Post on 24-Oct-2019
Universitatea Politehnica Bucuresti
Facultatea de Electronică, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei
WLAN
Lazar Maria-Magdalena
Nistorescu Andreea-Elena
Grupa: 441A
Coordonator stiintific:
Conf. Dr. Ing. Stefan Stăncescu
Cuprins
1.Infrastructura WLAN(Lazar Maria )
1.1.Introducere
1.2.Notiuni si configuratii posibile
1.3.Componentele retelei
1.4.Avantaje si Dezavantaje
2. Notiuni introductice despre tehnologia Wireless
2.1 Frecvente radio(Nistorescu Andreea)
2.1.1. Semnalele de Radio Frecventa
2.1.2. Modularea analogica
2.1.3. Modulare digitala
2.1.4 Multiplexarea
3. Standarde Wireless
4. Modul de functionare 802.11
4.1. Tipuri de pachete
4.2Conectarea la o retea Wireless
5.Concluzii(Lazar Maria si Nistorescu Andreea)
INFRASTRUCTURA WLAN
1.Introducere
O retea wireless (Wi-Fi) WLAN este o retea fara fir, locala, extinsa pe arii limitate, in functie
de echipamentele folosite si de puterea acestora, prin care se poate face transfer de date s
internet folosind undele radio.
WLAN-urile au devenit din ce in ce mai cunoscute, ele putand satisface nevoia tot mai
mare de informatii, in orice loc si oricand. Dezvoltarea rapida a calculatoarelor si a tehnicilor
de retea fara fir au contribuit de asemenea la succesul sau.
Infrastructura consta intr-un AP care actioneaza ca un dispozitiv central pentru reteaua
WLAN.AP controleaza comunicarea dintre toate statiile care sunt conectate si ar putea fi , de
asemenea, conectat la o retea LAN cu fir.Retelele de infrastructura pot fi de asemenea numt
retele bazate pe puncte de acces.
Dispozitive WLAN sunt proiectate si dezvoltate conform standardelor IEEE.
WLAN este forma scurta de retea locală wireless.Wireless LAN functioneaza pe frecvente
radio de obicei, în jurul valorii de 2.5GHz sau 5GHz
Retea de infrastructura
2.Notiuni si configuratii posibile
In WLAN unitatea adresabila este o statie (STA), destinatie a mesajului si care, in general,nu
este o locatie fixa.
Nivelul fizic este diferit fata de cel al retelelor cu fire:
- utilizeaza un mediu de transmisiune care nu are margini absolute, dincolo de care
tranceiverele n-ar fi capabile sa receptioneze;
- nu este protejat impotriva unor semnale externe;
- comunicatia se desfasoara pe un mediu mult mai putin fiabil decat cel cu fire
-are topologii dinamice;
-lipsa unei conectivitati totale (nu orice statie poate "auzi" oricare alta statie)
-are proprietati de propagare variabile in timp si asimetrice;
Transmisia pe o retea wireless se realizeaza prin trimiterea si primirea de unde radio intre un
emitator si un receptor. Cantitatile de date care pot fi transmise, de asemenea, depind de
metoda de date modulare.
Nivelul de atenuare variaza in functie de mediu si de frecventa semnalului.De-a lungul unui
mediu de transmisie un amplificator poate fi adaugat pentru a consolida semnalul.Semnalul
poate fi afectat atat de cauze de mediu cat si de alte radiouri care opereaza in aceeasi
frecventa. Perturbatia este un factor comun atunci cand vine vorba de comunicarii wireless, ea
putand veni de la cuptoarele cu microunde sau de la comunicari de la aceeasi gama de
frecventa.Pentru a reduce perturbarea se poate modifica frecventa.Daca exista o perturbare nu
exista nicio modalitate de a verifica care este cauza.
Echipamentul WLAN este construit in asa fel incat va fi usor de schimbat canalul.
Reteaua wireless are drept componenta principala un echipament care se numeste punct de
acces, carduri de retea wireless si antene.
Punctul de acces este un releu care emite si recepteaza unde radio catre, respectiv de la
dispozitivele din raza sa de actiune.Acesta nu este portabil si este conectat la o retea fixa si are
o raza de aproximativ 100 de metri. Statii, cum ar fi laptop-uri, trebuie sa se asocieze cu
puncte de acces pentru a avea acces la aceasta retea. O retea poate fi construita prin utilizarea
mai multor puncte de acces. O statie poate fi conectata la aceasta retea prin asocierea cu unul
dintre AP-uri. Cand un utilizator se muta in aceasta retea statia poate schimba AP-ul daca are
o legatura de mai buna calitate. Aceasta se numeste roaming.
