СЫМСЫЗ ЖЕЛІ ТУРАЛЫ ТҮСІНІК ЖӘНЕ WI – FI СТАНДАРТТАРЫ
КІРІСПЕ
Бұл жоба барысында, қазіргі таңдағы заманға сай Wi – Fi желісін құрастыру принциптері мен оның ғимаратта жүзеге асырылуы қарастырылған. Сонымен қатар қарастырылып отырған жобаның мақсаты Wi – Fi желісі негізіндегі ақпараттық қауіпсіздікті ұйымдастыру принциптерін зерттеу болып табылады. Бітіру жобасын жаза отырып біздің мақсатымыз әрбір сымсыз байланысты пайдаланып отырған қолданушыларға тиімді жолын қарастырдық.
Ақпаратты сымсыз таратудың заманауи технологиялары көптеген компанияларда, кәсіби тұрғыда кеңінен қолданылады, сонымен қатар тұрғылықты тұрмыста қолдану кезінде компьютерлік желілерді құруға мүмкіндік береді. Ақпаратты сымсыз тарату аймағындағы жаңа аппараттық шешімдер бір мекеменің көлемінде сымсыз компьютерлік желілерді құруға мүмкіндік береді және бүкіл қала масштабында желіні таратады. Ноутбугі немесе қалталы компьютерлік құрылғысы бар сымсыз желінің пайдаланушысы бүгінгі таңда жергілікті сымды есептеу желісіне тиісті емес, керісінше ол желіге қосулы күйінде басқа бөлмеге немесе басқа ғимаратқа да орын ауыстырғанда да жұмысын үзбейді. Роумингпен қамтамасыз ету пайдаланушыларға сымсыз желі аймағында желіде тұрақты қосулы болуын қамтамасыз етеді. Жұмыс бабымен жан жаққа көп баратын жұмысшылар үшін, сымсыз байланыс түрі ең ыңғайлы болып табылады
Сымсыз компьютерлік желілерді желі кабельдерін орнату кезіндегі кедергі тудырылып жатқан мекемелерде уақытша орнатуға болады. Сымсыз желілерді орналастыру мен оның конфигурациясын іске асыру оңай болып табылады. Сымсыз байланыс желісі базалық станция негізінде құралады (Access Point – қолжетімділік нүктесі). Бір қолжетімділік нүктесінің қамту аймағының радиусы 100 метр шамасына тең. Сонымен қатар бір қолжетімділік нүктесі бір уақыт мезетінде көптеген тұтынушыларды қамтамасыздандыра алады және ақпаратты тарату жоғары жылдамдыққа ие. Қолжетімділік нүктесі арқылы сымсыз жұмыс істейтін станциялар, ноутбук, сымсыз байланыс модулімен қамтылған қалталы құрылғылар сымсыз компьютерлік желіде қосылады, оның өнімділігі бір уақытта бірдей жұмыс істеп отырған құрылғылар санына байланысты болады. Сымсыз желілердің өнімділігін жоғарлату үшін қосымша қолжетімділік нүктелері орнатылады.
СЫМСЫЗ ЖЕЛІ ТУРАЛЫ ТҮСІНІК ЖӘНЕ WI – FI СТАНДАРТТАРЫ
1.1 Wi – Fi технологиясы
Wi – Fi технологиясы – Ethernet стандартының сымсыз желі аналогы, оның негізінде бүгінгі таңда көптеген кеңселердегі компьютерлік желілер байланыстырылған. Ол 1999 жылы тіркеліп, қызмет ету аясы тікелей ноутбуктер мен компьютерлер, мобильдік құрылғыларға байланысты менеджерлер, сауда агенттері, кеңсе қызметкерлері және тағы басқалары үшін үлкен жаңалық болды.
Wi – Fi – ағылшынның «Wireless Fidelity» сөзінен шыққан, ол сымсыз желі (радио) байланысының стандартын білдіреді, бірнеше хаттамаларды біріктірген IEEE 802.11 ресми атауына ие (Institute of Electrical and Electronic Engineers – электрондық технологиялар саласындағы стандарттарды өңдеумен айналысатын халықаралық ұйымы берген стандарт). Қазіргі таңда кеңінен таралған және баршаға танымал – IEEE 802.11b хаттамасы болып табылады (көбінесе Wi – Fi деген қысқартылған атаумен осы хаттама аталады). IEEE 802.11b хаттамасында ақпараттарды жіберу 2.4 – 2.4835 ГГц – ке дейінгі жиілік диапазонының аралығында, 11 Мбит/сек максималды жылдамдығымен қамтамасыз етілген сымсыз желінің қызметі анықталады. Сигналдарды жіберудің ең үлкен қашықтығы 100 метр аралығында, бірақ ашық жерлерде оның мәні 300–ден 400 метрге дейін жетуі мүмкін.
802.11b хаттамасымен қатар 802.11a, 802.11g сымсыз желі стандарттары бар. 802.11a – 5 ГГц жиілігін қолданады және 54 Мбит/с максималды жылдамдығын қамтамасыз етеді. 802.11g – 2,4 ГГц жиілігінде жұмыс істеп, 54 Мбит/с жылдамдығын қамтиды. Таралу қашықтығының қысқалығына, алгоритмдерді есептеудің ауыртпалығына жоғарғы мөлшерде қуат жұмсалымына байланысты бұл технологиялар әлі кеңінен таралған жоқ. Стандарттарды жетілдіру мақсатында 320 Мбит/c жылдамдығын қамтамасыз ететін 802.11n хаттамасы өңделуде.
Дәстүрлі желіге шығу сыммен жүзеге асырылатын технологиялар сияқты Wi – Fi деректер базасы немесе бағдарламалық қосымшалар сақталатын серверлерге және интернетке кіруді, құжаттарды басып шығаруды және тағы басқаларын іске асыруды қамтамасыз етеді. Сонымен қатар ақпарат алынып жатқан компьютерді сымға қосу қажет емес. Wi – Fi құрылғысын тек қосылу нүктесінен (access point) 300 метр радиус шегінде қою жеткілікті, ол кәдімгі кеңсе АТС – не ұқсас қызмет атқарады. Бұл жағдайда ақпарат 2.4 – 2.483 ГГц диапазон жиілігінде радио толқындар арқылы таралады.
Айта келгенде Wi – Fi технологиясы 3 маңызды міндетті орындауға мүмкіндік береді:
- компьютермен байланыс орнатуды жеңілдету немесе оңтайландыру.
- Кеңсеге өз ноутбуктерімен келген іскерлік әріптестермен жұмыс жасаудың қолайлы жағдайын қамтамасыз ету.
- кабельді орнату мүмкін емес немесе шамадан тыс қымбат болғанда кеңседе немесе бөлмеде жергілікті желіні орнату.
