Технология Wi-Fi

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Автоматика и системы управления»

Реферат

по теме: Технология Wi-Fi

Студент гр. 22 З

Ю.Е. Сорокина

Руководитель - преподаватель кафедры АиСУ

Н.Г. Ананьева

Омск 2014

Введение

Мы часто слышим в СМИ о проведении новых проектов по информатизации общества. Так например, можно услышать от наших политиков, что происходит снабжение компьютерной техникой и услугами Интернет деревенских школ и школ малых городов. Но данный процесс проходит очень медленно. Гораздо быстрее происходит развитие компьютерных технологий. В настоящее время существует безграничный по своей насыщенности источник знаний и различных данных.

Это Интернет. С помощью него люди могут выполнять ряд нужных и полезных функций. Одно из этих функций является образование. И не только для школьников и студентов, но и для людей, занятых в разных отраслях производства, науки и общественной жизни страны. Так подсчитано, что для того, чтобы человеку ознакомиться со всеми нововведениями в его области труда необходимо затратить 75% рабочего времени. Но к сожалению, данный ресурс не доступен для большинства населения страны. Это обусловлено многими причинами, о которых мы говорить не будем. Поговорим же непосредственно о том, как можно связаться с Интернет и вообще передать информацию. В настоящее время данные можно передавать по проводным и беспроводным линиям телекоммуникаций. Каждый из данных способов имеет свои плюсы и минусы. В данной работе будет рассмотрена беспроводная технология. А именно мы поговорим о Wi-Fi.

1. Wi-Fi технологии

Wi-Fi (англ. аббревиатура от Wireless Fidelity - беспроводная высокая точность) называется набирающий обороты формат передачи цифровых данных по радиоканалам. Технология Wi-Fi постоянно совершенствуется, что позволяет передавать больший поток данных, обеспечивает более надежную связь и защиту. Последнее время Wi-Fi технологиями снабжаются ноутбуки, сотовые телефоны, КПК, игровые приставки и даже компьютерные мыши.

Очевидно, что освоение этой технологии осуществляется гигантскими темпами, и многие аналитики давно предрекают ей сказочный успех, который может кардинально изменить сегодняшний подход к использованию компьютеров и мобильных устройств. Стандарт Wi-Fi появился еще в середине 90-х и начал активно продвигаться с 2000 года. Тем не менее, до сих пор лишь немногие пользователи представляют себе, что же скрывается за загадочной аббревиатурой Wi-Fi. Данная технология сейчас развивается гигантскими темпами. Внедрение Wi-Fi происходит повсеместно во всем развитом мире.

2. История создания технологии Wi-Fi

Термин «Wi-Fi» изначально был придуман как игра слов для привлечения внимания потребителя «намёком» на Hi-Fi(англ. High Fidelity высокая точность). Несмотря на то, что поначалу в некоторых пресс-релизах WECA фигурировало словосочетание «Wireless Fidelity» («беспроводная точность»), на данный момент от такой формулировки отказались, и термин «Wi-Fi» никак не расшифровывается.

Wi-Fi был создан в 1991 NCR Corporation/AT&T (впоследствии Lucent и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Инициатором и координатором работ выступил комитет по стандартизации локальных сетей IEEE 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineers). В 1990 году по указанию комитета была организована специальная рабочая группа, в задачи которой входила разработка первого полноценного стандарта беспроводных локальных сетей. Wi-Fi технология изначально разрабатывалась для систем кассового обслуживания.

На создание готового продукта потребовалось целых семь лет, и лишь в 1997 году новоиспеченный стандарт IEEE 802.11 был представлен широкой публике. Впрочем, потребители встретили первую версию Wi-Fi без особого энтузиазма - проблема заключалась в том, что на разработку технологии ушло непростительно много времени, и к моменту презентации стандарт успел заметно устареть. Помимо весьма низкой пропускной способности, не превышающей 2 Мбит/с (что тогда уже было просто смешно для локальной сети), мало кого могло устроить посредственное качество связи, чрезмерная медлительность и весьма низкая дальнобойность стандарта, при этом цена на оборудование могла запросто зашкаливать за несколько тысяч долларов.

