Monitoring WiFi signálů Bakalářská práce

Transkript

1 Univerzita Hradec Králové Fakulta informatiky a managementu Katedra informatiky a kvantitativních metod Monitoring WiFi signálů Bakalářská práce Autor: Patrik Vacek Studijní obor: Aplikovaná informatika Vedoucí práce: Ing. Pavel Kříž, Ph.D. Hradec Králové srpen 2017

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval pod vedením vedoucího bakalářské práce samostatně a s použitím uvedené literatury. V Hradci Králové dne Patrik Vacek

3 Poděkování: Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Pavlu Křížovi, Ph.D. za vedení práce a velmi aktivní přístup při řešení vzniklých problémů, dále spolku HKFree.org za poskytnutí výpočetního výkonu na serveru a možnost spolupráce. Poděkování zároveň patří rodině a přítelkyni za jejich podporu.

4 Anotace Název: Monitoring WiFi signálů Cílem bakalářské práce Monitoring WiFi signálů je seznámit čtenáře s vybranými technologiemi využívanými pro bezdrátový přenos dat společně se zařízeními používanými v komunitní síti HKFree.org. První část práce se věnuje popisu využívaných technologií a charakteristik přenosu bezdrátového signálu ve frekvenčních pásmech 2,4 a 5 GHz. Praktická část se zaměřuje na analyzování dat získaných ze zařízení v síti a jejich následné zpracování. Hlavním přínosem této práce je vytvoření monitorovací aplikace poskytující správci sítě podrobné informace o klientech připojených k přístupovým bodům sítě a zajištění toho, aby byl odeslán o poklesu signálu a nedostupnosti zařízení. Vývoj aplikace a její testování probíhalo na serveru lab.hkfree.org poskytnutým spolkem HKFree.org. Klíčová slova: WiFi, monitoring, síla signálu, programování, Java

5 Annotation Title: Monitoring of WiFi signals The aim of this bachelor thesis with the title "Monitoring of WiFi signals" is to acquaint readers with selected technologies used for wireless data transmission together with devices used in the HKFree.org community network. The first part of the thesis deals with description of the used technologies and characteristics of wireless signal transmission in the 2.4 and 5 GHz frequency bands. The practical part focuses on analyzing data gained from network devices and on their subsequent processing. The main benefit of this thesis is that it has created a monitoring application providing a network administrator with detailed information about clients connected to access points of the network and ensuring that an about signal drops and unavailability of devices is sent. The development of the application and its testing took place on the lab.hkfree.org server provided by the HKFree.org association. This way, I thank him for providing a space and computing performance on the server. Keywords: WiFi, monitoring, signal strength, programming, Java

6 Obsah 1 Úvod Cíl práce Bezdrátové sítě, technologie a standardy Standard IEEE IEEE a IEEE b IEEE g IEEE n IEEE h IEEE ac MikroTik protokoly Nv Modulace OFDM DSSS Fresnelova zóna Pásma Pásmo 2,4 GHz Pásmo 5 GHz Využití pásem Charakteristické atributy signálu a prostředí Střední ekvivalentní izotropicky vyzářený výkon Vysílací výkon Síla signálu SNR CCQ... 17

7 3.6.6 Útlum prostředí Používaní WiFi v praxi Zařízení Access Point Interface Station Nástroje a zařízení v síti HKFree MikroTik MikroTik RouterOS MikroTik API HKFree.org Struktura sítě HKFree Nástroje HKFree Vývoj monitorovacího systému Požadavky na běhové prostředí aplikace Požadavky na aplikaci Struktura aplikace Stažení oblastí HKFree Stažení dat ze zařízení AP Zpracování JSON dat z AP Testování dostupnosti pomocí ping Zobrazení dat a notifikace Statistiky HTML výstup a šablony Helper pro šablony Sumář Události... 43

8 ové notifikace Konfigurace aplikace a její shrnutí Přidání další podoblasti do monitoringu Zálohování databáze Cron Údržba aplikace Databázové objekty Tabulky Databázová view Uložené procedury Spouště Shrnutí přínosu aplikace Testování a shrnutí výsledků Poznatky z praxe Použitá zařízení v síti Závěr Seznam použité literatury Přílohy... 59

9 Seznam obrázků Obrázek 1 - Technologie MIMO [12]... 5 Obrázek 2 - První Fresnelova zóna [26] Obrázek 3 - Využití pásma 5 GHz v ČR [33] Obrázek 4 - Statistika stížností na rušení MR [15] Obrázek 5 - Struktura sítě HKFree [Zdroj: autor práce] Obrázek 6 - RouterOS WeWiMo [51] Obrázek 7 - Ukázka obrazovky připojených klientů z UserDB [52] Obrázek 8 - Struktura JSON pro podoblasti [Zdroj: autor práce] Obrázek 9 - Požadavky správce HKFree na aplikaci [Zdroj: autor práce] Obrázek 10 - Monitorovací systém [Zdroj: autor práce] Obrázek 11 - Aplikace pro aktualizaci struktury oblastí v síti HKFree [Zdroj: autor práce].. 35 Obrázek 12 - Aplikace pro stahováni JSON z AP [Zdroj: autor práce] Obrázek 13 - Struktura JSON dat z AP [Zdroj: autor práce] Obrázek 14 - Aplikace pro zpracování JSON dat z AP [Zdroj: autor práce] Obrázek 15 - Aplikace pro testování dostupnosti stanic pomocí ping [Zdroj: autor práce] Obrázek 16 - Aplikace vytvoření statistik a notifikací [Zdroj: autor práce] Obrázek 17 - Sumář horní menu [Zdroj: autor práce] Obrázek 18 - Sumář blok AP [Zdroj: autor práce] Obrázek 19 - Sumář blok rozhraní [Zdroj: autor práce] Obrázek 20 - Zálohování databáze [Zdroj: autor práce]... 46

10 Seznam tabulek Tabulka 1 - Porovnání standardu n/a/ac [7] [10] [11]... 6 Tabulka 2 - Přehled standardů a jejich přenosových rychlostí [10]... 6 Tabulka 3 - Limity pro využívání pásma 5 GHz v ČR [27] Tabulka 4 - Materiály ovlivňující signál [42] [44]... 18

11 Zkratky ČTÚ Český telekomunikační úřad HTML HyperText Markup Language CSS... Cascading Style Sheets MIMO..... Multiple-Input Multiple-Output JSON JavaScript Object Notation CCQ. Client Connection Quality AP..... Access Point WLAN.... Wireless Local Area Network MR. Meteorologický Radar API Application Programming Interface MAC......Media Access Control IEEE..... Institute of Electrical and Electronics Engineers ISP Internet Service Provider MCS.. Modulation Coding Scheme DFS... Dynamic Frequency Selection TPC Transmit Power Control ROS......RouterOS

12 1 Úvod V dnešní době jsou kladeny vysoké nároky na přenos dat. Ten je možné realizovat několika způsoby připojení: pevným, bezdrátovým nebo mobilním. Pevnou konektivitou rozumíme využívání metalického či optického vedení. Bezdrátovou konektivitou označujeme spojení, ve kterém je signál přenášen pomocí bezdrátového média, jako například radiový signál. Radiový signál využívá k přenosu dat rádiové vlny. Právě z důvodu nedostatečného pokrytí území České republiky pevnými spoji je připojení koncových klientů k poskytovateli internetového připojení (dále jen ISP) často řešeno pomocí bezdrátového připojení. Tento způsob připojení k veřejné síti internet je v dnešní době pro některé uživatele jedinou možností. Důvodů, proč není pokrytí pevným spojem, může být mnoho. Jednak to může být velká vzdálenost od větších měst disponujících takovým typem připojení či vysoké vstupní náklady na pevné spoje. Dle statistiky z roku 2017 je připojení přes optické kabely zavedeno pouze do 3,5 % domácností v ČR [1]. Tento způsob připojení je v dnešní době v oblasti rychlosti přenosu dat jedno z nejrychlejších. V České republice je vysoký podíl uživatelů připojených do sítě internet. Například v roce 2014 byl podíl uživatelů připojujících se denně k síti internet až 76 % [2]. Nejvíce rozšířenou technologií je širokopásmové připojení WiFi. Jedná se o spojení realizované v nelicencovaných frekvenčních pásmech 2,4 a 5 GHz. Vysoký podíl WiFi připojení v České republice je velice specifický a může být způsobený historickým vývojem poskytování připojení k internetu. Původní myšlenkou bezdrátových sítí bylo pokrytí bezdrátovým signálem uvnitř budov a objektů. V České republice se šíření bezdrátového signálu dostalo u ISP k takové oblibě, že jej používají i pro realizaci páteřních spojů a šíření konektivity k zákazníkům. Přijímače bezdrátového signálu jsou nejčastěji zařízení s pevnou polohou a s anténou připojenou k zařízení poskytovanému ISP. V ideálním případě by taková zařízení neměla při přenosu signálu vykazovat žádné problémy a měla by fungovat konstantě. Tento stav se však vlivem mnoha faktorů není. Signály se mění nejen při změnách prostředí ale i vzájemným rušením zařízení. Proto je nutné signály těchto zařízení monitorovat. Práce se zabývá monitoringem právě těchto pevných zařízení klientů v komunitní síti spolku HKFree.org (dále jen HKFree). 1

13 2 Cíl práce Hlavním cílem práce je provést analýzu dat dostupných skrze API Access Pointů (dále jen AP) v komunitní síti HKFree a navrhnout monitorovací aplikaci na základě získaných poznatků o nasbíraných datech z jednotlivých zařízení. Na to navazují následující kroky: Implementace aplikace pro shromažďování dat a následné uložení zpracovaných dat do databáze pro další zpracování. Analyzovaní změřených signálů klientů připojených trvale na přístupový bod WiFi v rámci komunitní bezdrátové sítě. Monitorování dlouhodobých i krátkodobých změn signálu u zařízení. Výstupem bude označení problematických signálů, zobrazení výsledných analyzovaných dat ze zařízení pro jednotlivé správce sítě a zajištění zaslání notifikace při případných problémech v síti. 2

14 3 Bezdrátové sítě, technologie a standardy Bezdrátový signál je možné přenášet za pomocí různých technologií. U WiFi se pro přenos dat používá přenos pomocí radiových vln v krátkém dosahu. Pro upřesnění a zařazení se v České republice setkáme s výrazem RLAN (Radio Local Area Network) neboli rádiové místní sítě [3]. Pro označení lokální bezdrátové sítě se také používá zkratka WLAN (Wireles Local Area Network). Pro uskutečnění přenosu dat jsou podmínkou dvě zařízení, přijímač a vysílač. Odeslaná data ze zařízení označujeme dle anglických názvů transmit s označením Tx a data přijatá receive s označením Rx. Zařízení by měla vyhovovat standardu IEEE Dle zprávy ČTÚ za rok 2016 využívá připojení k sítí internet pomocí technologie WiFi 26,2 % maloobchodního trhu v České republice [4]. Pro koncového uživatele přináší tento typ připojení k síti několik výhod. Jednou z výhod tohoto typu připojení je mobilita uživatele, který se může v oblasti pokryté daným signálem nejen volně pohybovat, ale může se i připojit se k síti z přenosných zařízení, například počítačů, tabletů, mobilů či dalších chytrých zařízení. Uživatel není omezen hledáním datové zásuvky pro připojení zařízení do sítě. V dnešní době existují zařízení například mobilní telefony či tablety, která ani nedisponují vstupem pro připojení pevného spoje (kabelu) a komunikace se sítí je omezena pouze na bezdrátovou komunikaci. Abychom omezili přístupu nežádoucích osob do bezdrátové sítě, je nutné klást velký důraz na její zabezpečení. Pro další kapitoly o standardu bylo vycházeno ze zdrojů [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]. 3.1 Standard IEEE V Roce 1990 došlo k založení 11. pracovní skupiny IEEE LAN/MAN standardizační komise IEEE 802. První standard byl vytvořen v roce Tento standard je určen pro komunikaci v bezdrátových sítích. Písmena za názvem označují jednotlivé standardy. Ty mohou zahrnovat nové bezpečností algoritmy, technologie, rozšíření na nová frekvenční pásma či další rozšíření. Na vývoji nových standardů se stále pracuje a jsou aktivně vyvíjeny. Původní označení IEEE bylo určeno pouze pro přenos ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz s maximální teoretickou přenosovou rychlostí až 2 Mbit/s IEEE a V roce 1999 přišel nový standard IEEE a s možností využití frekvenčního pásma 5GHz. Nové pásmo přináší mnoho výhod, ale i omezení. Více v kapitole [3.5.2]. Nejvyšší přenosová 3

15 rychlost dle standardu může dosahovat 54 Mbit/s. Standard má totožné vlastnosti se standardem g kromě jiného frekvenčního pásma IEEE b Standard IEEE b byl schválen v roce Oproti původnímu došlo k navýšení rychlosti až na 11 Mbit/s. Standard využívá pouze frekvenčního pásma 2,4 GHz IEEE g Standard IEEE g rozšiřuje b se zaručením zpětné kompatibility. Frekvence zůstává stejná (2,4 GHz) a zvedá se přenosová rychlost až na 54 Mbit/s. Propustnost sítě se ale razantně snižuje, pokud dojde k připojení klientů se starším standardem IEEE b IEEE n Standard n byl standardizován v roce 2007 a je zpětně kompatibilní se staršími standardy IEEE a/b/g. Došlo k razantnímu zvýšení rychlosti až na 600 Mbit/s. Zvýšení rychlosti je možné převážně pomocí nové technologie MIMO. Rychlosti komunikace zařízení v normě n je určena modulačním a kódovým schématem (dále jen MCS), těch je pro tento standard definováno celkem 31. Multiple-input multiple-output (dále jen MIMO) je rádiová anténní technologie využívající více antén pro vysílání a přijímání signálu. U standardu n mohou být až čtyři prostorové (datové) toky, což odpovídá čtyřem anténám u daného zařízení. Signál vysílaný z antény se může šířit různými trasami. Výhoda technologie spočívá ve schopnosti zvýšit kapacitu použitého omezeného frekvenčního kanálu zvýšením počtu datových toků s cílem zvýšit rychlost přenosu dat. Z důvodu limitující šířky pásma, které je pevně stanoveno, je nutné využívat frekvenční rozsah co nejefektivněji. Přenosové rychlosti jsou odvislé od standardu a počtu využitých antén u zařízení. Příklad použití může být 1x1, 2x2 a 3x3. Označení představuje počet antén pro vysílání signálu a počet antén pro příjem signálu. Původní technologie SU-MIMO se standardem n je rozšířena s příchodem standardu ac na technologie s názvem MU-MIMO. Technologie MIMO je znázorněna na obrázku č. 1. 4

16 Obrázek 1 - Technologie MIMO [12] SU-MIMO Technologie SU-MIMO dostupná od standardu n představuje vysílání více signálů, ale pouze na jedno zařízení v daném okamžiku tedy single-user multiple input/multiple output. MU-MIMO Technologie MU-MIMO (multi-user multiple input/multiple output) navazuje na předchozí technologii SU-MIMO. Technologie je dostupná od standardu IEEE ac. Díky tomu je možné využívat frekvenční kanály šířky až 160 MHz. Hlavní výhodou technologie je, že přístupový bod může vysílat signály až několika klientům současně s možností obsloužit více zařízení najednou IEEE h Standard IEEE h má doplňující hodnotu ke staršímu standardu a pro využívání bezdrátových sítí ve frekvenčním pásmu 5 GHz a rozšiřuje jeho využití i mimo budovy ve venkovním prostředí. Ve standardu jsou řešeny problémy s rušením od jiných zařízení pracujících na stejné frekvenci. Mezi technologie definované standardem patří Dynamic Frequency Selection (dále jen DFS) a Transmission Power Control (dále jen TPC). Dynamic Frequency Selection (DFS) Mechanismus DFS má při zatížení frekvenčního pásma zabránit rušení radarových systémů a dále rozložit využití frekvenčního pásma. Zařízení s aktivovanou funkcí mohou monitorovat kanály ve kterých budou vysílat. Při detekci radarových signálů dochází k uvolnění daného kanálu a k výběru volného kanálu bez provozu radarového vysílání. Cílem je zamezení rušení systémů radiového určování a rozložení rovnoměrné zátěže na frekvenční pásmo. V České republice by měla být v prodeji pouze zařízení s funkcí DFS. Bohužel u některých zařízení je možné tuto funkci deaktivovat [13] [14] [15] [16]. 5