Wi – Fi жүйесін қолдану кәсіпорынның беделі мен корпоративтік бет– келбеті үшін де маңызды. Сымсыз желі технологиясы кәсіпорынның IT, яғни ақпараттық технологиялар жүйесінің негізі немесе қолданыстағы кабельдік жүйеге қосымша бола алады. Мысалы кәсіпорын қызметкерлерінің барлығы дерлік Wi – Fi жүйесімен жұмыс істеу мүмкіншіліктері болмаса, кәдімгі стационарлы компьютерлерде және Wi – Fi құрылғысы орнатылған компьютерлерде жұмыс істейтін қызметкерлердің бір ақпарат алаңында жұмыс жасап қана қоймай, ақпарат алмасуларына да болады.
Wi – Fi желісінің ядросы – қосылу нүктесі (access point), ол жер астындағы желі инфрақұрылымына қосылып (мысалы кеңселік Ethernet желісі) радиотолқындардың берілуін қамтамасыз етеді. Әдетте қосылу нүктесі қабылдағыштан, хабарлағыштан, сым желісіне қосылу интерфейсінен, деректерді өңдеудің бағдарламасымен қамтылудан тұрады. Кіруден кейін қосылу нүктесінің 50–100 метр радиусы маңында сымсыз желіні пайдалануға болатын аумақ немесе шекара қалыптасады, оны хотспот немесе Wi – Fi аймағы деп атайды. Қосылу нүктесіне кіру үшін Wi – Fi адаптері орнатылған ноутбукті тағы басқа құрылғыларды хотспот немесе қызмет ету аймағына қою керек. Құрылғыны табу мен желіні қалыпқа келтіру көпшілік операциондық жүйелермен автоматты түрде жүргізіледі. Егер пайдаланушы бір уақытта бірнеше Wi – Fi аймағына орналасса, қосылу нүктесі қуатты сигналдардың болуын қамтамасыз етеді. Егер де жаңа қосылу нүктесі табылса, құрылғы қай жерден күштірек сигнал берілсе, сол нүктеден қосылады.
Әрбір Wi – Fi желісінің өзіндік артықшылығы оның барлық пайдаланушыларының қосылу нүктесінің интернет каналына тікелей немесе интернетке қосылған кез келген сервер арқылы қосылуы нәтижесінде интернетке кіру мүмкіндігіне ие болуы. Екі жағдайда да пайдаланушы браузерді қосып, интернет сайтты теруі ғана қажет. Сонымен қатар Wi – Fi орнатылған бірнеше жүйе бір – бірімен жергілікті желі сияқты тікелей байланысып, құжаттар алмаса алады, бірақ бұндай жағдайда көрініп тұратын станциялар шектеледі.
Wi – Fi құрылғысы қоса орнатылмаған (мысалы кәдімгі үйдегі немесе кеңседегі компьютерлер) бұл стандартты ұстану үшін арнайы картаны сатып алу қажет. Ол карта компьютерге стандартты интерфейстер (PCI, USB, PCMCIA және тағы басқа) арқылы қосылады.
1.2 IEEE 802.11 стандартының жұмыс істеу принципі
Сымсыз Wi – Fi желісі бір немесе бірнеше қатынау нүктесі және бір тұтынушыдан тұрады. Қатынау нүктесі сигналдық пакеттер көмегімен өзінің
жеке желілік номерін таратады (SSID). Ол сигналдық пакеттер әрбір 100мс уақытта 0,1 Мбит/с жылдамдықта таралады. Сәйкесінше Wi – Fi сымсыз желісінің минималды жылдамдығы 0,1 Мбит/с. Сымсыз байланысқа қосылу үшін тұтынушы өзіне қажетті желінің SSID номерін білу қажет. Бірдей SSID номерлі екі қатынау нүктелері қабылдағыш аумағына келген кезде қабылдағыш сигнал деңгейіне негіздеп қатынау нүктесін таңдап алады. Wi – Fi технологиясының ерекшеліктерінің бірі болып тұтынушыға желіге қосылу жолдары мен роумингті таңдау еркіндігі беріледі.
Сымсыз желі үш түрге бөліндеі (1.1-Сурет):
- WLAN (Wireless Local Area Network) – негізінен жергілікті жерлерде орнатылатын Wi-Fi желісі;
- WPAN (Wireless Personal Area Network) – арнайы сымсыз желілерде қолданылады;
- WWAN (Wireless Wide Area Network) – қалалық көлемдегі сымсыз желілер;
1.1Сурет – Арнайы, жергілікті, қалалық сымсыз желілердің жұмыс істеу радиусы
WLAN мен WPAN сымсыз желілерінің негізгі айырмашылығы WMAN технологиясына қарағанда жиіліктер аралығы жұмыс жиілігі деп аталады (1.2 сурет). Жергілікті (WLAN) және арнайы (WPAN) желілері жиіліктік жоспарлауды және басқа радиожелілермен кординатталуын талап етпейді. Себебі бұл желілер 2,4 және 5 ГГц лицензиялық емес жиілік диапазонында жұмыс істейді. BWA (Broadband Wireless Access) желілерді лицензиялы деп те, лицензиялық емес жиілік аралықтары секілді қолданыла береді (2 – 66 ГГц).
1.2Сурет – Сымсыз желі технологиясының түрлері
802.11 стандарты канал арқылы өтетін кадрлардың үш класын қолданады: ақпараттық, қызмет және басқарушы. Ақпараттық кадр форматы 1.3 суретте көрсетілген.
1.3 Сурет – 802.11стандартта ақпараттық кадр форматы
1.3 802.11 стандартының жұмыс режимдері
1.3.1 Ad hoc режимі
Ad hoc режимінде (1.4 суретте көрсетілген) клиенттер бір – бірімен байланыс орнатады. «Нүкте – нүкте» типті бір рангті қатынас орнатылады және компьютерлер қатынас нүктесінсіз жұмыс істей алады. Соның өзінде сымды желіге қосылу үшін интерфейсі жоқ, тек бір қызмет ету алаңы құрылады.
Тағайындау және пайдалану облысы. Берілген режімнің негізгі жетістігі – құрылымының қарапайымдылығы: ол қосымша құрылғыны қажет етпейді (қатынас нүктесі). Режим ақпараттарды жіберу үшін уақытша желілерді құруда пайдаланылады.
Бірақ мына жағдайды ескерген жөн, ad hoc режимі 11 мбит/сек – тан жоғары болмайтындай қолданылатын құрылғыға тәуелсіз жалғауларды орналастыруға мүмкіндік береді. Ақпаратты алмастыру жылдамдығы төмен болады және 11/N мбит/сек – тен аспайды, мұнда N – желідегі құрылғылар саны. Байланыс қашықтығы жүз метрден көп болмайды, ал ақпарат тарату жылдамдығы қашықтықтың көбеюімен азаяды.
Ұзақ уақытқа сымсыз желіні құру үшін инфрақұрылымдық режимді пайдаланған жөн.
.
1.4 Сурет – Ad – Hoc жұмыс режимі
1.3.2 Инфрақұрылымдық режим
Бұл режимде қатынас нүктесі тұтынушылардың компьютерлерінің байланысын қамтамасыз етеді. Қатынас нүктесін сымсыз концентратор ретінде қарастыруға болады. Тұтынушы станциялар бір – бірімен тікелей
байланыста болмайды, ал қатынас нүктесімен байланысты және ол пакеттерді мекенжаймен бағыттайды (1.5 – суретте көрсетілген).