Однако сама идея беспроводного доступа в Интернет и к ресурсам локальной сети внутри офиса, гостиницы, вокзала или аэропорта была большинством оценена по достоинству. В любом случае, разработчики не собирались прекращать доведение технологии до ума, и осенью 1999 года выпустили сразу две новые спецификации, названные 802.11a и 802.11b, и обеспечивающие максимальную пропускную способность в 54 Мбит/с и 11 Мбит/с соответственно. Первым на прилавки поступило Wi-Fi оборудование, совместимое с 802.11b, и на этот раз народного признания не пришлось долго ждать. В рекордно короткие сроки технологии Wi-Fi удалось выйти на мировую арену и составить серьезную конкуренцию классическим способам организации локальной сети, таким как Ethernet. Этому способствовало резкое падение цен на Wi-Fi оборудование, и, конечно же, избавление от множества «юношеских» проблем технологии Wi-Fi, присущих первой спецификации.

Реальные устройства, поддерживающие стандарт 802.11a, появились в продаже лишь в 2001 году, однако рынок был уже настолько заполнен оборудованием 802.11b, что даже несмотря на практически пятикратно возросшую пропускную способность, первое время новая спецификация оставалась в тени. Следующий виток эволюции технологий Wi-Fi начался летом 2003 года, когда разработчики закончили следующую версию стандарта 802.11g, совмещающую в себе преимущества предыдущих двух редакций. На данный момент большая часть современного оборудования, ориентированного на работу по Wi-Fi, оснащается модулями 802.11g, и при этом готовится к выходу очередная спецификация 802.11n. В ней обещают как минимум двукратное увеличение максимальной скорости по сравнению с 802.11a и 802.11g, а также введение совершенно новых технологий.

адаптер сплот цифровой

3. Оборудование Wi-Fi

Такое оборудование Wi-Fi как адаптеры представляют собой устройства, подключающееся через слот расширения PCI, PCMCI, CompactFlash. Существуют также адаптеры с подключением через порт USB. Благодаря платформе Centrino все современные ноутбуки имеют встроенные адаптеры Wi-Fi, которые совместимы со многими современными стандартами. Wi-Fi- адаптерами, как правило, снабжены и КПК (карманные персональные компьютеры), что также позволяет подключать их к беспроводным сетям. Многие современные мобильные телефоны также оснащены адаптерами Wi-Fi. Некоторые производители выпускают мультимедийные устройства со встроенным оборудованием Wi-Fi.Wi-Fi-адаптер выполняет ту же функцию, что и сетевая карта в проводной сети. Он служит для подключения компьютера пользователя к беспроводной сети.

Для доступа к беспроводной сети адаптер может устанавливать связь непосредственно с другими адаптерам. Такая сеть называется беспроводной одноранговой сетью Wi-Fi или Ad Hoc (в переводе «к случаю»). Адаптер может также устанавливать связь через специальное устройство - точку доступа. Такой режим называется инфраструктурой. Для выбора способа подключения адаптер должен быть настроен либо на использование Ad Hoc, либо инфраструктурного режима.

К дополнительному оборудованию Wi-Fi относятся антенны, адаптеры Power over Ethernet, грозозащита, кабель, коннекторы.

4. Методы передачи сигнала Wi-Fi

Первая спецификация Wi-Fi (802.11) предусматривала передачу сигнала на выбор тремя различными способами. В двух из них использовались радиочастоты в диапазоне от 2400 МГц до 2483 МГц, в частности, один основывался на методе частотных скачков FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), а другой на методе прямой последовательности DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). В третьем же задействовался инфракрасный диапазон, причем между точкой доступа и клиентами не требовалось прямой видимости, так как сигнал должен был передаваться отраженным от потолка.

Однако не будем останавливаться на этом подробнее, ведь сейчас уже непросто найти сети, работающие по этому стандарту. В спецификации 802.11b от былых трех методов остался всего один DSSS. А для стандартов 802.11a и 802.11g был избран новый метод OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), при этом сигнал расщепляется на множество меньших, которые пересылаются одновременно по нескольким частотам. При этом спецификация 802.11a отличается от всех остальных тем, что задействуется другой диапазон частот: 5150-5825 МГц.