17 Transmission Power Control (TPC) Principem TPC je regulace vysílacího výkonu zařízení a tím zamezení nadbytečného vyzařování energie tak, aby byl využit pouze potřebný vysílací výkon. Zařízení nemusí vysílat maximálním výkonem, ale postačuje výkon dostatečný pro udržení kvalitního spoje [13] [14] IEEE ac Standard IEEE ac přichází s revoluční teoretickou rychlostí až 6933 Mbps pro pásmo 5 GHz s využití technologie MU-MIMO. Šířka jednoho kanálu může být od 20 MHz až po 160 MHz. Zvýšení přenosové rychlosti bylo dosaženo přidáním prostorových toků, kterých u tohoto standardu může být až 8. Je se standardem n zpětně kompatibilní [12]. Tabulka č. 1 zobrazuje přehled klíčových vlastností pro standardy n/a/ac. Standard n a ac Frekvenční pásmo 2,4 i 5 GHz 5 GHz 5 GHz MIMO Su-MIMO není Mu-MIMO Prostorové toky Až 4 1 Až 8 Šířka kanálu 20 a 40 MHz 20 MHz 20, 40, 80 a 160 MHz Maximální rychlost [Mbps] Tabulka 1 - Porovnání standardu n/a/ac [7] [10] [11] Tabulka 2 - Přehled standardů a jejich přenosových rychlostí [10] 6

18 V tabulce č. 2 je za číslem standardu uveden počet využitých antén. Číslo před znakem T určuje počet antén pro vysílání signálu a číslo před znakem R označuje počet antén pro příjem signálu. Označení TCP vyjadřuje reálné přenosové rychlosti oproti teoretickým rychlostem ve sloupcích s označením synchronizační. Dle hodnot vyplývajících z předchozí tabulky můžeme říci, že na zvýšení přenosové rychlosti se nejvíce podílí technologie MIMO. U převzaté tabulky číslo 2 zřejmě došlo vlivem zaokrouhlení čísel k nepřesnosti udávaných rychlostí pro standard ac. Rychlost pro jeden prostorový tok je 433,3 u 40 MHz kanálu a 866,7 u 160MHz kanálu. Tím je u více toků způsobena mírná nepřesnost pro udávané rychlosti. 3.2 MikroTik protokoly Dále se na trhu objevují i zařízení s proprietární protokoly výrobců pro bezdrátový přenos dat. Výrobce MikroTik pro svá zařízení vytvořil vlastní protokoly k uplatnění v bezdrátových spojích bod bod nebo pro vícebodový spoj. Tyto spoje využívají ISP pro rozšíření své konektivity. Protokoly se nazývají Nstreme a Nstreme verze 2 (dále jen Nv2) a nejsou kompatibilní s protokoly ani jinými proprietárními protokoly od jiných výrobců. Pro jejich využití je nutné, aby bylo pro bezdrátový přenos striktně použito zařízení od značky MikroTik. Využití protokolu Nstreme dále umožnuje funkci nazývanou Nstreme Dual. Tato funkce je klíčová pro spojení bod-bod. V takovém bezdrátovém spoji existuje z každé strany spoje vysílač a přijímač, takový spoj tedy obsahuje v podstatě 2 nezávislé linky. Každá z těchto linek může fungovat na jiných frekvenčních kanálech, aby nedocházelo ke vzájemnému rušení. Pro takový spoj je zapotřebí dvou rozhraní. Při využití tohoto typu spojení není možné použít technologii WDS [17] [18] Nv2 Protokol Nv2 celým názvem Nstream Version 2 vznikl ze staršího protokolu Nstreme. Protokol je založen na technologii TDMA (Time division multiple access). Implementuje rozhodovací pravidla pro komunikaci mezi zařízeními. Rozhoduje, které zařízení bude komunikovat s AP a v jakém časovém okně (slotu). AP udělí fixní čas pro komunikaci. Ta je rozdělena na příjem a odesílání. Čas klienta je omezený a hovoří s AP pouze v přiděleném čase. Pro provozování protokolu je vyžadováno, aby v zařízení bylo minimálně RouterOS verze 5 a vyšší. Dále jsou specifikované i podmínky na hardware. Zařízení musí obsahovat čip Atheros AR5212 7

19 a novější. Čas pro komunikace klientských zařízení s AP je rozdělen mezi připojené klienty a jejich požadavky na šířku kanálu. Na začátku každého období vysílá AP plán, který říká klientům, kdy mohou vysílat a jak dlouhou dobu. Nv2 nepodporuje bezpečnostní mechanismy WPA awpa2. Zabezpečení spoje je řešeno jinými bezpečností mechanismy. Přínosem protokolu je mimo jiné zamezení kolizí s více připojenými zařízeními v síti. Při použití protokolu Nv2 je limit maximálně 511 připojených klientů pro rozhraní. AP může přidělovat čas klientům i dle některých zásad. Oproti by měl protokol Nv2 výrazně zlepšovat propustnost sítě, zejména na delších bezdrátových spojích [17] [19]. 3.3 Modulace Společně se standardy se také vyvíjí modulační techniky přenášeného signálu. Od standardů a/g a novější se používá modulace OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Mezi používané modulace u starších standardů patří například Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) a Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Při zpracování následujících podkapitol byly použity tyto zdroje [9] [20] [21] [22] OFDM OFDM je celým názvem Orthogonal Frequency Division Multiplexing a znamená ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením. Tato technika se používá nejen pro přenos bezdrátového signálu u WiFi, ale i k přenosu signálu pro televizní vysílání DVB-T, či u mobilního datového připojení LTE. Metoda používá více nosných kmitočtů, které jsou dále modulovány podle potřeby různými modulacemi: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM nebo 256-QAM. Rychlosti, kterými zařízení komunikují v normě , určují tzv. modulační a kódová schémata (Modulation and Coding Scheme) označována MCS. Ze schématu jsme schopni vyčíst odpovídající rychlost dle použité šířky kanálu, modulace a počtu datových toků. Přenosové rychlosti se mohou měnit v závislosti na podmínkách přenosu. Při využití standardní šířky kanálu 20 MHz technika OFDM rozděluje šířku kanálu na subkanály, které mají šířku 312,5 KHz. U standardu a/g je reálně využito pouze 16,25 MHz z šířky kanálu 20 MHz, která je rozdělena na 52 subkanálů, přičemž 4 se používají k řízení přenosu komunikace dat a ostatní se používají pro přenos uživatelských dat. U standardu n dochází k rozdělení na 56 subkanálů, kde jsou také 4 pro řízení přenosu komunikace a zbylé pro uživatelská data. V případě použití šířky kanálu 40 MHz pro n je tato rozdělena na subkanály následovně: 6 řídicích a 108 pro uživatelská data. 8

20 3.3.2 DSSS Modulace pomocí techniky Direct Sequence Spread Spectrum se používá pouze u frekvenčního pásma 2,4 GHz pro standard b. U DSSS je nejčastěji použito Barkerovo kódování v 11bitové podobě s modulační metodou Quadrature Phase Shift Keyed (QPSK). Rychlosti přenosu dosahují až 11 Mbit/s při šířce kanálu 22 MHz, a tím dochází k ovlivňování sousedních 4 kanálů. 3.4 Fresnelova zóna Radiový signál vysílaný mezi zařízeními se nešíří přímo po přímce mezi vysílačem a přijímačem, ale šíří se i v okolí této přímky. V okolí vysílaného signálu existují Fresnelovy zóny nazvané po fyzikovi Fresnelovi. Pro přenášený signál má největší význam první Fresnelova zóna, kde dochází k přenosu 90 % energie mezi přijímací a vysílací anténou. Tato oblast by tak neměla být narušena žádnými překážkami, což je znázorněno na obrázku č. 2. Pro kvalitu spoje je nejdůležitější mít volných alespoň 60 % průměru první Fresnelovy zóny, jinak dochází k výraznému zhoršení kvality. Přítomnost překážky má negativní vliv na kvalitu šířeného signálu. Oblast zóny se směrem ke středu rozšiřuje přičemž uprostřed je zóna nejširší. Tvar zóny je možné přirovnat k tvaru doutníku či elipsoidu. Pro jednotlivá frekvenční pásma se zóna liší tvarem. Pro pásmo 5 GHz je více zploštělá oproti pásmu 2,4 GHz. Při tvorbě kvalitního spoje je nutné důkladně promyslet umístění zařízení a jeho antén, aby nedošlo k narušení spoje v dané zóně. Při tvorbě spoje je nezbytné se zabývat i výhledem do budoucnosti, zda se neobjeví nové překážky v podobě rozrostlých stromů či plánovaných rozšíření budov, které by narušily bezdrátový spoj. Pokud některé překážky, například stromy, dosahují výšky, která se blíží narušení zóny, je nutné počítat se zkrácením či úplným odstraněním takové překážky, za předpokladu, že je to možné. V opačném případě je třeba zvolit pro bezdrátový spoj jinou trasu, aby bylo dosaženo kvalitního spoje. Pro umístění vysílačů a přijímačů je možné využít online kalkulátory. Pomocí výpočtů je možné určit, zda překážka v daném místě nenarušuje Fresnelovu zónu [23] [24] [25]. 9

21 Obrázek 2 - První Fresnelova zóna [26] Určení nejširší části první Fresnelovy zóny Vzorec pro určení nejširší části zóny obsahuje D definující celkovou délku spoje v km a f použitou frekvenci u spoje v GHz [26]. r = 8,657 D f Určení velikosti zóny Pro výpočet poloměru první Fresnelovy zóny v bodě F1 mezi koncovými body spoje slouží následující vzorec. F 1 = d 1 (D d 1 ) d 1 + (D d 1 ) Znak definuje vlnovou délku přenášeného signálu v metrech, (pro 2,4 GHz je vlnová délka 0,1248m), d1 je vzdálenost od konce spoje k bodu F1, tedy překážky. Výsledkem je F1 definující poloměr první Fresnelovy zóny v daném bodě [26]. 3.5 Pásma Bezdrátový signál se přenáší v určitých frekvenčních pásmech. Jednotlivá frekvenční pásma jsou specifická pro jejich konkrétní využití. Využití a šířka pásma se v jednotlivých státech mohou lišit, neboť jsou určeny konkrétními zákony v dané zemi. V České republice zajištuje dozor nad přidělením pásma a jeho využíváním Český telekomunikační úřad (dále jen ČTÚ). Pásmo 2,4 GHz je možné využívat pro průmyslové, vědecké a lékařské účely neboli Industrial Scientific and Medical (ISM). Širokopásmový přenos dat je umožněn i v rámci části pásma 5 GHz. Tato pásma jsou bezlicenční a není nutné za využívání platit poplatky. Na pásma 2,4 GHz a 5 GHz se vztahují všeobecná oprávnění VO-R/12/ [27] 10

22 a VO-R/10/ [28] udávající podmínky pro jejich využití a omezení k zařízením využívající dané pásmo [29] Pásmo 2,4 GHz Pásmo 2,4 GHz je omezené rádiové spektrum. Ve světě je dostupných až 14 kanálů. Dle norem je v České republice (dále jen ČR) dostupných pouze 13 kanálů. Kanál 14 je pro ČR nedostupný a jeho využití je možné pouze v Japonsku. V ČR je využíván frekvenční rozsah od 2,401 do 2,483 GHz. Dále z norem vyplývá omezení na maximální vyzářený výkon 100 mw EIRP (podrobněji v kapitole 3.6.1). Nevýhodou pásma 2,4 GHz jsou překrývající se kanály. Při využití šířky kanálu 20 MHz jsou dostupné pouze 3 nepřekrývající se kanály (č. 1,6 a 11 nebo 1,7 a 13) a při využití 40 MHz šířky kanálu pouze dva částečně se překrývající kanály. V dnešní době rozmachu bezdrátových zařízení nastávají situace, kdy na stejném kanálu vysílá více přístupových bodů. Tento stav má negativní důsledek: vzájemné rušení zařízení a zhoršenou kvalitu spojení. Frekvenční pásmo 2,4 GHz používají také pro komunikaci zařízení s technologií Bluetooth, mikrovlnné trouby, starší bezdrátové telefony, bezdrátové kamery. Mezi další zařízení používající tuto frekvenci patří bezdrátové reproduktory a bezdrátové ovladače. U venkovního použití je pásmo využíváno modeláři, kteří používají toto pásmo pro ovládání svých modelů. Moderní drony jsou také ovládány vysílači v tomto pásmu. U těch novějších a dražších se ale již můžeme setkat s využitím pásma 5 GHz. Soupis zařízení využívajících pásmo 2,4 GHz není úplný, ale jak je patrné, nespočet zařízení ho využívá [30] Negativní vlivy na pásmo 2,4 GHz Zdrojem pro rušení signálu na frekvenci 2,4 GHz mohou být zařízení pracující na stejné frekvenci z důvodu malého rozsahu frekvenčního pásma. Mikrovlnné trouby využívají frekvenci okolo 2,450 GHz. U moderních zařízení by již nemělo docházet k rušení, jelikož jsou mikrovlnné trouby odstíněny, aby nedocházelo k právě takovým rušením. Ale u starších modelů se s tím jevem můžeme setkat. Pokud dochází k takovému rušení, mohlo by pomoci změnit frekvenční kanál u AP [30] [31]. Pro přenos bezdrátového signálu na dlouhé vzdálenosti by měla být zaručena mezi anténami přímá viditelnost. Ověření viditelnosti je možné pouhým pohledem, případně pro delší vzdálenosti dalekohledem. Ne vždy je možné docílit přímé viditelnosti, jelikož v cestě přenášeného signálu mohou stát překážky. Mezi ně patří např. stromy, sloupy či domy. Některé z těchto překážek je možné odstranit (stromy), jindy je nutné nalézt pro signál lepší trasu. 11

23 Signál může být dále rušen signály od zařízení využívající stejný kanál. Z důvodu omezené šířky frekvenčního pásma se jedná o obvyklou situaci. Dalším nezanedbatelným faktorem působícím na zhoršení signálu je počasí [23] Pásmo 5 GHz Pásmo 5 GHz je v současné době, oproti pásmu 2,4 GHz, méně zarušené, což je způsobené historickým vývojem a cenou zařízení. Starší zařízení nemusí toto pásmo podporovat. Frekvenční rozsah pásma je větší, a proto je k dispozici více kanálů pro komunikaci oproti pásmu 2,4 GHz. Primární účel využití pásma byl pro vnitřní použití. Ve světě nabízí pásmo 5 GHz až 23 kanálů se šířkou 20 MHz nebo 11 kanálů při využití šířky 40 MHz. V ČR je pro využívání WiFi spojení vymezených 8 kanálů pro vnitřní využití a 11 pro vnitřní i venkovní využití při šířce kanálu 20 MHz. Velkou výhodou oproti pásmu 2,4 GHz jsou právě nepřekrývající se kanály. Díky tomu je možné mít více zařízení pracujících v dané oblasti bez vzájemného rušení a tím zvýšit kapacitu sítě. Frekvenční pásmo využívají mimo jiné i radary či satelitní systémy. Zařízení dle tohoto standardu by měla v případě detekce rušení signálu například omezit vysílací výkon či uvolnit kanál, na kterém bylo rozpoznáno rušení s radarovým vysíláním. V České republice je dáno omezení na maximální vysílací výkon pro jednotlivé části pásma. Toto omezení je stanoveno ČTÚ, který může udělit i pokuty za porušení daného nařízení [5]. Poskytovatelé využívající tyto kmitočty v pásmu 5 GHz často porušují nařízení, a tím dochází k závažnému rušení meteorologických radarů [32]. Provozovatelé zařízení RLAN jsou v takovém případě požádáni, aby na svých zařízení v okolí těchto radarů zablokovali využívání kmitočtů 5620 a 5640 MHz. Meteorologické radary (dále jen MR) v oblasti Brdy a Skalky aktuálně využívají pro svůj chod kmitočty 5635 MHz Brdy a 5645 MHz Skalky. Radary dodávají důležitá meteorologická data i pro letový provoz. Z toho důvodu mají radarová vysílání přednost před jiným vysíláním. Dále je patrné z nařízení ČTÚ, že není povoleno používat přídavné zesilovače vysokofrekvenčního výkonu či převaděče. Následující tabulka č. 3 zobrazuje rozdělení pásma 5 GHz společně s limity a podmínky používání v ČR. Kmitočtové pásmo [MHz] Limit pro vyzářený výkon Podmínky mw střední e.i.r.p. pouze pro použití uvnitř budovy mw střední e.i.r.p. pouze pro použití uvnitř budovy W střední e.i.r.p. Tabulka 3 - Limity pro využívání pásma 5 GHz v ČR [27] 12