3.Componentele retelei
a)Setul de servii de baza-BSS
Este o componenta a arhitecturii WLAN IEEE 802.11. Aceasta arhitectura de retea este
construit in jurul unui unui set de servicii de baza(BSS), care este de fapt un set de STAs
(componenta care se conecteaza la mediul wireless, cum ar fi un adaptor de retea sau NIC)
care comunica unul cu altul. Cand unul dintre punctele de acces (AP) este conectat la retea cu
fir, un set de statii radio este mentionat ca un set de servicii de baza (BSS).
Setul de service Basic (BSS) este functionarea normala a unei retele wireless. Aici, punctul de
acces face trecerea de la cablu la reteaua wireless. Aceasta stabileste accesul la reteaua cablata
si invers intr-o celula radio. Punctul de acces furnizeaza o celula wireless (propagare in spatiu
a semnalelor radio), in care el garanteaza o rata de transmisie fixa. Cu toate acestea, toate
dispozitivele wireless trebuie sa imparta aceasta rata de transmisie.
Rata de transport intr-o retea LAN wireless este puternic dependenta de amplasarea si
orientarea tuturor echipamentelor si a mediului. Aici influente fluctuante, cum ar fi umezeala
din aer si structura cladirii joaca un rol important. Unele retele fara fir sunt identificate prin
ESSID-ul lor (Extended Service Set Identifier) sau SSID (Service Set Identifier).
Exista doua tipuri de BSS:
-BSS Independente;
-BSS de infrastructura.
Fiecare BSS are un id numit BSSID, este adresa MAC a punctului de acces
al servicilui BSS.
•BSS-urile independente sunt o retea ad-hoc care nu contin puncte de acces. Din moment ce
acestea nu folosesc puncte de acces, nu se pot conecta la un alt set de serviciu de baza.
• BSS-urile de infrastructura pot comunica cu alte statii care nu sunt in aceeasi baza de
serviciu,stabilite prin comunicare cu altele, prin puncte de acces.
b)Sistemul de distribuire-DS
Un sistem de distributie (DS) conecteaza punctele de acces intr-un set de serviciu extins.
Conceptul de DS poate fi folosit pentru a creste acoperirea retelei prin intermediul serviciului
de roaming intre celule.
DS poate fi cu fir sau fara fir. Sistemele actuale de distributie fara fir sunt bazate in mare parte
pe WDS sau plasa de protocoale, cu toate ca alte sisteme sunt in uz.
Configurat corect sistemul de distributie fara fir sau WDS este cheia la formarea unui ESS
functional. Prescurtat ESS, Extended Service Set este o componenta a arhitecturii WLAN
IEEE 802.11 ca extinde gama de mobilitate a unui singur (BSS). Un Service Set Extinsa
(ESS) este un set de doua sau mai multe BSS-uri care formeaza o singura subretea.WDS este
responsabil pentru urmarirea locurile de fiecare client in setul de servicii extins. Wireless
Distribution System ofera cadrelor punctul de acces corect. Punctul de acces furnizeaza in
cele din urma pachetul catre clientul specific.
(http://thebestwirelessinternet.com//wp-content/uploads/2014/02/extended-service-set.jpg)
Fig. Sisteme de distributie si puncte de acces
In standardul IEEE 802.11 nu se mentioneaza nimic in legatura cu locatiile fizice
relative ale BSS - urilor (ele se pot suprapune partial, pot fi disjuncte, distantele intre BSS -
uri nu sunt limitate).
(http://www.juniper.net/documentation/en_US/network-director1.5/topics/concept/wireless-
ssid-bssid-essid.html)
4.Avantaje si Dezavantaje
a)AVANTAJE
1.WLAN-urile ofera unele avantaje fata de reteaua fixa. De exemplu, mai mult
flexibilitate,mobilitate si scalabilitate sunt trei dintre ele.
2.Configuratiile pot fi usor schimbate, de exemplu dintr-o retea ad-hoc
la o retea completa de infrastructura constand din mii de utilizatori.
3. Retele fixe pot fi greu de instalat in unele medii.Distantele pot fi prea mari pentru cabluri si
o problema comuna este distrugerea acestora. Cu o retea WLAN aceasta problema nu exista.
O alta problema cu aceasta, este costul de instalare care vine cu o retea prin cablu, cost ce
poate fi cu mult diminuat cu WLAN.
4. Pot colabora la diferite proiecte cu intindere geografica mare folosind comunicatii vocale:
- e-mail-uri
- transmisii de date cu costuri foarte mic
b)DEZAVANTAJE
1. Pe langa cea mai usoara utilizare si cea mai mare flexibilitate, o retea wireless este totodata
si cea mai expusa din punct de vedere al vulnerabilitatii la interceptari neautorizate.La nivelul
fizic, oricine poate sa acceseze o retea wireless.