Еще одной особенностью Wi-Fi является то, что весь спектр используемых частот условно разделяется на несколько каналов (узких полос частот), частично перекрывающих друг друга. Однако для нормальной работы сети необходимо, чтобы разные каналы не использовали общие частоты, поэтому одновременно в одном месте может работать не более трех каналов в сети 802.11b/g и не более восьми каналов в сети 802.11a.

Кстати, далеко не во всех странах разрешается использовать Wi-Fi на безлицензионной основе - иногда для установки Wi-Fi точки требуется получить соответствующее разрешение, а в некоторых странах и вовсе запрещается занимать определенные частоты, поэтому для этих стран выпускается оборудование Wi-Fi с урезанным диапазоном.

Для всех Wi-Fi спецификаций 802.11 максимальное расстояние уверенного приема сигнала находится в районе 300 - 400 метров для открытых помещений, и 90 метров для закрытых. Данное ограничение не является строгим, и при использовании направленных антенн, в случае прямой видимости, возможно поймать сигнал на расстоянии порядка нескольких километров. Не стоит рассчитывать на то, что максимальная скорость передачи данных будет обеспечиваться на любом расстоянии при отдалении от точки доступа пропускная способность снижается пропорционально расстоянию. Электромагнитные волны в диапазоне 2.4 ГГц весьма болезненно реагируют на прохождение через различные препятствия, поэтому в сильно заставленных помещениях с большим количеством перегородок зона охвата точек доступа резко снижается. В диапазоне 5 ГГц дела обстоят заметно хуже, поэтому для покрытия того же помещения приходится или увеличивать количество точек доступа, или стараться подбирать им оптимальное размещение, например, ближе к потолку, а также оборудовать качественными антеннами. Еще одним фактором, мешающим работе беспроводной сети Wi-Fi, может оказаться другое оборудование, работающее в том же диапазоне частот. Самым ярким примером служат микроволновые печи, которые излучают электромагнитные волны как раз с частотой порядка 2.4 ГГц на которой и работает большинство приемо-передатчиков Wi-Fi сетей (802.11a и 802.11b).

5. Безопасность в сети Wi-Fi

Одной из основных проблем, присущих беспроводным сетям, остается слабая защищенность. Первые годы после появления Wi-Fi большинство беспроводных сетей, построенных по этому стандарту, находились практически в свободном доступе для любого желающего. Для того чтобы свободно подключиться ко всем сетевым ресурсам, достаточно было просто оказаться неподалеку от точки доступа, при этом даже не обязательно заходить внутрь здания, так как сигнал обычно без проблем преодолевает внешние стены. А при использовании хорошей направленной антенны злоумышленник мог подслушать сигнал, находясь и на весьма отдаленной позиции.

Изначально основная надежда на обеспечение безопасности лежала на механизме шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy) с длиной ключа 64 или 128 бит, однако он довольно быстро доказал свою несостоятельность, причем дальнейшее увеличение длины ключа не привело к какому-либо улучшению. Также для обеспечения безопасности можно было установить уникальный код доступа (SSID), который запрашивался у каждого Wi-Fi клиента перед подключением к сети, и настроить список доступа ACL, где строго задать список MAC-адресов устройств, для которых разрешен доступ к сети. Впрочем, все эти методы сложно назвать серьезной защитой.

Естественно, из-за столь низкого уровня безопасности многие компании были вынуждены отказаться от использования беспроводных Wi-Fi сетей исключительно из соображений сохранения конфиденциальности информации. Поэтому перед разработчиками Wi-Fi встала наиважнейшая задача в кратчайшие сроки поднять защищенность Wi-Fi на кардинально новый уровень. Как временная мера, на смену WEP был предложен стандарт безопасности WPA (Wi-Fi Protected Access), который, впрочем, закрывал лишь известные бреши WEP, в основном за счет введения протокола временной целостности ключей TKIP. А на создание принципиально нового стандарта безопасности, названного 802.11i, потребовалось весьма продолжительное время, и он был полностью завершен только к лету 2004 года. Среди нововведений, появившихся в 802.11i, можно отметить замену стандартного способа аутентификации на более совершенный и введение нового механизма шифрования, построенного по алгоритму AES (Advanced Encryption Standard). В целом, новой системе удалось создать серьезную проблему для злоумышленников. Конечно, некоторые проблемы с безопасностью до сих пор остаются, но и их планируется ликвидировать в следующих версиях.

6. Достоинство и недостатки Wi-Fi

К сожалению, в своей нынешней спецификации протокол Wi-Fi не имеет поддержки звука, а потому не может считаться серьезным конкурентом Bluetooth, с точки зрения использования в бытовых устройствах, вроде радио-наушников для сотового телефона. Другой недостаток является следствием увеличения радиуса действия беспроводной связи: устройства Wi-Fi требуют для своей работы гораздо больше энергии по сравнению с Bluetooth.

Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы; во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть еще один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Италия, требуют регистрации всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.
Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.

Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения.

Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты.

Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах, где многие жильцы ставят свои точки доступа Wi-Fi.

Неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости. Уменьшение производительности сети во время дождя.

Перегрузка оборудования при передаче небольших пакетов данных из-за присоединения большого количества служебной информации.

Малая пригодность для работы приложений использующих медиа-потоки в реальном времени (например протокол RTP, применяемый в IP-телефонии): качество медийного потока непредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных, обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферные помехи, ландшафт и иное, в частности перечисленное выше). Несмотря на данный недостаток, выпускается масса VoIP оборудования на базе устройств 802.11b\g, которое ориентировано в том числе и на корпоративный сегмент: однако в большинстве случаев документация к подобным устройствам содержит оговорку, гласящую, что качество связи определяется устойчивостью и качеством радио канала.

Есть и еще одна особенность Wi-Fi, которую можно отнести как к недостаткам (с точки зрения владельца сети), так и к достоинствам стандарта (с точки зрения пользователя, любящего дармовщинку). Дело в том, что из-за достаточно большого радиуса действия Wi-Fi устройств к корпоративным точкам доступа без всяких проблем может подключиться «чужак», примостившийся вместе со своим ноутбуком где-нибудь на скамейке в соседнем парке. В первое время проникать в чужие сети было совсем просто, поскольку они по большей части не имели и намека на безопасность. Хотя, справедливости ради надо сказать, специальный защищенный протокол WEP существовал с момента возникновения стандарта. Однако вопросы безопасности первых владельцев беспроводных точек доступа интересовали мало, и даже возникло мнение, будто бы Wi-Fi и вовсе конструктивно не защищен от постороннего доступа. Сейчас же отношение корпораций к чужакам меняется, поскольку стало ясно беспечность может выйти боком. И дело даже не в дополнительном трафике, хуже, если тайный гость рассылает через корпоративную сеть спам. Для компании, на чьей сети он паразитирует, это может обернуться судебными разбирательствами. Однако даже сейчас, когда объемы постороннего присутствия в беспроводных сетях достигают заметного размаха, защищенными, по самым оптимистичным подсчетам, являются едва ли 40% всех Wi-Fi сетей.

Главными преимуществами Wi-Fi является возможность сделать сеть без прокладывания кабеля, что непременно уменьшит стоимость развертывания сети интернет. Так же это позволит подключаться к интернету в тех местах, где невозможно физически проложить кабель (горные местности, здания, имеющие историческую ценность). Wi-Fi дает возможность мобильным устройствам подключаться к интернету на большой скорости. Так же все устройства, в которых есть модулю Wi-Fi, гарантируют что он будет функционировать с прочими устройствами, благодаря обязательной спецификации Wi-Fi, где бы он не стоял. Wi-Fi даст вам возможность перемещаться по всему дому, минуя провода. Теперь можно ходить с ноутбуком или планшетником по квартире и у вас везде будет интернет. Излучения от Wi-Fi модулей, как минимум в 10 раз меньше чем от любого мобильника.