24 Pro frekvenční pásmo od 5150 až do 5250 GHz existují kanály 36 až 48, které je možné využít pouze uvnitř budov. V Pásmu od 5250 až do 5350 GHz jsou kanály 52 až 64 pro využití pouze uvnitř budov. Dále platí využít automatickou regulaci výkonu, v opačném případě je nutné snížit vyzařovaný výkon o 3 db. Pásmo 5450 až 5725 GHz s kanály 100 až 140 je jediná část, ve které je možné využití i mimo budovy. Zde platí omezení na maximální vyzařovaný výkon 1 W, což odpovídá 30 db s aktivovanou regulací výkonu a technologii výběru frekvence DFS. Jinak je nutné snížit vyzařovaný výkon o 3 db. Přehled využití frekvenčního pásma 5 GHz v ČR je zachycen následujícím obrázku č. 3. Z obrázku je patrné, že 5 GHz pásmo poskytuje více kanálů, ale jsou zde také služby, které mají před WiFi přednost, například radarové vysílání. Obrázek 3 - Využití pásma 5 GHz v ČR [33] Využití pásem Mezi zásadní prohřešky při využívání pásma 5 GHz, dle ČTÚ, patří záměrné vyřazení funkce DFS, což velmi zásadně ovlivňuje MR. Dále pak záměrné a soustavné překračování limitů dle předepsaných norem pro vysílací výkon stanic a využívání frekvenčních pásem určených k využití v budovách i mimo ně. Z toho plyne, že ISP využívají pro přenos dat ve venkovním prostředí kanály určené pouze pro použití uvnitř budov. 13

25 Dle dostupných údajů je k síti internet připojena 1/3 formou bezdrátového přenosu signálu. ČTÚ má v evidenci okolo 1700 registrovaných subjektů poskytující připojení pomocí WiFi. Odhadováno je na spojů bod bod včetně přístupových bodů s počtem WiFi uživatelů až Dle tohoto je patrné masivní využití kmitočtových pásem 2,4 a 5 GHz. Zařízení by neměla umožnovat přímou nebo nepřímou manipulaci s funkcí DFS ve formě úplné deaktivace nebo nepravdivé změny nastavení regionu zařízení či softwarovou úpravou. Při prozkoumání trhu s náhodně vybranými 64 zařízeními pro provoz v pásmech a MHz bylo dle ČTÚ zjištěno u 61ks vybavených technologií DFS, 22 ks umožnovalo přímou deaktivaci DFS, a u 38ks bylo možné deaktivovat DFS nepřímou formou pomocí změny regionu u zařízení. Pouze 18 zařízení bylo v plné shodě s požadavky na hodnocení [15] [32]. Obrázek 4 - Statistika stížností na rušení MR [15] Jak je patrné z obrázku č. 4 z roku 2014, je v České republice hojně využíváno pásmo 5 GHz i ve frekvencích, ve kterých by se dle doporučení nemělo vyskytovat či by se mělo při kolizi upřednostnit radarové vysílání. Bezdrátové vysílání ovlivňuje radary a způsobuje jejich rušení. ČTÚ musí tedy následně řešit tyto kolize s narušováním frekvencí. Vzhledem k dané situaci je na stránce dostupný seznam všech zařízení, kteráby mohla být potenciálním zdrojem rušení pro tyto radary. Seznam obsahuje SSID daného zařízení s jeho MAC adresou a úrovní signálu. Situace v ČR ohledně využití RLAN a frekvenčních pásem 2,4 a 5 GHz nemá ve světě srovnání. Využití těchto pásem je opravdu obrovské. Jeden z hlavních faktorů pro výběr této technologie je právě využívání těchto pásem, která nejsou v ČR zpoplatněna a je tedy možné použití těchto kmitočtů bezplatně dle daných podmínek. Vlivem velice omezeného počtu kanálů postupně ISP 14

26 přechází z pásma 2,4 GHz na pásmo 5 GHz. ČTÚ kontroluje dodržování norem a při nedodržení parametrů plynoucích z VO-R/12/ provádí kontroly a vyzývá k nápravě. Pokud nedojde k nápravě prohřešků definovaných ve výzvě zahájí ČTÚ správní řízení [34]. S příchodem standardu ac není v ČR využívání šířek pásma 80 a 160 MHz omezováno. Dle VO-R/12/ může být šířka pásma libovolná. Pro praktické využití je k dispozici pouze jeden nepřekrývající se 160 MHz kanál pro venkovní využití [35]. U pásma 5 GHz máme k dispozici ještě úsek MHz. Tento úsek je limitován pouze maximální výkonem 25mW EIRP, avšak tato část je určena pouze pro nespecifikovaná zařízení krátkého dosahu [28]. Dle dostupných informací od ČTÚ poskytnutých v rámci seminářů pro provozovatele Wi-Fi je patrný níže uvedený závěr. Cílem ČTÚ je zlepšení podmínek u RLAN a zároveň ČTÚ očekává zodpovědnější přístup uživatelů radiového spektra k dodržování podmínek při využívaní daného frekvenčního pásma. V současné době není předpoklad pro zavedení dalších regulačních opatřeních. Mělo by dojít k zpřísnění sankcí za porušování podmínek využití frekvenčního pásma s důrazem na rušení MR. V případech rušení MR bude vydáno opatření k okamžitému odstavení zdroje rušení bez předchozích výzev a zveřejňování zařízení rušicí MR [3] [36]. Shrnutí frekvenčního pásma Frekvenční pásmo 2,4 GHz nabízí pouze 3 vzájemně se nerušené kanály při šířce kanálu 20 MHz. Oproti tomu 5 GHz pásmo pro přenos bezdrátového signálu nabízí výrazně větší frekvenční rozsah s 19 vzájemně se nerušícími kanály při šířce kanálu 20 MHz v ČR. V případě 5 GHz pásma pro bezdrátový spoj máme užší Fresnelovu zónu, tím pádem není nutné mít vysílače a přijímače v takových výškách. Dále je pásmo 5 GHz více náchylné na ztrátu signálu průchodem skrze překážky. 3.6 Charakteristické atributy signálu a prostředí Přenos bezdrátového signálu je charakterizován několika atributy. Kvalitu přenášeného signálu ovlivňuje mimo jiné i okolní prostředí. Následující podkapitoly shrnou atributy a vybrané vlivy Střední ekvivalentní izotropicky vyzářený výkon Střední ekvivalentní izotropicky vyzářený výkon (Effective Isotropic Radiated Power) (dále jen EIRP) je celkový výstupní vyzářený výkon zařízení, který vyjadřuje intenzitu vyzářeného signálu. Aby nedošlo k překročení limitů vztažených k EIRP je nutné zohlednit výstupní výkon 15

27 vysílače, použité druhy kabeláže, jejich délku, a nakonec energetický zisk antény. Hodnoty mohou být vyjádřeny v jednotkách Watt nebo dbm. Pro náznak převodu jednotek 30 dbm odpovídá hodnotě 1 W či 27 dbm je 500mW [24] [37]. EIRP = P l Tk + Gi Výpočet EIRP závisí na vysílacím výkonu vysílače v dbm značeném P, l označující délku kabeláže v metrech, Tk vyjadřuje útlum 1 metru kabelu při pracovní frekvenci vysílače a Gi energetický zisk izotropní antény v decibelech. Pro názornost je možné vzorec reprezentovat takto: EIRP = výkon vysílače (dbm) + zisk antény (dbi) útlum kabeláže (db) útlum konektorů (db) Vysílací výkon Vysílací výkon neboli výstupní výkon zařízení označovaný také jako Transmit Power či Txpower je jedna z podstatných hodnot při výpočtu celkového vyzařovacího výkonu EIRP. Hodnotu je nutné u zařízení nastavit dle norem konkrétního regionu (země). Některá zařízení mohou mít implementován systém pro automatické dopočítání hodnoty vysílacího výkonu pomocí jiných klíčových hodnot a omezení pro konkrétní regiony [24] [38] Síla signálu Pro kvalitní přenos dat je stěžejním parametrem síla signálu. Síla signálu je udávána v záporných číslech s jednotkou dbm. V sítích ve standardu IEEE by se měla síla signálu pohybovat v rozmezí od -30 až po -90 dbm. Čím nižší hodnota, tím je signál horší. Při poklesu hodnoty síly signálu pod určitou mez se signál stává neslyšitelným pro přijímač, se úplně vytratí a spoj je nefunkční. Zařízení pro příjem signálu májí výrobcem udány minimální hodnoty síly signálu [10] [39] SNR Signal to Noise Ratio (dále jen SNR) vypovídá o poměru přijaté síly signálu k šumu, a je udávaný v jednotkách decibel. V těchto logaritmických jednotkách se ve skutečnosti nejedná o poměr, ale o rozdíl mezi signálem a hladinou hluku tedy šumu v okolí. Hodnota SNR je jedna z klíčových pro realizaci úspěšného spoje. Pro určitou přenosovou rychlost existují předpokládané minimální hodnoty. V opačném případě není možné přes spoj data danou rychlostí přenášet. Hodnoty SNR udáváme v kladných číslech a s vyššími hodnotami SNR je signál čistější [40]. 16

28 3.6.5 CCQ Jedním z mnoha faktorů vypovídajících o kvalitě spoje je Client Connection Quality (dále jen CCQ). Hodnotu CCQ je možné určit jak pro vysílač, tak pro přijímač. Měrnou jednotkou jsou procenta. Hodnoty jsou tedy od 0 % do 100 %, přičemž 100 % je nejlepší kvalita spoje. Hodnota CCQ vypovídá o efektivitě využití šířky kanálu. Někteří výrobce vypočítávají hodnotu mírně odlišně. Pro názorný přiklad byl vybrán výpočet pro zařízení MikroTik. Výpočet hodnoty CCQ je počítán jako vážený průměr hodnot Tmin a Treal počítaný pro každý odeslaný datový rámec. Hodnota Tmin je čas potřebný k odeslání daného rámce v nejvyšší přenosové rychlosti bez opakování a Treal odpovídá skutečné časové délce odeslání rámce i s přihlédnutím na nezbytné pokusy o znovu odeslání daného rámce a s ohledem na použitou přenosovou rychlost. Za situace, že u spoje pozorujeme dobrý signál, ale nízké hodnoty CCQ, se může jednat o rušení a je vhodné zkusit změnu kanálu. Nízké CCQ může být i příznak špatné síly signálu. V případě postupně klesající hodnoty CCQ může být jednou z příčin narušení Fresnelovy zóny novým objektem. Je tedy vhodné zkontrolovat, zda nedošlo k narušení zóny [18] [41] Útlum prostředí Útlum trasy, tedy ztrátu signálu při přenosu vzduchem na určitou vzdálenost, lze teoreticky vypočítat podle vzorce: útlum = 32, x log frekvence (MHz) + 20 x log vzdálenost (km) Délka trasy přenášeného signálu má vliv na přenášené rádiové vlny, tedy čím je delší trasa tím je větší útlum. Vlivem útlumu následně potřebujeme citlivější zařízení pro příjem signálu. Přenášený signál tlumí i některé materiály. Přehled vybraných materiálu je uveden níže v tabulce č. 4. Rozdíly v rušení signálu jsou různé dle materiálu a jeho tloušťky. Zjištění vlivu materiálu a prostředí na přenášený signál podchycený v této kapitole pochází z několika zdrojů [10] [23] [24] [42] [43]. Materiály Beton způsobuje velkou ztrátu při průchodu signálu. V budovách, kde jsou stěny tvořeny železobetonem, dochází k silnému útlumu. Moderní kancelářské budovy často využívají pro pokrytí ploch velké skleněné desky. Skleněné prvky, často pokovené, zhoršují rovněž průchod signálu. Velkým problémem jsou zrcadla. Ta odráží signál zpět. 17

29 Následující tabulka zobrazuje hodnoty poklesu signálu při průchodu přes danou překážku. Tyto hodnoty nemusí vždy odpovídat, jsou pouze teoretické. Záleží na přesném složení daného materiálu a jeho síle. Materiál 2,4 GHz (db) 5 GHz (db) Ocelové (protipožární) dveře Dřevěné dveře Protipožární dveře Stromy/vegetace 0,5/m 1/m Betonová zeď Sklo Lidské tělo 3 5 Tabulka 4 - Materiály ovlivňující signál [42] [44] Počasí Mezi další negativní vlivy na přenášený signál můžeme zařadit vlivy počasí. Prudký déšť s průtrží o srážkách 100mm 3 /hod může ovlivnit pokles signálu zhruba o 0,05dB/Km a při slabších průtržích o 0,02dB/Km u frekvenčního pásma 2,4 GHz. Jak již bylo řečeno, vyšší frekvenční pásma jsou více náchylnější na překážky, proto pro pásmo 5 GHz je zhoršení signálu výraznější. Při prudkém dešti klesne signál až o 0,07dB/Km, u slabších přeháněk asi o 0,5dB/Km. Dalším problémem způsobujícím zhoršení přenášeného signálu může být průchod skrze stromy. V zimním období některé stromy nemají žádné listy a signál může bez větších komplikací procházet skrz. Na počátku nové jarní sezóny, ale dojde k novému obrostu stromů, a tím k vytvoření nových překážek pro signál. Další komplikací je spojení listnatých stromů a deště, kdy nemusí dojít k průchodu signálu skrze překážku vůbec. Vlivem deště vznikají nové překážky pro průchod signálu, například skrze mokré střechy. I v tomto případě může docházet k pohlcování signálu. 3.7 Používaní WiFi v praxi Pro venkovní spoje se nejčastěji používají frekvenční kanály s šířkou 20 či 40 MHz. Ostatní jsou z důvodu zarušení a velikosti pásma málo využívaná. Naopak u vnitřního použití si můžeme dovolit použití větších šířek kanálů, pokud to zařízení a prostředí umožnují. 18

