Benchmark Redakcija
Bojan Dančuo
Bežična komunikacija
Verujem da je apsolutno nepotrebno objašnjavati u čemu se ogleda prednost bežične komunikacije nad običnom, „žičnom“. Danas postoji vrlo mali broj ljudi kojima je još uvek primarni način upotrebe telefona fiksni aparat, ograničen dužinom kabla i spretnošću korisnika da se ne saplete o njega dok ga razvlači po kući u naporu da sebi dočara privid slobode kretanja. Bežični telefon je sada prisutan skoro u svakoj kući i niko ga više ne smatra novotarijom, već neophodnim i normalnim delom domaćinstva. Pojava mobilne telefonije je tek otvorila pandorinu kutiju i uz sve dobre i loše strane toga da uvek možete nekoga naći i biti pronađeni niko ne može da tvrdi da je bilo bolje pre nego što su oni postojali.
Internet, kao primarno sredstvo komunikacije 21. veka, takođe polako počinje da migrira ka svojoj bežičnoj inkarnaciji, uz sve prednosti i komplikacije koje taj medijum donosi. Wireless je prestao da bude retka i komplikovana stvar kojom se bave kompanije ili grupe entuzijasta, hot-spot-ovi niču na svakom ćošku, a sve je više kućnih mreža zasnovano na bežičnoj tehnologiji. Iako je tipičnu kućnu mrežu relativno lako naterati da proradi, uz umereno konsultovanje uputstva i čuvenu „pomoć prijatelja“, nije na odmet znati ipak malo više o tehnologiji koja nam omogućava udobnost surfovanja iz kreveta ili deljenja fajlova sa komšijom sa sprata iznad. U ovom tekstu ćemo se baviti wireless standardom 802.11 u njegovim aktuelnim inkarnacijama, popularnim Wi-Fi-em, a videćemo i neke uređaje za kućno ili smb okruženje koji bi trebalo da realizuju našu zamisao o bežičnom povezivanju. Pa da krenemo…
Bežično i/ili mobilno?
Za početak ćemo napraviti jednu klasifikaciju koja treba da raščlani pojmove bežično i mobilno. Termin bežično označava očigledno prirodu komunikacije između učesnika, ali da li nam to istovremeno omogućava i mobilnost? Ako napustimo područje kućne ili kancelarijske wireless mreže, da li će naš laptop ili PDA i dalje biti na Internetu ili ne? S druge strane, ako laptop računar koji je kod kuće povezan na LAN kablom prenesemo na posao i povežemo ga na tamošnju mrežu isto kablom, zadovoljili smo uslov mobilnosti, ali tu nema bežične komunikacije. Najinteresantniji su ipak oni slučajevi koji povezuju ove dve kategorije i omogućavaju istovremeno bežičnu i mobilnu komunikaciju, kao što je npr. mobilna telefonija koja automatski menja baznu stanicu ako primeti da se korisnik pomera, a on pritom čak ni ne primeti da se bilo šta dogodilo dok ćaska sa svojim sagovornikom. Ovde ćemo se primarno baviti pojmom bežičnog, jer je osnovni način korišćenja 802.11 mreža takav da su one najčešće nezavisne celine van kojih ne važe više ista pravila. Postoje naravno i tu rešenja koja omogućavaju prostiranje iste mreže na većoj teritoriji korišćenjem više baznih uređaja, ali to je onda samo proširenje osnovnog koncepta bez prevelike važnosti za osnovni način funkcionisanja Wi-Fi mreža.
Elementi bežične mreže
Na slici je prikazana konfiguracija koja sadrži osnovne elemente bežičnih mreža i koje ćemo sada razmotriti pojedinačno.
Bežični računari – Kao i kod klasičnih mreža sa kablovima, računari su krajnji uređaji na kojima se izvršavaju aplikacije. Bežični računar može da bude laptop, palmtop, PDA, mobilni telefon ili desktop računar. Sami računari mogu, ali ne moraju da budu mobilni.
Bežični linkovi – Računar se povezuje sa baznom stanicom ili drugim bežičnim računarom putem bežičnog komunikacionog linka. Različite tehnologije bežičnih linkova imaju različite brzine prenosa i različite razdaljine na kojima mogu da prenose. Mi ćemo u daljem tekstu analizirati 802.11 standarde bežičnog linka. Na prethodnoj slici bežični linkovi povezuju računare koji se nalaze na periferiji mreže u jednu veću mrežnu infrastrukturu. Iako se bežični linkovi ponekada koriste i unutar mreže za povezivanje rutera, switch-eva i druge mrežne opreme, mi ćemo se usredsrediti na upotrebu bežične komunikacije na rubovima mreže.
Bazna stanica – Bazna stanica je ključni deo bežične mrežne infrastrukture. Za razliku od bežičnog računara i bežičnog linka, za baznu stanicu ne postoji odgovarajući ekvivalent u ožičenoj mreži. Bazna stanica je zadužena za slanje i primanje podataka prema bežičnom računaru koji je pridružen toj baznoj stanici. Ona je zadužena i za koordinaciju prenosa sa više bežičnih računara kojima je pridružena. Kada kažemo da je bežični računar „pridružen“ baznoj stanici, podrazumevamo da je on (1) u granicama bežične komunikacije sa baznom stanicom i (2) da koristi tu baznu stanicu za prenošenje podataka prema većoj mreži. U mobilnoj telefoniji, bazne stanice su ćelijski tornjevi, dok su u bežičnim LAN-ovima tipa 802.11 to pristupne tačke (access points).