1.5 – Сурет. Инфрақұрылымдық жұмыс режимі
Қатынас нүктесі шығыс арнасының портына ие бола алады (uplink port), ол арқылы базалық қызмет көрсету алаңы сымды немесе аралас желіге – желілік инфрақұрылымға қосылады.
1.3.3 Қайталауыш режимі
Қатынас нүктесін сымды инфрақұрылымға жалғау мүмкін емес немесе ыңғайсыз жағдайы туындауы мүмкін және қандай да бір бөгеу қатынас нүктесінің тұтынушылардың сымсыз станцияларының орналасқан жерімен тікелей байланысын іске асуын қиындатуы мүмкін (1.6 – суретте көрсетілген).
1.6 Сурет – Қайталауыш режимі
Сымды қайталағыш сияқты, сымсыз қайталағыш өзінің сымсыз интерфейсіне келіп түсетін тек пакеттерді кері жібереді. Бұл кері жіберілгіш қабылданған арнаның өзі арқылы іске асады.
Қатынас нүкте – қайталағышты пайдаланар алдында мынаны ескерген жөн, кеңтарату домендерін қате жазу өткізу қабілетін екі есе қысқарта алады, себебі қатынас нүктесінің бастапқысы кері жіберілген сигналды «естиді».
Қайталағыш режімі 802.11 стандартына қосылмаған, сондықтан оны іске асыру үшін біртипті құрылғыны және тек бір шығарушыдан (қайта тігуге дейін) қолданған дұрыс. WDS пайда болғаннан бастап бұл режім өз маңыздылығын жоғалтты, себебі WDS функционалы оның орнын ауыстырады. Бірақ оны қайта тігудің ескі түрінде және ескі құрылғылардан көруге болады.
Сымды архитектурадан сымсызға көшкен кезде кейде желілік құрылғылар Ethernet сымды желіні қолдайтынын байқауға болады, бірақ сымсыз желілік адаптердің интерфейстік кеңістігі болмайды. Мұндай құрылғыны сымсыз желіге қосу үшін тұтынушы – қатынас нүктесін қолдануға болады. Тұтынушы – қатынас нүктесінің көмегімен сымсыз желіге тек бір құрылғы қосылады.Бұл режім 802.11 стандартына қосылмаған және барлық шығарылушылармен қабылданбайды
1.4 Wi – Fi технологиясының артықшылықтары мен кемшіліктері
1.4.1 Артықшылығы
Wi – Fi сымсыз технологиясының артықшылығына желіні дамыту кезінде кабельдерді қолданбай желіге қосылуын жатқызамыз. Бұл өте ыңғайлы, мысалыға, ескі ғимараттарда кабельді орнату сияқты қиыншылықтар пайда болмайды. Сымсыз технологиялар желісін дамыту кезінде ғана емес, сонымен бірге ширату кезінде де ыңғайлы. Сымдардың болмауы жұмыс орындарының тұтастығын қажет болған кезде береді. Бұл қызметін өндірістерде, кеңселерде, ғимараттарда қолдану тиімді болып келеді.
1.4.2 Кемшілігі
Сымсыз желінің сымды желіге қарағанда ең басты кемшілігі ақпаратты ұрлаудан қорғанысы нашар. Шифрлау әдісінің үнемі жақсаруына қарамастан қорғаныс жөніндегі мәселелер толығымен шешілмеген.
Дамыту кезінде бөлменің өлшемдерін есепке алу керек. Темір бетонды қабырғалар, тіректер Wi – Fi үшін шынайы қиыншылықтарды тудырады. Көп жағдайда бөгеуліктер мәселесін өте қуатты антенасы бар қатынау нүктесін орнату арқылы шешеді. Радиобөгеуілдер жұмыс жасау арақашықтығы мен Wi – Fi желісінің таралу жылдамдығына әсер етеді.
1.5 Wi – Fi түрлері
IEEE 802.11 стандарты IEEE 802.11a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, n, s. түрлеріне бөлінеді. Осы түрлердің ішінен жиі қолданылатын IEEE 802.11b IEEE 802.11g және IEEE 802.11n – осындай желілер Wi – Fi – ды айтқанда осы желілер жайында сөз болады. 802.11b және 802.11g желілері 2.4ГГц диапазонында жұмыс істейді. Олар деректерді тасымалдау жылдамдығымен және қызмет радиусымен ерекшеленеді. 802.11b желілерінің жоғарғы жылдамдығы 11Мбит/сек құрайды, ал қызмет радиусы ашық кеңістікте 150 метрге, ал мекеменің ішінде 20 – 30 метрге дейін жетеді. 802.11g желісі өте үлкен жылдамдықты қамтамасыз етеді – 54Мбит/сек дейін, және ашық кеңістікте қызмет жылдамдығы 300 метрге дейін жетеді. Барлық заманауи қатынас құру нүктелері (қатынас құру нүктесі – сымсыз желінің пайдаланушылары арасында байланыс орнатуға мүмкіндік беретін құрылғы) 802.11b және 802.11g жұмыс істей алады. 802.11n стандартының заманауи қолдауы бар. Осындай желілердің қызмет радиусы 450 метрге дейін жетеді.
1.6 Wi – Fi технологиясының стандарттары
IEEE 802.11 стандарты – бұл 2,4 – 5ГГц жиілік аралығындағы жергілікті сымсыз аумағында байланыс стандарттарының жиынтығы Қазіргі таңда көбінесе IEEE 802.11 стандартының үш түрі қолданылады:
- IEEE 802.11а;
- IEEE 802.11g; - IEEE 802.11n.
1 . 1 К е с т е – Стандарттардың түрлері
| Стандарт | 802.11 | 802.11а | 802.11b | 802.11g | 802.11n |
| Стандарттың сертификатталған жылы | |||||
| Өткізудің қолжетімділік жолағы | 83,5 МГц | 300 МГц | 83,5 МГц | 83,5 МГц | 300 МГц |
| Операция жиілігі | 2,4-2,4835 ГГц | 5,15-5,35 ГГц | 2,4-2,4835 ГГц | 2,4-2,4835 ГГц | 2,4-2,4835 ГГц |
| Модуляция типтері | DSSS, FHSS | OFDM | DSSS | DSSS, OFDM | DSSS, OFDM |
| Арналы арқылы мәліметтерді жіберу жылдамдығы | 1-2 Мбит/с | 6-54 Мбит/с | 1-11 Мбит/с | 1-54 Мбит/с | 100-300 Мбит/с |
802.11n стандартынан бастап Wi – Fi сымсыз желісі квадраттық модуляцияға өтуде. Бұл сымсыз желінің жұмыс радиусы мен мәліметтер тарату жылдамдығына бірден әсер етеді. Егер каналдық деңгейде барлық сымсыз желінің 802.11 стандарттарының архитектуралары бірдей болғандықтан, онда әр түрлі стандарттағы желі үшін физикалық деңгей басқа болады. Физикалық деңгей ғана қосылу жылдамдығы және мәліметтерді тарату кезінде модуляция әдісі мен физикалық кодтау жолымен анықталады.