30 Výhody Mezi výhody WiFi spoje můžeme zařadit nižší náklady, a to především díky tomu, že nejsou zapotřebí stavební úpravy jako pro vedení spoje drátového. Nevýhody Je třeba vzít v úvahu vlastnosti bezdrátového spoje a jeho stabilitu. Spojení nemusí být vždy stoprocentní z důvodů okolního rušení a útlumu. Na rozdíl od spoje drátového je také snazší spoj odposlouchávat. Existují různé techniky, jak je možné spoj zabezpečit (šifrovat), ale některé metody ale již byli prolomeny. 3.8 Zařízení Bezdrátová síť potřebuje pro svůj chod několik typů zařízení. Jeden z hlavních prvků je přístupový bod zajištující pro připojení klientů pokrytí okolí bezdrátovým signálem Access Point Access Point (dále jen AP) ve volném překladu nazýván také jako přístupový bod je důležitý síťový prvek. AP sdílí radiový signál, který může být tvořen dvěma způsoby. Buď je signál převeden z pevné konektivity nebo šířen jako přejatý bezdrátový signál z jiného AP. Obvykle je do zařízení přivedeno připojení pomocí páteřních spojů sítě pevné konektivity, a to je poté převedeno na bezdrátový signál. AP může také přijímat bezdrátový signál a ten dále rozšiřovat. Cílem AP je zajištění klientského zařízení signálem v oblasti, kterou dané AP pokrývá. Aby klientské zařízení vědělo, k jaké síti se připojuje, je konkrétní síť označena názvem sítě neboli SSID Interface Interface neboli rozhraní je hardwarová síťové karta. Slouží k připojení zařízení k síti. Pro připojení se používají dostupné vstupy na daném zařízení. Vstupy mohou být následující: metalický, optický či modul pro bezdrátový signál. U zařízení bývá počet rozhraní limitován počtem připojených karet, což znamená počtem slotů u daného zařízení. U routru má rozhraní konkrétní IP adresu. U značky MikroTik se můžeme setkat s názvem Wireless Interface Cards (WIC). RouterOS (dále jen ROS) má podporu pro nespočet těchto karet vlastní výroby ale i karet od jiných značek. Karty jsou určeny pro sloty mini PCI a mini PCI expres. 19

31 ROS podporuje zároveň tvorbu virtuálního bezdrátového rozhraní. Účelem virtuálního rozhraní je seskupit klientská zařízení dle logické nebo organizační struktury. Hlavní přínos spočívá v členění klientských zařízení na skupiny, kterým lze případně přidělovat další oprávnění. Virtuální rozhraní má totožné hardwarové nastavení jako rozhraní, ze kterého bylo vytvořeno. Není možné, aby virtuální rozhraní mělo odlišné hardwarové nastavení. Virtuální rozhraní může mít rozdílný SSID název pro bezdrátovou síť. Pouze u některých modelů MikroTik je možné přidání mini PCI a mini PCI express karet a tím docílit rozšíření počtu rozhraní [18] Station Station, stanice či klient je označení pro zařízení připojující se k AP. Pod takovou stanicí si můžeme představit zařízení s pohyblivou polohou: notebook, mobil a mnoho dalších chytrých zařízení. Klientem může být také zařízení s pevnou polohou. Tím může být další síťový prvek, který signál zpracovává a dále šíří formou bezdrátového signálu nebo převodem pevnou konektivitou, pokud to umožnuje konkrétní hardware. 20

32 4 Nástroje a zařízení v síti HKFree Spolek HKFree využívá pro přenos bezdrátových dat nejčastěji AP zařízení od značky MikroTik. Informace o výrobci MikroTik a popisu používaných dohledových nástrojů v síti jsou popsány v následujících kapitolách. 4.1 MikroTik Firma MikroTik je výrobce zařízení nejen pro přenos bezdrátového signálu, ale i dalších zařízení pro provoz sítě, například switchů. Firma vznikla v Lotyšsku v roce 1996 za účelem vývoje routrů a zařízení určených k přenosu bezdrátového signálu. Rok po založení již vyvinula vlastní operační systém MikroTik RouterOS. Od roku 2002 začala vyrábět také vlastní hardware nazývaný RouterBOARD. Firma MikroTik působí ve většině zemí světa s počtem zaměstnanců přes 140 [45]. Disponuje mnoha zařízeními pro venkovní i vnitřní využití. Produkty firmy zatím disponují technologiemi MIMO pouze v maximální variantě 3x3 pro připojení až 3 antén. Mezi takové zařízení patří RB 953 a dále zařízení s názvem NetMetal 5, které se může skládat z RB921 či RB922 disponují i možností využití standardu ac MikroTik RouterOS Speciálně vytvořený operační systém pro vlastní HW značky MikroTik se nazývá RouterOS neboli zkráceně ROS. Vlastní operační systém nabízí mnohé výhody, například možnost provozovat proprietární protokoly Nstreme, Nv2 a mnoho dalšího RouterBOARD RouterBOARD (dále jen RB) je hardware zmiňované značky MikroTik. Zařízení je možné rozšiřovat pomocí WIC. RB je dodáván s vlastním operačním systémem ROS. Dříve pod označením RB byla pouze základní deska s čipy a již nahraným ROS. Nyní se pod názvem RB dají zakoupit hotová řešení včetně WIC. Při zakoupení hotového řešení není nutné dále zajišťovat ochranný kryt či nákup rozšiřující WIC karty. Některá zařízení mohou v názvu obsahovat písmena určující rozšiřující funkcionalitu zařízení. Z názvu zařízení je možné odvodit technické parametry a následně zjistit podporu pro frekvenční pásmo 5 GHz, 2,4 GHz nebo obě pásma, a to dle značek v názvu 5, 2 nebo 52. Označení podpory zařízení pro dual chain, tedy dva vstupy pro antény, značí D, k označení pro tři se používá označení T [46]. Dále se mohou v názvu vyskytovat tyto znaky [47]: 21

33 A Více paměti H Vyšší výkon (procesor) G Gigabit ethernet U USB porty R Integrovaná bezdrátová karta N Podpora n L light edition R mini PCI nebo mini PCIe slot MikroTik API Zařízení MikroTik mají pro komunikaci s dalšími aplikacemi dostupné API, které poskytuje informace ze zařízení. Mezi ně patří informace o připojených klientech či konkrétní specifikace a nastavení daného zařízení. Pro využití API je nutné, aby v zařízení byl nejméně ROS verze 3 a vyšší. Ve výchozím stavu je API u zařízení zakázané a je nutné jej povolit [48]. 4.2 HKFree.org Občanský spolek HKFree.org (dříve sdružení) poskytuje připojení k bezdrátové síti s přístupem k síti internet v Hradci králové a blízkém okolí. Hlavní myšlenkou autorů je rozšiřování sítě mezi uživatele se zájmem o její správu a rozšíření sítě. Každá osoba se může na své náklady (po splnění vstupních podmínek a schválení správcem sítě) do sítě připojit a po uhrazení pravidelných příspěvků ji využívat. Hlavním cílem členů spolku, plynoucí ze stanov, spolku je poskytnout připojení dalším klientským zařízením, pokud je zdrojové AP ostatními zařízeními dosažitelné. Spolek si klade za cíl hájit dobré jméno spolku, uživatele mají zákaz záměrně přetěžovat síť, musí dodržovat limity stanovené ČTÚ a dále také uživatelé zodpovídají za své zařízení. Je nutno podotknout, že se nejedná se o klasického poskytovatele internetového připojení (ISP), ale o občanský spolek lidí se zájmem rozšiřovat síť a šíření připojení k internetu. Z toho důvodu neposkytuje spolek žádné minimální garance na rychlost a kvalitu spojení [49] Struktura sítě HKFree Struktura sítě HKFree je popsána na obrázku č. 5. Hlavní blok označený jako oblast je pouze označení určité specifické části sítě, která má konkrétní název. Z důvodu rozdělení práv na uživatelé, lepšího managmentu a rozložení odpovědnosti je řešena politika uživatelů v síti HKFree následovně. Za chod dané oblasti zodpovídá konkrétní správce oblasti (dále SO). SO může mít až několik svých zástupců (dále ZSO). Každá oblast obsahuje jednu či více podoblastí dle toho, jak je síť rozsáhlá. Takováto podoblast již zahrnuje konkrétní hardware AP. Podoblastí 22

34 ale není myšleno jedno fyzické zařízení AP, ale skupina více AP v dané podoblasti. Dané AP potom obsahuje jednotlivá rozhraní s připojenými klienty v podobě station. Oblast Podoblast AP Interface Station Správce oblasti (SO) Zástupce (ZSO) Obrázek 5 - Struktura sítě HKFree [Zdroj: autor práce] Nástroje HKFree Spolek HKFree využívá pro dohled nad chodem sítě a připojených klientů několik nástrojů. Výběr těchto nástrojů je popsán v následující kapitolách WeWiMo Nástroj WeWiMo neboli online WiFi monitor je script vytvořen pro linuxové distribuce k získání dat ze zařízení AP, jejich monitorování a prezentaci online formou HTML stránky. Stránka se tedy při každém načtení dotazuje do zařízení o nové aktuální hodnoty, což při velmi častém dotazování může mít vliv na výkon zařízení. Výstup může obsahovat základní informace o připojených klientech, jejich MAC a IP adresách a další údaje [50]. WeWiMo byl v historii konkrétní název jedné aplikace (scriptu), ale postupem času se tento název ustálil i pro označení aplikací či nástrojů poskytující informace o aktivitě zařízení. Script byl členy spolku HKFree.org upraven do podoby patrné na obrázku č

35 Obrázek 6 - RouterOS WeWiMo [51] Stránka obsahuje základní informace o AP, a to dobu provozu a vytížení CPU. Pro jednotlivá rozhraní se zobrazuje název a frekvence zvoleného kanálu. Pokud se jedná o virtuální rozhraní. je možné jej poznat podle zapsané frekvence 0 MHz. Dále se zobrazuje tabulka s aktivně připojenými klienty. Z klientské stanice můžeme pak vidět dostupná tato data: MAC adresa, síla signálu (od AP směrem ke klientovi), Tx a Rx rate (přenosové rychlosti), Tx a Rx Bytes (hodnota Bytes udává počet odeslaných a přijatých dat v paměti zařízení). Každé AP má specifickou URL adresu dostupnou skrze síť internet přes kterou je možné data získat. Proměnlivou část URL adresy tvoří konkrétní IP adresa AP. Bohužel není možné získat data jinou formou, než skrze danou HTML stránku. Původně se tato práce zabývala získáním dat z AP skrze WeWiMo. Pro zpracování dat bylo nutné vytvořit nástroj pro uložení dat do perzistentního uložiště a dále vytvořit aplikaci pro zpracování specifické HTML stránky. Stránka může obsahovat mnoho jednotlivých bloků s dynamickým počtem tabulek pro připojené klienty k daným rozhraním. Postupem času a analyzováním dat bylo zjištěno, že informace poskytované skrze WeWiMo formou HTML 24

36 stránky jsou pro nás nedostatečné. Jak je patrné dat opravdu není mnoho. Jeden z problémů, který se při vývoji vyskytl, se týkal pouze 32bitového počítadla pro pole Bytes, které při vyšším datovém toku rychle přeteče. Dále zde chybí informace o konkrétním použitém protokolu či hodnotě vysílacího výkonu. Jeden z hlavních nedostatků byl chybějící atribut CCQ. Z důvodu ochrany klientů je MAC adresa anonymizovaná a je vidět pouze její část. Tím pádem nebylo možné v některých případech jednoznačně určit klientské zařízení, neboť existují situace, že pro jedno rozhraní je více klientských zařízení se stejnou anonymizovanou MAC adresou. Následkem toho nebylo možné přesně určit, ke kterému zařízení data jednoznačně patří UserDB Databáze UserDB obsahuje data o všech uživatelích, oblastech a mnoho dalších interních informacích spolku HKFree. Webová aplikace je přístupná pouze členům spolku. Poskytuje informace o jejich členech s možností správy jednotlivých členů. UserDB umožnuje výpis struktury sítě dle oblastí, podoblastí i dle jednotlivých AP. Dále zobrazuje podrobné informace o podoblastech a jejich zařízení (AP, rozhraní a station), databázi členů a jejich rolí v jednotlivých oblastech při rozdělení činností uživatelů. V aplikaci je možné vidět základní informace o zařízení klientů spadající ke konkrétnímu rozhraní u daného AP. Jedna z nevýhod UserDB je poskytování informací o připojených klientech bez historických dat. Data se načítají aktuálně ze zařízení, podobně jak tomu bylo u scriptu WeWiMo. Z toho důvodu není možné zobrazit historická data či historické informace o výpadcích. Pro změny konfigurace u zařízení jsou v UserDB připraveny formuláře, ale uživatel musí tyto změny ručně zaznamenat. Na obrázku č. 7 je vidět část výpisu dat z UserDB pro zařízení spadající k podoblasti s identifikátorem 112. Obrázek 7 - Ukázka obrazovky připojených klientů z UserDB [52] 25

37 UserDB.hkfree.org API Pro účely komunikace se zařízeními AP a databází UserDB bylo spolkem HKFree, pro potřeby této práce, vytvořeno API. Komunikace pomocí API probíhá přes HTTP protokol a autentizace (ověření uživatele) probíhá pomocí Basic access authentication. Server vyzve dotazujícího klienta, aby v rámci svého požadavku na server zaslal autentizační informace tedy jméno a heslo. Veškeré informace vracené z API jsou ve formátu JSON. JSON je v dnešní době jeden z nejpoužívanějších formátu pro výměnu dat. API načítá data přímo ze zařízení pomocí volání funkcí MikroTik API. Vytvořené UserDB API pro komunikaci disponujeme těmito metodami. Health-check o Bezparametrová metoda pro ověření funkčnosti API vrací aktuální čas ze serveru a jeho stav. { "result": "OK", "servertime": " T23:04:22+01:00" } Smokeping Device-db Areas o Poskytuje konfigurační (textový) soubor pro nástroj SmokePing, v našem případě nebyla tato metoda využita. o Metoda vrací pouze seznam všech oblastí. Výstupem je slovník hodnot, kde klíčem je identifikátor dané oblasti a hodnotou je název oblasti. { "6": "Kukleny", "112": "Stěžery Gogo" } o Celé uspořádání sítě v rámci oblastí, podoblastí a jednotlivých správců tato metoda ve stromové struktuře poskytuje. Struktura sítě byla popsána v kapitole [4.2.1] o Pod klíčem aps jsou k dané oblasti rozepsány podoblasti pomocí výstupu ve formě slovníku. Klíčem je identifikátor dané podoblasti a hodnotou je její popis. o Uživatelé odpovídající za danou oblast jsou popsání pod tagem admins. Každý uživatel má svůj přidělený identifikátor, nick, pro kontaktování a roli, kterou zastává. o Zobrazení části výpisu dat se nachází v příloze č

38 wewimo/default/{id_podoblasti} o Parametrem metody je celočíselný identifikátor ID dané podoblasti. Identifikátory podoblastí byly získány z metody Areas. V případě špatně zadaného identifikátoru podoblasti je návratovou hodnotou chyba se špatně zadaným identifikátorem ("error": "Uknown AP"). o Výstupem jsou data z AP v dané podoblasti. Pro zobrazení AP v tomto výstupu je nutná konfigurace zařízení. Konfiguraci daného AP zajišťuje správce dané oblasti. o Struktura JSON dat je pochopitelná z následujícího obrázku č. 8. Kolekce AP se nazývá Devices, ta může obsahovat až několik rozhraní označených jako Interfaces. Pro každé rozhraní je samostatná kolekce připojených klientů označená jako Stations. Struktura dat je částečně zachycena v příloze č. 2. Devices Interfaces Stations Obrázek 8 - Struktura JSON pro podoblasti [Zdroj: autor práce] Vybrané atributy z API API poskytuje mnoho atributů, přičemž některé nebyly využity, nebo nebylo možné přesně určit jejich význam [38] [41]. Seznam vybraných atributů z výstupu metody wewimo/default/{id_podoblasti}. Prvek kolekce stations Signal Strength o Síla signálu je uvedená v jednotkách dbm a rozdělujeme ji následovně: Tx-signal-strength je síla signálu s jakou AP přijímá signál vysílaný směrem od konkrétního klienta. Oproti tomu protější síla signálu značí, jak kvalitně přijímá klient signál vysílaný z AP označovaný jako signal-strength neboli Rx-signal-strength. Pokud není na obou stranách spoje zařízení s ROS, jsou k dispozici pouze data za Tx-signal-strength. o Při využívání technologie MIMO, je zařízení schopné zobrazit konkrétní hodnoty sil signálu pro jednotlivé antény. MikroTik označuje anténní konektory od hodnoty 0, čímž dostáváme ch0, ch1 až ch2. 27