Za računare koji su pridruženi baznoj stanici, kaže se da su u infrastrukturnom režimu, pošto sve mrežne usluge (npr. dodeljivanje adresa i rutiranje) obezbeđuje mreža na koju je računar priključen preko bazne stanice. U ad hoc mrežama, bežični računari nemaju infrastrukturu sa kojom bi se povezali, pa moraju sami da obezbede mrežne usluge rutiranja, dodeljivanja adresa, prevođenje DNS imena i slično. Kada mobilni računar izađe iz dometa jedne bazne stanice i uđe u domet druge, on menja i tačku pristupa većoj mreži, što otvara mnoga pitanja. Ako računar može da se kreće, kako pronaći njegovu trenutnu lokaciju na mreži da bi mu se prosledili podaci? Kako se vrši adresiranje kada računar može da se nalazi na jednoj od više mogućih lokacija? Ako se računar kreće za vreme TCP konekcije, kako se podaci rutiraju, a da se konekcija ne prekine? Zbog ovih i mnogih drugih pitanja, bežično i mobilno umrežavanje predstavlja veliki tehnički izazov.
Mrežna infrastruktura – Veća mreža sa kojom bežični računar može da komunicira.
Bežični linkovi i njihove karakteristike
Ako uporedimo klasičan Ethernet LAN sa bežičnom mrežom tipa 802.11, videćemo da što se mrežnog sloja i viših tiče, ne postoji nikakva razlika, ali kada se spustimo na sloj veze priča je već znatno dugačija. Osnovne razlike su:
Smanjena jačina signala. Elektromagnetno zračenje slabi pri prolasku kroz razne prepreke. Čak i u slobodnom prostoru signal slabi sa povećanjem razdaljine između pošiljaoca i primaoca.
Smetnje od drugih izvora. Radio izvori koji emituju u istom frekventnom opsegu utiču jedni na druge. Na primer, bežični telefoni na 2.4GHz i bežični LAN-ovi emituju u istom frekventnom opsegu. Prema tome, ako razgovaramo telefonom u prostoru u kojem je aktivan WLAN 802.11 b ili g, oni će uticati jedni na druge i rezultovaće smanjenim performansama. Osim smetnji od različitih izvora emitovanja, elektromagnetni šum u okruženju koji proizvode recimo neki motori ili mikrotalasne rerne, takođe može dovesti do smetnji.
Propagiranje po višestrukim putanjama. Propagiranje po višestrukim putanjama se javlja kada se delovi elektromagnetnog talasa odbiju od objekata ili zemlje, pa stižu od pošiljaoca do primaoca putanjama različite dužine. To dovodi do zamućenja primljenog signala kod primaoca. Pokretni objekti između pošiljaoca i primaoca mogu da dovedu do toga da se propagiranje po višestrukim putanjama menja u vremenu. Zanimljivo je to što 802.11n standard koristi upravo refleksiju signala da pošalje drugi tok podataka koji stiže pomeren u vremenu u odnosu na osnovni koji putuje direktnom putanjom, time efektivno povećavajući brzinu prenosa podataka.
Iz svega gore navedenog, očigledno je da će greške u bitovima biti mnogo češće u bežičnim linkovima u odnosu na ožičene. Zato 802.11 protokoli koriste napredne algoritme za kontrolu i ispravljanje grešaka. Veća učestalost grešaka nije jedina razlika između bežičnih i ožičenih linkova. Pretpostavimo da stanica A šalje stanici B. Pretpostavimo takođe da stanica C šalje stanici B. Takozvani problem skrivenog terminala, javlja se kada fizičke prepreke u okruženju (npr. planina ili zgrada) onemoguće komunikaciju između A i C iako se na odredištu B njihova emitovanja međusobno ometaju. Drugi scenario dovodi do kolizija koje se kod primaoca teško otkrivaju, a potiču od opadanja jačine signala prilikom kretanja kroz bežični medijum. Na slici je prikazan slučaj gde su A i C tako postavljeni da njihovi signali nisu dovoljno jaki da bi se međusobno otkrili, ali jesu dovoljno jaki da jedan drugog ometaju u stanici B.
Wi-Fi: Bežični LAN-ovi tipa 802.11
S obzirom da se koriste na poslu, kod kuće, u obrazovnim ustanovama, kafićima i na aerodromima, bežični LAN-ovi danas predstavljaju jednu od najvažnijih tehnologija za pristup mrežama na Internetu. Ubedljivo najzastupljeniji standard je familija 802.11 protokola, poznata i kao Wi-Fi. Trenutno postoji nekoliko aktuelnih standarda, 802.11a, 802.11b, 802.11g i 802.11n koji je u fazi usvajanja. U tabeli ćemo navesti karakteristike tih standarda, a u ovom trenutku je najzastupljeniji 802.11g standard dok 802.11n nezaustavljivo napreduje i sigurno će preuzeti vodeću ulogu u sledećih godinu-dve.