2. Pe masura ce numarul de calculatoare care folosesc aceasta retea creste, rata de transfer de
date la fiecare calculator va scadea in mod corespunzator.
3.Este dificil sa se garanteze securitatea si necesita configurare.
4. Dispozitivele vor functiona doar la o distanta limitata de la un punct de acces, cu distanta
determinata de standardul utilizat.
5.O retea WLAN ar trebui sa fie un supliment la o retea LAN prin cablu si nu o solutie
completa.
2. Notiuni introductive despre tehnologia Wireless
Termenul “Tehnologii Wireless” inglobeaza mai multe lucruri: GPS(Global
Positioning System), radio FM/AM, IEEE 802.11, retele mobile de telefonie si alte
dispozitive ce comunica intre ele fara o conexiune fizica.
Echipamentele wireless folosesc frecvente radio pentru a putea comunica. Aceste
emisii electromagnetice sunt cuprinse in intervalul de 3 Hz pana la 300 GHz. Desi genereaza
emisii electromagnetice, un cuptor cu microunde nu este considerat un dispozitiv wireless
pentru ca acesta nu foloseste undele radio pentru a comunica.
Transmisiile prin frecvente radio sunt reglementate de diverse organizatii in functii de
anumite granite geografice. La nivel international, ITU (International Telecomunications
Union ) coordoneaza alocarea frecventelor radio. Aceste reglementari afecteaza proitectarea si
implementarea retelelor wireless. Problemele de propagare a frecventelor radio ce sunt
prezente intr-o anumita zona, ar putea sa nu fie o problema in alta zona asta din cauza
alocarilor regionale. De exemplu, frecventele de la 222 MHz pana la 225 MHz sunt
disponibile pentru folosire de catre amatori radio din U.S. , dar in U.K. aceste frecvente sunt
rezervate pentru scopuri miltiare. Astfel producatori de dispozitive wireless trebuie sa fie in
concordanta cu aceste reglementari si produca dispozitive compatibile cu regiunea pentru care
sunt produse.
IEEE ( Institute of Electric and Electronics Engineers ) iau aceste diferente regionale
in considerare cand proiecteaza standarde pentru retelele wireless. Un aspect vizibil al acestor
reglementari este reprezentat de numerotarea canalelor de transmisie in standardele IEEE
802.11X. Componentele wireless din calculatoare precum si in alte echipamente de retea, sunt
bazate pe protocoalele 802.11X.
Bluetooth este un alt protocol foarte intalnit, folosit pentru comunicatii. Protocolul
bluetooth este de obicei folosit pentru dispozitive cum ar fi telefoane mobile, casti, camere
digitale si alte dispozitive ce nu sunt vazute a fii calculatoare.
Spre deosebire de protocolul IEEE 802.11X, protocolul Bluetooth a fost conceput
pentru a conecta dispozitive mici, portabile intr-o retea mica individuala numita PAN (
Personal Area Network ). Protocolul Bluetooth a fost proiectat de catre Bluetooth SIG (
Special Interest Group ).
2.1.Frecvente Radio
Tehnic vorbind, RF ( Radio Frecenta ) se refera la orice semnal aflat intre 3 Hz si 300
GHz. Semnalele ce cad in aceasta plaja de frecvente sunt capabile sa se propage in spatiu sub
forma de unda electromagnetica. Distanta pe care aceste semnale o pot strabate este
influentata de factori precum frecventa semnalului si conditiile atmosferice.
Sistemele de comunicatii moderne sunt in general fabricate folosind acelasi set de
componente fundamentale. Desi conceptul s-a schimbat in decursul anilor, componentele de
baza sunt foarte similare cu componentele folosite in radiourile timpurii.
Diagrama bloc a componentelor unui sistem de comunicatii wireless [1]
Figura prezinta o diagrama bloc ce ilustreaza componentele de baza folosite atat in
comunicatiile analogice traditionale cat si intr-o retea tipica de comunicatii wireless 802.11.
Ambele sisteme contin in mare aceleasi componente pentru blocul RF front-end si blocul de
emisie-receptie. Principala diferenta dintre cele doua sisteme este formatul in care sunt
primite si transmise datele.
Pentru radiourile digitale, fluxul de biti trebuie convertit in semnal analogic printr-un
proces numit modulare. Blocul de emisie-receptie se ocupa de procesul de a converti un
semnal de frecventa joasa intr-un semnal de frecventa inalta. Tot aici, un semnal radio
purtator este generat la frecventa ce va fi folosita pentru transmisia datelor.