39 Signal to noise o Zobrazuje hodnoty SNR. CCQ o Zobrazuje kvalitu spoje CCQ pro přijatý a odeslaný signál. Pokud není na obou stranách spoje zařízení s ROS, jsou k dispozici pouze data za Tx-CCQ. Rate o Přenosové rychlosti pro vysílaní a příjem. Bytes o Zařízení má vlastní počítadlo pro počítání celkového počtu bytů. Celkový počet odeslaných bytů je označen jako TxBytes a přijatých RxBytes. Mac-address o Označuje MAC adresu konkrétního zařízení Prvek kolekce interfaces Authenticated-clients o Počet připojených klientů pro dané rozhraní. Noise-floor o Hodnota šumu (noise floor) pro dané rozhraní. Wireless-protocol o Název protokolu pro přenos signálu u daného rozhraní. Mac-address o Označuje MAC adresu konkrétního rozhraní. Frequency-mode o regulatory-domain výchozí hodnota o manual-txpower o Superchannel Zařízení akceptuje limity pro dostupné kanály a maximum vysílacího výkonu pro každý kanál dle limitů dané země. Zařízení obsahuje již definované limity pro konkrétní země. Podobné nastavení jako pro regulatory-domain, zde ale neplatí limit pro nastavení maximálního vysílacího výkonu. Mód určený pro testovací účely a dovoluje nastavit uživateli všechny kanály podporované rozraním. 28

40 Mode o Nastavení určuje, zda bude zařízení vystupovat v síti jako koncové zařízení station či jako AP. o Station módy o AP módy station Basic je základní režim umožňující připojení k dostupnému AP. station-wds Stejný režim jako Basic ale s vytvořením WDS spoje s AP. Zde je nutný požadavek, aby AP umožnovalo propojení pomocí technologie WDS. station-pseudobridge station-pseudobridge-clone station-bridge ap-bridge základní režim, kdy zařízení vystupuje jako přístupový bod. bridge je limitován pouze na připojení jednoho klienta, se kterým sdílí bezdrátovou síť. wds-slave totožný mód jako ap-bridge ale zařízení vyhledává AP se stejným názvem SSID a dochází ke spojení pomocí technologie WDS. Pokud dojde ke ztrátě spojení nebo jej nelze vytvořit, pokračuje zařízení ve vyhledávání. Antenna-gain o Zisk antény v jednotce dbi použitý k výpočtu maximálního vysílacího výkonu dle platných legislativních předpisů dané země. Pole nastavuje uživatel přímo pro konkrétní rozhraní. Frequency o Využívaná frekvence v jednotkách MHz. Tx-power-mode o Výchozí hodnotou daného atributu je hodnota Default. Default znamená, že rozhraní použije výchozí hodnoty vysílacího výkonu definované kartou a bude ignorovat nastavení uživatele, které specifikoval v poli Tx-power. o Zvolení hodnoty card-rates v nabídce Tx-power-mode umožňuje nastavit vysílací výkon zařízení pro různé přenosové rychlosti. Vysílací výkon je vypočítán dle algoritmu z dané karty a jako argument se využije hodnota Tx-power specifikovaná uživatelem. 29

41 o All-rate-fixed znamená, že karta použije jednu hodnotu vysílacího výkonu zařízení pro všechny přenosové rychlosti, které uživatel zadal v poli Tx-power. Při zadání většího výkonu, než je povolená hodnota dané karty, může dojít až k jejímu poškození. o manual-table umožnuje nastavit odlišný vysílací výkon pro jednotlivé rychlosti. Zde také platí, že při nastavení vyšší, než povolené hodnoty dané karty, může dojít až k jejímu poškození. Chains o Hodnota atributu značí využívané antény pro příjem a vysílání signálu. Přijímací antény nesou označení Rx-chains a vysílací Tx-chains. Prvek Kolekce devices Uptime o Zobrazuje čas od posledního restartování zařízení AP. Hostname o Hodnotou atributu je název zařízení. Board-name o Označení konkrétního modelu RB. IP o Udává IP adresu daného zařízení. Version o Verze ROS využívaná zařízením. Cpu o Označuje model procesoru používaný v zařízení. 30

42 5 Vývoj monitorovacího systému Spolek HKFree disponuje mnoha nástroji pro kontrolu chodu zařízení v síti a žádný z nástrojů nezpracovává data pro podrobné historické statistiky. Většina dostupných nástrojů pro svůj chod využívá načtení aktuálních dat ze zařízení. Z toho důvodu bylo hlavním cílem této práce vytvoření systému pro uložení historických dat, jejich zpracování a přehledné zobrazení. 5.1 Požadavky na běhové prostředí aplikace Požadavky na vytvoření aplikace a databázový systém byly předem částečně specifikovány. Podmínkou bylo použít linuxový server, který má spolek HKFree k dispozici (lab.hkfree.org). Z možných dostupných programovacích jazyků byl zvolen objektový jazyk Java. Aplikace psané v programovacím jazyce Java jsou platformě nezávislé a při vývoji aplikace mohl být využit operační systém Windows 10 od firmy Microsoft. Pro ukládání dat na perzistentní uložiště bylo nutné vybrat databázový systém s licencí dostupnou pro použitý linuxový server. Z nabízených možností na trhu byl vybrán databázový systém MySQL. Spolek HKFree nevyhradil žádné prostředky pro nákup licencovaných produktů, proto zvolené nástroje a knihovny použité při vývoji musí být k dispozici zdarma. 5.2 Požadavky na aplikaci Cílem praktické části je mj. vytvoření databázové struktury pro možnost perzistentního uložení dat. Databázová struktura částečně vychází z dat získaných z poskytovaného API. Spolek HKFree.org nemá nástroj pro zobrazení historických dat o zařízeních AP a připojených klientech. Po shlédnutí aplikací a nástrojů pro zobrazení informací o připojených klientech a AP, jimiž spolek disponuje, je patrné, že neexistuje nástroj, který by zajišťoval dlouhodobý monitoring kvality připojených zařízení. Hlavním účelem vyvíjené aplikace není okamžitá reakce či okamžitá notifikace na vzniklý problém. Pro tyto účely by byla nutná kontrola chodu v minutových i kratších intervalech. Aplikace by měla umožnovat notifikovat uživatele spolku s informacemi v případě delší nedostupnosti zařízení či výskytu dlouhodobých problémů u připojených klientů. Cílem je ze získaných dat vytvořit přehledy se zobrazením důležitých informací o jednotlivých zařízení AP a klientech. Mezi vybrané atributy u AP bude patřit vysílací výkon, délka spuštění a další užitečné informace vyčtené z poskytovaného API. U klientů nás bude zajímat síla signálu, pojmenování zařízení společně s MAC adresou, ukazatel kvality spoje CCQ, verze ROS a další užitečné informace, jenž bude možné získat z API. 31

43 Aplikace bude reagovat na změny nastavení ve smyslu zobrazení historické a aktuálně nastavené hodnoty. Dle toho bude možné identifikovat změny konfigurace. Z dostupných nástrojů u spolku neexistuje systém na podrobné sledování změn konfigurace jednotlivých zařízení, pokud to osoba provádějící změny sama nezapíše jako poznámku k zařízení. Systém bude tedy reagovat na konfigurační změny s možností zobrazení historických změn. Bohužel není možné určit osobu provádějící změny skrze API, ale i pouhá informace o změně bude velkým přínosem. Výsledná reprezentace dat bude za jednotlivé podoblasti s vizuálním rozdělením dle typu zařízení AP, rozhraní či klientů. Data budou prezentována formou dvou stránek ve formátu HTML. Na první stránce budou zachycena všechna zařízení v dané podoblasti společně se získanými informacemi z API, na druhé stránce pak budou veškeré události změn, poklesů signálu či odpojení zařízení za určité období. Nástroj by měl umět v případě závažného problému notifikovat uživatele formou u. Samozřejmostí je uložení veškeré ové komunikace do databáze pro zpětnou kontrolu, zda proběhlo úspěšné odeslání notifikace a její znění. Pokud dojde k restartování AP, měla by o tom vzniknout událost. Totéž platí také pro station, pokud dojde k jejich odpojení od AP. Následující obrázek č. 9 znázorňuje diagram případů užití pro správce HKFree. Je v něm možné vidět, jaké úkony požaduje uživatel od monitorovacího systému. Kontrola dostupnosti zařízení Zobrazení historie událostí Historie signálů klientů Zobrazení poklesu signálu Notifikace problémů a nedostupností Správce HKFree Zobrazení konfigurace a změny Podrobné údaje o zařízení Přehled všech zařízení (AP, Klient) dle podoblasti Přehled událostí zařízení Obrázek 9 - Požadavky správce HKFree na aplikaci [Zdroj: autor práce] Před samotným zahájením vývoje celého monitorovacího systému byla data z API rozdělena. Tak vznikla základní definice objektových struktur použitých v aplikaci a při návrhu 32

44 databázového modelu. Analyzování dat probíhalo pomocí tabulkového kalkulátoru Excel, za pomoci přímého napojení na databázový server pomocí technologie Power Query. Základní grafické přehledy o datech byly tvořeny s využitím aplikace Power BI. Z těchto podkladů bylo následně možné získat počáteční informace potřebné pro vývoj aplikace a získání přehledu o struktuře dat. Samotná data jsou různorodá a liší se pro jednotlivá zařízení vlivem různých typů zařízení, a jejich firmwaru či použité verze ROS. 5.3 Struktura aplikace Výsledný monitorovací systém se skládá z několika dílčích kroků, jak je patrné z následujícího obrázku č. 10. Jeden z dílčích kroků je stahování dat z AP. Stahování dat probíhá pravidelně každou hodinu ve formátu JSON z jednotlivých zařízení. Stažená data jsou následně uložena do databáze. Nová data z AP jsou 1x za den z formátu JSON zpracována do námi vytvořené objektové struktury. Při zpracování dat jsou porovnávány jednotlivé záznamy se záznamy uloženými v databázi. Následně je možné určit změny a případné poklesy signálu atp. Jednou denně se kontroluje, zda nenastaly ve struktuře sítě HKFree změny. Tyto změny jsou případně zpracovány a uloženy do databáze. Testování dostupnosti klientů je prováděno v pravidelných 15minutových intervalech pomocí příkazu ping. Nejvýznamnější dílčí částí je aplikace pro vytváření statistik jednotlivých klientů a informativních přehledů s případnými notifikacemi. Z důvodu možné ztráty dat a bezpečnosti dochází každý den k zálohování databáze. Detailnějšímu popisu celého systému a jednotlivých dílčích kroků se věnují následující kapitoly. 33

45 Station Stažení JSON dat skrze API Zpracování JSON dat AP Uložení JSON dat Station Ping station Načtení IP adres MySQL Načtení JSON dat Uložení nový dat Načtení nových JSON dat z databáze Zpracování dat a vytvoření potřebných struktur Porovnání s historickými daty Uložení dat do databáze Uložení výsledků z testu Uložení dat Testování dostupnosti klientů pomocí ping na zařízení dle jejich IP adresy Načtení dat Stažení JSON dat Zpracování struktury na oblasti, podoblasti a uživatelů Aktualice dat v databázi Vytvoření komprimované zálohy databáze Smazání starších záloh Notifikační Zpracování uložených dat, vytvoření informačních stránek Publikování HTML stránek SO a ZSO Veřejné složky Obrázek 10 - Monitorovací systém [Zdroj: autor práce] 5.4 Stažení oblastí HKFree Aby bylo možné pracovat s daty ze zařízení AP, bylo nutné získat strukturu sítě HKFree. Struktura je důležitá pro chod vyvíjené aplikace, a proto bylo prioritním krokem danou databázovou strukturu vytvořit. Vytvořená datová struktura podoblastí a uživatelů je pro systém stěžejní a budou ji využívat další navázané aplikace pro stahování JSON dat a další. Pro získání dat z API HKFree je použita dostupná metoda /areas. Metoda vrací celou strukturu sítě pro oblasti její podoblasti a členy. Všechny oblasti jsou uloženy v tabulce areas_location a konkrétní uživatelé dané oblasti jsou uloženi v areas_user, včetně role a u pro rozesílání případné notifikace. Tabulka podoblastí se jmenuje areas_aps a sdružuje seznam všech podoblastí společně s odkazem na oblast, do které je podoblast přiřazena. Aplikace je spouštěna 1x za den pro případné načtení změn ve struktuře sítě. Z uložených dat v databázi je možné zjistit, které podoblasti byly v sítí odebrány či přidány. To platí i pro uživatele. Aplikační třída AreaDownloader zajištuje tento proces. Celý průběh procesu je znázorněn na obrázku č

46 Načtení nových dat JSON z DB Zpracování JSON dat Vytvoření nových potřebných struktur z JSON Zpracování nových struktur Porovnání s historickými daty Uložení nových dat do databáze Obrázek 11 - Aplikace pro aktualizaci struktury oblastí v síti HKFree [Zdroj: autor práce] 5.5 Stažení dat ze zařízení AP Aby bylo možné s daty provádět další operace, je nezbytné nejdříve data sesbírat. To zajištuje třída WevimoJsonDownloader v aplikaci. Aplikace provádí stažení dat z API HKFree po ověření jména a hesla uživatele. Stažená data jsou ve formátu JSON. API vždy vrací data za celou podoblast dle identifikátoru id. Tato id jsou již v databázi a o jejich správnost se stará aplikace aktualizující strukturu sítě v databázi. Pro porovnání dat je nutné mít alespoň dva vzorky s určitým pravidelným časovým odstupem. Po úspěšném stažení prvního vzorku dat aplikace čeká minutu a poté stáhne druhý vzorek pro stejnou podoblast. Tím je možné provádět nad vzorky analýzy, porovnávat a zjišťovat změny hodnot (např. aktuální tok v bytech). Každý vzorek je uložen do databázové tabulky devicejson. Hodnota celého vzorku je uložena v poli value. Současně je nutné také uložit časy a pořadí stažených vzorků. Vzorky patřící k sobě mají vždy vytvořený jedinečný poznávací identifikátor GUID pro následné párování vzorků. Abychom zachovali referenční integritu, je třeba uložit referenci na konkrétní podoblast z tabulky areas_aps. Znázornění průběhu aplikace je na následujícím obrázku č. 12. Aplikace zajištuje pravidelné stažení dat ze zařízení a uložení do databáze. Ziskání identifikátorů podoblastí z databáze Ziskání JSON dat skrze API pro kontrétní identifikátory Uložení dat databáze Obrázek 12 - Aplikace pro stahováni JSON z AP [Zdroj: autor práce] 5.6 Zpracování JSON dat z AP Posbírané vzorky ze zařízení je nyní možné analyzovat. Aplikační třída WevimoJsonParser zajištuje načtení všech jednoznačných identifikátorů GUID z tabulky devicejson, které ještě neprošly analýzou. Zda byl vzorek již analyzován určuje pole analyzed. Z důvodu ucelenosti 35