1.6.1 IEEE 802.11a стандарты
IEEE 802.11a стандарты – бұл ең соңғы сымсыз стандарты LAN, 2002 жылы анықталып, сол жылы коммерциялық қолдануға шықты. IEEE 802.11a стандарты OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплекстей отырып арналарды ортогоналдық жиіліктік бөліп – ажырату) әдісін қолданады. Бұл әдіс арналарды тиянақты бөліп – тарату кезінде толқынның оңтайлы пішінін автоматты түрде таңдау тетігі болып табылады. Оның көмегімен көптеген жолдар арқылы сигналдың таралуын, сигналдың өшуін, импульстық шуды және интерференцияны болдырмауға болады
802.11 стандарт айқындамасында, LAN OFDM сымсыз желі үшін, модуляциясы үшін қолданады және сұлбаны қамтамасыз етеді, кең жолақты сигналды сондай айналада, қабылдағышты шағылысқан сигнал саптан шығаратын, жіберген деректерді кері кодалауды болдырмай, қабылдаған деректерде болады. 802.11стандарты 5 ГГц жиілік жолағында 20 МГц арақашықтықта, көршілес арна арасында жұмыс істейді. 802.11a айқындамасы деректерді 6 – дан 54 Мб/с дейін жылдамдықпен тасымалдауды қамтамасыз етеді. Бұдан жоғары тасымалдау жылдамдығында қабылдау аумағы азаяды.
802.11a шешімдерін қолдайтын құрылғыларды өндірушілерден 6 Мб/с, 12 Мб/с және 24 Мб/с жылдамдықтармен жұмыс істеу мүмкіндіктері талап етіледі. Кейбір өндірушілер 9 Мб/с, 18 Мб/с, 36 Мб/с, 48 Мб/с және 54 Мб/с тасымалдау жылдамдығын қамтамасыз етеді.
OFDM берілген сигналды 48 бөлек таситын жиілікке бөледі де, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Мбит/сек деңгейдегі тасымалдауды қамтамасыз етеді. 6, 12 және 24 Мбит/сек деңгейлері кез келген өнімдерге қажет. Әрбір тасуыш жиілікте OFDM фазалық немесе квадратуралық модуляцияны қолданады. Қолдаңба төрт бақылау жиіліктері, жіберілетін сигналдың фазалық жылжуы және жиіліктердің минимизациялары үшін бақылауды қамтамасыз етеді. Осындай тасымалдау әдісі OFDM-ға өте жоғары тиімділікке жетуге мүмкіндік береді. Бұл жоғары деңгейлі тасымалдауға және көп бұрмалаудың минимализациялық әсеріне жетелейді. Бұл жағдайда биттар кодаланып, тығыз қапталған көптеген тасылатын жиіліктер арқылы таратылады. Ортогоналдық тасушы жиіліктердің көптеген бұрмалану жағдайында олардың бір – бірімен интерференцияланбайтындығынан көрінеді [2].
Жұмыс жиіліктері келесі диапазондар арқылы анықталады: 5.15 – 5.25 Ггц, 5.25 – 5.35 Ггц, және 5.725 – 5.825 Ггц. Бұл спектрдың ішінде 20 Мгц –
тан тұратын 12 арна бар, әр қайсысы әр түрлі тасымалдағыштың қуаттылық сипаттамаларына ие. Сонымен қатар OFDM 802.11g стандарты үшін базалық технология ретінде таңдалған, сонымен бірге HiperLAN европалық стандарты үшін де.
1.5.2 IEEE 802.11g стандарты
IEEE 802.11g стандарты әр түрлі қосылу жылдамдығын қарастырады: 1; 2; 5,5; 6; 9; 11; 12; 18; 22; 24; 33; 36; 48 және 54 Мбит/с. Олардың біреулері стандарт үшін міндетті жылдамдық болып табылады. ал қалғандары — опциялы. Оған қоса, әр түрлі қосылу жылдамдықтары сигналды модуляциялаудың түрлі әдісі қолданылады.
802.11g стандартын өндіру кезінде екі бәсекелес компаниялар қарастырылады: 802.11a стандартынан алынған және Intersil компаниясы қарастыратын ортогоналды жиіліктік бөліну әдісі OFDM, және 802.11b стандартында опциялы жүзеге асқан және Texas Instruments компаниясының ұсынған пакеттік ширатудың екілік кодтау әдісі PBCC. Нәтижесінде 802.11g стандарты келісімдік шешімнен тұрады: базалық ретінде OFDM және CCK технологиясы қолданылады, ал опциялы түрде PBCC технологиясын қолдану болады.
802.11g стандартында қолданылатын модуляция әдісін қарастырмас бұрын жиілік диапазонын қарастырып өту керек. Бұл стандарт 802.11b/b+ стандарт секілді 2,4 – 2,4835 ГГц жиілік аралықтары қолдану қарастырған. Бұл жиілік аралығы өндірісте, ғылымда және медицина лицензиясыз қолдану үшін арналған (Industry, Science and Medicine, ISM). Дегенмен, осы жиілік диапазон аралығын лицензиясыз қолдану мүмкіндіктеріне қарамастан қабылдағыштың максималды қуатын қатты шектеу болады. Сондықтан сигналды модуляциялау мен кодтау әдісін таңдау кезінде екі негізгі мәселені шешу керек.
Бір жағынан, сымсыз желідегі тарату жылдамдығының мәні сымды желілерімен бәсекелесу мен тұтынушылардың жаңа талаптарына сәйкес айтарлықтай үлкен болуы керек. Тарататын жылдамдығының артуы қажет емес спектр енінің артуына әкеледі, себебі таратудың жиілік аралығы шектелген.
Басқаша айтқанда, пайдалы сигналдың деңгейі төмен болу жеткілікті, себебі ISM – жиілік аралығында басқа құрылғыларға бөгет жасамау керек. Осылайша, жіберілетін сигнал шум деңгейінде шамалы ажыратылатын болуы керек, бірақ бұл жағдайда шуыл деңгейінде сигналды қатесіз таңдап алу алгоритмін құрастыру керек. Жіберілетін сигналдың қуатын төмендету спектрді кеңейу және барлық спектрде сигналдың «зақымдану» технологиясын қолдану есебінен жетеді.
Тағы да бір мәселесі – бұл протоколдың бөгеуілге тұрақтылық қажетті деңгейін қамтамасыз етеді.
Өкінішке орай, жоғарыда атап өткен жағдайларды бірден орындау мүмкін емес. Себебі олар бір – біріне қарама – қайшы келеді. Осылайша,
сигналды кодтаудың және модуляциялаудың нақты әдісіні таңдау – бұл жоғары жылдамдық, бөгеуілдерге төзімділігі мен тарату қуатының шектеулілігіне байланысты нақ ортасын таңдап алу керек.
