Borna66
03-15-2009, 05:56 PM
در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سيم منتشر ساخت. اين استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سيم يا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بين‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا (ANSI) پذيرفته شده است. تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بی‌سيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعريف می‌كند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيط‌های دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps كاهش يابد. روش تلفيق يا مدولاسيون در اين پهنای باند روش DSSS است. بر اساس اين استاندارد پهنای باند 1 Mbps با استفاده از روش مدولاسيون FHSS نيز قابل دستيابی است و در محيط‌های عاری از اغتشاش (نويز) پهنای باند 2 Mbpsنيز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسيون در محدوده باند راديويی 2.4 GHz عمل می‌كنند. يكی از نكات جالب توجه در خصوص اين استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسيون‌های راديويی DSSS و FHSS به عنوان رسانه انتقال است. ولی كاربرد اين رسانه با توجه به محدوديت حوزه عملياتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زير گروه‌های متعددی تقسيم می‌شود.
كميته 802.11e كميته‌ای است كه سعی دارد قابليت QoS اِتـِرنت را در محيط شبكه‌های بی‌سيم ارائه كند. توجه داشته باشيد كه فعاليت‌های اين گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. اين كميته در نظر دارد كه ارتباط كيفيت سرويس سيمی يا Ethernet QoS را به دنيای بی‌سيم بياورد.
كميته 802.11g كميته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه يافته نيز شناخته می‌شود. اين كميته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزايش دهد. باند فركانسی ISM يا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، يك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از اين باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع راديويی نيازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهايی نشده است و مهم‌ترين علت آن رقابت شديد ميان تكنيك‌های مدولاسيون است. اعضاء اين كميته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنيك تسهيم OFDM استفاده نمايند ولی با اين وجود روش PBCC نيز می‌تواند به عنوان يك روش جايگزين و رقيب مطرح باشد.
كميته 802.11h مسئول تهيه استانداردهای يكنواخت و يكپارچه برای توان مصرفی و نيز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعاليت دو كميته 802.11i و 802.11x در ابتدا برروی سيستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. اين دو كميته مسئول تهيه پروتكل‌های جديد امنيت هستند. استاندارد اوليه از الگوريتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كليد رمز نگاری به طول 40 و 128 بيت وجود دارد. WEP مشخصاً يك روش رمزنگاری است كه از الگوريتم RC4 برای رمزنگاری فريم‌ها استفاده می‌كند. فعاليت اين كميته در راستای بهبود مسائل امنيتی شبكه‌های محلی بی‌سيم است.
اين استاندارد لايه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لايه فيزيكی (PHY) در يك شبكه محلی با اتصال بی‌سيم را دربردارد. شكل 1-1 جايگاه استاندارد 802.11 را در مقايسه با مدل مرجع نشان می‌دهد.
شبکه‌های بی‌سیم و انواع WWAN , WLAN , WPAN
تکنولوژی شبکه‌های بی‌سیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بی‌سیم بازه‌ی وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌یی چون شبکه‌های بی‌سیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده می‌شود- و شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌یی چون هدفون‌های بی‌سیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلید‌ها، ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و هم‌چنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بی‌سیم به سه دسته تقسیم می‌گردند : WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بی‌سیم بالاست. نمونه‌یی از این شبکه‌ها، ساختار بی‌سیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه است. WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانه‌گی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.
شبکه‌های WPAN از سوی دیگر در دسته‌ی شبکه‌های Ad Hoc نیز قرار می‌گیرند. در شبکه‌های Ad hoc، یک سخت‌افزار، به‌محض ورود به فضای تحت پوشش آن، به‌صورت پویا به شبکه اضافه می‌شود. مثالی از این نوع شبکه‌ها، Bluetooth است. در این نوع، تجهیزات مختلفی از جمله صفحه کلید، ماوس، چاپگر، کامپیوتر کیفی یا جیبی و حتی گوشی تلفن همراه، در صورت قرارگرفتن در محیط تحت پوشش، وارد شبکه شده و امکان رد و بدل داده‌ها با دیگر تجهیزات متصل به شبکه را می‌یابند. تفاوت میان شبکه‌های Ad hoc با شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) در ساختار مجازی آن‌هاست. به‌عبارت دیگر، ساختار مجازی شبکه‌های محلی بی‌سیم بر پایه‌ی طرحی ایستاست درحالی‌که شبکه‌های Ad hoc از هر نظر پویا هستند. طبیعی‌ست که در کنار مزایایی که این پویایی برای استفاده کننده‌گان فراهم می‌کند، حفظ امنیت چنین شبکه‌هایی نیز با مشکلات بسیاری همراه است. با این وجود، عملاً یکی از راه حل‌های موجود برای افزایش امنیت در این شبکه‌ها، خصوصاً در انواعی همچون Bluetooth، کاستن از شعاع پوشش سیگنال‌های شبکه است. در واقع مستقل از این حقیقت که عمل‌کرد Bluetooth بر اساس فرستنده و گیرنده‌های کم‌توان استوار است و این مزیت در کامپیوترهای جیبی برتری قابل‌توجه‌یی محسوب می‌گردد، همین کمی توان سخت‌افزار مربوطه، موجب وجود منطقه‌ی محدود تحت پوشش است که در بررسی امنیتی نیز مزیت محسوب می‌گردد. به‌عبارت دیگر این مزیت به‌همراه استفاده از کدهای رمز نه‌چندان پیچیده، تنها حربه‌های امنیتی این دسته از شبکه‌ها به‌حساب می‌آیند.
منشأ ضعف امنیتی در شبکه‌های بی‌سیم و خطرات معمول
خطر معمول در کلیه‌ی شبکه‌های بی‌سیم مستقل از پروتکل و تکنولوژی مورد نظر، بر مزیت اصلی این تکنولوژی که همان پویایی ساختار، مبتنی بر استفاده از سیگنال‌های رادیویی به‌جای سیم و کابل، استوار است. با استفاده از این سیگنال‌ها و در واقع بدون مرز ساختن پوشش ساختار شبکه، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی نه‌چندان قدرت‌مند این شبکه‌ها، خود را به‌عنوان عضوی از این شبکه‌ها جازده و در صورت تحقق این امر، امکان دست‌یابی به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس دهنده‌گان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره‌های شبکه با یکدیگر، تولید داده‌های غیرواقعی و گمراه‌کننده، سوءاستفاده از پهنای‌باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت‌های مخرب وجود دارد.
در مجموع، در تمامی دسته‌های شبکه‌های بی‌سیم، از دید امنیتی حقایقی مشترک صادق است :
- تمامی ضعف‌های امنیتی موجود در شبکه‌های سیمی، در مورد شبکه‌های بی‌سیم نیز صدق می‌کند. در واقع نه تنها هیچ جنبه‌یی چه از لحاظ طراحی و چه از لحاظ ساختاری، خاص شبکه‌های بی‌سیم وجود ندارد که سطح بالاتری از امنیت منطقی را ایجاد کند، بلکه همان گونه که ذکر شد مخاطرات ویژه‌یی را نیز موجب است.
- نفوذگران، با گذر از تدابیر امنیتی موجود، می‌توانند به‌راحتی به منابع اطلاعاتی موجود بر روی سیستم‌های رایانه‌یی دست یابند.
- اطلاعات حیاتی‌یی که یا رمز نشده‌اند و یا با روشی با امنیت پایین رمز شده‌اند، و میان دو گره در شبکه‌های بی‌سیم در حال انتقال می‌باشند، می‌توانند توسط نفوذگران سرقت شده یا تغییر یابند.
- حمله‌های DoS به تجهیزات و سیستم‌های بی‌سیم بسیار متداول است.