47 dat jsou analyzovány vzorky z intervalu jednoho celého dne. Dále jsou vzorky, pro správné určení času události, seřazeny a analyzovány od nejstarších záznamů po nejnovější. Jednotlivé objekty jsou načítány právě dle párovacího identifikátoru GUID. Tím dostaneme k sobě patřící záznamy. Data ve formátu JSON mají strukturu, definovanou dle MikroTik API. Je tedy nutné z rozsáhlého souboru JSON vytvořit strukturu dat vhodnou pro uložení do databáze. Dochází k postupnému zpracování jednotlivých části souboru a pro nás podstatných atributů. Struktura objekt JSON obsahuje v sobě 3 typově rozdílné vnořené objektové kolekce. Každá kolekce zastupuje určitou specifickou množinu dat. Devices je kolekce všech AP s vnořenou strukturou interfaces, kterých může být několik a každý interface obsahuje kolekci připojených klientů, jak je patrné z následujícího obrázku č. 13. Devices Interfaces Stations Obrázek 13 - Struktura JSON dat z AP [Zdroj: autor práce] Při práci s daty byl nalezen jeden z problémů, který musel být při implementaci řešen, a to že fyzická rozhraní mohou dále obsahovat virtuální rozhraní. V našem případě je ale požadovaná taková výsledná strukturu zařízení, aby ke konkrétnímu fyzickému rozhraní, neboli mateřskému rozhraní, byli vypsaní všichni připojení klienti. Je tedy nutné získat informace o jednotlivých klientech a jejich mateřském rozhraní. Používání virtuálního rozhraní není povinností, aby mateřské rozhraní bylo aktivní, nemusí být k němu připojen žádný klient. Tzn. Mateřské rozhraní může být nastaveno jako neaktivní. U zařízení jsou poté využívány pouze vytvořená virtuální rozhraní. Pro naši strukturu dat však požadujeme pouze uložení fyzického rozhraní, proto bylo nutné přeskupení všech klientů z virtuálních rozhraní na mateřské, a dále si interně nastavit příznak aktivace mateřského rozhraní, pokud nebylo aktivní. U každého klienta si uložíme pro další zpracování či zobrazení příznak, ze kterého virtuálního rozhraní byl převzat Následující část kódu zachycuje část přemístění klientů z virtuálního na mateřské rozhraní. 36

48 private void virtualinterfacetomaster(hashmap<string, RawDeviceInterface> InterfacesDict, List<String> interefacestoremove, String keyinterface, RawDeviceInterface devinterface) { //název mateřského rozhraní String masterinterfacename = devinterface.getmaster_interface().tolowercase(); for (Entry<String, RawDeviceInterface> masterinterface : InterfacesDict.entrySet()) { // pokud se název rozhraní ze slovníku InterfacesDict rovná názvu mateřského rozhraní If (masterinterface.getvalue().getname().tolowercase().equals(masterinterfacename)){ // počet virtuálních klientů Integer sumvirtualstations = getsumstation(masterinterface.getvalue().getcountvirtualstations(), devinterface.getcountstations()); masterinterface.getvalue().setcountvirtualstations(sumvirtualstations); if (devinterface.isrunning()) { // nastavím running pro mateřské rozhraní, nemusí být zaplé viz .: PK masterinterface.getvalue().setrunning(true); } // Převedu kolekci klientů z virtuálního interface na mateřský HashMap<String, RawStation> stationsdictmaster = new HashMap<>(); stationsdictmaster.putall(masterinterface.getvalue().getstationsdict()); stationsdictmaster.putall(devinterface.getstationsdict()); masterinterface.getvalue().setstationsdict(stationsdictmaster); // přidání názvu virtuálního rozhraní k odstranění interefacestoremove.add(keyinterface); break; } } } Jelikož máme vždy k dispozici 2 vzorky dat ze zařízení, je možné určit za daný časový úsek změny mezi měřeními. Při zpracování dat ze vzorků vytváří aplikace události do tabulky event. Událostí může být několik typů. Z dat je možné zjistit, dle hodnoty v poli uptime, zda došlo k restartování, AP případně odpojení a znovu připojení některého z klientů. U klientského zařízení nemůžeme jednoznačně určit, zda došlo k jeho restartování nebo pouze znovu připojení, ale při kvalitním spoji nemá klientské zařízení důvod se odpojovat. Tato událost, tedy odpojení klientského zařízení na delší dobu, je pro nás jedna z těch důležitějších. Data za jednotlivá klientská zařízení jsou porovnána mezi dvěma vzorky. V případě, že se klient nachází v obou vzorcích, dochází k vytvoření objektu třídy StationDiff. K vytvoření objektu nedojde, pokud došlo k výrazné změně atributu uptime nebo jsou hodnoty mimo rozmezí. Hodnota uptime by měla odpovídat rozdílu minutové přestávky mezi měřeními. Hodnotou mimo rozmezí může být síla signálu v kladných číslech či SNR v číslech záporných. Objekt obsahuje nejdůležitější pole pro pozdější analýzu. Z nich jsou vytvořeny průměry či rozdíly vybraných atributů. Patří sem průměry sil signálu, CCQ či SNR, ale i rozdíly přenesených dat mezi měřenými úseky. Takto je možné zjistit, kolik dat bylo za daný časový úsek přeneseno. Byl-li měřeními shledán rozdíl v přenosových rychlostech, ukládáme si tu nižší. Objekt StationDiff má pro další zpracování podstatnou hodnotu. Na tento objekt navazují další vytváření statistik a tvorba událostí. Při zpracování klientských dat se získává IP adresa klienta 37

49 a ta se ukládá do tabulky jsstationmap do pole iptoping. Průběžně dochází k ukládání dat do databáze až do té doby, dokud nejsou zpracovány všechny načtené vzorky. V následujícím obrázku č. 14 jsou zachyceny jednotlivé kroky. Načtení nových dat JSON z DB Zpracování JSON dat Vytvoření nových potřebných struktur z JSON Zpracování nových struktur Porovnání s historickými daty Uložení nových dat do databáze Obrázek 14 - Aplikace pro zpracování JSON dat z AP [Zdroj: autor práce] 5.7 Testování dostupnosti pomocí ping Aby bylo možné provést kontrolu zařízení pomocí síťového příkazu ping, mají některá připojená zařízení nastavenou svou vlastní IP adresu. IP adresu klienta nastavuje správce oblasti do UserDB, bohužel se ale nejedná se o povinný údaj. U zařízení, které nemají přidělenou IP adresu není možné provést toto testování dostupnosti. Dále mohou mít některá zařízení nastavenou IP adresu, ale mohou mít zakázáno odpovídat na příkaz ping. Toto nastavení už záleží na správci daného zařízení, jak jej nakonfiguroval. Test připojených zařízení započne načtením všech uložených IP adres z databáze pro aktivní klienty za poslední dny. Tento seznam IP adres je poté pomocí více vláknové aplikace (s maximální počtem 10 vláken) zpracován. Aplikace provádí kontrolu dostupnosti klientských stanic. Každé zařízení je testováno sérií 100 pingů a poté dojde k vyhodnocení úspěšných a neuspěních odpovědí. Při zjištění nedostupnosti zařízení s více jak 50 negativními odpověďmi je test dané stanice ukončen. Dobu odezvy každé odpovědi na příkaz ping pro klientskou stanici získáme opakovaným voláním jednoho příkazu. Každé volání má nastaven omezený čas na odpověď na 3 sekundy. Pokud v dané době zařízení neodpoví, je považováno za nedostupné. Po testování následuje vyhodnocení, které vytvářeno z průměrné doby odezvy z úspěšných pokusů a společně s dalšími daty uložena do tabulky ping_rows. Při zpracování odpovědi na příkaz ping je možné narazit na negativní odpovědi, mezi které patří: timeout, time to live exceeded a destination host unreachable. Time to live exceeded značí problém s překročením maximální hodnoty celkového počet skoků a destination host unreachable označuje nedostupnost cílového hostitele. Následující obrázek obrázku č. 15 zachycuje jednotlivé kroky aplikační třídy StationPinger. 38

50 Načtení IP adres klientů z DB Zahájení dotazování pomocí ping na zařízení dle jejich IP adresy Zpracování výsledků z testu dostupnosti Uložení sumárních výsledků do DB Obrázek 15 - Aplikace pro testování dostupnosti stanic pomocí ping [Zdroj: autor práce] 5.8 Zobrazení dat a notifikace Aplikační třída Notification zaštituje více dílčích kroků, popsaných v následujících kapitolách. Prvním krokem je vytvoření statistických údajů za každé klientské zařízení. Dále následuje tvorba informačních přehledů s různou periodou historie pro jednotlivá zařízení událostí formou generování HTML stránek. V případě nalezených problémů dochází k vytvoření notifikace a jejímu odeslání uživateli formou u. Kroky aplikace jsou znázorněny na následujícím obrázku č. 16. Načtení nových dat JSON z DB Zpracování JSON dat Vytvoření nových potřebných struktur z JSON Zpracování nových struktur Porovnání s historickými daty Uložení nových dat do databáze Obrázek 16 - Aplikace vytvoření statistik a notifikací [Zdroj: autor práce] Statistiky Každý den se vytvářejí statistiky za jednotlivé připojené klienty k AP. Sběr vzorků probíhá každou hodinu a zařízení by mělo mít za jeden den 48 vzorků (za každé měření sbíráme 2 vzorky v průběhu 24 hodin). Z těchto nasbíraných vzorků se vyberou pouze vzorky splňující jistá kritéria pro minimální tok v sítí z důvodu, že při nízkém až skoro nulovém toku mezi jednotlivými měřeními nemusí AP s klientem komunikovat korektně a data ze zařízení mohou být nepřesná až zavádějící. Proto vyřadíme ze statistik vzorky obsahující pro naše analýzy nevalidní data. Statistiky se vytvoří za každé zařízení klienta a obsahují například průměrnou hodnotu CCQ, sil signálu, SNR, počtu znovu připojení, nejčetnější přenosovou rychlost a počet měřeních, při kterých probíhal nezanedbatelný datový tok. Takovéto statistické vzorky jsou generovány za období jeden den a posledních sedm dní. Následně probíhá uložení statistik do tabulky 39

51 statistic. Statistiky jsou generovány na databázovém serveru pomocí uložené procedury s názvem Call_CursorForStatistic_Both_Day_Week a o aplikační část se stará třída Notification HTML výstup a šablony Prezentace získaných dat je realizována formou HTML stránky. Uživatelé tak mají možnost přistupovat k datům v rámci intranetu nebo pomocí sítě internet. Výstupní data je nutné upravovat dle určitých kritérii. Proto byl hledán nástroj, který by dokázal vytvořit požadovaný výstup. Při testování dostupných nástrojů, které nabízejí tyto možnosti zpracování, byl vybrán šablonovací systém FreeMarker. Jedná se o nástroj, který disponuje možností vytvářet šablony a také vložit do šablon určitý rozhodovací kód pomocí syntaxe systému FreeMarker. Šablona obsahuje základní HTML a CSS kód pro zobrazení prvků. Jelikož pracujeme s kolekcemi a počet záznamů se nám průběžné mění, není možné v šabloně vytvořit například 50 tabulek a ty poté plnit. Takový přístup by pouze komplikoval práci. FreeMarker disponuje syntaxí pro procházení kolekcí. Tím nám stačí vytvořit pouze jednu tabulku. Dále je zajištěno, že každá tabulka bude obsahovat danou sadu hodnot pro jednotlivé prvky kolekce a dynamicky se poté vygeneruje dle počtu záznamů v kolekci předané šablonovacímu systému. Při zpracování šablony je nutné dávat pozor, aby některý z atributů nenabýval hodnoty null. To se může stát, neboť všechna monitorovaná zařízení nedisponují stejnou sadou atributů. Syntaxe FreeMarker nabízí několik možností řešení. Může být například přidána podmínka na kontrolu dané hodnoty, či použití speciální syntaxe nahrazení hodnoty null libovolným řetězcem. Obojí se provádí v dané šabloně. Šablony byly zvoleny hlavně pro svoji jednoduchou správu a možnost měnit výsledné zobrazení dat, bez větších zásahů do zdrojových kódu aplikace. Při vývoji aplikace byl kladen důraz na jednotný koncept, aby nedocházelo k úpravě HTML kódu ve zdrojových souborech aplikace. Vzhled stránek je spravován pouze pomocí šablon, což zajištuje jednoduchou správu výsledné grafické podoby a rychlé možnosti úpravy bez zásahu do zdrojové aplikace. Pro zobrazení sumárních informací o zařízení používáme šablonu summary.ftl a pro seznam událostí šablonu events.ftl. Při testování a komunikaci s členy spolku HKFree došlo k určení několika časových rozsahů, z niž byly následně vybrány následující dva časové rozsahy: den a týden. Tyto mají z důvodu své nejvyšší vypovídající schopnosti největší přínos pro správce. Výstup je generován za ucelený den a posledních sedm dní. Vygenerovaný výstup je rozlišován na dvě stránky pracovně nazvané sumář a události popsané níže. 40

52 5.8.3 Helper pro šablony FreeMarker nabízí možnost sdílení kódu pomocí maker. Makra je možné používat u více šablon a není nutné do nich kopírovat duplicitní kód. Při kopírování kódu by jinak vznikaly větší nároky na jeho úpravu a údržbu. Sdílený kód pro šablony je uložen v šabloně helper.ftl a obsahuje metody pro generování hypertextových odkazů do webové aplikace UserDB, sdílené CSS styly a další funkce, které dle parametru vrací určitou ikonu či barvu pro označení události. Pro správnou vizuální podobu stránek je zapotřebí několik dalších knihoven. Tyto knihovny mají předefinovanou cestu pomocí konfiguračního souboru. Soubor helper.ftl obsahuje makro s názvem headerdoc, kde jsou definovány cesty pro jednotlivé další soubory včetně externích knihoven a stylů. Vyžadované knihovny a externí styly (CSS). font-awesome.css jquery js jquery.datatables.js jquery.datatables.css bootstrap.js bootstrap.css Sumář Přehledné informace o stavu všech AP, jednotlivých rozhraní a klientů poskytuje tzv. sumář. Veškeré nutné informace pro správce na jednom uceleném místě se nachází zde. Struktura sumáře je rozdělena následovně dle obrázku č. 17. V horní části se nachází popis, o jakou podoblast se jedná a pro jaké období je sumář vygenerován. Pod těmito informacemi se v levé části nachází přehledné menu pro pohyb mezi historickými daty a případně pro přechod na stránku událostí. V pravé části se nachází vysvětlivky ikon vyskytujících se na stránce, odkaz na poslední vygenerovanou složku se soubory, a také pro rychlejší nalezení položek vyhledávaných skrze všechny tabulky na stránce. Obrázek 17 - Sumář horní menu [Zdroj: autor práce] Sumář za poslední den obsahuje data za předchozí ucelený den s historií dat až 7 dní. Proto zde nalezneme například odpojené klienty z minulých dní. Data za posledních 7 dní mají historii 41

53 až 14 dní. Historie je zde z důvodu, aby správce na první pohled mohl zjistit jaké zařízení již delší dobu nebylo připojeno k AP Část AP Jednotlivá AP jsou zobrazena v modrém bloku, jak je znázorněno na obrázku č. 18. Blok obsahuje IP adresu, název zařízení, verzi ROS, dobu provozu a verze desky u použitého RB. Obrázek 18 - Sumář blok AP [Zdroj: autor práce] Část rozhraní AP mohou mít až několik rozhraní. Informační blok pro vybrané rozhraní je znázorněn na obrázku č. 19. Každé rozhraní má svou MAC adresu a název. Mezi další podrobnosti patří SSID (což je název bezdrátové sítě), používaný protokol a frekvenční pásmo, nastavení hodnoty mode a frequency mode, vysílací výkon a další důležitá pole. U zařízení není možné zjistit celkový vyzařovací výkon EIRP, jelikož nejsou k dispozici potřebná data o použité kabeláži a zisku antény. Částečně je však možné odvodit, že pokud vysílací výkon rozhraní větší než 27 dbm, dostáváme se s příčtením zisku antény na nadlimitní hodnoty pro venkovní použití pásma 5 GHz. V takové případě jsou hodnoty vysílacího výkonu označeny červenou barvou. Obrázek 19 - Sumář blok rozhraní [Zdroj: autor práce] Část klientská zařízení Tabulka station poskytuje přehledný seznam připojených klientů k rozhraní. Mezi zobrazené informace o klientech patří: síla signálu, CCQ, SNR a přenosová rychlost. Tyto informace jsou načítány z tabulky statistic. Dále je zobrazena verze ROS (pouze u zařízení MikroTik), počet opětovných připojení zařízení a čas posledního spatření. Mezi další užitečné informace patří pojmenování zařízení, průměrný úspěšný ping a název virtuálního rozhraní. Poslední sloupec udává využití zařízení ohledně minimálního (nezanedbatelného) toku dat, neboť zobrazuje celkový počet nasbíraných záznamů a k nim počet vzorků s minimálním tokem pro příjem a odesílání dat v daném období. Pro možnost odkazování se na zařízení v sumáři jsou zakomponovány zpětné odkazy například pro využití z UserDB či ových notifikací. Funkcionalita označuje konkrétní řádek dle parametru v URL adrese. Odkazy mají dynamickou část, parametrem je MAC nebo IP 42

