Введение в беспроводные локальные сети (WLAN)

Беспроводные локальные сети (WLAN) предоставляют пользователям высокую скорость соединения и свободу от кабелей, коммутируемого доступа и настольных ПК. В них используются радиосигналы, посылаемые радиопередатчиками для приема и передачи web-страниц, электронных писем и других данных на базе стандартов IEEE (Института инженеров по электротехнике и электронике). В настоящее время наибольшее распространение получили два следующих стандарта: IEEE 802.11a и IEEE 802.11b¹.

1 Другие стандарты семейства 802.11 еще не ратифицированы IEEE.

Радиоустройства для работы в беспроводных сетях размещены внутри сетевых адаптеров беспроводного доступа. Существуют различные типы таких адаптеров, позволяющих подключать ПК или ноутбуки к беспроводной сети. Среди них можно указать адаптеры беспроводного доступа для установки в разъем PCI (используется в настольных ПК), сетевые адаптеры для установки в разъем PC card (используется в ноутбуках) и сетевые адаптеры для установки в разъем USB (внешние адаптеры для настольных или мобильных ПК). Компьютеры с беспроводным доступом могут напрямую связываться друг с другом при помощи беспроводного соединения; такой режим называется ad hoc. Но для подключения к беспроводной сети такой компьютер должен оказаться в пределах радиуса действия (обычно порядка сотни метров) хотя бы одной из точек доступа. Точка доступа выступает в роли концентратора беспроводной сети и может подсоединяться напрямую к кабельной сети. Она обеспечивает подключение ПК к Интернету, к кабельной сети или к другим соответствующим образом оборудованным компьютерам через беспроводную сеть. Беспроводные сети обладают той же функциональностью, что и кабельные: пользователи могут обмениваться файлами, путешествовать по Интернету, отправлять и получать электронную почту и пр. Кроме этого, пользователям предоставлена свобода перемещения в пределах покрытия их сети — дома, в офисе, в местах установления точек публичного беспроводного доступа (хот-спотов, Hot Spots) соответствующими операторами совместно с поставщиками услуг доступа в Интернет.² Любые пользователи беспроводных сетей могут подключаться к любым беспроводным сетям в пределах их покрытия, но им следует принять меры к обеспечению безопасности доступа, используя функции своего адаптера и точки доступа. Например, можно создать уникальный идентификатор SSID (Service Set Identifier), включить режим шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy) и воспользоваться новейшим стандартом 802.1x, обладающим улучшенными механизмами обеспечения безопасности. Для дополнительного уровня защиты рекомендуется пользоваться клиентским ПО для создания виртуальных частных сетей (VPN). Технология беспроводных сетей получает все более широкое распространение. Количество операторов, предоставляющих услуги беспроводного публичного доступа, растет с каждым днем; увеличивается также и число самих точек беспроводного общественного доступа в Интернет. Не исключено, что в будущем роуминг для ПК будет таким же обыденным делом, как сегодня роуминг в сотовых сетях, а пользователи привыкнут к высокоскоростному доступу в Интернет, к возможности взаимодействовать с коллегами по работе и членами семьи при помощи технологий беспроводного доступа, в разработку которых внесли вклад такие компании, как корпорация Intel.

2 Может потребоваться дополнительная плата.

Далее остановимся на основных терминах и обозначениях, часто встречающихся в литературе, каким-либо образом связанной с беспроводными локальными сетями (WLAN).
Access Point (AP) — точка доступа. Точка беспроводного доступа представляет собой концентратор, обеспечивающий подключение нескольких беспроводных клиентов к локальной сети или Интернету. Точка доступа может быть выполнена в виде отдельного устройства либо реализована на базе оборудованного адаптером беспроводных сетей компьютера с соответствующим программным обеспечением. Существуют точки беспроводного доступа, поддерживающие стандарты 802.11a, 802.11b, а также стандарт 802.11a/b (такие точки доступа обеспечивают работу устройств обоих стандартов — 802.11a и 802.11b).
Ad Hoc. Этим термином называют сеть, которая позволяет совместно использовать ресурсы компьютеров (одноранговая сеть), что совсем не обязательно означает кабельную сеть. В беспроводной сети ad hoc компьютеры с возможностью беспроводного доступа могут обмениваться данными минуя точку доступа. Сеть аd hoc, объединяющая соответствующим образом оборудованные компьютеры, дает пользователям возможность быстро обмениваться файлами при условии нахождения в пределах радиуса действия других компьютеров.
Bluetooth — технология коротковолновой радиосвязи (2,4 ГГц), действующая на достаточно близком расстоянии и упрощающая взаимодействие сетевых устройств друг с другом, а также доступ посредством сетевых устройств в Интернет. Эта технология упрощает синхронизацию данных между сетевыми устройствами и другими компьютерами. Поскольку технология Bluetooth не предназначена для передачи больших объемов данных, она не подходит в качестве замены локальных или глобальных сетей.
Broadband — широкополосная связь. Термин "широкополосная связь" применяется для описания каналов с высокой скоростью передачи данных — например, кабельных соединений, соединений ISDN (Integrated Services Digital Network) и DSL (Digital Subscriber Line). Технологии широкополосной связи обеспечивают более быстрое подключение к Интернету, чем традиционная связь по коммутируемым линиям. Службы широкополосной связи обеспечивают домашних и корпоративных пользователей высокоскоростным доступом в Интернет с возможностью одновременного использования телефонных линий для голосового общения. Средства широкополосной связи предоставляют пользователям мобильных и настольных ПК высокоскоростной доступ в Интернет, к электронной почте и другим ресурсам.
DSL (Digital Subscriber Line — абонентская цифровая линия). Это технология широкополосной связи, обеспечивающая высокоскоростной доступ в Интернет по обычным телефонным линиям из дома или офиса. Технология DSL обеспечивает постоянное соединение с Интернетом и возможность одновременного разговора по телефону.
Firewall — система сетевой безопасности класса брандмауэр. Брандмауэр представляет собой систему сетевой безопасности, защищающую сеть от доступа неавторизованных пользователей. Брандмауэры могут реализовываться в виде программного обеспечения, аппаратных средств или их комбинации. Кроме предотвращения несанкционированного доступа в сеть извне, брандмауэр может ограничивать передачу данных из сети.
GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования). Представляет собой спутниковую технологию позиционирования, которая позволяет при помощи GPS-приемника определять свои координаты в любой точке мира. Приемники GPS производятся в виде наладонных устройств, навигационных систем для автомобилей, а также модулей, устанавливаемых в карманные ПК (PDA), например, PalmPilot.
GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего назначения). GPRS — это стандарт беспроводной высокоскоростной связи, позволяющий обмениваться пакетными данными, например, электронной почтой или информационным наполнением web-сайтов, по беспроводным телефонным сетям и Интернету. Технологию GPRS часто называют технологией поколения 2,5 (2.5G) (по аналогии с технологией беспроводной связи первого поколения (1G), применявшейся для связи аналоговых сотовых телефонов, а также технологией беспроводной связи второго поколения (2G), которая применяется в цифровых мобильных телефонах). Поддержка технологии GPRS реализована не только в мобильных телефонах: мобильные ПК также могут быть оборудованы адаптером GPRS, обеспечивающим подключение к Интернету.
GSM (Global System for Mobile Communications — глобальная система связи с подвижными объектами). GSM является всемирным стандартом цифровой сотовой связи, основанным на использовании технологии TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов), для передачи голоса и поддержки службы коротких сообщений (SMS). Порядка 65% абонентов мобильной связи по всему миру пользуются средствами технологии GSM, что позволяет считать ее наиболее распространенной технологией сотовой связи в мире (по данным компании Gartner Dataquest "20 ведущих операторов мобильных сетей мира", 2001 г.).

Основные термины и обозначения, часто встречающиеся в литературе, каким-либо образом связанной с беспроводными локальными сетями (WLAN).

High-Speed Cable Internet — высокоскоростной доступ в Интернет по кабельным сетям. Представляет собой технологию широкополосной связи, предоставляемой операторами кабельных сетей (известных также под названием многофункциональных операторов (MSO)). Эта технология обеспечивает высокоскоростной доступ в Интернет из дома по стандартным сетям кабельного телевидения. Такой доступ дает пользователям возможность загружать данные из Интернета со скоростью от нескольких сотен килобит в секунду до 30 мегабит в секунду, однако полоса пропускания существенно зависит от кабельной сети, поскольку последняя является сетью с разделяемой пропускной способностью. Высокоскоростной доступ в Интернет осуществляется по открытым кабельным сетям, обеспечивающим низкую безопасность пользователей, напрямую подключенных к кабельной сети без использования маршрутизатора/брандмауэра для кабельных сетей или DSL-соединений.
Hot Spot (хот-спот, точка беспроводного публичного доступа). Этим термином называется место скопления публики, например, аэропорт, торговый центр или центр проведения конференций, где можно быстро получить доступ к беспроводной сети, обычно стандартов 802.11b или 802.11a. Используя устройства с поддержкой беспроводной связи стандартов семейства 802.11 (например, мобильные или карманные ПК), пользователи могут получить доступ к электронной почте, в Интернет, а также к специальным услугам провайдера.¹

Hub-концентратор. Концентратор — это сетевое устройство, соединяющее несколько компьютеров локальной вычислительной сети и обеспечивающее их взаимодействие друг с другом, с остальной сетью и Интернетом. Все пользователи, подключенные к концентратору, совместно используют доступную полосу пропускания сети (в отличие от коммутаторов, которые обеспечивают полную полосу пропускания для каждого ПК).

IEEE 802.11. Термином IEEE 802.11 обозначают семейство спецификаций, разработанных IEEE (Институтом инженеров по электротехнике и электронике) и лежащих в основе функционирования беспроводных сетей. В стандартах 802.11 определены принципы взаимодействия устройств в беспроводной сети. Семейство стандартов IEEE 802.11 включает в себя стандарты беспроводных сетей 802.11a, 802.11b и 802.11g².
IEEE 802.11a является стандартом беспроводных локальных сетей (WLAN), функционирующих в частотном диапазоне 5 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные локальные сети стандарта IEEE 802.11a обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с, что примерно в пять раз быстрее сетей стандарта IEEE 802.11b, и позволяют передавать большие объемы данных, чем сети IEEE 802.11b.
IEEE 802.11b является стандартом беспроводных локальных сетей (WLAN) IEEE, функционирующих в частотном диапазоне 2,4 ГГц (диапазон ISM). Беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b характеризуются более широким распространением, чем сети стандартов IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. Скорость передачи данных в этих сетях составляет 11 Мбит/с, а радиус действия — около 100 м. Технология IEEE 802.11b стала первой технологией беспроводных сетей, предложенной потребителям, которая позволила создать беспроводные сети в офисах и жилых помещениях, обеспечивающие мгновенный доступ. На устройства, сертифицированные группой Wi-Fi Alliance, наносится официальный логотип Wi-Fi.
IEEE 802.11g является новым стандартом, регламентирующим метод построения беспроводных локальных сетей (WLAN), функционирующих в частотном диапазоне 2,4 ГГц (диапазон ISM). Благодаря применению технологии ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) максимальная скорость передачи данных в беспроводных сетях IEEE 802.11g составляет 54 Мбит/с. Оборудование, поддерживающее стандарт IEEE 802.11g, например, точки доступа беспроводных сетей, обеспечивает одновременное подключение к сети беспроводных устройств стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11b.²

Infrastructure Mode — режим работы Infrastructure (c точкой доступа). Беспроводные сети могут функционировать в режиме ad hoc (одноранговой сети) и в режиме Infrastructure (сети с точкой доступа). В режиме Infrastructure беспроводной сети используется точка доступа, через которую ПК, оборудованные средствами беспроводной связи, соединяются друг с другом и с локальной сетью. Для адаптеров беспроводной связи точка доступа представляет собой концентратор беспроводной сети (см. точка доступа).

LAN — локальная сеть. Образуется соединением нескольких электронных устройств при помощи кабелей или технологий беспроводной связи, подключенных при помощи маршрутизаторов публичного доступа к глобальной (WAN) или городской сети (MAN). Локальной называют сеть малого или среднего масштаба (от 100 м до 5 км). Такие сети создаются в жилых домах, небольших офисах или в пределах территории, занимаемой компанией. Локальные сети считают частными сетями, поскольку для подключения к такой сети ваш компьютер должен иметь права доступа к ней. Персональная вычислительная сеть (PAN) — это особый случай локальной сети.

MAN (Metropolitan Area Network) — городская вычислительная сеть. Это высокоскоростная сеть, расположенная в пределах города. Городская вычислительная сеть объединяет между собой локальные вычислительные сети, расположенные в пределах города, и строится на основе соединений с высокой скоростью передачи данных, реализованных на базе оптоволоконных каналов и других каналов передачи цифровых данных. В качестве примера можно привести сеть AbMAN — вычислительную сеть города Абердин (www.abman.ent.uk). Сейчас, с увеличением числа сетевых сообществ, беспроводные локальные сети, основанные на стандарте 802.11b, объединяются в беспроводные городские вычислительные сети при помощи недорогих антенных систем и беспроводного оборудования потребительского класса стандартов 802.11b и 802.11a. В качестве примера такой сети можно привести сеть Personal Telco (www.personaltelco.net).

PAN (Personal Area Network) — персональная вычислительная сеть. Представляет собой беспроводную локальную сеть с очень небольшим радиусом действия (до 10 м). Персональные вычислительные сети используются для соединения устройств, необходимых одному пользователю при работе с ПК (карманные ПК (PDA), клавиатуры, мыши, принтеры и т.п.). Персональные вычислительные сети обеспечивают более простую связь между устройствами за счет сокращения числа соединительных кабелей. Как правило, для создания персональных вычислительных сетей используется технология Bluetooth.

RF (Radio Frequency) — радиочастотный диапазон. Радиочастотный диапазон — это высокочастотные электромагнитные колебания, используемые для радиопередачи. Для передачи данных в радиочастотном диапазоне используются различные методы: TDMA, CDMA, DSSS (технология расширения спектра сигнала прямой последовательностью) и др. В беспроводных локальных сетях, в персональных вычислительных сетях, в сетях Bluetooth и сетях, основанных на других беспроводных технологиях, радиочастотные сигналы используются для передачи данных.

Roaming — роуминг. Это возможность радиоустройства перемещаться за пределы действия базовой станции и, находясь в зоне действия "гостевой" станции, иметь доступ к "домашней" сети. В беспроводных сетях роуминг означает переход от одной точки доступа к другой без потери доступа к сетевым службам и разрыва соединения. Роуминг дает пользователям возможность свободно перемещаться, не теряя при этом доступ в Интернет и к электронной почте.

¹ Может потребоваться приобретение и установка дополнительного оборудования и ПО.
² Другие стандарты семейства 802.11 еще не ратифицированы IEEE.