- نفوذگران با سرقت کدهای عبور و دیگر عناصر امنیتی مشابه کاربران مجاز در شبکه‌های بی‌سیم، می‌توانند به شبکه‌ی مورد نظر بدون هیچ مانعی متصل گردند.
- با سرقت عناصر امنیتی، یک نفوذگر می‌تواند رفتار یک کاربر را پایش کند. از این طریق می‌توان به اطلاعات حساس دیگری نیز دست یافت.
- کامپیوترهای قابل حمل و جیبی، که امکان و اجازه‌ی استفاده از شبکه‌ی بی‌سیم را دارند، به‌راحتی قابل سرقت هستند. با سرقت چنین سخت افزارهایی، می‌توان اولین قدم برای نفوذ به شبکه را برداشت.
- یک نفوذگر می‌تواند از نقاط مشترک میان یک شبکه‌ی بی‌سیم در یک سازمان و شبکه‌ی سیمی آن (که در اغلب موارد شبکه‌ی اصلی و حساس‌تری محسوب می‌گردد) استفاده کرده و با نفوذ به شبکه‌ی بی‌سیم عملاً راهی برای دست‌یابی به منابع شبکه‌ی سیمی نیز بیابد.
- در سطحی دیگر، با نفوذ به عناصر کنترل کننده‌ی یک شبکه‌ی بی‌سیم، امکان ایجاد اختلال در عمل‌کرد شبکه نیز وجود دارد.
مشخصات و خصوصیات WLAN
تکنولوژی و صنعت WLAN به اوایل دهه‌ی ۸۰ میلادی باز می‌گردد. مانند هر تکنولوژی دیگری، پیشرفت شبکه‌های محلی بی‌سیم به کندی صورت می‌پذیرفت. با ارایه‌ی استاندارد IEEE 802.11b، که پهنای باند نسبتاً بالایی را برای شبکه‌های محلی امکان‌پذیر می‌ساخت، استفاده از این تکنولوژی وسعت بیشتری یافت. در حال حاضر، مقصود از WLAN تمامی پروتکل‌ها و استانداردهای خانواده‌ی IEEE 802.11 است.
اولین شبکه‌ی محلی بی‌سیم تجاری توسط Motorola پیاده‌سازی شد. این شبکه، به عنوان یک نمونه از این شبکه‌ها، هزینه‌یی بالا و پهنای باندی پایین را تحمیل می‌کرد که ابداً مقرون به‌صرفه نبود. از همان زمان به بعد، در اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، پروژه‌ی استاندارد 802.11 در IEEE شروع شد. پس از نزدیک به ۹ سال کار، در سال ۱۹۹۹ استانداردهای 802.11a و 802.11b توسط IEEE نهایی شده و تولید محصولات بسیاری بر پایه‌ی این استانداردها آغاز شد. نوع a، با استفاده از فرکانس حامل 5GHz، پهنای باندی تا 54Mbps را فراهم می‌کند. در حالی‌که نوع b با استفاده از فرکانس حامل 2.4GHz، تا 11Mbps پهنای باند را پشتیبانی می‌کند. با این وجود تعداد کانال‌های قابل استفاده در نوع b در مقایسه با نوع a، بیش‌تر است. تعداد این کانال‌ها، با توجه به کشور مورد نظر، تفاوت می‌کند. در حالت معمول، مقصود از WLAN استاندارد 802.11b است.
استاندارد دیگری نیز به‌تاز‌ه‌گی توسط IEEE معرفی شده است که به 802.11g شناخته می‌شود. این استاندارد بر اساس فرکانس حامل 2.4GHz عمل می‌کند ولی با استفاده از روش‌های نوینی می‌تواند پهنای باند قابل استفاده را تا 54Mbps بالا ببرد. تولید محصولات بر اساس این استاندارد، که مدت زیادی از نهایی‌شدن و معرفی آن نمی‌گذرد، بیش از یک‌سال است که آغاز شده و با توجه سازگاری آن با استاندارد 802.11b، استفاده از آن در شبکه‌های بی‌سیم آرام آرام در حال گسترش است.
معماری شبکه‌های محلی بی‌سیم - INFRASTRUCTURE , AD HOC
استاندارد 802.11b به تجهیزات اجازه می‌دهد که به دو روش ارتباط در شبکه برقرار شود. این دو روش عبارت‌اند از برقراری ارتباط به صورت نقطه به نقطه ?همان‌گونه در شبکه‌های Ad hoc به‌کار می‌رود- و اتصال به شبکه از طریق نقاط تماس یا دسترسی (AP=Access Point).
توپولوژی های 802.11
در يك تقسيم بندی كلی می‌توان دو همبندی (توپولوژی) را برای شبكه‌های محلی بی‌سيم در نظر گرفت. سـاده‌ترين همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSS است. در اين همبندی ايستگاه‌ها از طريق رسانه بی‌سيم به صورت نظير به نظير با يكديگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پيام) از تجهيزات يا ايستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در اين همبندی به سبب محدوديت‌های فاصله هر ايستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ايستگاه‌های ديگر در تماس باشد. به اين ترتيب شرط اتصال مستقيم در همبندی IBSS آن است كه ايستگاه‌ها در محدوده عملياتی بی‌سيم يا همان بُرد شبكه بی‌سيم قرار داشته باشند.
همبندی زيرساختار
همبندی ديگر زيرساختار است. در اين همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ايستگاه‌های موجود در يك مجموعه سرويس را به سيستم توزيع متصل می‌كند. در اين هم بندی تمام ايستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گيرند و اتصال مستقيم بين ايستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظيفه دارد فريم‌ها (قاب‌های داده) را بين ايستگاه‌ها توزيع و پخش كند.
در اين هم بندی سيستم توزيع، رسانه‌ای است كه از طريق آن نقطه دسترسی (AP) با ساير نقاط دسترسی در تماس است و از طريق آن می‌تواند فريم‌ها را به ساير ايستگاه‌ها ارسال نمايد. از سوی ديگر می‌تواند بسته‌ها را در اختيار ايستگاه‌های متصل به شبكه سيمی نيز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصيف ويژه‌ای برای سيستم توزيع ارائه نشده است، لذا محدوديتی برای پياده سازی سيستم توزيع وجود ندارد، در واقع اين استاندارد تنها خدماتی را معين می‌كند كه سيستم توزيع می‌بايست ارائه نمايد. بنابراين سيستم توزيع می‌تواند يك شبكه 802.3 معمولی و يا دستگاه خاصی باشد كه سرويس توزيع مورد نظر را فراهم می‌كند.
استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملياتی شبكه را گسترش می‌دهد. اين همبندی به شكل مجموعه سرويس گسترش يافته (ESS) بر پا می‌شود. در اين روش يك مجموعه گسترده و متشكل از چندين BSS يا مجموعه سرويس پايه از طريق نقاط دسترسی با يكديگر در تماس هستند و به اين ترتيب ترافيك داده بين مجموعه‌های سرويس پايه مبادله شده و انتقال پيام‌ها شكل می‌گيرد. در اين همبندی ايستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملياتی بزرگ‌تری گردش نمايند. ارتباط بين نقاط دسترسی از طريق سيستم توزيع فراهم می‌شود. در واقع سيستم توزيع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سيم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سيم يا شبكه‌های سيمی شكل گيرد. سيستم توزيع در هر نقطه دسترسی به عنوان يك لايه عملياتی ساده است كه وظيفه آن تعيين گيرنده پيام و انتقال فريم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در اين همبندی آن است كه تجهيزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ايستگاه‌های سيـّار داخل ESS را صرفنظر از پويايی و تحركشان به صورت يك شبكه منفرد در سطح لايه MAC تلقی می‌كنند. به اين ترتيب پروتكل‌های رايج شبكه‌های كامپيوتری كوچكترين تأثيری از سيـّار بودن ايستگاه‌ها و رسانه بی‌سيم نمی‌پذيرند.