54 adresa. Daný řádek je poté označen specifickou barvou pro snadnější nalezení položky, jak je patrné v příloze č. 3. URL odkazy pro snadnější nalezení zařízení mohou mít následující podobu: Pokud nemá klient vyplněnou IP adresu, zobrazí se informace o nevyplněném poli. V případě, že nebude uživatelem správně pochopen význam daného sloupce, zobrazí se po najetí kurzoru na název sloupce detailnější popis. Pokud zařízení není delší dobu aktivní (nebyly o něm žádné záznamy ve výstupech z AP), dochází dle doby nedostupnosti k obarvení posledního času spatření ve sloupci Last_seen a zobrazení výstražné ikony Události Přehledné informace o tom, co vše se událo v daném období pro danou podoblast, poskytuje stránka pracovně nazvaná události. Uživatel na první pohled vidí soupis všech závažnějších změn signálu, změn konfigurace zařízení, případné restarty AP či znovu připojení klientů a další informace. Události jsou seřazeny dle času dané události, nejzávažnější problémy jsou však na prvních pozicích. Náhled stránky událostí v příloze č. 4. Popis jednotlivých událostí Jednotlivé události jsou pro lepší identifikace problému uživatelem a přehlednost rozlišeny ikonou a barevným odlišením řádku. Změny barev a ikon je možné provést v šabloně helper.ftl dle konkrétního typu události. Změna hodnoty o Událost označuje změnu konfigurace zařízení, například změnu frekvence, protokolu či vysílacího výkonu. Restart či recconect Down Up o Informace o restartu AP či znovu připojení klienta. o Informuje uživatele o nedostupnosti zařízení. o Zobrazuje informace o znovu dostupném zařízení i s dobou trvání nedostupnosti. 43

55 Chyby v API o Při zpracování dat z API u daného zařízení se mohou objevit chyby, které je vhodné uživateli zobrazit. timelimit notcompatiblerouteros Pingoff o Zařízení je dle testování dostupnosti příkazu ping nedostupné. Big_avg_ping o Pomocí testování dostupnosti příkazem ping, byla zjištěna oproti předchozím měřením výrazně vyšší odezva. StatisticEvent o Pokles důležitých hodnot: síly signálu, SNR či CCQ. Rxsignalless80 o Síla přijímaného signálu je pod hranicí -80. Txsignalless80 o Síla odesílaného signálu je pod hranicí -80. Rxccqless a Txccqless o Hodnota CCQ se pohybuje mezi rozmezím 0-40, přičemž hlídač je nastaven na jednotlivá rozmezí po 10. V případě poklesu hodnoty v uvedených rozmezích dochází k vygenerování této události. Rxsignalless a Txsignalless o Systém kontroluje průměrné hodnoty posledních zpracovaných vzorků sil signálu při minimálním datovém toku. Pokud nový záznam má výrazně nižší hodnotu při datovém toku oproti průměru, dochází ke generování této události. SNRless o Systém kontroluje průměrné hodnoty posledních zpracovaných vzorků. Pokud nový záznam má výrazně nižší hodnotu oproti průměru, dochází ke generování této události ové notifikace Nejzávažnější události typu propad signálu a nedostupnost zařízení jsou každý den formou u zasílány správcům a jejich zástupcům. Bylo by sice možné formou u zasílat více typů událostí, ale účelem je kontaktovat správce opravdu jen v závažných případech. 44

56 A to především z důvodu, aby notifikace neměla spíše negativní vypovídající hodnotu ( spam ). A aby se zamezilo odesílání falešné notifikace o nedostupnosti klienta, je odeslána notifikace jen pro případ, že předchozí den bylo sesbíráno aspoň 8 vzorků o daném klientovi. To zamezí odesílání mylných zpráv v případě, že se v bezdrátové síti pohybují zařízení s častým odpojováním od AP. V průběhu testování probíhaly společně se spolkem konzultace o obsahu a formě takové notifikace. Výsledná spolku vyhovující podoba notifikace zobrazena v příloze č. 5. Poslední dva sloupce tabulky ové notifikace obsahují URL odkazy na dané sumáře a události. Sloupec S obsahuje pro rychlejší nalezení zařízení odkazy na klienty, rozhraní a AP s předefinovaným parametrem pro URL adresu. Sloupec E obsahuje odkaz na danou stránku událostí. ové notifikace pro konkrétního uživatele je možné zrušit pomocí změny atributu send v tabulce aps_user. Pro zachování historických dat je celý je uložen i v databázi v tabulce Konfigurace aplikace a její shrnutí Konfigurací aplikace a dalšími servisními kroky se zabývají následující podkapitoly Přidání další podoblasti do monitoringu Pro přidání další podoblasti do monitorovacího systému je nejdříve nutné, aby taková podoblast byla do databáze stažena přes API. Poté je nutné nastavit hodnotu analyzed na true. Prozatím se (po konzultacích s členy spolku) sloupec analyzed nastavuje ručně v databázi. Není zatím jasné, zda bude časem existovat nástroj pro automatické nastavení hodnoty v databázi. Pokud by nástroj existoval, stačilo by upravit danou hodnotu a systém se postará o zbytek zpracování sám. Jiná další nastavení pro přidání podoblasti nejsou zapotřebí Zálohování databáze Z důvodu možnosti selhání databáze či disku je databáze je 1x za den pomocí scriptu zálohována. Bohužel prozatím se zálohování provádí na stejný disk, ale v budoucnu je plánováno zálohování na jiný disk. Zálohování probíhá pomoci utility mysqldump, a výstupní soubor se z důvodu snížení velikosti zálohy komprimuje a následně dochází k odstranění starších záloh. Postup vytvoření zálohy je patrný z obrázku č

57 Vytvoření zálohy databáze Komprimace zálohy Uložení na disk Odstranění staré zálohy Obrázek 20 - Zálohování databáze [Zdroj: autor práce] Cron Aplikace je psaná tak, že po splnění úkolu dojde k jejímu ukončení. Proto je nutné zajistit v daných intervalech její pravidelné spouštění. Automatizované spouštění aplikací zajištuje v linuxovém prostředí systémový proces cron. Spouštění jednotlivých aplikací je naplánováno pomocí jednoduché konfigurace. Pro zvolení časového údaje je 5 povinných atributů: minuta, hodina, den, den v měsíci a den v týdnu. Zástupný znak * určuje libovolnou hodnotu, */10 pro minuty značí spouštění každých 10 min. Nastavení pro jednotlivé aplikace je popsáno následujícím konfiguračním souborem (crontab). #pinger, ping klientů dle IP (každých 15 min) */15 * * * * /home/vacek/pinger.sh #dbvacek záloha DB (1xden) 30 0 * * * /home/vacek/cronbackupdb.sh #kontrola oblasti HKFree (1xden) 10 0 * * * /home/vacek/uareas.sh #stahuje JSON z AP (1 za hodinu) 0 * * * * /home/vacek/jsondow.sh #mazání starších záloh databáze 10 0 * * * /home/vacek/deleteoldfolder.sh #analyzováni parsovani JSON, tvořeni statistik a generování HTML stránek 30 1 * * * /home/vacek/analyseyesterdaydata.sh Údržba aplikace Aplikace pro svůj provoz nevyžaduje speciální pravidelnou údržbu. Je navrhnuta tak, aby běžela jako bezúdržbový systém. Z důvodu ušetření drahého místa na discích je možné provést čištění databáze. V databázi je možné pravidelně mazat tabulku log. Další tabulkou vhodnou pravidelně promazávat je devicejson. Tato tabulka obsahuje surová JSON data ze zařízení AP. K promazáni starších dat z databáze lze použít SQL příkaz (delete from devicejson where analyzed = 1), který je vhodné spouštět pravidelně. Čištění databáze se doporučuje jednou měsíčně, přičemž záleží na velikosti disku. 46

58 5.10 Databázové objekty Monitorovací systém využívá pro svůj chod mnoho databázových objektů. Využity jsou jak uložené procedury v databázi, tak pohledy pro servisní účely, ale i spouště (triggery) pro odchytávání změn hodnot Tabulky Následuje výpis jednotlivých použitých databázových tabulek pro chod systému. Grafické znázornění databázového modelu je v příloze č. 6. areas_aps o Uloženy všechny podoblasti s informací, zda jsou analyzovány. areas_location o Seznam oblastí HKFree. areas_user o Seznam správců, zástupců, rolí a ů pro komunikaci. devicejson o Uložení všech posbíraných JSON dat. Řádky, které mají atribut analyzed nastaveny na hodnotu true, je možné pro uvolnění místa smazat z databáze. Tyto řádky již byly zpracovány a data uložena do databázové struktury ostatních tabulek. o Seznam všech ů odeslaných správcům a zástupcům. V případě problému při odeslání u se chyba zapíše do pole ve sloupci error. event o Seznam vygenerovaných událostí o poklesech signálu. jschangevalues o Seznam všech změn konfigurace na AP, interface a station. jsdevice o Všechna zpracovaná data pro AP z každého naměřeného vzorku. jsdevicemap o Mapovací tabulka pro AP s datumem posledního spatření. jsinterface o Všechna zpracovaná data pro rozhraní z každého naměřeného vzorku. 47

59 jsinterfacemap o Mapovací tabulka pro rozhraní s datumem posledního spatření. jsoffdevice o Seznam všech restartů a nedostupností zařízení. jsstation o Všechna zpracovaná data pro AP, a to z každého naměřeného vzorku. Jsstationdiff o Analyzovaná data klientských stanic. jsstationmap o Všechna zpracovaná data pro klienty, z každého naměřeného vzorku. jssyncok o Servisní tabulka s informacemi o zpracování JSON dat. log o Logování aplikace probíhá do tabulky log, kde jednotlivé dílčí kroky mají své jednoznačný identifikátor pro možnost zjištění, ve kterém kroku nastal problém. o Seznam označení dílčích aplikačních částí: WevimoJsonDownloader označení 2 WevimoJsonParser označení 3 AreaDownloader označení 4 StationPinger označení 5 Notification označení 6 ping_rows o Tabulka s informacemi o výsledcích testování dostupnosti klienta pomocí ping. pingdeviceoff o Uložení všech informací o nedostupnosti klienta a problémových událostí (zvýšení ping) v případě dotazování pomocí ping. statistic o Uložení denní a týdenní statistiky jednotlivých zařízení Databázová view V databázi se nachází pro servisní účely tři pomocné databázové pohledy. analyzejsoncount o Vypisuje počet analyzovaných/neanalyzovaných JSON souborů. 48

60 lastproblem o Výpis všech chybových hlášení za poslední 2 dny. applicationlog o Délka doby běhu jednotlivých dílčích kroků aplikace Uložené procedury Některé operace jsou vykonávány přímo na databázovém serveru a jsou volány skrze uložené procedury. GetAllProblem o Vrací všechny události za dané období dle časového parametru a ID podoblasti. GetStatisticEventByDate o Vrací důležité události o změně signálu a nedostupnosti zařízení dle časového parametru a podoblasti. Call_CursorForStatistic_Both_Day_Week o Zajišťuje volání procedur pro vytvoření statistik. StatisticsStamp_DAY o Vytváří denní statistky klientských zařízení. StatisticsStamp_WEEK o Vytváří u klientských zařízení statistiku za posledních sedm dní Spouště Pro kontrolu změn hodnot jednotlivých záznamů se využívají databázové spouště. V případě změny hodnot konkrétního záznamu poskytuje spoušť informaci o původní a změněné hodnotě. after_jsdevice_insert o Kontroluje změnu konfiguračních hodnot pro AP. before_jsdevicemap_update o Kontroluje znovu dostupnost AP. after_jsinterface_insert o Kontroluje změnu konfiguračních hodnot pro interface. before_jsinterfacemap_update o Kontroluje znovu dostupnost rozhraní. after_jsstation_insert o Kontroluje změnu konfiguračních hodnot klientského zařízení. 49

61 after_jsstationdiff_insert o Porovnává nasbíraná data pro klienta s historickými hodnotami a dle toho vytváří události o změně signálu. before_jsstationmap_update o Kontroluje znovu dostupnost klientských zařízení after_ping_rows_insert Kontruje zvýšení odezvy ping u klientů a jejich dostupnost Shrnutí přínosu aplikace Monitorovací systém poskytuje správci dané oblasti opravdu mnoho důležitých informací, které by takto pohromadě těžko jinde nacházel. Mezi nejdůležitější přínosy systému patří: Zobrazení historických dat Zobrazení změn nastavení zařízení Informace o nedostupnosti zařízení Informace o kolísání signálu a dalších atributů Notifikace problémových událostí Notifikace nedostupnosti zařízení (AP, rozhraní a klient) 50

62 6 Testování a shrnutí výsledků Vyvinutý nástroj pro monitorování klientských zařízení se skládá z několika dílčích kroků, přičemž jednotlivé kroky zastupují přesnou funkcionalitu. Monitorující systém je na testovacím serveru spolku (lab.hkfree.org) nasazen od dubna 2017 a od té doby je aktivně využíván. Po nasazení systému proběhla se členy spolku diskuse na téma jeho funkčnosti a zároveň probíhaly kontroly. Následně byly na výstupních stránkách provedeny drobné formální úpravy. Monitorovací systém aktivně monitoruje 35 podoblastí, ve kterých se nachází přes 190 AP. Počet aktivně zaznamenaných rozhraní je přes 222, s tím že počet připojených klientů přesahuje 950. Databáze zařízení je ale mnohem rozsáhlejší, neboť dochází ke zrušení či vytvoření nového zařízení. Databáze obsahuje sesbíraná JSON data z AP od 15.listopadu 2016 s kapacitou okolo 36 GB. Počet nasbíraných vzorků přesahuje Velikost celé databáze za testovací provoz přesahuje 44 GB. Databáze by mohla mít výrazně menší velikost, ale zatím v rámci testovacího provozu neproběhlo čištění. Monitorovací systém už v době testovacího režimu upozornil na mnoho klientů s poklesy signálu či nedostupnost. Oblast Hradec Králové zasáhlo při monitorování několik extrémních výkyvů počasí (vítr, bouře a déšť) jejichž vlivem došlo i k několika výpadkům elektřiny. Následně bylo možné vidět na stránce sumář, případně na stránce události, která zařízení jsou opět v provozu. Nedostupnost zařízení mohla být způsobena několika faktory jako např. výpadek proudu nebo destrukce (poškození) přijímacího nebo vysílacího zařízení. Většina AP v síti je v případě výpadku proudu napájena záložními zdroji. Bohužel u zařízení klientů tomu tak nebývá. U klientský zařízení je na volbě každého majitele, zda provede napojení zařízení na záložní zdroj. 6.1 Poznatky z praxe V podoblasti nazývané LiSt s identifikátorem 73 se nachází zařízení využívající standard ac s frekvenční rozsahem kanálu 80 MHz a využívající MIMO 2x2. Tím je možné využít rychlost až 780 Mbit/s. U zařízení klienta došlo vlivem povětrnostních podmínek k uvolnění antény, což se projevilo výrazným zhoršením síly signálu. Událost byla zaznamená v seznamu událostí a správce sítě byl notifikován. Po následné opravě antény bylo patrné zlepšení síly signálu. 51