802.11 protokol
godina usvajanja
frekvencija rada (GHz)
brzina (max)
brzina prenosa korisnih podataka (max)
domet
(u zatvorenom)
domet
(na otvorenom)
a
1999
5
54 Mbit/s
23 Mbit/s
~35 m
~120 m
b
1999
2.4
11 Mbit/s
4.3 Mbit/s
~38 m
~140 m
g
2003
2.4
54 Mbit/s
19 Mbit/s
~38 m
~140 m
n
očekivano nov. 2009
2.4 i 5
600 Mbit/s
74 Mbit/s
~70 m
~250 m
802.11 standardi imaju mnoge zajedničke karakteristike. Svi koriste isti protokol, istu vrstu paketa, imaju mogućnost obaranja brzine da bi se povećao domet, podržavaju infrastrukturni i ad hoc režim rada. Ipak, na fizičkom nivou postoje vrlo bitne razlike.
802.11a – Usvojen 1999. godine, koristi frekventni opseg oko 5GHz i omogućava maksimalni protok od 54 Mbit/s. Pošto je opseg oko 2.4GHz koji koriste b i g standardi jako opterećen, 802.11a tu ima prednost jer je manja mogućnost da će biti ometanja signala. Sa druge strane, viša frekvencija utiče na manji efektivni domet jer je manje otporna na prepreke koje lakše apsorbuju signale na 5GHz.
802.11b – Usvojen iste 1999. godine, dok su prvi uređaju počeli da se pojavljuju početkom 2000. godine. Kao direktan naslednik osnovnog 802.11 standarda, ali sa mnogo većom brzinom (802.11 je imao protok od 1 do 2 Mbit/s) koja je iznosila 11 Mbit/s i prihvatljivim cenama, jako brzo je postao popularan i do ekspanzije 802.11g standarda bio je ubedljivo najrasprostranjeniji. Još uvek postoji dosta uređaja u upotrebi koji rade po ovom standardu, a svi 802.11g AP-ovi su vertikalno kompatibilni i mogu da podrže i 802.11b klijente.
802.11g – Treća modifikacija 802.11 standarda. Počeo je da se uvodi od januara 2003, iako tada još nije bio prihvaćen kao standard. Vrlo brzo je postao popularan zahvaljujući lakoj nadogradnji na tada aktuelni 802.11b i primamljivoj brzini od 54Mbit/s. Trenutno čini najveći deo aktivnih Wi-Fi uređaja. Kao i 802.11b, koristi opseg oko 2.4GHz, što za sobom povlači probleme jer drugi uređaji koji rade na toj frekvenci mogu da ga ometaju (bežični telefoni, bluetooth itd.), kao i drugi Wi-Fi AP-ovi u blizini što je u urbanim sredinama postala skoro normalna pojava.
kanal
frekvenca (MHz)
Severna Amerika
Japan
veći deo sveta
1
2412
da
da
da
2
2417
da
da
da
3
2422
da
da
da
4
2427
da
da
da
5
2432
da
da
da
6
2437
da
da
da
7
2442
da
da
da
8
2447
da
da
da
9
2452
da
da
da
10
2457
da
da
da
11
2462
da
da
da
12
2467
ne
da
da
13
2472
ne
da
da
14
2484
ne
samo 802.11b
ne
2.4 Ghz opseg sadrži 14 kanala koji su rezervisani za bežičnu komunikaciju i razdvaja ih 5 MHz. Dozvoljeni kanali zavise od lokalnih telekomunikacionih zakona, ali većina zemalja dozvoljava korišćenje 13 kanala. Problem leži u tome što 802.11 protokol zahteva razmak od 25 MHz između aktivnih kanala da ne bi ometali jedan drugog, što efektivno znači da samo tri Wi-Fi mreže mogu u jednom trenutku nesmetano da funkcionišu koristeći recimo kanale 1, 6 i 11.
802.11n – Standard koji još uvek nije prihvaćen i u procesu je dorade (očekuje se da bude finaliziran do decembra 2009. godine). Ipak, kako izlaze nove verzije koje imaju oznake „802.11n draft“ i broj verzije iza (trenutno je aktuelna 802.11n draft 7.0), proizvođači su već počeli da ih implementiraju. Kompatibilnost sa finalnim standardom je zagaratovana, samo je maksimalna brzina manja u odnosu na punu specifikaciju koja će u finalnoj verziji dozvoljavati do 600 Mbit/s. 802.11n implementira neka vrlo interesantna rešenja koja uključuju emitovanje na širem frekventnom opsegu od 40 MHz, kao i MIMO (multiple-input multiple-output) tehnologiju, koja koristeći više antena (maksimalno 4) može da šalje i prima signale koji stižu višestrukim putanjama u različitim vremenskim trenucima i zapravo se koriste kao paralelni kanali za prenos. Kada se sve to sabere, dobijamo veoma impresivnu maksimalnu brzinu od 600 Mbit/s. Ipak, početne verzije 802.11n imaju veliki problem koji proizilazi iz činjenice da i dalje koriste pretrpani 2.4 GHz opseg, a zahtevaju više resursa od 802.11g i b standarda da bi funkcionisali maksimalnom brzinom. Rešenje se nazire u vidu tranzicije na 5 GHz i noviji 802.11n uređaji sve češće podržavaju i tu frekvenciju, pored 2.4 GHz koja ostaje tu kompatibilnosti radi.
Procedura pristupanja Wi-Fi mreži
Kada se instalira Wi-Fi AP, jedno od osnovnih podešavanja je dodeljivanje SSID (Service Set Identifier) identifikacije od jedne ili dve reči. SSID će se onda pojaviti u spisku raspoloživih pristupnih tačaka, kada vašim wireless klijentom skenirate okolinu. Potrebno je takođe podesiti i kanal na kome će AP funkcionisati (jedan od 13 raspoloživih u slučaju 2.4 GHz opsega), mada noviji uređaji često imaju opciju auto gde sami biraju kanal koji je najmanje opterećen.
Standard 802.11 zahteva da pristupna tačka povremeno šalje pakete za navođenje koji sadrže SSID i MAC adresu pristupne tačke. Pošto zna da pristupne tačke šalju pakete za navođenje, vaš bežični klijent osmatra svih 13 kanala i čeka paket za navođenje bilo koje pristupne tačke u blizini. Kada iz paketa za navođenje utvrdi koje pristupne tačke su dostupne, omogućiće vam da izaberete sa kojom želite da se povežete. Kada se izabere pristupna tačka, vaš bežični klijent i izabrana pristupna tačka počinju da pregovaraju koristeći protokol 802.11. Ako se pregovaranje dobro završi, bežični klijent se pridružuje pristupnoj tački i postaje deo njene podmreže. Odmah posle pridruživanja, bežični klijent će obično poslati zahtev DHCP serveru za dodelu IP adrese i kada je dobije postaje deo Interneta zajedno sa ostatkom te podmreže.
Da bi se klijent pridružio konkretnoj pristupnoj tački, često je potrebno da dokaže svoju autentičnost. Bežični LAN-ovi 802.11 predviđaju niz alternativa za dokazivanje autentičnosti, a najčešći su ili na osnovu MAC adrese klijenta ili na osnovu korisničkog imena i lozinke. Prvi način se često koristi u organizacijama, gde isti računari periodično pristupaju mreži u dužem vremenskom periodu. Drugi je očigledno pogodnije rešenje za kafiće i slična mesta gde se klijenti često menjaju.
Razrešavanje kolizionih situacija
Pošto se bežični klijent pridruži pristupnoj tački, on može da počne da šalje i prima pakete. Ali, pošto se dešava da više klijenata u isto vreme pokušava da šalje pakete preko istog kanala, potreban je protokol za višestruki pristup koji će koordinirati te prenose. Kod 802.11 standarda, protokol koji se stara o tome se zove CSMA sa izbegavanjem kolizija ili CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance). CSMA protokol radi tako što svaki klijent pronalazi kanal pre nego što počne da emituje i uzdržava se od emitovanja ako oseti da je kanal zauzet. Ethernet koristi CSMA/CD protokol koji otkriva kolizije, dok 802.11 i njegov CSMA/CA pokušava da kolizije u startu izbegne jer kada bežični predajnik jednom počne da šalje on ne može da otkrije da li je na kanalu došlo do kolizije ili ne dok ne završi slanje podataka. Druga razlika između Ethernet-a i 802.11 je u tome što bežična komunikacija podrazumeva mnogo više grešaka, pa 802.11 koristi ARQ šemu u sloju veze za potvrđivanje prijema i ponovno slanje paketa koji su neuspešno preneti.
Pošto bežični LAN-ovi 802.11 ne koriste otkrivanje kolizije, stanica koja počne sa slanjem paketa podataka šalje paket u potpunosti, tj. kada se jednom pokrene slanje, nema više povratka. Logično je da slanje celih paketa (pogotovo dugačkih) u situaciji sa mnogo kolizija može značajno da utiče na performanse. Da bi se smanjila verovatnoća kolizija, 802.11 koristi nekoliko tehnika za njihovo izbegavanje.
Razmotrimo prvo šemu potvrda u sloju veze protokola 802.11. Kada klijent bežičnog LAN-a pošalje paket, on može da iz raznih razloga ne stigne do odredišta. Zbog ove nezanemarljive verovatnoće neuspeha, 802.11 koristi potvrde u sloju veze. Kada odredišna stanica primi paket koji uspešno prođe CRC proveru, ona čeka jedan kratak vremenski interval poznat kao SIFS (Short Inter-frame Spacing), a zatim vraća paket potvrde. Ako otpremna stanica u zadatom intervalu ne primi potvrdu, ona pretpostavlja da je došlo do greške i ponovo šalje isti paket CSMA/CA prokolom. Ako potvrda ne stigne nakon određenog broja ponovnih slanja, otpremna stanica odustaje i odbacuje paket.
Da vidimo sada kako funkcioniše sam CSMA/CA.
Ako stanica na početku vidi da je kanal slobodan, ona šalje svoj paket nakon kratkog vremenskog intervala poznatog kao DIFS (Distributed Interframe Space)
Inače, stanica bira slučajnu vrednost za odstupanje i odbrojava od te vrednosti sve dok je kanal slobodan. Kada se otkrije zauzeće kanala, vrednost brojača se zamrzava.
Kada brojač dođe do 0 (do ovoga može doći samo kada je kanal slobodan), stanica šalje ceo paket i zatim čeka na potvrdu.
Ake se primi potvrda, otpremna stanica zna da je njen paket pravilno primljen u odredišnoj stanici. Ako stanica ima još neki paket za slanje, onda pokreće CSMA/CA protokol od tačke 2. Ako se potvrda ne primi, otpremna stanica ponovo prelazi na fazu oporavka iz koraka 2 tako što slučajnu vrednost bira iz većeg intervala.
U koraku 2 navedeno je da stanica bira slučajnu vrednost za odstupanje i počinje odbrojavanje, pa tako odllaže prenos čak i kada vidi da je kanal slobodan. U Ethernet CSMA/CD protokolu međutim, stanica počinje sa slanjem čim otkrije da je kanal slobodan. Zašto se CSMA/CD i CSMA/CA različito ponašaju?
Da bismo odgovorili na ovo pitanje, razmotrimo scenario u kojem dve stanice imaju pakete podataka za slanje, ali nijedna od njih ne šalje odmah zbog toga što otkriva da neka treća stanica već emituje. U Ethernet CSMA/CD-u obe stanice bi počele da šalju čim bi otkrile da je treća stanica prestala sa slanjem. To bi dovelo do kolizije, što u prokolu CSMA/CD nije ozbiljan problem pošto bi obe stanice prekinule slanje i tako izbegle nepotrebno emitovanje ostatka paketa koji je pretrpeo koliziju. Međutim, u protokolu 802.11 situacija je sasvim različita. Pošto 802.11 ne prekida prenos kada otkrije koliziju, paket koji je pretrpeo koliziju bi se preneo u celosti, ali bi bio neupotrebljiv. U protokolu 802.11 cilj je da se kolizije izbegnu kad god je to moguće. Ako dve stanice vide da je kanal zuzet, one obe odmah pokreću odstupanje sa slučajnim vednostima za koje se pretpostavlja da će biti različite. Ako su te vrednosti zaista različite, kada se kanal oslobodi jedna od stanica će početi da šalje pre druge stanice, pa će „gubitnička stanica“ (pod uslovom da stanice nisu sakrivene jedna od druge) uočiti signal „pobedničke stanice“, zamrznuti svoj brojač i sačekati sa slanjem sve dok pobednička stanica ne završi svoje slanje. Na ovaj način izbegnuta je skupa kolizija. Naravno, i sa protokolom 802.11 su kolizije moguće, ako su stanice skrivene jedna od druge ili ako su izabrale identične slučajne vrednosti za odstupanje.
Tretiranje skrivenih terminala: RTS i CTS
Protokol 802.11 sadrži takođe i izvanrednu (opcionu) šemu rezervacija koja pomaže da se izbegnu kolizije čak i u slučaju sakrivenih terminala. Razmotrimo zašto sakriveni terminali mogu da predstavljaju problem. Pretpostavimo da se stanice S1 i S2 ne vide ili zbog prepreka ili zbog opadanja signala, iako su obe pridružene istoj pristupnoj tački. Stanica S1 šalje paket i na pola tog slanja mrežni sloj u stanici S2 preda 802.11 protokolu jedan paket. Pošto ne primećuje slanje iz stanice S1, S2 će prvo sačekati jedno kratko slučajno vreme, a zatim će početi da šalje paket podataka i tako dovesti do kolizije. Kanal će prema tome biti protraćen tokom celog intervala emitovanja iz S1 kao i iz S2.
Da bi se ovaj problem izbegao, protokol 802.11 omogućava stanici da jednim kratkim kontrolnim paketom RTS (Request To Send) i jednim kratkim kontrolnim paketom CTS (Clear To Send) rezerviše pristup kanalu. Kada pošiljalac hoće da pošalje paket podataka, on može pristupnoj stanici prvo da pošalje paket RTS i naznači ukupno vreme potrebno za prenos paketa podataka i paketa potvrde (ACK). Kada pristupna stanica dobije paket RTS, ona odgovara difuznim emitovanjem CTS paketa. CTS paket ima dve svrhe, on daje pošiljaocu eksplicitnu dozvolu da emituje i takđe obaveštava ostale stanice da ne šalju tokom rezervisanog perioda.
Mada razmena RTS/CTS može da pomogne u smanjenju broja kolizija, ona takođe dovodi do kašnjenja i troši resurse kanala. Iz tog razloga se razmena RTS/CTS koristi jedino da bi se rezervisao kanal za prenos dugačkih paketa podataka. U praksi, svaka bežična stanica može da postavi RTS prag, pa da se RTS/CTS paketi koriste samo ako je paket podataka veći od zadatog praga.
Korišćenje protokola 802.11 za linkove od tačke do tačke
Do sada smo opisivali 802.11 u situaciji višestrukog pristupa. Treba pomenuti da ako dva čvora imaju usmerene antene jedan prema drugoj, oni mogu da izvršavaju protokol 802.11 preko linka koji je u suštini od tačke do tačke. Zbog jeftinog hardvera za 802.11, korišćenja usmerivih antena veće snage prenosa, 802.11 može da se koristi kao jeftin način za bežične konekcije od tačke do tačke na razdaljinama od nekoliko desetina kilometara.
802.11 bezbednost
U bežičnim mrežama bezbednost dobija potpuno novu kategoriju jer po samoj svojoj prirodi bežična komunikacija koristi medijum dostupan svima i obuhvata uvek veće područje od onog koje je neophodno. Svako ko poseduje bežični adapter, odgovarajući softver i znanje može da presretne pakete koji putuju etrom i da iz njih izvuče potencijalno osetljive informacije. Zato je od samog početka u 802.11 standard uključen i mehanizam za kriptovanje podataka.
WEP (Wired Equivalent Privacy) je uveden 1997. godine (definisan kao standard 1999.) kao algoritam za bezbednu komunikaciju koji se zasnivao na unapred poznatom ključu i obično se sreće u 64-bitnoj i 128-bitnoj varijanti. Tokom 2001. godine otkriveni su ozbiljni propusti u kripto-algoritmu WEP-a i danas se on ne smatra bezbednim vidom osiguravanja bežične komunikacije jer je uz odgovarajući softver praćenjem saobraćaja između stanica moguće probiti ključ u roku od nekoliko minuta.
WPA/WPA2 (Wi-Fi Protected Access) su protokoli izvedeni iz 802.11i standarda i mnogo su bezbedniji od WEP-a. WPA je starija i manje zahtevna verzija protokola, koja je do skoro bila neprobojna, mada je tokom novembra 2008. otkrivena slabost koja omogućava ograničen pristup manjim paketima i inject napade na mrežu. WPA2 je za sada još uvek siguran.
WPA dozvoljava dve vrste autentifikacije, WPA-802.1x (WPA-Enterprise) i WPA-PSK. WPA-802.1x (RADIUS) podrazumeva da postoji RADIUS (Remote Authentication Dial-in User Service) server u mreži. RADIUS server vrši autentifikaciju na osnovu sertifikata koji su ranije dodeljeni klijentskim stanicama i ne dozvoljava pristup nikome ko ne poseduje validan sertifikat. Ova vrsta WPA protokola se koristi uglavnom u većim organizacijama, dok je za SOHO i kućno okruženje zadužen WPA-PSK. WPA-PSK za autorizaciju koristi lozinku dužine od 8 do 63 karaktera koja mora biti uneta i na klijentu i na access point-u. Ako je lozinka dovoljne dužine (preporučuje se barem 13 karaktera) i složenosti, da bi se izbegao napad sa pogađanjem lozinke iz rečnika ili brute force-om, WPA2-PSK je potpuno bezbedan protokol.
Pogledajmo sada neke trenutno aktuelne uređaje za kućno ili SOHO okruženje, bazirane na 802.11 standardima…
D-Link DWL-2100AP
U pitanju je tipičan Wi-Fi Access Point uređaj, sa podrškom za 802.11 g i b standarde.
LAN port služi za vezu sa ruterom ili switch-em u lokalnoj mreži, a sva podešavanja se mogu vršiti preko web interfejsa AP-a koji je po default-u dostupan na 192.168.0.50 adresi. AP podržava WPA i WPA2 standarde enkripcije, kao i sada već prevaziđeni WEP. Interesantna opcija koju ovaj AP nudi je rad u WDS (Wireless Distribution System) modu, kada može da se ponaša kao klijent i može da se poveže sa nekim drugim wireless AP-om, dok u isto vreme radi kao Access Point za lokalne klijente. Moguć je i rad u AP repeater modu, kada samo proširuje domet neke već postojeće wireless mreže.
Što se tiče LAN podešavanja, tu zapravo postoji vrlo malo opcija što je i logično s obzirom da je AP samo pristupna tačka i mimo toga nema više mnogo veze sa ostatkom LAN-a. Moguće je konfigurisati statičku IP adresu ili ostaviti da je AP dobija od nekog DHCP servera, a sam AP može da se ponaša kao poseban DHCP server ili da prepusti LAN DHCP-u da dodeljuje IP adrese svojim klijentima.
U advanced opcijama je moguće namestiti detaljnije opcije vezane za sam wireless protokol, kao i definisati prava pristupa određenim MAC adresama klijenata. Postoji WLAN Partition opcija da se wireless klijentima dozvoli da komuniciraju međusobno ili da im se ta mogućnost zabrani i ostavi im se samo mogućnost da vide računare u LAN-u.Pored web interfejsa postoji i D-Link-ov softver AP Manager koji automatski pronalazi AP na mreži čak i ako nam nije poznata njegova trenutna IP adresa i kojim je takođe moguće podesiti sve parametre.
Tehničke specifikacije:
Posle nekog vremena provedeng sa ovim AP-om, stekli smo utisak da je DWL-2100AP solidan uređaj sa kojim nismo imali nikakvih problema. Koristi već proveren 802.11g protokol koji podržavaju svi aktuelni Wi-Fi klijenti i pruža interesantnu mogućnost jednostavnog dodavanja na već postojeću wireless mrežu u klijent ili repeater modu. S obzirom na to da mu je cena veoma pristupačna, dok su brzina i sigurnost potpuno u skladu sa aktuelnim standardima, možemo ga bez ikakve griže savesti preporučiti za kućnu ili SMB upotrebu.
D-Link DAP-1353
Ovj AP izgleda ozbiljnije od prethodnog, a u startu je nemoguće ne primetiti tri antene, tipične za novi 802.11n standard.
Rad na frekvenciji od 2.4 GHz podrazumeva i kompatibilnost sa starijim 802.11b i 802.11g standardima. Web interfejs je dostupan na default IP adresi 192.168.0.50 i prati standardni raspored opcija, prisutan na većini novih serija D-Link mrežnih uređaja. Moguće je naravno koristiti i softver za podešavanje sa pratećeg CD-a, umesto web interfejsa. Sve očekivane opcije vezane za bezbednost su prisutne, WEP, WPA i WPA2 standard u personal i enterprise varijanti, kao i filtriranje pristupa po MAC adresi. AP može da se ponaša kao DHCP klijent u LAN-u, dok je za wireless klijente on DHCP server ili može da samo prosleđuje zahteve za IP adresama dalje u mrežu. Interesantna je mogućnost definisanja jačine signala u procentima, pa tako možete ograničiti domet wireless mreže, ako vam je potrebno da funkcioniše samo do određene udaljenosti. AP takođe podržava i opciju kreiranja više virtuelnih WLAN-ova, kada može da se oglašava sa više SSID-eva. Maksimalan broj istovremenih wireless klijenata je u svakom slučaju ograničen na sasvim dovoljnih 64.
Tehničke specifikacije:
DAP-1353 je veoma dobro rešenje za kućno i small business okruženje, s obzirom da pokriva sva tri najaktuelnija Wi-Fi standarda i trenutno potpuno siguran WPA2 protokol za autorizaciju. 802.11n standard donosi veće brzine, koje iako još uvek daleko ispod izvikanih maksimalnih 300 Mbit/s i dalje primetno odskaču od limita 802.11g standarda.
D-Link DAP-2590
Od momenta kada otpakujete ovaj AP, jasno je da nije u pitanju običan kućni uređaj. Elegantan dizajn, robustnost i težina, uz prateću opremu za montiranje na zidni nosač, nagoveštava da je namena ovog AP-a u startu za neki moderan poslovni prostor, hotel ili slično okruženje. Taj utisak samo pojačava prisustvo PoE gigabitnog LAN porta (Power over Ethernet), što omogućava da se AP napaja preko LAN kabla ako je povezan sa switch-em koji tu opciju podržava i pruža mnogo više slobode kod pozicioniranja AP-a jer nije zavisan od električnih instalacija.
D-Link DAP-2590 podržava zaista sve wireless standarde koji vam mogu zatrebati: 802.11a, 802.11b, 802.11g i 802.11n (draft). Da, to znači da ovaj AP radi na 2.4 GHz sa 802.11b, 802.11g i 802.11n podrškom, kao i na 5 GHz sa 802.11a i 802.11n podrškom. Rad na 5 GHz sa 802.11n standardom naravno podrazumeva da i klijentski uređaju podržavaju tu frekvenciju, ali DAP-2590 može istovremeno da opslužuje klijente i na 2.4 i na 5 GHz, tako da će klijenti moći sami da izaberu najbolju varijantu u zavisnosti od opterećenja etra saobraćajem. Trenutno je 5 GHz opseg daleko slobodniji, pa ako postoji ta mogućnost obavezno je treba iskoristiti.
Podržava četiri moda rada: (1) Access Point, (2) WDS sa AP funkcijom – Wireless Distribution System je sistem za povezivanje više wireless AP-a u jednu celinu gde klijenti mogu da pristupaju bilo kojoj tački, (3) čisti WDS mod i (4) Wireless Client mod. Sva podešavanja je moguće vršiti preko web interfejsa ili moćnog AP Manager softvera. DAP-2590 podržava i SNMP v.3 (Simple Network Management Protocol) za menadžment i praćenje parametara mrežnih uređaja u realnom vremenu.
Moguća su sva standardna podešavanja vezana za wireless standarde, uključivanje i isključivanje podrške za određeni standard, biranje širine kanala od 20 ili 40 MHz za 802.11n, kao i neka naprednija podešavanja, kao što je recimo vreme do odgovora ACK paketom ili WMM (Wi-Fi Multimedia) opcija koja daje prioritet paketima sa multimedijalnim sadržajem. Prisutna je podrška za multi SSID na istoj frekvenciji i VLAN-ove, a podrazumeva se da je potrebno posebno podesiti SSID-ove za 2.4 i 5 GHz. Moguće je podesiti pravila koja se pokreću po određenom scheadule-u određenog dana u određeno vreme. QoS je takođe tu, sa opcijama kojih se ni ruteri ne bi postideli. Moguće je zabraniti ili dozvoliti pristup LAN-u WAN klijentima, kao i WAN klijentima međusobno. Bezbednost garantuju WEP, WPA i WPA2 protokol, u personal i enterprise varijanti, kao i filtriranje po MAC adresi.
Tokom testa ovaj Access Point uređaj je radio jednostavno besprekorno. Nažalost nismo imali ni jedan wireless uređaj koji radi na 5 GHz da probamo i taj mod, ali i ovako su performanse bile više nego zadovoljavajuće uz odličan domet. Definitivno Rolls-Royce među wireless AP-ovima, koji će veoma dobro umeti da cene oni kojima je namenjen.
Tehničke specifikacije:
D-Link DWA-140
U slučaju da ne posedujete Wi-Fi adapter na računaru ili želite da iskoristite prednosti 802.11n standarda, a vaš laptop ne poseduje wireless adapter novije generacije, DWA-140 je jako interesantno i praktično rešenje.
USB 2.0 interfejs u isto vreme i napaja uređaj, tako da nije potrebno nikakvo dodatno povezivanje. U paketu dolazi i jako zgodno postolje u koje se vertikalno ubada sam adapter i tako se veoma praktično eliminiše nezgodna osobina ovakvih USB uređaja da zauzmu susedni slot i potencijalno smetaju u radu i unose rizik da ih zakačite i oštetite ili njih ili sam USB port. Instalacija drajvera je prošla potpuno bezbolno i drago nam je što možemo da primetimo da uređaj radi besprekorno pod 32-bitnim Vista operativnim sistemom koji najčešće dolazi uz nove laptopove.
D-Link DWA-140 radi na 2.4 GHz i podržava 802.11b, 802.11g i 802.11n(draft) standarde. Povezivanje sa Wi-Fi AP-om je veoma jednostavno, korišćenjem ili windows-ovog standardnog interfejsa ili priloženog quick connect softvera. Brzina transfera 802.11n standardom je primetno veća od 802.11g, iako je mnogo sklonija oscilacijama. S obzirom da su u ovako mali uređaj spakovane čak dve antene, rezultati su sasvim zadovoljavajući. DWA-140 naravno podržava sve aktuelne standarde za enkripciju, WEP, WPA i WPA2.
Jako praktičan i veoma funkcionalan wireless USB adapter. Ako vam treba praktično i prenosno rešenje za pristup wireless mrežama sa dodatnom opcijom 802.11n podrške, nećete pogrešiti ako ga izaberete.
Tehničke specifikacije:
D-Link DWA-142
Još jedan USB wireless adapter. Na prvi pogled jako praktičan dizajn koji omogućava laku prenosivost i jednostavno povezivanje sa računarom.
D-Link DWA-142 radi na 2.4 GHz i podržava 802.11b, 802.11g i 802.11n (draft) standarde. Kada smo ga testirali ponašao se sasvim korektno s tim da postoji jedno veliko „ali“, jer ovaj adapter nema podršku za Vista operativni sistem, što je po našem mišljenju nedopustiv propust. Moguće je da će se pojaviti drajveri za Vistu, ali sa onima koji dolaze na pratećem CD-u nismo mogli da ga nateramo da proradi. Prateći softver je već klasični D-Link-ov wireless connection manager, koji je zgodan, ali ne i neophodan za korišćenje osim u slučaju da koristite Windows 2000, jer je standardni Windows XP-ov wireless modul dovoljan za podešavanje konekcija. DWA-142 podržava WEP i WPA enkripciju, kao i ad-hoc povezivanje sa drugim wireless adapterima.
Tehničke specifikacije:
Posle besprekornog DWA-140, ovaj model nas je malo razočarao. Možda nekome to nije presudno, ali mislimo da nedostatak podrške sa Vista operativni sistem jednostavno nije prihvatljivo za uređaj koji cilja na laptop tržište gde je Vista trenutno potpuno dominantna.
D-Link DWA-645
Ovo je zanimljiv adapter prvenstveno za vlasnike malo starijih laptopova. Koristi 32-bitni PC Card slot i podržava 802.11b, 802.11g i 802.11n wireless standarde.
Ni ovaj wireless adapter nema zvaničnu podršku za Vista operativni sistem, mada u ovom slučaju to nije toliki nedostatak jer će laptopovi kojima je namenjen najverovatnije imati na sebi instaliran Windows XP. U paketu dolazi wireless connection manager softver, neophodan u slučaju da koristite Windows 2000. DWA-645 podržava WEP i WPA enkripciju, kao i ad-hoc povezivanje sa drugim wireless adapterima.
Nažalost, pošto smo imali samo laptop novije generacije sa ExpressCard slotom umesto PC Card slota, nismo bili u prilici da isprobamo kako se ovaj uređaj ponaša u praksi. Ipak, nemamo razloga da sumnjamo u performanse, koje bi trebalo da su u rangu sa njegovom USB braćom.
Tehničke specifikacije:
Interesantno rešenje za vlasnike starijih laptopova koji poseduju 32-bitni PC Card slot koji će ovako dobiti podršku za najnovije wireless standarde.
Rezime
Bežična komunikacija je jedan od svetih gralova ovog veka. Nisu joj potrebni kablovi pa samim tim ne zavisi od njihovog kvaliteta i razvijenosti infrastrukture, omogućava do skoro neslućenu slobodu i bukvalno na svakom delu Zemljine kugle možemo upotrebiti neku od bežičnih tehnologija, tako da ova naša planeta zaista postaje sve manja i manja, eliminišući zaista za sva vremena pojam izolacije. Za ono što je nekada podrazumevalo slanje brzih jahača sa depešama koji bi putovali danima i možda stigli do svog odredišta, a možda i ne, sada je dovoljan delić sekunde. Danas, kao jedina prepreka među ljudima ostaju samo oni zidovi koje su oni podigli, možda u strahu od intenzivnosti te stvarne i virtuelne blizine koja zaista ponekad ume da podstakne na razmatranje komparativne prednosti života na pustom ostrvu.
Ovaj tekst je imao ulogu da razjasni neke tajnewireless mreža, prvenstveno 802.11 derivata i omogući vam da se uhvatite u koštac sa implementacijom istih u vaš dom, kancelariju, život. Zahvaljujemo se još jednom firmi D-Link na ustupljenim uređajima, autorima knjige „Umrežavanje računara od vrha ka dnu sa Internetom u fokusu“, autora James F. Kurose i Keith W. Ross, koja je korišćena kao jedan od glavnih izvora informacija za ovaj tekst, kao i vama, čitaocima, na pažnji.