معماری معمول در شبکه‌های محلی بی‌سیم بر مبنای استفاده از AP است. با نصب یک AP، عملاً مرزهای یک سلول مشخص می‌شود و با روش‌هایی می‌توان یک سخت‌افزار مجهز به امکان ارتباط بر اساس استاندارد 802.11b را میان سلول‌های مختلف حرکت داد. گستره‌یی که یک AP پوشش می‌دهد را BSS-Basic Service Set می‌نامند. مجموعه‌ی تمامی سلول‌های یک ساختار کلی شبکه، که ترکیبی از BSSهای شبکه است، را ESS-Extended Service Set می‌نامند. با استفاده از ESS می‌توان گستره‌ی وسیع‌تری را تحت پوشش شبکه‌ی محلی بی‌سیم درآورد.
در سمت هریک از سخت‌افزارها که معمولاً مخدوم هستند، کارت شبکه‌یی مجهز به یک مودم بی‌سیم قرار دارد که با AP ارتباط را برقرار می‌کند. AP علاوه بر ارتباط با چند کارت شبکه‌ی بی‌سیم، به بستر پرسرعت‌تر شبکه‌ی سیمی مجموعه نیز متصل است و از این طریق ارتباط میان مخدوم‌های مجهز به کارت شبکه‌ی بی‌سیم و شبکه‌ی اصلی برقرار می‌شود.
همان‌گونه که گفته شد، اغلب شبکه‌های محلی بی‌سیم بر اساس ساختار فوق، که به نوع Infrastructure نیز موسوم است، پیاده‌سازی می‌شوند. با این وجود نوع دیگری از شبکه‌های محلی بی‌سیم نیز وجود دارند که از همان منطق نقطه‌به‌نقطه استفاده می‌کنند. در این شبکه‌ها که عموماً Ad hoc نامیده می‌شوند یک نقطه‌ی مرکزی برای دسترسی وجود ندارد و سخت‌افزارهای همراه ? مانند کامپیوترهای کیفی و جیبی یا گوشی‌های موبایل ? با ورود به محدوده‌ی تحت پوشش این شبکه، به دیگر تجهیزات مشابه متصل می‌گردند. این شبکه‌ها به بستر شبکه‌ی سیمی متصل نیستند و به همین منظور IBSS (Independent Basic Service Set) نیز خواند می‌شوند.
شبکه‌های Ad hoc از سویی مشابه شبکه‌های محلی درون دفتر کار هستند که در آنها نیازی به تعریف و پیکربندی یک سیستم رایانه‌یی به عنوان خادم وجود ندارد. در این صورت تمامی تجهیزات متصل به این شبکه می‌توانند پرونده‌های مورد نظر خود را با دیگر گره‌ها به اشتراک بگذارند.
به منظور حفظ سازگاری و توانايی تطابق و همكاری با ساير استانداردها، لايهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بايست از ديد لايه‌های بالاتر مشابه يك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدين خاطر لايه MAC در اين استاندارد مجبور است كه سيـّاربودن ايستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از ديد لايه‌های بالاتر استاندارد اين سيـّاربودن احساس نشود. اين نكته سبب می‌شود كه لايهMAC در اين استاندارد وظايفی را بر عهده بگيرد كه معمولاً توسط لايه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع اين استاندارد لايه‌های فيزيكی و پيوند داده جديدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لايه فيزيكی جديد از فركانس‌های راديويی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد. شكل2-5، جايگاه اين دو لايه در مدل مرجع OSI را در كنار ساير پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد.
لايه فيزيكی
در اين استاندارد لايه فيزيكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فريم‌های لايه MAC جهت ارسال و دريافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اينكه با استفاده از روش‌های تسهيم فريم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهايت وضعيت رسانه (كانال راديويي) را در اختيار لايه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد. سه تكنيك راديويی مورد استفاده در لايه فيزيكی اين استاندارد به شرح زير می‌باشند:
- استفاده از تكنيك راديويی DSSS
- استفاده از تكنيك راديويی FHSS
- استفاده از امواج راديويی مادون قرمز
در اين استاندار لايه فيزيكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نيز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باينری با نرخ 1 يا 2 مگابيت در ثانيه و به ترتيب با استفاده از مدولاسيون 16-PPM و 4-PPMمبادله می‌شوند.
كسب اطلاعات بيشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE 802.11 می‌توانيد به نشانیhttp://www.ieee802.org/11 (http://www.ieee802.org/11) مراجعه كنيد. علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقيه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغييرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اوليه اضافه كرده است.
عناصر فعال شبکه‌های محلی بی‌سیم
در شبکه‌های محلی بی‌سیم معمولاً دو نوع عنصر فعال وجود دارد :
-ایستگاه بی سیم
ایستگاه یا مخدوم بی‌سیم به طور معمول یک کامپیوتر کیفی یا یک ایستگاه کاری ثابت است که توسط یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم به شبکه‌ی محلی متصل می‌شود.
- نقطه ی دسترسی (access point )
نقاط دسترسی در شبکه‌های بی‌سیم، همان‌گونه که در قسمت‌های پیش نیز در مورد آن صحبت شد، سخت افزارهای فعالی هستند که عملاً نقش سوییچ در شبکه‌های بی‌سیم را بازی‌کرده اند.
ايستگاه بي سيم
ایستگاه یا مخدوم بی‌سیم به طور معمول یک کامپیوتر کیفی یا یک ایستگاه کاری ثابت است که توسط یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم به شبکه‌ی محلی متصل می‌شود. این ایستگاه می‌تواند از سوی دیگر یک کامپیوتر جیبی یا حتی یک پویش گر بارکد نیز باشد. در برخی از کاربردها برای این‌که استفاده از سیم در پایانه‌های رایانه‌یی برای طراح و مجری دردسر‌ساز است، برای این پایانه‌ها که معمولاً در داخل کیوسک‌هایی به‌همین منظور تعبیه می‌شود، از امکان اتصال بی‌سیم به شبکه‌ی محلی استفاده می‌کنند. در حال حاضر اکثر کامپیوترهای کیفی موجود در بازار به این امکان به‌صورت سرخود مجهز هستند و نیازی به اضافه‌کردن یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم نیست.
کارت‌های شبکه‌ی بی‌سیم عموماً برای استفاده در چاک‌های PCMCIA است. در صورت نیاز به استفاده از این کارت‌ها برای کامپیوترهای رومیزی و شخصی، با استفاده از رابطی این کارت‌ها را بر روی چاک‌های گسترش PCI نصب می‌کنند.
نقطه ی دسترسی - access point
نقاط دسترسی در شبکه‌های بی‌سیم، همان‌گونه که در قسمت‌های پیش نیز در مورد آن صحبت شد، سخت افزارهای فعالی هستند که عملاً نقش سوییچ در شبکه‌های بی‌سیم را بازی‌کرده، امکان اتصال به شبکه های سیمی را نیز دارند. در عمل ساختار بستر اصلی شبکه عموماً سیمی است و توسط این نقاط دسترسی، مخدوم‌ها و ایستگاه‌های بی‌سیم به شبکه‌ی سیمی اصلی متصل می‌گردد.