63 Při zpracování dat bylo nutné pracovat s různými verzemi ROS jednotlivých zařízení. To způsobilo, že některé atributy nejsou v dané verzi dostupné. Některé hodnoty atributů nabývali hodnot mimo svůj definovaný rozsah. Pravděpodobně se jedná o chybu v dané verzi ROS. Některé hodnoty atributů nebyly v dokumentaci ROSu přesně specifikovány. Z toho důvodu bylo nutné při testování nejdříve zjistit možné hodnoty zobrazující se v daném atributu. Výrobce MikroTik vyrábí zařízení s maximálně třemi anténami pro využití technologie MIMO 3x3. o Ze získaných dat víme, že jsou v síti použita pouze zařízení disponující nejvýše MIMO 2x2. U rozhraní není možné zjisti celkové EIRP, známe jen vysílací výkon a neznáme použité druhy kabeláže a antén. Dokumentace zařízení ze strany MikroTik by mohla být více u některých atributů obsáhlejší a podrobnější. 6.2 Použitá zařízení v síti V síti jsou použita různá zařízení od různých výrobců. Dle získaných dat z API, jsou v síti HKFree použita následující zařízení. Jejich seznam není vyčerpávající, jedná se pouze o výběr. Mezi zařízení zastupující roli AP patří tato: NetMetal 5 o RB921 o RB912 RB Groove RB411 RB600 RB800 AP obsahují tyto rozšiřující karty: Atheros AR92xx Atheros AR5413 Atheros 11N 52

64 Atheros AR5213 Atheros AR9888 podpora pro ac Atheros AR9300 Na straně klienta se také vyskytuje mnoho typů zařízení. Zastoupeny jsou především tyto značky a typy: 1) AirGrid a) AG5 XM b) M5 HP XM 2) Ubiquiti a) BS5 XS5 b) Bullet M5 XM c) NanoBridge M5 XM d) NanoStation Loco M5 XM e) NB5 XM f) WispStation M5 XM g) NS5 XS5 3) MikroTik a) MT RB Groove b) MT RB Metal c) MT RB SXT d) MT RB Disc5nD 53

65 7 Závěr Cílem této práce bylo seznámit čtenáře s bezdrátovým přenosem ve frekvenčních pásmech 2,4 a 5 GHz a vytvořit monitorovací systém pro komunitní síť spolku HKFree. V teoretické části bakalářské práce je čtenář seznámen se standardy bezdrátového přenosu IEEE a proprietárními protokoly od firmy MikroTik, a to společně s dalšími atributy pro úspěšný přenos signálu. Dále se zde nacházejí kapitoly o bezlicenčních pásmech 2,4 a 5 GHz a podmínkách jejich využívání pro WiFi přenos. Poskytovatelé internetového připojení se postupně snaží své bezdrátové spoje povýšit z 2,4 na 5 GHz. Důvodem je malý frekvenční rozsah pásma 2,4 GHz. Tento závěr je patrný i z naměřených dat. V komunitní síti je pouze okolo 10 % spojů uskutečněných v pásmu 2,4 GHz, neboť frekvenční pásmo 5 GHz nabízí pro venkovní použití v ČR 11 neovlivňujících se kanálů se šířkou kanálu 20 MHz. Pokud se ale bude počet bezdrátových spojů zvyšovat, může dojít k podobné situaci jako v pásmu 2,4 GHz. Tedy, že při využívání stejného kanálu okolními zářeními, dojde k jejich vzájemnému rušení. Aby nedošlo k takové situaci, bylo by vhodné omezit počet nově vznikajících bezdrátových spojů a nahradit je za spoje drátové. To bohužel s sebou nese nemalé vstupní investice. Praktická část práce se zabývá vytvořením monitorovacího systému chodu bezdrátové sítě, přesněji spojů mezi AP a klienty. Systém se skládá z několika dílčích částí, mezi které patří testování dostupnosti klienta pomocí ping, pravidelný sběr vzorků dat o připojených klientech ze zařízení AP, zpracování sesbíraných dat a generování přehledů o zařízení ve formě HTML. Pokud systém zaznamená propad kvality spojení, či delší dobu odpojené zařízení, zašle formou u o této události informaci správci sítě. Monitorovací systém je pro komunitní síť HKFree přínosem, jelikož zaplnil místo, které zatím žádný jiný interní systém nepokryl. Systém je od dubna 2017 v testovacím provozu a správci sítě ho mohou využívat. V praxi již zaznamenal uplatnění, když upozornil na několik problémů u zařízení, kdy vlivem povětrnostních změn došlo ke změně polohy antény a tím k razantnímu zhoršení kvality spojení. Autor si prohloubil své znalosti a zkušenosti spojené s vývojem aplikací v jazyce JAVA. Aplikaci vytvářel v prostředí MS Windows pomocí vývojového prostředí Eclipse. Vzhledem k použitému jazyku JAVA je aplikace na platformě operačního systému nezávislá. Výsledná Aplikace využívá několik knihoven třetích stran, mezi které patří šablonovací systém FreeMarker, který dle šablony provede vygenerování HTML stránky. 54

66 8 Seznam použité literatury 1. HRON, Lukáš. Česko na chvostu. V připojení přes optiku je na tom lépe i Trinidad. mobil.idnes.cz. [Online] 18. Únor [Citace: 10. Březen 2017.] /mob_tech.aspx?c=a170216_150837_mob_tech_lhr. 2. Eurostat. Statistika informační společnosti domácnosti a jednotlivci. eurostat Statistics Explained. [Online] [Citace: 10. Duben 2017.] 3. Český telekomunikační úřad. Informace ze seminářů ČTÚ pro provozovatele WiFi sítí (RLAN) a zařízení. [Online] [Citace: 1. Duben 2017.] 4. Český telekomunikační úřad. Výroční zpráva Českého telekomunikačního úřadu za rok [Online] Duben [Citace: 1. Květen 2017.] 5. LÁTAL Jan, Aleš Vanderka, Marek Dvorský, Pavel Jeníček. Simulace a plánování vnitřního pokrytí budov dle standardu IEEE v prostředí softwarové aplikace I-Prop 1 část. Elektrorevue. [Online] 16. Srpen [Citace: 10. Leden 2017.] vnitrniho-pokryti-budov-dle-standardu-ieee v-prostredi-softwarove-aplikace-i-prop--- 1-cast/. 6. HAROLD, Davis. Průvodce úplného začátečníka pro Wi-Fi bezdrátové sítě: není zapotřebí žádných předchozích zkušeností! Praha : Grada, ISBN HRSTKA, Jaroslav. Gigabitová místní rádiová síť. NETGURU. [Online] 15. Leden [Citace: 15. Duben 2017.] 8. STRÁNSKÝ, Petr. Historie Wi-Fi: od FHSS k bezdrátu. Svethardware.cz. [Online] 2. Říjen [Citace: 10. Říjen 2016.] 9. SIMANDL, Martin. IEEE n Jak na rychlé Wi-Fi doma i venku. pctuning. [Online] 17. Březen [Citace: 2. Listopad 2016.] PROKOP, Mirek. Wi-Fi: Jak si zajistit velké pokrytí, rychlost a silný signál. Živě.cz. [Online] 5. Únor [Citace: 10. Září 2016.] LEITNER, Miroslav. Co přináší druhá generace Wi-Fi sítí ac Wave 2 (1. část). světsítí. [Online] 9. Únor [Citace: 10. Březen 2017.] Wave-2-1-cast RUBINO, Bill. Cisco will ride the ac Wave2. Cisco Blogs. [Online] 7. Květen [Citace: 10. Leden 2017.] 55

67 13. PETERKA, Jiří. Báječný svět počítačových sítí, Část XXIV: Wi-Fi. earchiv.cz. [Online] [Citace: 10. Leden 2017.] VŠETEČKA, Roman. V Česku si bezdrátovou síť Wi-Fi5 nespustíte. Technet.cz. [Online] 31. Červenec [Citace: 17. Říjen 2016.] HOLEC, Petr. WiFi workshop Problematika rušení meteoradaru provozem RLAN. [Online] [Citace: 10. Květen 2017.] 03_problematika-ruseni-meteoradaru-provozem-rlan.pdf. 16. Darchis, Nicolas. Overview on h, Transmit Power Control (TPC) and Dynamic Frequency Selection. Cisco. [Online] 2. Prosinec [Citace: 2. Listopad 2016.] h-Transmit-Power-Cont.html. 17. SAVAGE, David. MikroTik Nv2 New and Improved Wireless Networking with Nstreme Version 2. MikroTik User Meeting. [Online] [Citace: 2. Duben 2017.] BURGESS, Dennis. Learn RouterOS Second Edition. Lulu.com, ISBN GHORBANI, Nader Chahardah Chericki. Advantages and Disadvantages of Mikrotik Nv2 Protocol on Wireless Networks. International Journal of Computer Applications Technology and Research. [Online] [Citace: 10. Listopad 2016.] SOSINSKY, Barrie. Mistrovství - počítačové sítě. Brno : Computer Press, ISBN JAREŠ, Petr. Moderní modulační metody a jejich aplikace. [Online] CHVALOVSKÝ, Karel. Která bezdrátová technologie je nejlepší? Lupa.cz. [Online] 24. Červenec [Citace: 20. Leden 2017.] ZANDL, Patrick. Bezdrátové sítě WiFi: praktický průvodce. Brno : Computer Press, ISBN PLEXO. Wi-Fi sítě - vše co jste kdy chtěli vědět. PCTuning. [Online] 27. Červen [Citace: 10. Zaří 2016.] LAW, Allan. Fresnel Zones What are they and why are they so important? DigitalAir. [Online] 8. Říjen [Citace: 15. Únor 2017.] RACOM. Implementační poznámky. racom.eu. [Online] [Citace: 10. Březen 2017.] Český telekomunikační úřad. všeobecné oprávnění č. VO-R/12/ k využívání rádiových kmitočtů a k provozování zařízení pro širokopásmový přenos dat v pásmech 56

68 2,4 GHz až 66 GHz. [Online] 29. Září [Citace: 15. Leden 2017.] Český telekomunikační úřad. Všeobecné oprávnění č. VO-R/10/ k využívání rádiových kmitočtů a k provozování zařízení krátkého dosahu. [Online] 22. Listopad [Citace: 15. Únor 2017.] Český telekomunikační úřad. Využívání vymezených rádiových kmitočtů. [Online] [Citace: 10. Duben 2017.] ČERNÝ, Michal. Zařízení v pásmu 2,4 GHz. robodoupe.cz. [Online] 13. Červenec [Citace: 15. Únor 2017.] KASÍK, Pavel. Mýtus, který nelže: Mikrovlnná trouba opravdu může rušit wi-fi internet. Technet.cz. [Online] 12. Březen [Citace: 10. Listopad 2016.] /tec_technika.aspx?c=a150310_175244_tec_technika_pka. 32. BOLCEK, Zbynek. Analýza využití volných pásem pro poskytování veřejně dostupných služeb elektronických komunikací. [Online] 7. Duben [Citace: 25. Červen 2017.] ŠÍSTEK, Pavel. Aktuální otázky využití kmitočtového spektra v pásmu 5 GHz. [Online] [Citace: 5. Srpen 2016.] GRENAR, Milan. Nejčastější chyby provozovatelů technologie WiFi. Elektrorevue. [Online] [Citace: 25. Leden 2017.] PRAVDA, Lukáš. Seminář pro provozovatele Wi-Fi zařízení a sítí. [Online] [Citace: 10. Leden 2017.] Český telekomunikační úřad. Informace o rušení meteorologických radarů provozem zařízení RLAN v pásmu 5,6 GHz. [Online] [Citace: 11. Únor 2017.] Delta-Opti. E.I.R.P. (Effective Isotropic Radiated Power) - ekvivalentní, náhradní výkon izotropního vyzařování. shopdelta.eu. [Online] [Citace: 15. Březen 2017.] MikroTik. Manual:Interface/Wireless. MikroTik documentation. [Online] [Citace: 15. Leden 2017.] KUCHAŘ, Martin. Jak zapojíme síť: WiFi bez tajemství. Světhardware.cz. [Online] 7. Říjen [Citace: 2. Listopad 2016.] GEIER, Jim. Wi-Fi: Define Minimum SNR Values for Signal Coverage. enterprisenetworkingplanet. [Online] 16. Květen [Citace: 10. Leden 2017.] 57

69 Minimum-SNR-Values-for-Signal-Coverage.htm. 41. MikroTik. Manual:Wireless FAQ. MikroTik documentation. [Online] [Citace: 15. Leden 2017.] FUHR, Peter, Nacer Hedroug. Special Section: Wireless: Tracking wireless. International Society of Automation ISA. [Online] Duben [Citace: 22. Říjen 2016.] LASEK, Petr. Ztráty na trase a antény bezdrátových sítí. světsítí. [Online] 15. Říjen [Citace: 15. Prosinec 2016.] DHAYALAN, Manickam. Why WiFi is Complicated: WiFi Signal Issues. Accoladewireless. [Online] 30. Červen [Citace: 20. Únor 2017.] MikroTik. About. MikroTik. [Online] [Citace: 1. Duben 2017.] ŠTRAUCH, Adam. Mikrotik: seznámení s Wi-Fi krabičkou. root.cz. [Online] 7. Listopad [Citace: 15. Únor 2017.] MikroTik. Manual:Product Naming. MikroTik documentation. [Online] [Citace: 7. Červen 2017.] MikroTik. Manual:API. MikroTik documentation. [Online] [Citace: 15. Leden 2017.] HKFree.org. Stanovy hkfree.org z.s. HKFree.org. [Online] [Citace: 10. Květen 2017.] ŠTĚPÁNEK, Zdeněk. WeWiMo a CaLStats - Monitoring WiFi sítí. Linuxexpres. [Online] 7. Listopad [Citace: 10. Leden 2017.] ŽITNÝ, Petr. RouterOS WeWiMo for GogoRB1 verze [Online] [Citace: 10. Září 2016.] HKFree.org. UserDB. [Online] [Citace: 15. Listopad 2017.] 58

70 9 Přílohy Příloha číslo 1 Výstupní struktura ve formátu JSON pro metodu areas z API HKFree { "112": { "id": 112, "jmeno": "Stěžery Gogo (oblast s dvěma AP)", "aps": { "112": { "id": 112, "jmeno": "AP2" }, "1112": { "id": 1112, "jmeno": "AP3" } }, "admins": { "1980": { "id": 1980, "nick": "pavkriz", " ": "pavkriz@example.com", "role": "SO"} } } } 59

71 Příloha číslo 2 Výstupní vzorová struktura dat ve formátu JSON z AP { "devices": [ { "interfaces": { "wlan1-5g-s2.stezery.hkfree.org": { "frequency": "5540", "wireless-protocol": "nv2", "name": "wlan1-5g-s2.stezery.hkfree.org", "mac-address": "D4:CA:6D:9D:8B:15", "interface-type": "Atheros AR92xx", "radio-name": "D4CA6D9D8B15", "ssid": "5g-s2.stezery.hkfree.org", "frequency-mode": "manual-txpower", "antenna-gain": "15", "tx-chains": "0", "running": "true", "stations": [ { "radio-name": "RB411 Sook", "routeros-version": "6.36.4", "tx-signal-strength": "-47", "tx-ccq": "98", "rx-ccq": "97", "mac-address": "00:0B:6B:DF:96:C5", "rx-rate": "54Mbps", "tx-rate": "54Mbps", "packets": " , ", "x-signal-to-noise": "65" } ], "monitor": { "status": "running-ap", "wireless-protocol": "nv2", "noise-floor": "-112", "authenticated-clients": "6", "x-current-tx-powers": { "6Mbps": "17", "54Mbps": "17" } } } }, "resources": { "uptime": "25w1d5h45m19s", "version": " (bugfix)", "cpu": "MIPS 24Kc V7.4", "cpu-frequency": "400", "bad-blocks": "0", "architecture-name": "mipsbe", "board-name": "RB Metal 5SHPn", "platform": "MikroTik" }, "error": "", "ip": " ", "hostname": "rb6" } ] } 60

72 Příloha číslo 3 Sumář za oblast Theo pro den

73 Příloha číslo 4 Stránka událostí (Hlášení problémů a změn) za oblast Kukleny 62

74 Příloha číslo 5 Notifikační pro oblast Kocourkov pro den

75 Příloha číslo 6 Databázová struktura aplikace 64