Desi semnalul ce iese din blocul emisie-receptie este potrivit pentru frecventa de
transmisie wireless, este inca prea slab pentru a fi propagat pe o distanta apreciabila. Si orice
semnal primit de antena va fi prea slab pentru a fi trimis direct la emisie-receptie. Blocul RF
front-end deserveste doua functii: aplifica semnalele ce vin de la blocul emisie-receptie la
nivel de putere potrivit pentru transmisie si amplifica semnalele slabe ce sunt receptionate de
antena la un nivel ce poate fi detectat de blocul emisie-receptie.
2.1.1 Semnalele de Radio Frecventa
Exista doua metode pentru a analiza orice semnal analogic: analiza in domeniul timp si
analiza in domeniul frecventa. Domeniul timp este atunci cand un semnal este reprezentat
grafic in functie de timp. Pe de alta parte reprezentarea in domniul frecventa este facuta
posibila prin folosirea transformatei Fourier, ce permite unui semnal din domeniul timp sa fie
separat in componente sinusoidale individuale.
Grafic al unui semnal 802.11a 54-Mbps in domeniul timp [1]
Grafic al unui semnal 802.11a 54-Mbps in domeniul frecventa [1]
Analiza in domeniul frecventa este o metoda multa mai intuitiva, deoarece ne arata
mult mai clar toate componentele spectrale ale unui semnal. Acest lucru este avantajos
deoarece majoritatea modulatiilor codifica datele in domeniul frecventa.
Una dintre caracteristicile unui semnal analogic este cat de mult spectru ocupa, sau il
alte cuvinte, cat de larg apar semnalele cand sunt observate in domeniul frecventa. Acesta
caracteristica mai este mentionata ca si latime de banda. De exemplu, pentru semnalul din
imaginea de mai sus, latimea de banda este de aproximativ 16.6 MHz. Un semnal radio FM
ocupa de exemplu o latime de banda de 150 kHz, ce este mult mai mic comparat cu o latime
de banda a unui semnal tipic de WLAN de 16.6 MHz. Astfel, in mod normal, cut cat sunt
transmise mai multe date per semnal, cu atat avem latimea de banda mult mai ocupata.
Modularea este procesul prin care se codifica datele ce urmeaza a fi transmise de un
sistem de comunicatii. Acest lucru este realizat prin convertirea datelor din formatul lor nativ
( digital sau analogic ) intr-un semnal analogic ce este potrivit pentru transmisia RF. Metoda
prin care acest proces va fi dus la bun sfarsit depinde de tipul de date ce urmeaza a fi
transmise precum si mediul prin care urmeaza sa se propage semnalul.
Diversele tipuri de modulari pot sa fie impartite in doua mari categorii: analogice si
digitale. Cele doua tipuri predominante ale modularii analogice sunt modularea in amplitudine
si in frecventa. Sunt numeroase tipuri de modulari digitale, dar cele de interes pentru WLAN
sunt PSK, CCK si QAM.
2.1.2 Modularea analogica este procesul prin care un semnal de intrare analogic este
convertit intr-un semnal ce este potrivit pentru transmiterea RF. Este efectuat prin variatia
fazei sau/si amplitudinii ale unui semnal purtator in functie proprietatiile semnalului analogic
de intrare. Tehnicile de modulare analogica sunt ideale pentru semnalele ce sunt analogice
prin natura, cum ar fi vocea umana sau muzica. Desi modularea analogica poate sa fie folosita
pentru transmitere de date, ea este ineficienta comparata cu tehnicile de modulare digitale.
Pulse Modulation ( PM ) – este metoda de modulare cea mai de baza. Modularea pulsului este
capabila numai de a oferi o stare de “on” sau “off” prin oprirea sau pornirea transmitatorului
RF. Acest tip de modulare ar putea fi folosit pentru a transmite date in format binar, nu este
eficienta pentru transmiterea unor cantitati mari de date. PM este inca folosit in mod uzual
pentru transmiterea de semnale cu trafic mic de date cum ar fi codul Morse.
Amplitude Modulation ( AM ) – aceasta este una dintre cele mai des intalnite tehnici
de modulare analogica. Este realizata prin variatia amplitudinii semnalului purtator in functie
de amplitudinea semnalului analogic de intrare. Cum amplitudinea semnalului de intrare
variaza in timp, amplitudinea semnalului purtator este proportinala cu variatia in timp a
semnalului de intrare. AM este folosit in mod normal in comunicatii de lunga distanta, radio si
in initial in retelele de telefonie mobila vechi.
Semnal audio [1]
Semnal AM modulat [1]
Frequency Modulation ( FM ) – aceasta este o alta tehnica clasica de modulare. Intr-un
semnal modulat in frecventa, este frecventa semnalului purtator cea care variaza in timp.
Cantitatea de variatie in semnalul purtator este determinata de amplitudinea semnalului de
intrare.