1.6.2 802.11n стандарты
Сымсыз желі санамызға қалыптаспай-ақ жатып, оның өткізу қабілетінің жеткіліксіздігі сезіле басталды. Шынымен де, желілік мультимедиялық орталықтарының (мысалы, iCube Play@ TV NMP – 4000: желілік мультимедиялық тыңдауыш) пайда болуымен келесі мақсат пайда болады: DVD ағынының сымсыз желісі бойынша тасымалдау. Сондықтанда электроника және электротехника инженерлерінің институты 802.11n жұмыс тобын құруға мүмкіндік берді. 100 Мбит/с деректерді тасымалдау нақты жылдамдыққа жететін, қатынас деңгейінің тасымалдау ортасына (МАС) және жаңа физикалық (РНҮ) деңгейді шығару топтың мақсаты болып келеді. Яғни оны қазіргілермен салыстыра отырып, оның жылдамдығын 4 есе арттыру (ол дегеніміз нақты өткізу қабілеттілігі). Осының бәрі бар стандарттардың кері байланысы сымсыз желісіндегі жұмысты ыңғайлатып қана қоймай, болашаққа жеткілікті жылдамдықты қамтамасыз етеді [18].
Стандартты реализациялау үшін, негізін шығаратын мүшелерін басқарған және стандартының дамуымен оны шығаруға Intel ұйымы басты рөл атқарды. Сонымен бірге МАС және РНҮ деңгейлерін жасауда кіреді. Әрине, Intel қазіргі кезде бұл салада көшбасшы болып келеді, алайда стандарттын нақты өзгешеліктерін шығару үшін көптеген ұйымдардың үлесі қажет.
802.11n стандартын шығару кезінде Intel ұйымы, сенімді және тексерілген технологияны қолданып, деректерді тарату кезіндегі жоғарғы жылдамдықты жеткізу үшін, кейбір жаңа ерекшеліктерді қосты. Мысалы, 802.11n стандарты OFDM (ортогоналді жиілікті мультиплекстеу) және QAM (квадраттық амплитудалық модуляция) сияқты технологияларды қолдануды ұсынады. Осындай үйлесу тек кері байланысты қамтамасыз етіп қана қоймай, өндірудің құнын азайтады. Инженерлердің алдында оңай емес міндет бар, өйткені жаңа стандарт ескі 11a/g құрылғылардың жұмысына кедергі келтірмей, сонымен қатар жұмыстың жоғарғы жылдамдығын ұстану керек. 802.11g желісінің жылдамдығы бір уақытта 11b құрылғысын қолданғанда жылдамдығы төмендейді.
N стандарты A, B және G стандартарының алдында бірнеше артықшылықтары бар: ол өте төзімді, үлкен қызмет радиусына ие және кең спектрді қолданады.
IEEE ұжымы 2009 жылдың 11 қыркүйегінде 802.11n стандартының бекітілгені туралы хабарлады. 802.11n стандарты сымсыз деректер тасымалдау технологияларының заманауи болып келеді.
Бұл стандартты жетілдіру 2002 жылы басталған болатын. Оның ұзаққа созылу себебі Atheros және Broadcom кілттік ұйымдарының арасындағы келіспеушілік. Көп уақыт аралығында екі ұйым стандарт бойынша ортақ
шешімге келе алмады. Бірақ 2007 жылдың наурыз айында бір келісімге келіп және мүшелері Draft 2.0 802.11 айқындамасын мысал түріне шығарды. Сол кезде жұмыс тобы, бұл мысал түрін стандартта соңғы айқындамасында қатты өзгертулер болмайды, соңғы нақты үлгісіне дейін оны бағдарламалық тігу жаңартуымен оңай енгізуге болады. Қазіргі таңда мысал үлгісі айқындамасы көптеген орынды жүйелер және кейбір ұялы құрылғылар ұстанады.
Жаңа стандарт деректерді тасымалдау жылдамдығын 10 есе арттырады. Сымсыз желіде 802.11n стандартының физикалық деңгейінде деректерді тасымалдау жылдамдығының максималды жылдамдығы 300 Мбит/с құрайды. Тәжірибеде бұл 150 – 200 Мбит/с деген мағына. Алдыңғы (802.11g) түрлерінде максималды техникалық жылдамдығы 54 Мбит/с тең болған, ал нақты 20 Мбит/с тең.
Жаңа стандарт 3 кілттік жаңа енгізулерге негізделеді. Әзірлеушілердің басты мақсаттарының бірі аумақтық арналардың көптігі. Олар сымсыз жолақтардың қолдаңбалары сияқты, трафиктін аумағын көбейтіп және деректердің тез жіберілуіне кепілдік береді. Арналарды байланыстыру технологиясы (Channel bonding) байласудың сапасын жоғарылату үшін екі толқынды құрмалауға мүмкіндік береді. Сонымен, үшінші енгізу дестелердің ерекше тетіктері болып келеді. Олар қызмет деректер көлемінің қысқаруының арқасында арналар байласуының жүктемесін төмендетуге көмектеседі.
802.11n стандарты жоғарғы нақтылығы бар бейне деректерді арналық тасымалдауларға жарамды, Wi – Fi желісінде жіберетін тұрақты және қолдаңбалар мен сервистардың жұмыс өнімділігін қамтамасыз етеді және қуатты үнемдеу қабілеттілігіне байланысты, ноутбуктардың жұмыс істеу уақытын ұзартады.
IEEE жұмыс істеу тобы жаңа 802.11n құрылғысының 802.11a/b/g құрылғыларымен кері байланысын, бір жиілік ауқым мен арнаны қолдану шартында кепілдік береді. Басқаша айтқанда 20 – мегагерцтік арналарының кері байланысты ұстануы үшін қажет.
Қазіргі 802.11a/b/g құрылғыларының үйлесімдігі МАС деңгеймен қамтамасыз етіледі. Яғни 802.11a/b/g стандартының бар құрылғылары 802.11n қатынас құру нүктесіне қосыла алады. Мас деңгейіне сай келетін жиілік ауқымдарына модуляция үлгілерінің үйлесімділігін қамтамасыз етеді. Әрине, әр түрлі стандартты құрылғылардың байланысу кезінде болатын кедергілерді шешу керек.
1.7 Wi – Fi желісінің ISO/OSI жоба деңгейлерінің сәйкестігі
IEEE 802.11 стандарты ISO/OSI үлгісінің төменгі екі деңгейінде жұмыс істейді: физикалық және арналық. Басқа сөзбен айтқанда, Wi – Fi құрылғысын Ethernet сияқты қолдану оңай: TCP/IP хаттамасы, арна байланысымен ақпаратты тасымалдауды сипаттайтын хаттаманың үстіне орналастырылады. IEEE 802.11b кеңейтілуі арналық деңгейге тиіспейді және IEEE 802.11 тек физикалық деңгейіне өзгертулер енгізеді. Жергілікті сымсыз желісінде екі құрылғы түрі бар: тұтынушы (әдетте ол сымсыз желімен толықтырылған компьютер, кейде басқа құрылғыларда болуы мүмкін) және қатынас құру нүктесі, сымсыз және сымды желілер арасында көпірдің қызметін орындайды. Қатынас құру нүктесі қабылдап таратқыш, сымды желінің интерфейсі, сонымен қатар енгізіліп қойған микрокомпьютер және деректерді өңдейтін бағдарламалық қамтаманы құрайды. ISO/OSI жобасы деңгейлерінің 802.11 стандартына сәйкестігі 1.7 – суретте көрсетілген.
