Fakulta Elektrotechnická

Transkript

1 Fakulta Elektrotechnická Předmět: 37MK Mobilní komunikace Úloha : Bezdrátové sítě jako řešení moderní komunikační služby Datum odevzdání: Jiří Šmukař Ročník/St.sk.: 5/18

2 1. Bezdrátové sítě Od dob, kdy počítač stál osamoceně a nepotřeboval komunikovat s jinými počítači již uplynula dlouhá doba. Vývoj ukázal, že terpve spojením dvou, nebo více počítačů je můžeme využít opravdu efektivně. Nemusíme jen propojovat počítače samotné, ale můžeme také propojit PC s jiným zařízením, jako jsou např. mobilní telefon, čtečky čárových kódů, klávesnice, myši, tiskárny a jiná příslušenství PC. Pod pojmem bezdrátové sítě si můžeme představit takové sítě, které neobsahují a nepotřebují k propojení dvou či více zařízení metalický kabel. Toto propojení je realizováno nejčastěji pomocí radiových vln. Zde si uvedeme stručným popisem několik způsobů vytvoření bezdrátových sítí, podrobněji se však budeme zabývat technologií WiFi. 2. Druhy technologií 2.1 IrDA - Infrared Data Association Jedná se o přenos dat na krátkou vzdálenost prostřednictvím infračerveného záření. Pomocí IrDA jdou vytvořit malé osobní sítě (PAN), které propojují pouze dva účastníky. Jedná se především o propojení osobního počítače a mobilního telefonu, palmtopu apod. Příklad IrDA pojítka Aby mohlo dojít k propojení, musí mít oba přístroje ( vysílač, přijímač) přímou vyditelnost. Odchylka od osy zařízení může být maximálně 15. Komunikace má velmi omezený dosah, typické použití ve vzdálenostech 5 cm až 60cm. Přenosová rychlost je poměrně nízká (2,4kbit/s až 16Mbit/s). 2.2 Bluetooth je technologie uvnitř zařízení, sloužící k propojení dvou či více elektronických zařízení, jakými mohou být osobní počítače, PDA, řízení osvětlení v domě, ovladače herních konzolí, mobilní telefony, ale i periferní zařízení počítače jako např. klávesnice, myš, tiskárna. Umožňuje vytvořit síť až mezi 8 zařízeními. Z toho vždy se jedno musí chovat jako master, ostatní jako slave (max 1+7). Po rozpadu spojení se zařízení dostává do výchozího stavu a kterékoliv zařízení může být master.

3 Přiklady bluetooth zařízení Technologie byla vyvinuta již v roce 1994, avšak k její standardizaci došlo až v roce Technologie spadá do kategorie osobních počítačových sítí PAN, specifikace je shrnuta v doporučení IEEE Dnes se již stala součásti mnoha elektronických zařízení. V praxi se používá několik tříd provozu: třída výkonová dosah úroveň 1 100mW ~100 metrů (20dBm) 2 2,5mW ~10 metrů (4dBm) 3 1mW ~1 metr (0dBm) Bluetooth pracuje ve volném licenčním pásmu 2,45GHz. Pásmo je rozdělěno na 79 kanálu s krokem po 1MHz. Ke změně kanálu dochází 1600 krát během jedné sekundy. V současnosti je v používání několik různých verzí: Bluetooth 1.0 spousta problémů, nepoužívá se Bluetooth 1.1 přidána podpora pro nezakryptované kanály Bluetooth 1.2 přenosová rachlost 721kbit/s, rozšířeno o synchronní spojení pro audio kanály Bluetooth 2.0 přenosová rychlost 3Mbit/s, nižší příkon, zlepšená výkonnost Bluetooth 2.1+ EDR (edhanced data rate opět snížena spotřeba, snadné a rychlé spárování zařízení,která jsou od sebe ve vzdálenosti 20cm 2.3 Wi-Fi Je mylně označována názvem Wireless Fidelity. Podle slov zakládajícího předsedy Wi-Fi aliance Phila Belangera se nejdená o žádný akronym, o žádnou zkratku. Je to pouze spojení několika písmen dohromady. Nejdříve byla vyvíjena jen jako připojení do menších sítí LAN, jakými jsou například podniky. Obliba této technologie natolik vzrostla, že v roce 1997 byla uznána jako standard pod označením IEEE Jinými slovy se označuje jako WLAN (Wireless LAN). Výhodou této technologie je poměrně nízká cena na vybudování sítě, možnost pokrytí většího prostoru a účastníků než nabízí třeba bluetooth, ale hlavně také mobilita. Její velká výhoda (ale také velká nevýhoda)

4 spočívá ve využití bezlicenčního pásma. Wi-Fi využívá dvě možná bezlicenční pásma, a to sice na frekvenci 2,4GHz a 5GHz. Druhá z jmenovaných frekvencí byla uvolněna až v roce Díky volnému pásmu se Wi-Fi sítě značně rozrostly především ve městech, kde dochází také k velkému rušení od sítí navzájem Struktura WiFi sítě Každá síť je označena parametrem SSID (Service Set Identifier). Jedná se o jednoznačný identifikátor sítě. Je vysílán pravidelně v tzv. beacon frame a dle něj se uživatel může rozhodnout, ke které síti se připojí. Parametr se skládá z max. 32 znaků ASCII Struktura může být budována ve dvou následujících variantách: 1. Ad-Hoc sítě Vzájemné propojení dvou klientů bez přístupového bodu. Jedná se o spojení bod bod. Zařízení jsou v rovnocenné pozici (peer-to-peer). Vzájemná komunikace probíhá pomocí SSID. 2.Infrastrukturní sítě Síť je tvořena pomocí přístupový bodů tzv. AP (acces point). Jedná se o mnohabodové spojení (point to multi-point). Každá síť má svoje SSID, podle kterého se k ní připojují jednotlivý účastníci. Několik AP může mít stejné SSID, zařízení se potom rozhodne dle síly signálu, se kterým AP bude komunikovat. V síti se mohou vyskytnout další dvě zařízení: -bridge odděluje síťový provoz. Používá se ve smyslu prodloužení možné dosažitelné vzdálenosti mezi AP-AP, AP-koncový uživatel. -router může tvořit samostanou bezdrátovou síť v rámci jiné sítě. Použití často v domácnostech, malých firmách Zabezpečení v síti Jak již bylo zmíněno, Wi-Fi je provozována v bezlicenčním pásmu, což umožňuje, aby si kdokoliv vytvořil svou síť. Aby došlo k zabezpečení přenosu dat, byly vyvinuty šifrovací klíče a jiné metody k ochraně dat. Zablokování vysílaní SSID asi nejjednodušší zabezpečení. Nevysílá se identifikátor sítě. Ten se náhodným uživatelům nezobrazí. Avšak při komunkaci koncového zařízení s AP je nutno tento identifikátor vysílat. Lze lehce odchytit, vysledovat.

5 Kontrola MAC adres WEP WPA WPA2 AP může mít seznam MAC adres, které se mohou k dané síti připojit. Není příliš těžké povolenou adresu odchytit a následně si ji změnit na svém počítači. Je to už ale náročnější, stačí jako jednodušší zabezpečení sítě. Šifrování pomocí statických WEP klíčů (Wired Equivalent Privacy). Tento klíč musí mít shodně nastaveny obě strany. Lze pomocí počítačových programů snadno odchytit. Wi-Fi Protected Access. Používá dynamicky se měnící WEP klíče. Autentizace přístupu do WPA sítě je prováděno pomocí PSK (Pre-Shared Key obě strany používají stejnou dostatečně dlouhou heslovou frázi) nebo RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service ověřování přihlašovacím jménem a heslem proti RADUIS serveru). Přináší kvalitnější šifrování, má však vyšší hardwarové nároky Přehled standardů První vznikl standard IEEE , který byl později doplněn o celou řadu doplňků a dodatků. Uvedeme si zde jen některé. IEEE původní standard. Pásmo 2,4GHz, přenosová rychlost 2Mb/s, modulace DSSS. IEEE a přenosové pásmo na 5GHz. Přenosová rychlost až 54Mb/s. Roděleno do 3 tříd. - ( )MHz použití uvnitř budov, maximální vyzářený výkon 200mW EIRP - ( )MHz, automatická regulace výkonu, není-li zapnuta, max. povolený výkon 100mW EIRP. - ( )MHz, použití i uvnitř budov, spíše ale vně. Max. povolený vyzářený výkon 1W EIRP. Nutná automatická regulace výkonu, není-li zapnuta, max. výkon 0,5W EIRP. IEEE b pracuje v bezlicenčním pásmu 2,4GHz. Přenosové rychlosti 1,2,5.5,11Mb/s. Použité modulace DSSS, CCK. IEEE c bezdrátové přemostění (bridge)

6 IEEE g pásmo (2,4-2,485)GHz. Zpětně kompatibilní s b. Přenosové rychlosti 6,9,12,18,24,36,48,54Mb/s. Použité modulace OFDM, 16-QAM,QPSK,BPSK. Vysílací výkon je snížen oproti IEEE b z 200 mw na 65 mw. IEEE n tento standard bude schválen až v červnu roku Přenosová rychlost až 108Mb/s, teoreticky až 540Mb/s. Toho může být dosaženo použitím MIMO (multiple input multiple output) technologie, která umožňuje využít více než jednu přijímací a vysílací anténu.