Semnalul FM modulat [1]
2.1.3 Modulare digitala este procesul de conversie al unui flux de date digitale intr-un
semnal analogic potrivit pentru transmisia in RF. Un flux binar de date trecut printr-un
procesor de semnal digital (DSP) si printr-un convertor digital-analogic (DAC) obtinem un
semnal de iesire analogic. Este important sa retinem ca semnalul digital nu este convertit
direct in semnal analogic. DSP-ul analizeaza datele digitale si sintetizeaza un semnal analogic
in functie de tipul de modulatie folosit pentru a reprezenta datele digitale.
Primul pas, efectuat de catre DSP, este ca fluxul de date digitale sa fie impartit in
grupuri de dimensiuni egale numite simboluri. Numarul de biti continut sau reprezentat de
simbol depinde de tipul de modulare folosita, dar majoritatea tehnicilor moderne de modulare
pot reprezenta oriunde de la 1 la 6 biti per simbol. Aceste grupuri de biti sunt apoi folosite
pentru a forma o secventa de simboluri. Feicare dintre aceste simboluri reprezinta o iesire
unica analogica din DAC. Acest proces de a separa fluxul de biti in simboluri folosind
modulare 16-QAM este prezentat in imaginea de mai jos.
Procesul de divizare a unui flux de biti in simboluri individuale folosind modulatia 16-QAM
[1]
Pentru a reprezenta iesirea analogica din DAC intr-o maniera grafica, o reprezentare
numita diagrama “constelatiei” este folosita. O diagrama de acest tip de obicei reprezinta
diverse magnitudini si faze ale semnalului analogic generat. Punctele unui diagrame de tip
constelatie reprezinta o combinatie unica de faza si magnitudine. Rata la care DSP trece prin
secventa de simboluri se numeste rata de simbol. Aceasta rata este de obicei reglementata de
standardul wireless folosit.
Diagrama constelatie ce arata tranzitia intre simboluri [1]
Phase Shift Key (PSK) – este una dintre cele mai simple modulari digitale si una dintre cele
mai robuste. Aceste avantaje vin desigur cu un cost, si anume, rata cu care se transfera datele
este mica comparat cu celelalte tipuri de modulari.
Complementary Code Keyring (CCK) – acesta a fost aplica in standardul 802.11b
pentru ratele de transfer de 5.5 si 11 Mbps. A fost folosit pentru ca permitea transfer mare de
date cat si un trasfer de date mai lent de 1 si 2 Mbps. Acest lucru a permis retelelor sa obtina
viteze mai mari si in acelasi timp sa fie si compatibile cu dispozitive ce foloseau tehnologii
802.11 mai vechi.
Quadrature Amplitude Modulation (QAM) – aceasta tehnica este complexa si capabila
de rate de transfer foarte mari. Acest lucru este posibil datorita numarului mare de simboluri
ce pot fi create folosind aceasta tehnica. Exista multe tipuri de QAM, dar cel mai intalnite
sunt 16-QAM si 64-QAM, fiecare fiind numita dupa numarul de simboluri folosite in
modulatie. Fiecare simbol dintr-o modulare 16-QAM reprezinta 4 biti, si fiecare simbol din
64-QAM reprezinta 6 biti.
Simbolurile sunt construite din variatia magnitudinii si fazei semnalului. Fiecare
combinatie unica reprezinta un simbol. In majoritatea semnalelor QAM, cand aceste simboluri
sunt puse pe diagrama, sunt vizibile ca si o retea drepunghiulara.
Diagrame constelatie pentru semnale 16-QAM si 64-QAM [1]
2.1.4 Multiplexarea este procesul de divizare a unui singur canal de comunicatii in mai multe
subcomponente astfel incat acel canal sa fie impartit de mai multe surse si destinatii. Maniera
in care canalul este impartit depinde de tipul de multiplexare folosit.
Frequency Division Multiplexing (FDM) – aceasta este cea mai simpla forma de
multiplexare. In aceasta forma de multiplexare, o frecventa separata este folosita pentru
fiecare semnal. Pentru ca orice semnal modulat are o latime de banda alocata asociata,
spectrumul disponibil este de obicei impartit in canale cu fiecare canal avand cu putin mai
multa latime de banda decat semnalul ce este destinat sa incapa pe acel canal. Aceste canale
sunt atribuite fiecarui utilizator in parte, ceea ce insemna ca utilizatorii nu pot sa foloseasca
acelasi canal. Cand sistemul ramane fara canale disponibile, va pune in asteptare urmatorii
utilizatori pana cand se deconecteaza cineva.
Folosirea unui canal pentru fiecare semnal diferit [1]
Time Division Multiple Access (TDMA) – aceasta tehnica multiplexeaza fiecare canal
intr-o dimensiune temporala prin impartirea canalului intr-un numar finit de “timeslots”.