1.7 сурет – ISO/OSI жобасының деңгейлері және 802.11 стандартына сәйкестігі
1.7.1 IEEE 802.11 физикалық деңгейі
IEEE 802.11 стандарты сигналды тасымалдаудың екі әдісін қарастырады – тікелей тізбектілі түрде спектрді кеңейту (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) және жиілікті секірмелі түрде ауыстыру (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). FHSS әдісі ақпаратты тасымалдау кезінде таситын жиілік сигналдарының өзгеруін қарастырады. Кедергі табандылығын арттыру үшін жіберілетін сигналдың спектрін өзгерту керек,
ол үшін кездейсоқ заң бойынша таситын жиілік өзгереді және әр деректер дестесі өз тасығыш жолы арқылы жіберіледі. FHSS қолданған кездегі (құрылма) қабылдағыш – таратқыш құрылымы жай болып келеді, бірақ өткізу қабілеттілігі 2Мбит/с аспайтын кезде ғана бұл әдіс қолданылады, сондықтанда IEEE 802.11b толықтыруында жалғыз DSSS қалады. Осыдан, IEEE 802.11b құрылғылары IEEE 802.11 стандартының құрылғылармен бірге қолданылады, DSSS ұстанатын, сонымен бірге тасымалдау жылдамдығы "тар жер" (2Мбит/с) жылдамдығынан аспайды. Бұндай құрылғыға кеңейтілуді қолданбайтын ескі стандарт жатады. DSSS әдісінің негізінде фазалық қимылының қағидалары жатады (яғни, бастапқы сигнал фазасының секіріс түрде өзгеруімен ақпаратты тасымалдау).
Жіберілетін сигналдың спектрін өзгерту үшін жіберілетін ақпаратты кездейсоқ тізбектілік болып табылатын Баркер кодасына түрлендіру қолданылады. Әр жіберілетін битке Баркер тізбектілігінің 11 биті сай келеді. Баркердің инверстік және тура тізбектілігін айырады. Бірлік биттер тік Баркер кодымен, ал нөлдік биттер – инверстелген күйде жіберіледі. 2,4 ГГц диапазонындағы сымсыз компьютерлік желілерінде, 14 арнаға бөлінген, 83 МГц ені бар тар жол берілген (США – да олардың тек 11 – ін қолдануға болады). Арналар арасындағы кедергі байланысын болдырмау үшін, олардың жолақтары бір – бірінен 25 МГц тұру керек. Қиын емес есептеу бойынша бір аймақта, бір уақытта тек 3 арна қолданыла алады. Осындай жағдайларда бөгеуілдерден бапталу мәселесін жиілікті автоматты түрде өзгерту арқылы шешу мүмкін емес, міне сондықтанда жергілікті сымсыз желілерінде жоғарғы артықшылығы бар кодалауды қолданылады. Ал егер бұл мүмкіндік тасымалдауға керекті сенімділікті қамтамасыз ете алмаса, максималды 11 Мбит/с мағына жылдамдылығының тізбектілігі 5,5; 2; 1 Мбит/с мағынасына дейін төмендейді. Жылдамдықтың төмендеуі тек кедергілердің жоғарғы деңгейінде болуынан ғана емес, сымсыз желілер элементтерінің арақашықтығының жеткілікті үлкен болуына да тәуелді.
1.7.2 EEE 802.11 арналық (Data Link) деңгейі
Ethernet желісіне ұқсас, Wi – Fi сымсыз компьютерлік желілерінде арналық деңгей логикалық байланысуды (Logical Link Control, LLC) және тасымалдау ортасына қатынас құруды басқару (Media Access Control, MAC) деңгейшелерінен тұрады. Ethernet пен IEEE 802.11 бірдей LLC, ол сымды және сымсыз желіні салыстыру үшін, кейбір ерекшеліктері бар. Ethernet – те тасымалдаудың ортақ ортасына қатынас құрудың көптеген мүмкіндіктерін қамтамасыз ету үшін (қазіргі жағдайда кәбіл) CSMA/CD хаттамасы қолданылады да бұл хаттама қақтығысты табу мен өңдеуді қамтамасыз етеді (компьютерлік желіде осындай жағдайлар бірнеше құрылғылардың, бір уақытта бірдей деректер тасымалдауды айтады).
IEEE 802.11 желісінде жартылый дуплекстік тасымалдау режимі қолданылады, яғни әр уақытта станция ақпаратты қабылдай және жібере алады, сондықтанда тасымалдаудың жұмыс барысында қақтығысты байқау
мүмкін емес. IEEE 802.11 өзгертіп – жаңартылған CSMA/CD хаттамасы шығарылды және ол CSMA/CА (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoi dance) деген атқа ие болды. Ол келесі түрде жұмыс істейді: ақпаратты жіберетін станция, алдымен эфирды тыңдайды. Егер жұмыс жиілігінде белсенділік болмаса, станция алдымен кездейсоқ уақыт аралығында белсенділікті күтеді. Ал сосын қайтадан эфирды тыңдайды және деректерді тасымалдау ортасы бос болса, тасымалдауды іске асырады. Кездейсоқ кідіріс желінің тоқтап қалмауы, егер бірнеше станция бір уақытта жиілікке қатынас құру үшін керек. Егер ақпараттық десте бұрмалаусыз келсе, қабылдайтын станция қайтадан растауды жібереді. Дестенің тұтастылығын бақылау қосындысы әдісімен тексеріледі. Растауды алғаннан кейін, жіберетін станция ақпараттық дестенің тасымалдау жұмысы бітті деп есептейді. Ал егер растауды алмаған жағдайда, станция қақтығысы болды деп, десте қайтадан бірнеше уақыттан кейін жіберіледі.
Тағы бір сымсыз желілердің өзгеше проблемасы – екі тұтынушы станция арасындағы байланыс нашар, бірақ әр қайсысының қатынас құру нүктесі бар байланыс сапасы жақсы. Осы жағдайда жіберетін тұтынушы станция қатынас құру нүктесіне эфирді тазалауға сұратуды жібереді. Сол кезде қатынас құру нүктесінің бұйрығымен басқа клиенттік станциялар тасымалдауды "сөйлесу" уақытына, екі нүктенің нашар байланысынан тоқтатылады. Эфирді тазалау режимі (Request to Send/Clear to send – RTS/CTS хаттамасы) барлық IEEE 802.11 үлгілерінде жетілдірілмеген, ал егер ол болса, тек ерекше жағдайларда ғана қосылады.
Ethernet – те ағындық деректерді тасымалдау кезінде, барлық станциялар арасында реттелген, арналық байланысты қатынас басқаруы қолданылады. Керісінше, IEEE 802.11 – де осындай жағдайларда орталықтандырылған қатынас құру нүктесімен басқару қолданылады. Тұтынушылық станциялар тізбектілік түрде ағындық деректерді тасымалдауға сұранады. Егерде станциялардың біреуі ағындық деректерді жіберемін деп хабарлайды да, барлық желі станцияларда тек сол ғана жіберетін уақыт аралығын қатынас құру нүктесіне бөледі.