7. Места применения

Wi-Fi используется для создания беспроводной локальной сети дома, на предприятиях, в развлекательных заведениях и даже в общественном транспорте. Если говорить о кафе и ресторанах, то доступ к бесплатной беспроводной сети в данном случае применяется для привлечения клиентов. Широкое распространение технологии беспроводной передачи данных обусловлено преимуществами, которые она дает пользователям:

- во-первых, дешевизна. Для развертывания сети не требуется прокладывать провода, что существенно снижает стоимость данного процесса;

- во-вторых, мобильность. Наличие точки доступа к беспроводному интернету позволяет пользователям относительно свободно перемещаться по офису, дому (в пределах действия сети);

- в-третьих, интернетом могут пользоваться одновременно несколько клиентов.

8. Законный статус

Законный статус Wi-Fi различен в разных странах. В США диапазон 2.5 ГГц разрешается использовать без лицензии, при условии, что мощность не превышает определенную величину, и такое использование не создает помех тем, кто имеет лицензию.

В России использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Для легального использования внеофисной беспроводной сети Wi-Fi (например, радиоканала между двумя соседними домами) необходимо получение разрешения на использование частот. Действует упрощенный порядок выдачи разрешений на использование радиочастот в полосе 2400 МГц (стандарты 802.11b и 802.11g), для получения такого разрешения не требуется частное решение ГКРЧ. Для использования радиочастот в других диапазонах, в частности 5 ГГц (стандарт 802.11a), необходимо предварительно получить частное решение ГКРЧ. В 2007 году ситуация изменилась с выходом документа: Постановление от 25 июля 2007 г. N 476 О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 12 октября 2004 г. 539 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств».

За нарушение порядка использования радиоэлектронных средств предусматривается ответственность по статьям 13.3 и 13.4 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях (КоАП РФ). Так, в июле 2006 года несколько компаний в Ростове-на-Дону были оштрафованы за эксплуатацию открытых сетей Wi-Fi (хот-спотов). Совсем недавно Федеральная служба по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия издало новое разъяснение использования и регистрации всех устройств, использующих Wi-Fi. Позднее оказалось, что существует комментарий Россвязьохранкультуры, который частично опровергает недоразумения, развитые сетевыми СМИ.

На территории Украины использование Wi-Fi без разрешения УДЦР (Український державний центр радіочастот) возможно лишь в случае использования точки доступа со стандартной всенаправленной антенной (<6 Дб, мощность сигнала ? 100 мВт на 2.4 ГГц и ? 200 мВт на 5 ГГц) для внутренних (использование внутри помещения) потребностей организации (Решение Национальной комиссии по регулированию связи Украины № 914 от 2007.09.06) В случае сигнала большей мощности либо предоставления услуг доступа в Интернет, либо к каким-либо ресурсам, необходимо регистрировать передатчик и получить лицензию УДЦР.

Заключение

В данной работе было рассказано о беспроводной технологии Wi-Fi. Нельзя не сказать, что технология Wi-Fi преследует в будущем несколько нереальные для нас пока цели. Для нашего понимания трудно представить, что когда-нибудь возможно будет, просто гуляя по городу, воспользоваться беспроводным выходом в Интернет. Не стоит также забывать о том, что беспроводная технология и технологии спутниковой передачи информации и мобильной связи это разные вещи. Также очень важно понимать, что к тому моменту, когда мы сможем в полной мере ощутить все достоинства данной технологии, в нее может быть внедрено еще много нового и полезного. Несомненно, за технологией Wi-Fi будущее, но в нашей стране она пока не находит серьезной поддержки у широких масс.

Библиографический список

1. Технология Wi-Fi [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://works.tarefer.ru/69/100388/index.html

2. Недостатки и преимущества технологии Wi-Fi [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.weburoki-start.ru/uroky_js.php

3. История развития технологии Wi-Fi [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1867478

4. Технология Wi-Fi [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.osp.ru/os/2008/03/179470

Размещено на Allbest.ru