Feiare timeslots este un segment scurt de timp ce este alocat pentru un individ, timp in care
utilizatorului ii este permis sa transmita si sa primeasca date. De indata ce fiecarui utilizator i
s-a dat o sansa sa comunice cu sistemul, sistemul va incepe sa cicleze printre timeslots inca o
data. TDMA a fost folosit ca si sistem de multiplexare in vechile retele mobile 2G.
Schema de multiplexare temporala folosita in TDMA [1]
Code Division Multiple Access (CDMA) – fiecare utilizator de pe un sistem CDMA
are o secventa PN unica si proprie ce o pot folosi in procesul de transmitere. Toate secventele
PN folosite pe un canal particular sunt alese in asa fel incat sa fie statistic necorelate. CDMA
permite ca mai multi utilizatori sa foloseasca acelasi frecventa de canal fara sa fie necesara o
sincronizare intre ei.
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) – aceasta, in forma ei pura,
este o tehnica ce permite maximul de transmisie intr-o comunicatie wireless. Acest lucru este
realizat prin impartirea fluxului rapid de date in cateva fluxuri mai incepe ce opereaza in
paralel. Fiecare din aceste fluxuri este apoi modulata in subpurtatori separati folosind tehnici
standarde de modulare. Frecventele subpurtatorilor sunt alese cu grija in asa fel incat sa nu fie
ortogonale cu celelalte, astfel interferentele intre subpurtatori pot fi prevenite. Caracteristicile
OFDM permit viteze mari de care beneficieaza tehnologiile 802.11a si 802.11g.
3.Standarde Wireless
Wireless LAN ( 802.11 a/b/g/n )
Fiecare standard WLAN are referinta un numar ce corespunde standardului IEEE.
Majoritatea standardelor sunt defapt ratificari pentru standardul original 802.11. Sunt multe
standarde existente in ziua de azi, dar cele mai importante si des intalnite sunt 802.11a,
802.11b, 802.11g si 802.11n. Fiecare dintre aceste standarde are anumite caracteristici
particulare fapt ce le face unice.
Protocol Banda de Frecventa Rata de transfer tipica Rata de transfer maxima
802.11 2.4 GHz 1 Mbps 2 Mbps
802.11a 5 GHz 25 Mbps 54 Mbps
802.11b 2.4 GHz 6.5 Mbps 11 Mbps
802.11g 2.4 GHz 11 Mbps 54 Mbps
802.11n 2.5 GHz / 5 GHz 200 Mbps 540 Mbps
802.11a
Acest standard a adus doua mari imbunatatiri. Prima fiind banda de frecventa de 5
GHz ce a deschis mai multe canale de frecventa. A doua fiind noul tip de modulare folosit in
802.11a ce permitea viteze de transmisii de pana la 54 Mbps.
Modularizarea folosita in acest standard foloseste o combinatie de OFDM cuplat cu tehnici
avansate de modulare precum 16-QAM si 64-QAM. Un semnal 802.11a este format din 52
subpurtatori individuali modulati ce sunt combinati apoi pentru a reconstrui semnalul.
Viteza de transfer
(Mbps )
Modularea
54 64-QAM (3/4)
48 64-QAM (1/2)
36 16-QAM (3/4)
24 16-QAM (1/2)
18 QPSK (3/4)
12 QPSK (1/2)
9 BPSK (3/4)
6 BPSK (1/2)
802.11b
Acest standard opereaza in banda ISM 2.4 GHz si suporta rate de transfer mult mai bune
comparate cu standardul original 802.11. Aceasta imbunatatire a transferului de date a fost
posibila prin folosirea modularii CCK.
Viteza de transfer
(Mbps )
Modularea
11 CCK
5.5 CCK
2 DBPSK
1 DBPSK
802.11g
Standardul 802.11g este intr-un fel o combinatie hidrida intre 802.11a si 802.11b.
Functioneaza pe o banda ISM de 2.4 GHz si are aceleasi canale ca si 802.11b, dar
implementeaza aceleasi tehnici de modulare ca si 802.11a. 802.11g este in totalitate
interoperabil cu retelele 802.11b.
Viteza de transfer
(Mbps )
Modularea
54 64-QAM (3/4)
48 64-QAM (1/2)
36 16-QAM (3/4)
24 16-QAM (1/2)
18 QPSK (3/4)
12 QPSK (1/2)
11 CCK
9 BPSK (3/4)
6 BPSK (1/2)
5.5 CCK
2 DBPSK
1 DBPSK
802.11n
Aceasta este cea mai noua si mai buna aditie la suita de standarde wireless LAN. Scopul
principal al acestui standard este sa realizeze o transmisie de date de peste 100 Mbps.
Standardul este in continuua imbunatatire la momentul actual. Foloseste ambele bande de
frecventa 2.4 si 5 GHz.