Мәжбүрлі түрде эфирді тазалау қолдаңба қызметтік ақпаратты тасымалдаумен және байланыстардың қысқаша үзілістерімен байланыс болғандықтан, сымсыз желілердің жұмыс істеу төзімділігі азаяды. Осыдан бөлек, Ethernet сымсыз желілердің керектігінде тек жартылай дуплексті ғана емес, сонымен қатар дуплексті тасымалдау нұсқасын қолдануға болады егер тасымалдау кезінде қақтығыс табылса (бұл желінің өткізу жылдамдығын жоғарылатады). Сондықтанда бірдей шарттарда IEEE 802.11b сымсыз желісінің Ethernet – ке қарағанда өткізу қабілеттілігі төмен болады. Осылайша, егер Ethernet желісіне 10 Мбит/с және IEEE 802.11b (ақпаратты тасымалдау максималды жылдамдығы 11 Мбит/с) бірдей саны бар пайдаланушыларға бірдей жүктеме берсе және оны біраздан кейін үлкейтсе, бірнеше кезеңнен кейін IEEE 802.11b тоқтай бастайды, ал Ethernet функционалдай береді.
Тұтынушылық станциялар автономды қоректенетін ұялы құрылғылар болып келетін IEEE 802.11 стандартында қоректендіруді басқаруға үлкен көңіл бөлінген. Тұтынушылық станция анықталған уақыттан кейін, қатынас құру нүктесі жіберетін қосылған сигналды қабылдау үшін құрылады. Егер сигнал қабылданса, тұтынушылық құрылғы қосылады, ал кері жағдайда ол келесі ақпаратты қабылдау айналымына дейін ұйқы режімінде болады.
1.8 ІЕЕЕ 802.11 стандартындағы мәлімет жіберудегі модуляция маңызы
Модуляция техникасы жағынан 802.11а хаттамасы 802.11g хаттамасынан айтарлықтай ерекшелінбейді. Мәліметтерді жіберу кезінде төмен жылдамдықты жиілік модуляцияларында екілік және квадраттық фазалы модуляциялар BPSK және QPSK қолданылады. BPSK – модуляциясын қолданған кезде бір символда тек қана бір бағдарламалық бит кодталады. Ал QPSK – модуляциясын қолданғанда, сигнал фазасы төрт әр түрлі мәнге ие болғанда, бір символда екі бағдарламалық бит кодталады. Модуляциясы мәліметтерді 6 немесе 9 Мбит/с жылдамдықпен жіберген кезде қолданса, QPSK модуляциясын 12 немесе 18 Мбит/с жылдамдықтарда қолданады.
ІЕЕЕ 802.11 стандартының оданда жоғары жылдамдықтарында мәліметтерді жіберу үшін квадраттық амплитудалық модуляция қолданылады. Олар 16 – QAM және 64 – QAM. Бірінші жағдайда 16 түрлі сигнал бар, олардың әр қайсысы 4 биттан кодталады, ал екінші жағдайда 64 түрлі сигнал, бұл жерде бір символда 6 биттан кодтауға болады. 16 – QAM модуляциясын 24 және 36 Мбит/с жылдамдықта, ал 64 – QAM модуляциясын 48 және 54 Мбит/с жылдамдықта қолданады.
OFDM символының бағдарламалық мөлшері оның модуляция типіне және сигнал жүретін каналдар санына байланысты болады. Мәліметтерді жіберу үшін 48 сигнал жүретін канал қолданылса, онда OFDM символының бағдарламалық мөлшері 48 х Nb болады, мұндағы Nb – модуляция позициясы санының екілік лагорифмі, немесе, бір кішкене арналардағы бір символда кодталатын битттер саны. Соған қарағанда OFDM символының бағдарламалық мөлшері 48 – 288 битті құрайды.
ІЕЕЕ 802.11 стандартының кіріс мәліметтерін өңдеуінің реттілігі келесі түрдегідей көрсетіледі. Бастапқыда мәліметтердің кіріс ағыны скрэмблирония стандарттық операцияға ұшырайды. Содан кейін кіріс ағыны оратылған кодерге келеді. Оратылған кодтаудың жылдамдығы 1/2, 2/3 немесе 3/4 болып табылады. Кодтаудың жылдамдығы әр түрлі болғандықтан, мәліметтерді жіберу кезіндегі модуляция типтерінің жылдамдықтары да әр түрлі болады. Мысал ретінде BPSK модуляциясын қарастырайық, оның мәліметтерді жіберу жылдамдығы 6 немесе 9 Мбит/с құрайды. Бір символдың сақтандыратын интервалмен бірге ұзақтылығы 4 мксқа тең, ал импульс жиілігі 250 кГцке тең. әр кішкене арналар бір биттен кодталатынын ескерсек, ал ол барлығы 48 кішкене арнадан тұрады, оның
мәліметтерді жіберу жылдамдығының жалпы жылдамдығы 250 кГц х 48 кішкене арна = 12 МГцке тең болып табылады. Егер де кодтау жылдамдығы ½ болса (әр бағдарламалық битке бір қосымша жалғанады), бағдарламалық жылдамдық толық жылдамдықтан екі есе кем болады, 6 Мбит/с. Кодтау жылдамдығы ¾ болса (әр үш бағдарламалық битке бір қосымша), бағдарламалық жылдамдық толық жылдамдықтың ¾ бөлігін құрайды, 9 Мбит/с. әр модуляция типіне екі түрлі мәліметтер жіберу жылдамдығы сәйкес болып табылады (1.2 – кесте).
1.2 К е с т е – 802.11 стандартындағы модуляция типтері мен мәліметтерді жіберу арасындағы қатынас
| Жіберу жылдамдығ ы, Мбит/с | Модуляци я типі | Оратылған кодтаудың жылдамдығ ы | Бір кішкене арнадағы бір символдағ ы биттер саны | Символдағ ы биттердің жалпы саны (48 кішкене арна) | Символдағы бағдарламалы қ биттер саны |
| BPSK | ½ | ||||
| BPSK | ¾ | ||||
| QPSK | ½ | ||||
| QPSK | ¾ | ||||
| 16-QAM | ½ | ||||
| 16-QAM | ¾ | ||||
| 64-QAM | 2/3 | ||||
| 64-QAM | 3/4 |
Кодталып біткеннен кейін биттер ағыны орын ауыстыру операциясына ұшырайды, немесе интерливингталынады. Оның негізі бір OFDM символының көлеміндегі биттердің реттілігінің өзгеруінде болып табылады. Ол үшін кіріс биттердің реттілігі блоктарға бөлінеді, оның ұзындығы OFDM символындағы биттер санына тең (NCBPS). Ары қарай алдын ала белгіленген алгоритм бойынша әр блокта биттердің екі сатылы орын ауыстырылуы іске асады. Бірінші сатыда биттер OFDM сигналдарының сыбайлас биттері сыбайлас емес сигнал жүретін каналдарға жіберіледі. Биттердің орын ауыстыру алгоритмі бұл сатыда келесі тәртіп эквивалентті. Біріншіден NCBPS ұзындықты ит блоктар жолара (жолдан жолға) матрицаға жазылады, ол 16 жолдан тұрады және NCBPS/16 қатар. Ары қарай биттер осы матрицадан саналады, бірақ қатар бойынша. Мұндай операциялардың нәтижесінде көршілес биттер сыбайлас емес сигнал жүретін каналдарға беріледі.