دسترسی به رسانه
روش دسترسی به رسانه در اين استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در اين روش ايستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال راديويی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال راديويی اشغال باشد با استفاده از الگوريتم خاصی به اندازه يك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال راديويی می‌كنند. در روش CSMA/CA ايستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گيرنده فيلد كنترلی فريم يا همان CRC را چك می‌كند و سپس يك فريم تصديق می‌فرستد. دريافت تصديق به اين معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده اين تصديق را دريافت نكند، مجدداً فريم را ارسال می‌كند. اين عمل تا زمانی ادامه می‌يابد كه فريم تصديق ارسالی از گيرنده توسط فرستنده دريافت شود يا تكرار ارسال فريم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فريم را دور می‌اندازد.
در شبكه‌های بی‌سيم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسايی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد:
پياده سازی مكانيزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال راديويی دوطرفه نياز دارد كه با استفاده از آن ايستگاه سيّار بتواند در حين ارسال، سيگنال را دريافت كند كه اين امر باعث افزايش قابل توجه هزينه می‌شود.
در يك شبكه بی‌سيم، بر خلاف شبكه‌های سيمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ايستگاه‌های سيّار امواج يكديگر را دريافت می‌كنند. در واقع در محيط بی‌سيم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوييم. در شكل زير ايستگاه‌های كاری "A" و "B" هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده يكديگر قرار ندارند.
برای غلبه بر اين مشكل، استاندارد 802.11 از تكنيكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانيزم تصديق استفاده می‌كند. همچنين با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نيز به منظور كاهش احتمال تصادم در اين استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه يا VCS استفاده می‌شود. در اين روش ايستگاه فرستنده ابتدا يك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گيرنده، و زمان مورد نياز برای اشغال كانال راديويی را می‌فرستد. هنگامی كه گيرنده اين فريم را دريافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فريم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ايستگاه‌هايی كه فريم‌های كنترلی RTS/CTS را دريافت می‌كنند وضعيت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAV را تنظيم می‌كنند. در صورتی كه ساير ايستگاه‌ها بخواهند فريمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فيزيكی رسانه (كانال راديويی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پويا تغيير می‌كند. به اين ترتيب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نيز به حداقل مقدار می‌رسند.
برد و سطح پوشش
شعاع پوشش شبکه‌ی بی‌سیم بر اساس استاندارد 802.11 به فاکتورهای بسیاری بسته‌گی دارد که برخی از آنها به شرح زیر هستند :
- پهنای باند مورد استفاده
- منابع امواج ارسالی و محل قرارگیری فرستنده‌ها و گیرنده‌ها
- مشخصات فضای قرارگیری و نصب تجهیزات شبکه‌ی بی‌سیم
- قدرت امواج
- نوع و مدل آنتن
شعاع پوشش از نظر تئوری بین ۲۹متر (برای فضاهای بسته‌ی داخلی) و ۴۸۵متر (برای فضاهای باز) در استاندارد 802.11b متغیر است. با این‌وجود این مقادیر، مقادیری متوسط هستند و در حال حاضر با توجه به گیرنده‌ها و فرستنده‌های نسبتاً قدرت‌مندی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، امکان استفاده از این پروتکل و گیرنده‌ها و فرستنده‌های آن، تا چند کیلومتر هم وجود دارد که نمونه‌های عملی آن فراوان‌اند.
با این وجود شعاع کلی‌یی که برای استفاده از این پروتکل (802.11b) ذکر می‌شود چیزی میان ۵۰ تا ۱۰۰متر است. این شعاع عمل‌کرد مقداری‌ست که برای محل‌های بسته و ساختمان‌های چند طبقه نیز معتبر بوده و می‌تواند مورد استناد قرار گیرد
یکی از عمل‌کردهای نقاط دسترسی به عنوان سوییچ‌های بی‌سیم، عمل اتصال میان حوزه‌های بی‌سیم است. به‌عبارت دیگر با استفاده از چند سوییچ بی‌سیم می‌توان عمل‌کردی مشابه Bridge برای شبکه‌های بی‌سیم را به‌دست آورد.
اتصال میان نقاط دسترسی می‌تواند به صورت نقطه‌به‌نقطه، برای ایجاد اتصال میان دو زیرشبکه به یکدیگر، یا به صورت نقطه‌یی به چند نقطه یا بالعکس برای ایجاد اتصال میان زیرشبکه‌های مختلف به یکدیگر به‌صورت همزمان صورت گیرد.
نقاط دسترسی‌یی که به عنوان پل ارتباطی میان شبکه‌های محلی با یکدیگر استفاده می‌شوند از قدرت بالاتری برای ارسال داده استفاده می‌کنند و این به‌معنای شعاع پوشش بالاتر است. این سخت‌افزارها معمولاً برای ایجاد اتصال میان نقاط و ساختمان‌هایی به‌کار می‌روند که فاصله‌ی آنها از یکدیگر بین ۱ تا ۵ کیلومتر است. البته باید توجه داشت که این فاصله، فاصله‌یی متوسط بر اساس پروتکل 802.11b است. برای پروتکل‌های دیگری چون 802.11a می‌توان فواصل بیشتری را نیز به‌دست آورد.
خدمات توزيع
خدمات توزيع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سيستم توزيع را مهيا می‌سازد. معمولاً خدمات توزيع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزيع در اين استاندارد عبارتند از:
- پيوستن به شبكه
- خروج از شبكه بی‌سيم
- پيوستن مجدد
- توزيع
- مجتمع سازی
سرويس اول يك ارتباط منطقی ميان ايستگاه سيّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ايستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بايست با يك نقطه دسترسی برروی سيستم ميزبان مرتبط گردد. اين عضويت، به سيستم توزيع امكان می‌دهد كه فريم‌های ارسال شده به سمت ايستگاه سيّار را به درستی در اختيارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سيم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهيم اجباراً ارتباط ايستگاه سيّار را از نقطه دسترسی قطع كنيم و يا هنگامی كه ايستگاه سيّار بخواهد خاتمه نيازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرويس پيوستن مجدد هنگامی مورد نياز است كه ايستگاه سيّار بخواهد با نقطه دسترسی ديگری تماس بگيرد. اين سرويس مشابه "پيوستن به شبكه بی‌سيم" است با اين تفاوت كه در اين سرويس ايستگاه سيّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جديدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پيوستن مجدد با توجه به تحرك و سيّار بودن ايستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذير است. اين اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جديد كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فريم‌های بافر شده احتمالی را دريافت كند كه به مقصد اين ايستگاه سيّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرويس توزيع فريم‌های لايه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرويسی است كه شبكه محلی بی‌سيم را به ساير شبكه‌های محلی و يا يك يا چند شبكه محلی بی‌سيم ديگر متصل می‌كند. سرويس مجتمع سازی فريم‌های 802.11 را به فريم‌هايی ترجمه می‌كند كه بتوانند در ساير شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. اين عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فريم‌های ساير شبكه‌ها نيز به فريم‌های 802.11 ترجمه شده و از طريق امواج در اختيار ايستگاه‌های كاری سيّار قرار می‌گيرند.
برگرفته از :
كد - لینک:
http://salarsoft.somee.com
:104:
گردآونده:طه-Borna66
كميته 802.11e كميته‌ای است كه سعی دارد قابليت QoS اِتـِرنت را در محيط شبكه‌های بی‌سيم ارائه كند. توجه داشته باشيد كه فعاليت‌های اين گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. اين كميته در نظر دارد كه ارتباط كيفيت سرويس سيمی يا Ethernet QoS را به دنيای بی‌سيم بياورد.
كميته 802.11g كميته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه يافته نيز شناخته می‌شود. اين كميته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزايش دهد. باند فركانسی ISM يا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، يك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از اين باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع راديويی نيازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهايی نشده است و مهم‌ترين علت آن رقابت شديد ميان تكنيك‌های مدولاسيون است. اعضاء اين كميته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنيك تسهيم OFDM استفاده نمايند ولی با اين وجود روش PBCC نيز می‌تواند به عنوان يك روش جايگزين و رقيب مطرح باشد.
كميته 802.11h مسئول تهيه استانداردهای يكنواخت و يكپارچه برای توان مصرفی و نيز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعاليت دو كميته 802.11i و 802.11x در ابتدا برروی سيستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. اين دو كميته مسئول تهيه پروتكل‌های جديد امنيت هستند. استاندارد اوليه از الگوريتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كليد رمز نگاری به طول 40 و 128 بيت وجود دارد. WEP مشخصاً يك روش رمزنگاری است كه از الگوريتم RC4 برای رمزنگاری فريم‌ها استفاده می‌كند. فعاليت اين كميته در راستای بهبود مسائل امنيتی شبكه‌های محلی بی‌سيم است.
اين استاندارد لايه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لايه فيزيكی (PHY) در يك شبكه محلی با اتصال بی‌سيم را دربردارد. شكل 1-1 جايگاه استاندارد 802.11 را در مقايسه با مدل مرجع نشان می‌دهد.
شبکه‌های بی‌سیم و انواع WWAN , WLAN , WPAN
تکنولوژی شبکه‌های بی‌سیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بی‌سیم بازه‌ی وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌یی چون شبکه‌های بی‌سیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده می‌شود- و شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌یی چون هدفون‌های بی‌سیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلید‌ها، ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و هم‌چنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بی‌سیم به سه دسته تقسیم می‌گردند : WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بی‌سیم بالاست. نمونه‌یی از این شبکه‌ها، ساختار بی‌سیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه است. WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانه‌گی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.
شبکه‌های WPAN از سوی دیگر در دسته‌ی شبکه‌های Ad Hoc نیز قرار می‌گیرند. در شبکه‌های Ad hoc، یک سخت‌افزار، به‌محض ورود به فضای تحت پوشش آن، به‌صورت پویا به شبکه اضافه می‌شود. مثالی از این نوع شبکه‌ها، Bluetooth است. در این نوع، تجهیزات مختلفی از جمله صفحه کلید، ماوس، چاپگر، کامپیوتر کیفی یا جیبی و حتی گوشی تلفن همراه، در صورت قرارگرفتن در محیط تحت پوشش، وارد شبکه شده و امکان رد و بدل داده‌ها با دیگر تجهیزات متصل به شبکه را می‌یابند. تفاوت میان شبکه‌های Ad hoc با شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) در ساختار مجازی آن‌هاست. به‌عبارت دیگر، ساختار مجازی شبکه‌های محلی بی‌سیم بر پایه‌ی طرحی ایستاست درحالی‌که شبکه‌های Ad hoc از هر نظر پویا هستند. طبیعی‌ست که در کنار مزایایی که این پویایی برای استفاده کننده‌گان فراهم می‌کند، حفظ امنیت چنین شبکه‌هایی نیز با مشکلات بسیاری همراه است. با این وجود، عملاً یکی از راه حل‌های موجود برای افزایش امنیت در این شبکه‌ها، خصوصاً در انواعی همچون Bluetooth، کاستن از شعاع پوشش سیگنال‌های شبکه است. در واقع مستقل از این حقیقت که عمل‌کرد Bluetooth بر اساس فرستنده و گیرنده‌های کم‌توان استوار است و این مزیت در کامپیوترهای جیبی برتری قابل‌توجه‌یی محسوب می‌گردد، همین کمی توان سخت‌افزار مربوطه، موجب وجود منطقه‌ی محدود تحت پوشش است که در بررسی امنیتی نیز مزیت محسوب می‌گردد. به‌عبارت دیگر این مزیت به‌همراه استفاده از کدهای رمز نه‌چندان پیچیده، تنها حربه‌های امنیتی این دسته از شبکه‌ها به‌حساب می‌آیند.
منشأ ضعف امنیتی در شبکه‌های بی‌سیم و خطرات معمول
خطر معمول در کلیه‌ی شبکه‌های بی‌سیم مستقل از پروتکل و تکنولوژی مورد نظر، بر مزیت اصلی این تکنولوژی که همان پویایی ساختار، مبتنی بر استفاده از سیگنال‌های رادیویی به‌جای سیم و کابل، استوار است. با استفاده از این سیگنال‌ها و در واقع بدون مرز ساختن پوشش ساختار شبکه، نفوذگران قادرند در صورت شکستن موانع امنیتی نه‌چندان قدرت‌مند این شبکه‌ها، خود را به‌عنوان عضوی از این شبکه‌ها جازده و در صورت تحقق این امر، امکان دست‌یابی به اطلاعات حیاتی، حمله به سرویس دهنده‌گان سازمان و مجموعه، تخریب اطلاعات، ایجاد اختلال در ارتباطات گره‌های شبکه با یکدیگر، تولید داده‌های غیرواقعی و گمراه‌کننده، سوءاستفاده از پهنای‌باند مؤثر شبکه و دیگر فعالیت‌های مخرب وجود دارد.
در مجموع، در تمامی دسته‌های شبکه‌های بی‌سیم، از دید امنیتی حقایقی مشترک صادق است :
- تمامی ضعف‌های امنیتی موجود در شبکه‌های سیمی، در مورد شبکه‌های بی‌سیم نیز صدق می‌کند. در واقع نه تنها هیچ جنبه‌یی چه از لحاظ طراحی و چه از لحاظ ساختاری، خاص شبکه‌های بی‌سیم وجود ندارد که سطح بالاتری از امنیت منطقی را ایجاد کند، بلکه همان گونه که ذکر شد مخاطرات ویژه‌یی را نیز موجب است.
- نفوذگران، با گذر از تدابیر امنیتی موجود، می‌توانند به‌راحتی به منابع اطلاعاتی موجود بر روی سیستم‌های رایانه‌یی دست یابند.
- اطلاعات حیاتی‌یی که یا رمز نشده‌اند و یا با روشی با امنیت پایین رمز شده‌اند، و میان دو گره در شبکه‌های بی‌سیم در حال انتقال می‌باشند، می‌توانند توسط نفوذگران سرقت شده یا تغییر یابند.
- حمله‌های DoS به تجهیزات و سیستم‌های بی‌سیم بسیار متداول است.
- نفوذگران با سرقت کدهای عبور و دیگر عناصر امنیتی مشابه کاربران مجاز در شبکه‌های بی‌سیم، می‌توانند به شبکه‌ی مورد نظر بدون هیچ مانعی متصل گردند.
- با سرقت عناصر امنیتی، یک نفوذگر می‌تواند رفتار یک کاربر را پایش کند. از این طریق می‌توان به اطلاعات حساس دیگری نیز دست یافت.
- کامپیوترهای قابل حمل و جیبی، که امکان و اجازه‌ی استفاده از شبکه‌ی بی‌سیم را دارند، به‌راحتی قابل سرقت هستند. با سرقت چنین سخت افزارهایی، می‌توان اولین قدم برای نفوذ به شبکه را برداشت.
- یک نفوذگر می‌تواند از نقاط مشترک میان یک شبکه‌ی بی‌سیم در یک سازمان و شبکه‌ی سیمی آن (که در اغلب موارد شبکه‌ی اصلی و حساس‌تری محسوب می‌گردد) استفاده کرده و با نفوذ به شبکه‌ی بی‌سیم عملاً راهی برای دست‌یابی به منابع شبکه‌ی سیمی نیز بیابد.
- در سطحی دیگر، با نفوذ به عناصر کنترل کننده‌ی یک شبکه‌ی بی‌سیم، امکان ایجاد اختلال در عمل‌کرد شبکه نیز وجود دارد.
مشخصات و خصوصیات WLAN
تکنولوژی و صنعت WLAN به اوایل دهه‌ی ۸۰ میلادی باز می‌گردد. مانند هر تکنولوژی دیگری، پیشرفت شبکه‌های محلی بی‌سیم به کندی صورت می‌پذیرفت. با ارایه‌ی استاندارد IEEE 802.11b، که پهنای باند نسبتاً بالایی را برای شبکه‌های محلی امکان‌پذیر می‌ساخت، استفاده از این تکنولوژی وسعت بیشتری یافت. در حال حاضر، مقصود از WLAN تمامی پروتکل‌ها و استانداردهای خانواده‌ی IEEE 802.11 است.
اولین شبکه‌ی محلی بی‌سیم تجاری توسط Motorola پیاده‌سازی شد. این شبکه، به عنوان یک نمونه از این شبکه‌ها، هزینه‌یی بالا و پهنای باندی پایین را تحمیل می‌کرد که ابداً مقرون به‌صرفه نبود. از همان زمان به بعد، در اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، پروژه‌ی استاندارد 802.11 در IEEE شروع شد. پس از نزدیک به ۹ سال کار، در سال ۱۹۹۹ استانداردهای 802.11a و 802.11b توسط IEEE نهایی شده و تولید محصولات بسیاری بر پایه‌ی این استانداردها آغاز شد. نوع a، با استفاده از فرکانس حامل 5GHz، پهنای باندی تا 54Mbps را فراهم می‌کند. در حالی‌که نوع b با استفاده از فرکانس حامل 2.4GHz، تا 11Mbps پهنای باند را پشتیبانی می‌کند. با این وجود تعداد کانال‌های قابل استفاده در نوع b در مقایسه با نوع a، بیش‌تر است. تعداد این کانال‌ها، با توجه به کشور مورد نظر، تفاوت می‌کند. در حالت معمول، مقصود از WLAN استاندارد 802.11b است.
استاندارد دیگری نیز به‌تاز‌ه‌گی توسط IEEE معرفی شده است که به 802.11g شناخته می‌شود. این استاندارد بر اساس فرکانس حامل 2.4GHz عمل می‌کند ولی با استفاده از روش‌های نوینی می‌تواند پهنای باند قابل استفاده را تا 54Mbps بالا ببرد. تولید محصولات بر اساس این استاندارد، که مدت زیادی از نهایی‌شدن و معرفی آن نمی‌گذرد، بیش از یک‌سال است که آغاز شده و با توجه سازگاری آن با استاندارد 802.11b، استفاده از آن در شبکه‌های بی‌سیم آرام آرام در حال گسترش است.
معماری شبکه‌های محلی بی‌سیم - INFRASTRUCTURE , AD HOC
استاندارد 802.11b به تجهیزات اجازه می‌دهد که به دو روش ارتباط در شبکه برقرار شود. این دو روش عبارت‌اند از برقراری ارتباط به صورت نقطه به نقطه ?همان‌گونه در شبکه‌های Ad hoc به‌کار می‌رود- و اتصال به شبکه از طریق نقاط تماس یا دسترسی (AP=Access Point).
توپولوژی های 802.11
در يك تقسيم بندی كلی می‌توان دو همبندی (توپولوژی) را برای شبكه‌های محلی بی‌سيم در نظر گرفت. سـاده‌ترين همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSS است. در اين همبندی ايستگاه‌ها از طريق رسانه بی‌سيم به صورت نظير به نظير با يكديگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پيام) از تجهيزات يا ايستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در اين همبندی به سبب محدوديت‌های فاصله هر ايستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ايستگاه‌های ديگر در تماس باشد. به اين ترتيب شرط اتصال مستقيم در همبندی IBSS آن است كه ايستگاه‌ها در محدوده عملياتی بی‌سيم يا همان بُرد شبكه بی‌سيم قرار داشته باشند.
همبندی زيرساختار
همبندی ديگر زيرساختار است. در اين همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ايستگاه‌های موجود در يك مجموعه سرويس را به سيستم توزيع متصل می‌كند. در اين هم بندی تمام ايستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گيرند و اتصال مستقيم بين ايستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظيفه دارد فريم‌ها (قاب‌های داده) را بين ايستگاه‌ها توزيع و پخش كند.
در اين هم بندی سيستم توزيع، رسانه‌ای است كه از طريق آن نقطه دسترسی (AP) با ساير نقاط دسترسی در تماس است و از طريق آن می‌تواند فريم‌ها را به ساير ايستگاه‌ها ارسال نمايد. از سوی ديگر می‌تواند بسته‌ها را در اختيار ايستگاه‌های متصل به شبكه سيمی نيز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصيف ويژه‌ای برای سيستم توزيع ارائه نشده است، لذا محدوديتی برای پياده سازی سيستم توزيع وجود ندارد، در واقع اين استاندارد تنها خدماتی را معين می‌كند كه سيستم توزيع می‌بايست ارائه نمايد. بنابراين سيستم توزيع می‌تواند يك شبكه 802.3 معمولی و يا دستگاه خاصی باشد كه سرويس توزيع مورد نظر را فراهم می‌كند.
استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملياتی شبكه را گسترش می‌دهد. اين همبندی به شكل مجموعه سرويس گسترش يافته (ESS) بر پا می‌شود. در اين روش يك مجموعه گسترده و متشكل از چندين BSS يا مجموعه سرويس پايه از طريق نقاط دسترسی با يكديگر در تماس هستند و به اين ترتيب ترافيك داده بين مجموعه‌های سرويس پايه مبادله شده و انتقال پيام‌ها شكل می‌گيرد. در اين همبندی ايستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملياتی بزرگ‌تری گردش نمايند. ارتباط بين نقاط دسترسی از طريق سيستم توزيع فراهم می‌شود. در واقع سيستم توزيع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سيم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سيم يا شبكه‌های سيمی شكل گيرد. سيستم توزيع در هر نقطه دسترسی به عنوان يك لايه عملياتی ساده است كه وظيفه آن تعيين گيرنده پيام و انتقال فريم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در اين همبندی آن است كه تجهيزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ايستگاه‌های سيـّار داخل ESS را صرفنظر از پويايی و تحركشان به صورت يك شبكه منفرد در سطح لايه MAC تلقی می‌كنند. به اين ترتيب پروتكل‌های رايج شبكه‌های كامپيوتری كوچكترين تأثيری از سيـّار بودن ايستگاه‌ها و رسانه بی‌سيم نمی‌پذيرند.
معماری معمول در شبکه‌های محلی بی‌سیم بر مبنای استفاده از AP است. با نصب یک AP، عملاً مرزهای یک سلول مشخص می‌شود و با روش‌هایی می‌توان یک سخت‌افزار مجهز به امکان ارتباط بر اساس استاندارد 802.11b را میان سلول‌های مختلف حرکت داد. گستره‌یی که یک AP پوشش می‌دهد را BSS-Basic Service Set می‌نامند. مجموعه‌ی تمامی سلول‌های یک ساختار کلی شبکه، که ترکیبی از BSSهای شبکه است، را ESS-Extended Service Set می‌نامند. با استفاده از ESS می‌توان گستره‌ی وسیع‌تری را تحت پوشش شبکه‌ی محلی بی‌سیم درآورد.
در سمت هریک از سخت‌افزارها که معمولاً مخدوم هستند، کارت شبکه‌یی مجهز به یک مودم بی‌سیم قرار دارد که با AP ارتباط را برقرار می‌کند. AP علاوه بر ارتباط با چند کارت شبکه‌ی بی‌سیم، به بستر پرسرعت‌تر شبکه‌ی سیمی مجموعه نیز متصل است و از این طریق ارتباط میان مخدوم‌های مجهز به کارت شبکه‌ی بی‌سیم و شبکه‌ی اصلی برقرار می‌شود.
همان‌گونه که گفته شد، اغلب شبکه‌های محلی بی‌سیم بر اساس ساختار فوق، که به نوع Infrastructure نیز موسوم است، پیاده‌سازی می‌شوند. با این وجود نوع دیگری از شبکه‌های محلی بی‌سیم نیز وجود دارند که از همان منطق نقطه‌به‌نقطه استفاده می‌کنند. در این شبکه‌ها که عموماً Ad hoc نامیده می‌شوند یک نقطه‌ی مرکزی برای دسترسی وجود ندارد و سخت‌افزارهای همراه ? مانند کامپیوترهای کیفی و جیبی یا گوشی‌های موبایل ? با ورود به محدوده‌ی تحت پوشش این شبکه، به دیگر تجهیزات مشابه متصل می‌گردند. این شبکه‌ها به بستر شبکه‌ی سیمی متصل نیستند و به همین منظور IBSS (Independent Basic Service Set) نیز خواند می‌شوند.
شبکه‌های Ad hoc از سویی مشابه شبکه‌های محلی درون دفتر کار هستند که در آنها نیازی به تعریف و پیکربندی یک سیستم رایانه‌یی به عنوان خادم وجود ندارد. در این صورت تمامی تجهیزات متصل به این شبکه می‌توانند پرونده‌های مورد نظر خود را با دیگر گره‌ها به اشتراک بگذارند.
به منظور حفظ سازگاری و توانايی تطابق و همكاری با ساير استانداردها، لايهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بايست از ديد لايه‌های بالاتر مشابه يك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدين خاطر لايه MAC در اين استاندارد مجبور است كه سيـّاربودن ايستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از ديد لايه‌های بالاتر استاندارد اين سيـّاربودن احساس نشود. اين نكته سبب می‌شود كه لايهMAC در اين استاندارد وظايفی را بر عهده بگيرد كه معمولاً توسط لايه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع اين استاندارد لايه‌های فيزيكی و پيوند داده جديدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لايه فيزيكی جديد از فركانس‌های راديويی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد. شكل2-5، جايگاه اين دو لايه در مدل مرجع OSI را در كنار ساير پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد.
لايه فيزيكی
در اين استاندارد لايه فيزيكی سه عملكرد مشخص را انجام می‌دهد. اول آنكه رابطی برای تبادل فريم‌های لايه MAC جهت ارسال و دريافت داده‌ها فراهم می‌كند. دوم اينكه با استفاده از روش‌های تسهيم فريم‌های داده را ارسال می‌كند و در نهايت وضعيت رسانه (كانال راديويي) را در اختيار لايه بالاتر (MAC) قرار می‌دهد. سه تكنيك راديويی مورد استفاده در لايه فيزيكی اين استاندارد به شرح زير می‌باشند:
- استفاده از تكنيك راديويی DSSS
- استفاده از تكنيك راديويی FHSS
- استفاده از امواج راديويی مادون قرمز
در اين استاندار لايه فيزيكی می‌تواند از امواج مادون قرمز نيز استفاده كند. در روش ارسال با استفاده از امواج مادون قرمز، اطلاعات باينری با نرخ 1 يا 2 مگابيت در ثانيه و به ترتيب با استفاده از مدولاسيون 16-PPM و 4-PPMمبادله می‌شوند.
كسب اطلاعات بيشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE 802.11 می‌توانيد به نشانیhttp://www.ieee802.org/11 (http://www.ieee802.org/11) مراجعه كنيد. علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقيه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغييرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اوليه اضافه كرده است.
عناصر فعال شبکه‌های محلی بی‌سیم
در شبکه‌های محلی بی‌سیم معمولاً دو نوع عنصر فعال وجود دارد :
-ایستگاه بی سیم
ایستگاه یا مخدوم بی‌سیم به طور معمول یک کامپیوتر کیفی یا یک ایستگاه کاری ثابت است که توسط یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم به شبکه‌ی محلی متصل می‌شود.
- نقطه ی دسترسی (access point )
نقاط دسترسی در شبکه‌های بی‌سیم، همان‌گونه که در قسمت‌های پیش نیز در مورد آن صحبت شد، سخت افزارهای فعالی هستند که عملاً نقش سوییچ در شبکه‌های بی‌سیم را بازی‌کرده اند.
ايستگاه بي سيم
ایستگاه یا مخدوم بی‌سیم به طور معمول یک کامپیوتر کیفی یا یک ایستگاه کاری ثابت است که توسط یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم به شبکه‌ی محلی متصل می‌شود. این ایستگاه می‌تواند از سوی دیگر یک کامپیوتر جیبی یا حتی یک پویش گر بارکد نیز باشد. در برخی از کاربردها برای این‌که استفاده از سیم در پایانه‌های رایانه‌یی برای طراح و مجری دردسر‌ساز است، برای این پایانه‌ها که معمولاً در داخل کیوسک‌هایی به‌همین منظور تعبیه می‌شود، از امکان اتصال بی‌سیم به شبکه‌ی محلی استفاده می‌کنند. در حال حاضر اکثر کامپیوترهای کیفی موجود در بازار به این امکان به‌صورت سرخود مجهز هستند و نیازی به اضافه‌کردن یک کارت شبکه‌ی بی‌سیم نیست.
کارت‌های شبکه‌ی بی‌سیم عموماً برای استفاده در چاک‌های PCMCIA است. در صورت نیاز به استفاده از این کارت‌ها برای کامپیوترهای رومیزی و شخصی، با استفاده از رابطی این کارت‌ها را بر روی چاک‌های گسترش PCI نصب می‌کنند.
نقطه ی دسترسی - access point
نقاط دسترسی در شبکه‌های بی‌سیم، همان‌گونه که در قسمت‌های پیش نیز در مورد آن صحبت شد، سخت افزارهای فعالی هستند که عملاً نقش سوییچ در شبکه‌های بی‌سیم را بازی‌کرده، امکان اتصال به شبکه های سیمی را نیز دارند. در عمل ساختار بستر اصلی شبکه عموماً سیمی است و توسط این نقاط دسترسی، مخدوم‌ها و ایستگاه‌های بی‌سیم به شبکه‌ی سیمی اصلی متصل می‌گردد.
دسترسی به رسانه
روش دسترسی به رسانه در اين استاندارد CSMA/CA است كه تاحدودی به روش دسترسی CSMA/CD شباهت دارد. در اين روش ايستگاه‌های كاری قبل از ارسال داده كانال راديويی را كنترل می‌كنند و در صورتی كه كانال آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كنند. در صورتی كه كانال راديويی اشغال باشد با استفاده از الگوريتم خاصی به اندازه يك زمان تصادفی صبر كرده و مجدداً اقدام به كنترل كانال راديويی می‌كنند. در روش CSMA/CA ايستگاه فرستنده ابتدا كانال فركانسی را كنترل كرده و در صورتی كه رسانه به مدت خاصی موسوم به DIFS آزاد باشد اقدام به ارسال می‌كند. گيرنده فيلد كنترلی فريم يا همان CRC را چك می‌كند و سپس يك فريم تصديق می‌فرستد. دريافت تصديق به اين معنی است كه تصادمی بروز نكرده است. در صورتی كه فرستنده اين تصديق را دريافت نكند، مجدداً فريم را ارسال می‌كند. اين عمل تا زمانی ادامه می‌يابد كه فريم تصديق ارسالی از گيرنده توسط فرستنده دريافت شود يا تكرار ارسال فريم‌ها به تعداد آستان‌های مشخصی برسد كه پس از آن فرستنده فريم را دور می‌اندازد.