4. Modul de functionare 802.11
Unul dintre cele mai importante aspecte ale standardului 802.11 sunt regulile impuse
de MAC ( Media Access Control ). Indiferent de nivelul fizic implementat, regulile MAC
raman aceleasi.
Standardul 802.11 specifica doua metode prin care MAC poate functiona: fara
conflicte si bazat pe conflicte. In al doilea mod, statiile se lupta pentru acces la mediu. Similar
cu o retea ethernet in care cand o statie doreste sa transmita prima, astepta sa vada daca sunt
alte statii ce folosesc firul. Aceasta va astepta pana cand mediul de transmitere va fi liber.
Daca o alta statie transmite in acelasi timp aceasta va detecta o coliziune si va elibera firul.
Acesta este la baza algoritmul CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access / Collision
Detection.
Cand 802.11 foloseste modul bazat pe conflicte, foloseste o tehnica asemanatoare.
Marea diferenta fiind faptul ca majoritatea dispozitivelor 802.11 au un singur radio, ceea ce
insemna ca pot sa transmita sau sa primeasca, dar nu in acelasi timp, lucru ce face detectarea
de coliziuni imposibila. In schimb, 802.11 foloseste “collision avoidance”, bazandu-se astfel
pe CSMA/CA. Acest mod, cunoscut ca si DCF ( Distributed Coordination Function ), mod ce
este folosit de aproape toate retelele 802.11. In modul DCF, statia asteapta pana cand mediu
este clar ca apoi sa retransmita datele. Apoi statia va astepta un mesaj de confirmare de la
destinatie, daca nu primeste unul intr-un anumit timp, acesta va retransmite mesajul cand va
avea ocazia iar.
Celalalt mod in care MAC poate functiona este numit PCF ( Point Coordination
Function ). In acest mod, punctul de acces controleaza tot accesul la mediul de transmisie. In
anumite privinte, acest mod este similar cu modul de functionare al unui retele de tip “token-
ring”, numai ca aici punctul de acces intreaba statiile daca au ceva de transmis. Acest mod
este mai putin intalnit.
4.1 Tipuri de Pachete
Standardul 802.11 imparte toate pachetele in trei categori diferite: date, gestionare si
control. Aceste categorii sunt cunoscute ca si tipuri de pachete. Sunt multe alte subtipuri
pentru fiecare pachet.
Pachetele de control reprezinta cel mai jos nivel de tip de pachet. Sunt numite pachete
de control deoarece sunt strans leate de regulile MAC. La momentul actual standardul
defineste 6 tipuri de pachete de control.
Subtip Descriere
10 Power Save (PS)
11 Request to Send (RTS)
12 Clear to Send (CTS)
13 Acknowledgement (ACK)
14 Contention-Free (CF) END
15 CF – End + CF – ACK
Doua dintre aceste pachete sunt direct legate de modul de functionare PCF. Pachetele
RTS/CTS ajuta la rezolvarea problemei nodului ascuns. Pot fi folosite si pentru evitarea
coliziunii chiar si atunci cand nodul nu este ascuns. Chiar si fara noduri ascunse exista
posibilitatea de aparitie a unei coliziuni cand se doreste transmisia unui packet de dimensiuni
mari. In loc sa transmita un pachet de dimensiunimari, statia poate sa trimita un RTS.
Avantajul este ca timpul pierdut pentru trasnmiterea unui RTS este mai mic. Odata ce statia
primeste CTS-ul generat prin AP se poate transmite un pachet mare fara a risca aparitia unei
coliziuni.
Pachetele PS-Poll sunt folosite de clienti pentru a reprimi segmente de pachete de la
punctul de acces atunci cand clientul foloseste bateria calculatorului pe modul economic.
Pachetele de confirmare sunt de dimensiuni mici si sunt folosite pentru confirmarea
datelor cu transmisie unicast si a anumitor pachete de gestiune.
Pachetele de gestiune ca si pachetele de control sunt fara autentificare. Totusi,
deoarece majoritatea pachetelor de gestiune sunt procesate numai de statii din aceeasi retea
ele pot avea autentificare in viitor.
Pachetele de gestiune sunt folosite pentru a realiza diverse sarcini asociate cu
functionearea unei retele wireless, incluzand lucruri cum ar fi: asocierea la o retea si gasirea
unei retele pentru a se asocia cu ea.
Pachetele de date pot sa fie autentificate in 802.11 atata timp cat o forma de criptare
este activa. Siguranta datelor este strans legata de modul de criptare folosit, de exemplu WEP
ofera siguranta scazuta asupra faptului ca am primit pachet de la cineva din retea, iar
WPA/802.11i ofera o siguranta mult mai ridicata.
