стадиях периода фиксации точки отсчета, могут исказить процедуру обучения статистической IDS.

Хорошая IDS для беспроводной сети должна быть одновременно сигнатурной и статистической. Некоторые инструменты для проведения атак на беспроводные сети имеют четко выраженные сигнатуры. Если они обнаруживаются в базе данных, то можно поднимать тревогу. С другой стороны, у многих атак очевидных сигнатур нет, зато они вызывают отклонения от нормальной работы сети на нижних уровнях стека протоколов. Отклонение может быть неощутимым (например, несколько пришедших не по порядку фреймов) или сразу заметным (выросшая в несколько раз нагрузка). Обнаружение таких аномалий – это непростая задача, поскольку не существует двух одинаковых беспроводных сетей. То же относится и к проводным локальным сетям, но там хотя бы нет радиопомех, отражения, рефракции и рассеивания сигнала. Поэтому эффективное применение IDS в беспроводных сетях возможно только после длительного периода детального исследования сети. При разворачивании системы необходимо четко понимать, что, как и зачем нужно анализировать и постараться ответить на эти вопросы, чтобы сконструировать необходимую систему IDS.

Заключение.

В ходе курсовой работы были дана характеристика беспроводных компьютерных сетей. Для этого было дано описание, методы передачи и режимы работы стандарта IEEE 802.11. Кроме того, в работе дано описание наиболее распространенных беспроводных технологий и принципы их работы. Также были разобраны некоторые аспекты безопасности беспроводных компьютерных сетей.

Список литературы.

1. INTUIT.RU

2. STUDFILES.NET

3. DIC.ACADEMIC.RU

Проверка на антиплагиат.

В результате проверки установлено, что оригинальность работы составляет 57,3%, что соответствует норме.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности