Разработка беспроводной локальной вычислительной сети на базе образовательного комплекса

Этот стандарт очень важен, поскольку для работы сетевого оборудования используются радиоволны. Если они не будут соответствовать указанным параметрам, то могут помешать другим устройствам, работающим в этом или близлежащем диапазоне частот.

1.4.6 IEEE 802.11e

Поскольку по сети могут передаваться данные разных форматов и важности, существует потребность в механизме, который бы определял их важность и присваивал необходимый приоритет. За это отвечает стандарт IEEE 802.11с, специально разработанный с целью передачи потоковых видео- или аудиоданных с гарантированными качеством и доставкой.

1.4.7 IEEE 802.11f

Стандарт IEEE 802.11f разработан с целью обеспечения аутентификации сетевого оборудования (рабочей станции) при перемещении компьютера пользователя от одной точки доступа к другой, то есть между сегментами сети. При этом вступает в действие протокол обмена служебной информацией IAPP (Inter-Access Point Protocol), который необходим для передачи данных между точками доступа. При этом достигается эффективная организация работы распределенных беспроводных сетей.

1.4.8 IEEE 802.11h

Стандарт IEEE 802.11h разработан с целью эффективного управления мощностью излучения передатчика, выбором несущей частоты передачи и генерации нужных отчетов. Он вносит некоторые новые алгоритмы в протокол доступа к среде MAC (Media Access Control, управление доступом к среде), а также в физический уровень стандарта IEEE 802.1la. В первую очередь это связано с тем, что в некоторых странах диапазон 5 ГГц используется для трансляции спутникового телевидения, для радарного слежения за объектами и т. п., что может вносить помехи в работу передатчиков беспроводной сети.

Смысл работы алгоритмов стандарта IEEE 802.1lh заключается в том, что при обнаружении отраженных сигналов (интерференции) компьютеры беспроводной сети (или передатчики) могут динамически переходить в другой диапазон, а также понижать или повышать мощность передатчиков. Это позволяет эффективнее организовать работу уличных и офисных радиосетей.

1.4.9 IEEE 802.11i

Стандарт IEEE 802.1i разработан специально для повышения безопасности работы беспроводной сети. С этой целью созданы разные алгоритмы шифрования и аутентификации, функции защиты при обмене информацией, возможность генерирования ключей и т. д.:

-                 AES (Advanced Encryption Standard, передовой алгоритм шифрования данных); алгоритм шифрования, который позволяет работать с ключами длиной 128, 192 и  256 бит;

-                 RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service, служба дистанционной аутентификации пользователя) — система аутентификации с возможностью генерирования ключей для каждой сессии и управления ими, включающая в себя алгоритмы проверки подлинности пакетов и т. д.;

-                 TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, протокол целостности временных ключей) — алгоритм шифрования данных;

-                 WRAP (Wireless Robust Authenticated Protocol, устойчивый беспроводной протокол аутентификации) — алгоритм шифрования данных;

-                 ССМР (Counter with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol) — алгоритм шифрования данных.

1.4.10 IEEE 802.11n

На сегодняшний день стандарт IEEE 802.11n — самый перспективный из всех стандартов, касающихся беспроводных сетей. К сожалению, пока он только разрабатывается, но возможности, которые он открывает, выглядят очень заманчиво.

Данный стандарт должен обеспечить скорость передачи данных, минимальным значением которой будет 300 Мбит/с, что фактически равняется наиболее распространенной скоростью в проводных сетях стандарта Fast Ethernet.

IEEE 802.11n будет использовать метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и квадратурную амплитудную модуляцию (QAM). Это должно обеспечить не только высокую скорость передачи данных, но и полную совместимость со стандартами IEEE 802.1la, IEEE 802.11и IEEE 802.1lg.

Глава 2 Разработка ЛВС по технологии Wi-Fi

2.1 Общие сведения

1        Наименование работы –  разработка локально-вычислительной сети по технологии Wi-Fi для образовательного комплекса

    ЧЮК-ЮУПИ-МПГУ.

2        Основание для выполнения работы:

   задание на дипломный проект;

2.1.1 Назначение и цели работы

Назначение работы: разработка локально-вычислительной сети с помощью Wi-Fi-оборудования.

Цель проекта: организация локально-вычислительной беспроводной сети с целью мобильности, актуальности проекта, а также навыков по работе с Wi-Fi-оборудованием.

Объекты работы: 4 точек доступа и другое сетевое оборудование.

2.1.2 Требование к системе в целом

Готовый проект должен представлять собой локально-вычислительную сеть, разработанную на основе беспроводных технологий Wi-Fi.

Конфигурация сети должна быть легко изменяемой  и настраиваемой. Сетевое оборудование должно быть настроено таким образом, чтобы сотрудники имели возможность работы в операционной системе Windows.

Конфигурация сети должна быть максимально защищена от взлома и несанкционируемого доступа. 

При передаче проекта заказчику вместе с ним должны быть переданы инструкции по настройке сети и методическое пособие по выполнению лабораторных практикумов.

2.2 Режимы работы беспроводного оборудования

2.2.1 Точка доступа

Рисунок 2.1 – Точка доступа

Режим «Точка доступа» обеспечивает подключения устройств в сеть в инфраструктурной конфигурации. Точка доступа имеет сетевой интерфейс, при помощи которого она может быть подключена к обычной проводной сети.

В общем случае принцип работы точки доступа прост. Она принимает сигнал на входном интерфейсе, и передает усиленный сигнал на выходной интерфейс.

2.2.2 Режимы WDS и WDS WITH AP

Термин WDS (Wireless Distribution System) расшифровывается как "распределенная беспроводная система". В этом режиме точки доступа соединяются только между собой, образуя мостовое соединение. При этом каждая точка может соединяться с несколькими другими точками. Все точки в этом режиме должны использовать один и тот же канал, поэтому количество точек, участвующих в образовании моста, не должно быть чрезмерно большим. Подключение клиентов осуществляется только по проводной сети через uplink-порты точек (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Режим моста

Режим беспроводного моста, аналогично проводным мостам, служит для объединения подсетей в общую сеть. С помощью беспроводных мостов можно объединять проводные LAN, находящиеся как в соседних зданиях, так и на расстоянии до нескольких километров. Это позволяет объединить в сеть филиалы и центральный офис, а также подключать клиентов к сети провайдера Internet (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Мостовой режим между зданиями

Беспроводной мост может использоваться там, где прокладка кабеля между зданиями нежелательна или невозможна. Данное решение позволяет достичь значительной экономии средств и обеспечивает простоту настройки и гибкость конфигурации при перемещении офисов.

К точке доступа, работающей в режиме моста, подключение беспроводных клиентов невозможно. Беспроводная связь осуществляется только между парой точек, реализующих мост.

Термин WDS with АР (WDS with Access Point) означает "распределенная беспроводная система, включающая точку доступа", т.е. с помощью этого режима можно не только организовать мостовую связь между точками доступа, но и одновременно подключить клиентские компьютеры (рисунок 2.4). Это позволяет достичь существенной экономии оборудования и упростить топологию сети. Данная технология поддерживается большинством современных точек доступа.

Рисунок 2.4 – Режим WDS with AP

2.3.1 Техническое задание

Комплекс предназначен для работ по средствам беспроводного локального соединения в образовательном комплексе ЧЮК-ЮУПИ-МПГУ.

Комплекс позволяет качественно моделировать беспроводные локальные сети на базе стандартов IEEE 802.11/b/g/n, изучать механизмы безопасности и исследовать зону покрытия беспроводных сетей.

Общий вид комплекса представлен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.5 – Общая структура лабораторного комплекса

2.3.2 Полный состав комплекса

Полный состав комплекса приведен в таблице 2.1

Таблица 2.1

Полный состав  комплекса

2.3.3 Что нужно учитывать при развертывании Wi-Fi сетей?

При принятии решений относительно развертывания беспроводных LAN (WLAN) необходимо учитывать:

      особенности работы протокола 802.11g,

      поведение мобильных узлов,

      вопросы защиты,

      качество связи (QoS)

      приложения, используемые беспроводными клиентами.

Физический аспект выполнения картирования места работ дает возможность понять, какую зону покрытия имеет каждая точка доступа, каково количество точек доступа, необходимое для покрытия заданной области, и установить параметры каждого канала и излучаемую мощность.

2.3.4 Сетевой аудит

Этот процесс включает:

        Сбор чертежей здания и схем проводки, расположения электрических систем, розеток, структурных элементов (металлических перегородок, стен, дверных проемов).

        Оценка зоны распространения радиосигнала (рис. 2.16), включая выбор зон установки компонентов для обеспечения минимальной потери сигнала. Определение оптимальной схемы размещения точек доступа и антенн.

        Оценка интерференции каналов, включая тестирование для обеспечения отсутствия перекрытия радиопередач.

        Оценка электрических систем, в том числе оценка альтернатив подключения точки доступа к электросети для предотвращения деградации производительности в связи со случайными или неизбежными электрическими проблемами.

Учтите при проведении исследования следующее:

        Если в здании используются деревянные полы, то зоны действия точек доступа могут перекрываться по вертикали. Убедитесь, что выбор каналов подходит для точек доступа, соседствующих друг с другом по вертикали.

        Закройте двери всех офисов и помещений перед началом исследования, чтобы оценить уровень приема на самом низком уровне.

2.3.5 Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием

Распространение сигналов в открытой среде, коей является радиоэфир, сопровождается возникновением всякого рода помех, источником которых служат сами распространяемые сигналы. Классический пример такого рода помех — эффект многолучевой интерференции сигналов, заключающийся в том, что в результате многократных отражений сигала от естественных преград один и тот же сигнал может попадать в приемник различными путями. Но подобные пути распространения имеют и разные длины, а потому для различных путей распространения ослабление сигнала будет неодинаковым. Следовательно, в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию (интерференцию) многих сигналов, имеющих различные амплитуды и смещенных друг относительно друга по времени, что эквивалентно сложению сигналов с разными фазами.