Inainte ca QoS(Quality of Service) sa fie introdus au fost 8 subtipuri diferite de
pachete de date. Practic vorbind pachetele de date dintr-o retea non QoS sunt doar 2 subtipuri:
subtipul 0 indica un pachet de date normal si suntipul 4 indica un pachet de nate de tip NULL.
Un pachet de date de tip NULL este de obicel folosit cand un client nu are date pentru transfer
dar vrea sa informeze punctul de acces ca isi schimba modul in economie de baterie.
Spre deosebire de Ethernet majoritatea pachetelor 802.11 au trei adrese: o adresa
sursa, o adresa destinatie si un BSSID (Basic Service Set ID). Campul BSSID identifica in
mod unic punctul de acces si colectia de stati asociate si este adresa MAC a punctului de
acces. Cele trei adrese spun pachetelor unde se duc, de unde vin si prin ce punct de acces
merg.
Nu toate pachete au totusi trei adrese. Deoarece dorim sa nu avem congestii in retea
este folosit un numar minim de biti pentru pachetele de control.
IEEE foloseste termeni diferiti pentru a descrie adresele din pachetele de control.In loc
de o adresa destinatie pachetele au o adresa de primire si in loc de o adresa surasa au o adresa
de transmitere. Cel mai des intalnit pachet de control este ACK.
4.2 Conectarea la o retea Wireless
Presupunand ca o statie a gasit o retea wireless, cu care doreste sa se conecteze, va
derula un mecanism ce o va autentifica si ii va permite accesul la retea. Primul lucru pe care il
va face, va fi sa trimita o cerere de autentificare. Aceasta autentificare este doar o formalitate.
Standardul 802.11 folosea o schema de autentificare cu cheie comuna, ce prevenea utilizatori
sa se conecteze daca nu cunosteau cheia. Aparent, acest tip de autentificare este mult mai
daunator ca o retea wireless fara autentificare. Din aceasta cauza se prefera lispa autentificarii.
Presupunand ca reteaua este configurata corect si ca nu ar avea autentificare, punctul
de acces va raspunde cererii de autentificare cu un raspuns ce va indica ca acea statie este
autentificata. Dupa aceasta statia va trimite o cerere de asociere.
Pachetul de cerere de asociere este interesant, doarece necesita sa aiba setat campul
SSID sau denumirea retelei cu care doreste sa se asocieze. Unele retele incearca sa tina
aceasta informatie secreta, in ciuda faptului ca toti clienti trebuie sa trnasmita in clar aceasta
informatie cand doresc sa se conecteze.
Cererile de asociere contin numai informatii folositoare pentru acces point. Cand o
statie se asociaza, ea ii va da de stire punctului de acces ce viteze suporta, ce slot time ar putea
folosi si alte informatii asemanatoare.
Punctul de acces va raspunde la cerere cu un raspuns de asociere. Noile informatii
transmise in raspunsul de asociere sunt codul de stare ( cu success in cazul acesta ) si AID-ul
statiei ( Association ID ). AID-ul este folosit pentru a identifica clientii.
Conectarea la o retea Wi-Fi fara autentificare [1]
5. Concluzii
Cererea pentru noi capabilitatii si imbunatatiri a adus la dezvoltarea masiva a
tehnologiei wireless. Vechile probleme sunt rezolvate si apar altele noi. Cum tehnologia
wireless se imbunatateste si tehnologia implementata devine mult mai accesibila. Prin
intelegerea conceptelor de baza putem sa avem o viziune mult mai ampla asupra problemelor
de securitate si arhitectura a tehnologiei.
Tehnologia wireless a progresat foarte mult in ultimii ani, ajungand de la simple
transmisii radio la o tehnologie complexa ce poate transmite cantitati mari de informatii rapid.
Bibliografie
[1] – Hacking Exposed – Wireless Security Secrets & Solutions / Johnny Cache, Vincent Liu
[2] - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY)
Specifications - IEEE Standard for Information technology
[3] – Wi-Fi Security – WEP, WPA and WPA2 / Guillaume Lehembre
http://www.hsc.fr/ressources/articles/hakin9_wifi/hakin9_wifi_EN.pdf
[4] - http://www.howtogeek.com/167783/htg-explains-the-difference-between-wep-wpa-and-
wpa2-wireless-encryption-and-why-it-matters/
[5] - http://pages.cs.aueb.gr/~efstath/wpa.pdf
[6] –
http://www.webopedia.com/DidYouKnow/Computer_Science/wireless_networks_explained.a
sp
[7] - http://en.wikipedia.org/wiki/Wired_Equivalent_Privacy
[8] - http://www.isaac.cs.berkeley.edu/isaac/wep-faq.html
[9] - http://www.networkworld.com/article/2300056/network-security/the-importance-of-
wireless-security.html
[10] - http://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/15-years-of-wi-fi