در شبكه‌های بی‌سيم بر خلاف اِتِرنت امكان شناسايی و آشكار سازی تصادم به دو علت وجود ندارد:
پياده سازی مكانيزم آشكار سازی تصادم به روش ارسال راديويی دوطرفه نياز دارد كه با استفاده از آن ايستگاه سيّار بتواند در حين ارسال، سيگنال را دريافت كند كه اين امر باعث افزايش قابل توجه هزينه می‌شود.
در يك شبكه بی‌سيم، بر خلاف شبكه‌های سيمی، نمی‌توان فرض كرد كه تمام ايستگاه‌های سيّار امواج يكديگر را دريافت می‌كنند. در واقع در محيط بی‌سيم حالاتی قابل تصور است كه به آنها نقاط پنهان می‌گوييم. در شكل زير ايستگاه‌های كاری "A" و "B" هر دو در محدوده تحت پوشش نقطه دسترسی هستند ولی در محدوده يكديگر قرار ندارند.
برای غلبه بر اين مشكل، استاندارد 802.11 از تكنيكی موسوم به اجتناب از تصادم و مكانيزم تصديق استفاده می‌كند. همچنين با توجه به احتمال بروز روزنه‌های پنهان و نيز به منظور كاهش احتمال تصادم در اين استاندارد از روشی موسوم به شنود مجازی رسانه يا VCS استفاده می‌شود. در اين روش ايستگاه فرستنده ابتدا يك بسته كنترلی موسوم به تقاضای ارسال حاوی نشانی فرستنده، نشانی گيرنده، و زمان مورد نياز برای اشغال كانال راديويی را می‌فرستد. هنگامی كه گيرنده اين فريم را دريافت می‌كند، رسانه را كنترل می‌كند و در صورتی كه رسانه آزاد باشد فريم كنترلی CTS را به نشانی فرستنده ارسال می‌كند. تمام ايستگاه‌هايی كه فريم‌های كنترلی RTS/CTS را دريافت می‌كنند وضعيت كنترل رسانه خود موسوم به شاخصNAV را تنظيم می‌كنند. در صورتی كه ساير ايستگاه‌ها بخواهند فريمی را ارسال كنند علاوه بر كنترل فيزيكی رسانه (كانال راديويی) به پارامتر NAV خود مراجعه می‌كنند كه مرتباً به صورت پويا تغيير می‌كند. به اين ترتيب مشكل روزنه‌های پنهان حل شده و تصادم‌ها نيز به حداقل مقدار می‌رسند.
برد و سطح پوشش
شعاع پوشش شبکه‌ی بی‌سیم بر اساس استاندارد 802.11 به فاکتورهای بسیاری بسته‌گی دارد که برخی از آنها به شرح زیر هستند :
- پهنای باند مورد استفاده
- منابع امواج ارسالی و محل قرارگیری فرستنده‌ها و گیرنده‌ها
- مشخصات فضای قرارگیری و نصب تجهیزات شبکه‌ی بی‌سیم
- قدرت امواج
- نوع و مدل آنتن
شعاع پوشش از نظر تئوری بین ۲۹متر (برای فضاهای بسته‌ی داخلی) و ۴۸۵متر (برای فضاهای باز) در استاندارد 802.11b متغیر است. با این‌وجود این مقادیر، مقادیری متوسط هستند و در حال حاضر با توجه به گیرنده‌ها و فرستنده‌های نسبتاً قدرت‌مندی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، امکان استفاده از این پروتکل و گیرنده‌ها و فرستنده‌های آن، تا چند کیلومتر هم وجود دارد که نمونه‌های عملی آن فراوان‌اند.
با این وجود شعاع کلی‌یی که برای استفاده از این پروتکل (802.11b) ذکر می‌شود چیزی میان ۵۰ تا ۱۰۰متر است. این شعاع عمل‌کرد مقداری‌ست که برای محل‌های بسته و ساختمان‌های چند طبقه نیز معتبر بوده و می‌تواند مورد استناد قرار گیرد
یکی از عمل‌کردهای نقاط دسترسی به عنوان سوییچ‌های بی‌سیم، عمل اتصال میان حوزه‌های بی‌سیم است. به‌عبارت دیگر با استفاده از چند سوییچ بی‌سیم می‌توان عمل‌کردی مشابه Bridge برای شبکه‌های بی‌سیم را به‌دست آورد.
اتصال میان نقاط دسترسی می‌تواند به صورت نقطه‌به‌نقطه، برای ایجاد اتصال میان دو زیرشبکه به یکدیگر، یا به صورت نقطه‌یی به چند نقطه یا بالعکس برای ایجاد اتصال میان زیرشبکه‌های مختلف به یکدیگر به‌صورت همزمان صورت گیرد.
نقاط دسترسی‌یی که به عنوان پل ارتباطی میان شبکه‌های محلی با یکدیگر استفاده می‌شوند از قدرت بالاتری برای ارسال داده استفاده می‌کنند و این به‌معنای شعاع پوشش بالاتر است. این سخت‌افزارها معمولاً برای ایجاد اتصال میان نقاط و ساختمان‌هایی به‌کار می‌روند که فاصله‌ی آنها از یکدیگر بین ۱ تا ۵ کیلومتر است. البته باید توجه داشت که این فاصله، فاصله‌یی متوسط بر اساس پروتکل 802.11b است. برای پروتکل‌های دیگری چون 802.11a می‌توان فواصل بیشتری را نیز به‌دست آورد.
خدمات توزيع
خدمات توزيع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سيستم توزيع را مهيا می‌سازد. معمولاً خدمات توزيع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزيع در اين استاندارد عبارتند از:
- پيوستن به شبكه
- خروج از شبكه بی‌سيم
- پيوستن مجدد
- توزيع
- مجتمع سازی
سرويس اول يك ارتباط منطقی ميان ايستگاه سيّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ايستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بايست با يك نقطه دسترسی برروی سيستم ميزبان مرتبط گردد. اين عضويت، به سيستم توزيع امكان می‌دهد كه فريم‌های ارسال شده به سمت ايستگاه سيّار را به درستی در اختيارش قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سيم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهيم اجباراً ارتباط ايستگاه سيّار را از نقطه دسترسی قطع كنيم و يا هنگامی كه ايستگاه سيّار بخواهد خاتمه نيازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرويس پيوستن مجدد هنگامی مورد نياز است كه ايستگاه سيّار بخواهد با نقطه دسترسی ديگری تماس بگيرد. اين سرويس مشابه "پيوستن به شبكه بی‌سيم" است با اين تفاوت كه در اين سرويس ايستگاه سيّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جديدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پيوستن مجدد با توجه به تحرك و سيّار بودن ايستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذير است. اين اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جديد كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فريم‌های بافر شده احتمالی را دريافت كند كه به مقصد اين ايستگاه سيّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرويس توزيع فريم‌های لايه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرويسی است كه شبكه محلی بی‌سيم را به ساير شبكه‌های محلی و يا يك يا چند شبكه محلی بی‌سيم ديگر متصل می‌كند. سرويس مجتمع سازی فريم‌های 802.11 را به فريم‌هايی ترجمه می‌كند كه بتوانند در ساير شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. اين عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فريم‌های ساير شبكه‌ها نيز به فريم‌های 802.11 ترجمه شده و از طريق امواج در اختيار ايستگاه‌های كاری سيّار قرار می‌گيرند.
برگرفته از :
كد - لینک:
http://salarsoft.somee.com
:104:
گردآونده:طه-Borna66