Осыдан кейін биттердің орын ауыстырының екінші сатысы қарастырылады, оның басты мақсаты көршілес биттердің бір уақытта кіші разрядтық топтарда болып қалмауын қамтамасыз ету. Ол топтар модуляциялы символдардың сигналдық шоғырлануын анықтайды. Яғни, екінші сатыдан кейін орын ауыстырған көршілес биттер үлкен және төмен разрядтық топтарда кезектесіп шоғырлануы мүмкін. Ол жіберілетін сигналдардың кедергінің тұрақтылығын жақсарту үшін қолданылады.
1.9 Wi – Fi желісіндегі деректерді қорғау технологиясы
Сымды желілерге қарағанда сымсыз желілерді құру оңай, өйткені кабель жүргізу қажеттігі жоқ. Бұл артықшылық сымсыз желінің осал жері болып келеді, осындай желіге қосылу үшін физикалық түрде кабельге қосылмай, тек сол желіге жақын жерде ноутбукпен отыру жеткілікті. Сондықтанда Wi – Fi желісінің қауіпсіздігіне үлкен көңіл аудару керек. Қазіргі кезде сымсыз желілердің қауіпсіздігін қамтамасыз ететін бірнеше технологиялар бар: WEP, 802.11X, WPA, WPA2, VPN
1.10 Сымсыз желілерді қорғаудың негізгі технологиялары
1.10.1 WEP (Wired Equivalent Privacy немесе сымдық қорғау эквиваленті).
Бұл қауіпсіздік әдісі сымсыз желінің алғашқы шыққан әдісі. Деректер арнайы кілттердің арқасында шифрланады; ASCH кодының 5 және 13 символдан тұратын құпиясөзді кілт ұсынады (статикалық бөлімі) тағыда кездейсоқ түрде инициализациялау векторын қалыптастыру (ASCH кодының символының үшеуі). Сол инициализация векторын тура іріктеу арқылы таңдап – мықты компьютердің бірнеше сағат жұмыс істеп, кілтті таңдап алуға болады. Барлық қауіпсіздік шаралары орнатылған, бірақ WEP хаттамасының техникалық және технологиялық проблемасын ескере отырып және осындай желінің қиындығының төмендегі деңгейі, бастапқы деңгей қауіпсіздігі бар сымсыз желіні әлсіз қауіпсіздігі бар сымсыз желі деп есептеуге болады [8,18].
Осындай желінің қатынас құру нүктесін (WEP – ті қолдансада) ішкі сымды желімен байланыстармаған жөн, - олар желіаралық экранның сыртқы жағына қарай орналасу керек. Бұл жағдайды түзету үшін кейбір әзірлеушілер (мысалы, Agyere Systems, D – Link, US Robotics) қауіпсіздіктің базалық деңгейін жақсарту үшін WEP хаттамасының – 128,152 немесе 256 биттік ұзын шифрлау кілттерін қолдануды ұсынды. Бірақ бұл басқа әзірлеушілердің 802.11 стандарттарының құрылғыларымен сай келуін болдырмайды. Сонымен қатар қасқөйдың көзқарасы бойынша, WEP хаттамасының трафигі "таңдаған кілтті қолданып ашып" криптоталдау түрінің есептелуін шешетін, өзінен шығатын деректерді көрсетеді. WEP хаттамасымен анықталған,
қасқөйға белгілі кілттердің ауысу алгоритмін ескерсек, бұл міндетті шешу үшін оған бірнеше сағат жеткілікті. Осыдан кейін біздің сымсыз желіге рұқсат етілген қатынас құруы қамтамасыз етіледі. Өзінің МАС мекен – жайының қатынас картасын, тіркелген пайдаланушының МАС мекен – жай қатынас картасына қосылу қасқөйға еш қиындық туғызбайды. Ал бізге осындай шабуылды білу мүмкін болмайды. Кілттің ұзындығын 256 битке дейін ұзарту қасқөй тыңдайтын (мысалы, AirMagnet немесе AiroPeek десте таңдағышы) және қасқөйға криптоталдауды жасау үшін керек уақытты, дестелердің саның көбейтеді. 1987 жылы Рональдом Райвест американдық ғалымы шығарған және WEP шифрлау негізінде жатқан арналық RC4 шифры криптографиялық беріктіліктің үйлесімділігінің сәттілігіне байланысты және жоғарғы әрекеттілігі үшін өте үлкен сұранысқа ие болды. WEP – те RC4 хаттамасының осалдылығын криптогрофтар көп уақыт бойы зерттеп келеді. Көптеген зерттеушілердің ұсынысы бойынша WEP хаттамасының криптографиялық құралдарын одан да берік етіп жасау.
Сонымен, WEP хаттамасының мәселесі бүгін пайда болған жоқ, сондықтан да WEP хаттамасын қолдануды жақсартатын шешімдер бар. Мысалы:
- 802.1х стандартының кейбір хаттамасын қолдану сымсыз құрылғыларға шифрланатын кілттердің динамикалық түрде ауыстыру мәселесін шешеді.
- MIC хаттамасы (Message Integrity Check) WEP дестелерін тасымалдау үдерісі кезінде көшіру мен өзгертуден қорғайды.
- TKIP хаттамасы (Temporal Key Integrity Protocol), WEP хаттамасынының қауіпсіздігін жақсарту үшін шығарылған әр құрылғының ерекше кілттік тізбектілігін қолдану, сонымен бірге әр 10000 дестесінің кілттік динамикалық сұлбасын қамтамасыз етеді. Алайда, WEP хаттамасы сияқты TKIP хаттамасы шифрлау үшін RC4 криптографиялық алгоритмін қолданады. TKIP хаттамасын қолдану үшін бар 802.11 құрылғысынан бас тарту керек емес, тек бағдарламалық қамтаманы жаңарту жеткілікті (әрине егер бұл хаттаманы ұстанса). Қазіргі кезде WEP технологиясын қолдану, жоқ деп есептеуге болады.
1.10.2 802.1Х стандарты
Бұл қорғау технологиясы 2001 жылдан бастап сымды желілер мен сымсыз желілерге ендірілген. Уақыт аралығында өзгеріп отыратын динамикалық кілттердің шифрлануын қолданады. Пайдаланушылар сеанспен жұмыс істеп, сеанс біткен кезде оларға жаңа кілт жіберіледі. Windows XP - да 802.1х стандарты абоненттің жүйеде авторландыру деңгейінде, сымсыз желінің клиенттік сервер арасындағы қарым – қатынасты анықтайды. Сымсыз желіде пайдаланушының авторландыру сұлбасы 1.8 суретте көрсетілген.
1.8 Сурет – 802.1х авторландыру сұлбасы
802.1х стандарт хаттамасының техникалық анықтамасын талдамай, келесі маңызды сәттерді ескерген жөн. Олар: