Современные информационные технологи/Информационная безопасность

Дубчак О. В., Мальцев О.І.

Національний авіаційний університет, Україна

ОРГАНІЗАЦІЯ ЗАХИЩЕНОГО ЗВ’ЯЗКУ НА БАЗІ СТАНДАРТУ IEEE 802.11

Вступ Останнім часом бурхливий розвиток спостерігається в сфері бездротових мереж для фіксованого й мобільного доступу. Серед значної кількості стандартів і технологій можна виділити персональні бездротові мережі, наприклад, IEEE 802.15.1 - Bluetooth, локальні бездротові мережі передачі даних - IEEE 802.11 - Wi-Fi, і регіональні - IEEE 802.16 - WiMax.[2]

Актуальність Випереджальними темпами розвиваються конкуруючі мобільні технології, засновані на бездротовому доступі. Це, насамперед, VoIP через точки доступу Wi-Fi і WiMах.

Постановка завдання Стандарт IEEE 802.11 містить більше десяти різновидів, з яких найбільше практичне застосування знайшли IEEE 802.11b, IEEE 802.11g і IEEE 802.11n. Як відомо, у бездротових мережах дані передаються за допомогою радіосигналу, що не має чітко окреслених границь і точок термінації.[4] У даному стандарті передбачене забезпечення безпеки даних, що включає аутентифікацію і шифрування даних за алгоритмом RC4 з 40-розрядним ключем. На фізичному рівні стандарт припускає використання одного із двох типів радіоканалів і одного типу каналу інфрачервоного діапазону. Обидва типи радіоканалів використовують технологію розширення спектра, що приводить до зменшення середнього значення спектральної щільності потужності сигналу завдяки розподілу енергії в смузі частот, значно ширшій, ніж необхідно для забезпечення заданої швидкості передачі. Ця технологія дозволяє зменшити рівень створюваних перешкод і забезпечує підвищену завадостійкість прийому. [3]

Мета роботи – розглянути і порівняти можливості типів радіоканалів, що використовуються для комунікації в бездротовій локальній мережній зоні.

Перший тип радіоканалу - Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Radio PHY. Передбачено швидкість передачі 1 Мб/с (можливо 2 Мб/с). Версія 1 Мб/с використовує дворівневу гауссову частотну модуляцію (2GFSK), а версія 2 Мб/с - чотирьохрівневу (4GFSK). За швидкості 1 Мб/с частота сигналу змінюється на тривалості символу повідомлення, що дорівнює 1 мкс, відповідно до гауссова закону від номінального значення до значення +170 КГц і повертається до номінального значення. Для передачі нуля частота сигналу змінюється на величину -170 КГц. Для швидкості 2 Мб/с передбачено чотири рівні відхилення частоти (+225, +75, -75, -225 КГц), тому кожне елементарне посилання - символ переносить два біти повідомлення. Ширина спектра сигналу за таких умов модуляції дорівнює 1 МГц, незалежно від швидкості передачі. Це дає можливість використовувати для передачі 79 частотних позицій у діапазоні від 2402 до 2480 МГц із кроком 1 МГц. Для розширення спектра частота сигналу змінюється за псевдовипадковим законом не рідше одного разу в 400 мс.

Другий тип радіоканалу — Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Radio PHY. У цьому варіанті передбачається передача зі швидкостями 1 і 2 Мб/с. При швидкості передачі 1 Мб/с використовується двійкова фазова маніпуляція — Binary Phase Shift Keying (BPSK). Одиничний біт представляється 11-елементним кодом Баркера виду 11100010010, а нульовий біт — відповідним інверсним кодом. Елементарні символи коду не переносять інформацію, біти передаються відразу всім кодом— прямим або інверсним. Це дозволяє додати сигналу властивості шуму, що забезпечує завадостійкість. Ширина спектра такого сигналу становить 22 МГц. За швидкості 2 Мб/с стандарт передбачає квадратурну фазову маніпуляцію — QPSK. На тривалості символу повідомлення в такому випадку передаються два біти. Для цього необхідно вже не два, а чотири різних сигнали. Тому разом з основним несучим коливанням використовується додаткове, зрушене щодо нього за фазою на градусів. Фазою кожного із цих коливань управляє пряма або інверсна послідовність Баркера, і обоє коливання складаються. Таким чином, на тривалості символу сигнал має чотири ступені свободи, що дозволяють передавати два біти. При цьому швидкість передачі збільшується вдвічі при збереженні тієї ж смуги частот, що й при двійковій передачі. Для передачі сигналу DSSS використовується одна з 14 частотних смуг, що перекриваються, певним стандартом у загальній смузі частот 83,5 МГц.

Для інфрачервоного каналу (Infrared PHY) стандарт передбачає швидкість 1 Мб/с (можливо 2 Мб/с) з імпульсно-позиційною модуляцією. Але, оскільки дальність передачі, передбачена стандартом, не перевищує 20 м, то великого інтересу цей тип каналу не представляє.

Порівняння методів DSSS і FHSS (табл..1[3]) Метод частотних стрибків, так само як і метод прямої послідовності, забезпечує конфіденційність і завадостійкість передач. Завадостійкість забезпечується тим, що за умов неможливості прийому переданого пакета на будь - якому із 79 підканалів, приймач сповіщає про це, і передача даного пакета повторюється на одному з наступних підканалів у послідовності стрибків.

Порівняння методів DSSS і FHSS Таблиця 1

DSSS	FHSS
Вище швидкість (на одну точку доступу)	Вище сумарна швидкість передач в одній соті
Вища стійкість до перешкод	Пристрої дешевше й простіше в установці
Менше потужність, менше перешкод іншим пристроям	Добре відповідає схемі з великою кількістю незалежних передач точка-точка
Краще забезпечує схему точка  - багато точок	Менша дальність
Задовольняє вимоги щодо побудови корпоративних і комерційних мереж	Менш завадостійкий, задовольняє вимоги щодо роботи усередині приміщень

Висновок Отже, проаналізувавши властивості типів радіоканалів технології Spread Spectrum, можна виокремити наступне: обидва забезпечують достатню швидкість передачі та завадостійкість на основі відповідного кодування; за рахунок низької потужності сигналу не створюють перешкоди іншим пристроям; забезпечують конфіденційність передачі; економічні при масовому виробництві.

Література:

1. http://citforum.ru/security/internet/wireless

2. http://kszi.com.ua/

3. http://kunegin.narod.ru/ref1/wireless/secure.htm

4. http:// wi-fi.na.by/