К.т.н. Чунарьова А.В., Ярмак О.М.

Національний авіаційний університет (НАУ), Україна

АНАЛІЗ СУЧАСНИХ СТАНДАРТІВ WI-FI МЕРЕЖ

Актуальність. На сьогоднішній день збільшення кількості користувачів інформаційних систем та їх інформаційних потоків, ставить гостру необхідність в впровадженні бездротових мереж Wi-Fi. Кількість користувачів бездротового зв’язку зростає з кожним днем, що призводить до збільшення вимог до якості та безпеки W-fi- мереж і ставить нові завдання перед розробниками обладнання бездротового зв’язку. Це приводить до покращення існуючих та створення нових стандартів бездротового зв’язку. На сьогоднішній день серед усіх існуючих стандартів передачі найактуальнішими є група стандартів IEEE 802.11. Група IEEE 802.11 розвивається дуже активно і сьогодні включає в себе 11 підгруп, відповідальних за розробку специфічних проблем, пов’язаних з оптимізацією фізичного рівня, удосконаленнями МАС-рівня, інформаційною безпекою та сумісністю устаткування від різних виробників.

Метою даної статті являється проведення порівняльного аналізу сучасних стандартів органызації та побудови захищених Wi-Fi мереж. На сьогоднішній день на практиці найчастіше використовують п’ять стандартів – це: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11i та 802.11n. Відрізняються ці стандарти як максимально можливою швидкістю передачі даних, рівнем безпеки та захисту інформаційних ресурсів і радіусом дії.

Стандарт 802.11a. Стандарт бездротових мереж, заснований на передачі даних в діапазоні 5 ГГц, що складається з двох частотних смуг загальною шириною 300 МГц. Перша полоса 5,15-5,35 ГГц, друга – 5,725-5,825 ГГц. При цьому перша смуга розділена на дві по 100-МГц частини. Таким чином, для передачі використовується три смуги по 100-МГц, які не перекриваються. Кожна з трьох смуг передбачає різні обмеження на потужність: 50 мВт в "нижньому", 250 мВт в "середньому" та до 1 Вт у «верхньому» діапазоні частот. Максимальна швидкість передачі даних становить 54 Мбіт/с. У більш поганих умовах (наприклад при наявності перешкод або сильно зашумлених середовищі), передача даних може здійснюватися із швидкістю 48, 36, 24, 18, 12 і 6 Мбіт/с. Для роботи одночасно доступно до 12 каналів. Є можливість одночасного використання двох каналів, швидкість при цьому подвоюється [1].

Стандарт 802.11b. Стандарт для бездротової передачі даних, який працює в діапазоні від 2,4 до 2,483 ГГц(полоса частот, яку займає - 83,5 МГ).. Весь діапазон розділений на три незалежні канали, тобто на одній території, не впливаючи на роботу один одного, можуть працювати три бездротові мережі. У цьому стандарті передбачено 2 види модуляції - DSSS и FHSS. Всі продукти, які працюють за стандартом 802.11b, проходять сертифікацію міжнародною організацією WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), більш відому як
Wi-Fi Alliance. Максимальна швидкість передачі даних - 11 Мбіт/сек. Протягом досить тривалого періоду цей стандарт активно використовувався для побудови бездротових мереж, але незабаром його замінив більш прогресивний стандарт G. Для роботи доступно 13 каналів (одночасно до 3). Основна перевага 801.11b - загальна доступність та низька ціна. Недоліки стандарту 802.11b, такі як низька швидкість передачі даних (практично в 9 разів менше, ніж швидкість в мережі 100Base-TX) і використання радіочастоти, що збігається з частотою радіовипромінювання деяких побутових пристроїв. Для захисту використовується протокол WEP, який охарактеризував себе не з кращого боку і був зламаний кілька років тому [1-4].

Стандарт 802.11g. Стандарт, що працює в діапазоні 2,4-2.483 ГГц. Був затверджений в 2003 році. Максимальна швидкість передачі даних - 54 Мбітс, що в рази більше максимальної швидкості його попередника. Він, як і стандарт b, розділений на три незалежні канали, що дозволяє працювати трьом бездротових мережам на одній території. Для збільшення швидкості обміну даними в цьому стандарті використовується метод модуляції з ортогональним частотним мультиплексуванням (OFDM), а також метод двійкового пакетного згорточного кодування (PBCC). Потужність пристроїв даного стандарту складає 10-100 мВт Основні переваги цього стандарту - більш низьке споживання енергії, висока пропускна здатність і дальність дії. Даний стандарт підтримує використання протоколів шифрування WPA і WPA2, які надають набагато більш високий рівень захисту, ніж протокол WEP, який використовується в стандарті 802.11b.

Стандарт 802.11i. Стандарт, який усуває недоліки в області безпеки попередніх стандартів. Він вирішує проблему захисту даних канального рівня і дозволяє створювати безпечні бездротові мережі практично будь-якого масштабу. Був розроблений в 2004 році. Дозволяє досягти швидкості до 125Мб/с на відстані до 50 метрів. В даному випадку безпосередньо в сам стандарт вбудована підтримка технологій, таких як True MIMO і WPA2. Основною перевагою даного стандарту над попередниками є суттєве підвищення рівня безпеки, за рахунок використання протоколу WPA2. Стандарт отримав новий алгоритм шифрування CMP (для шифрування – AES), покращення аутентифікації (заміна оригінальної схеми аутентифікації протоколом IEEE 802.1X, який припускає, що для отримання авторизованого доступу до мережі користувач повинен пройти аутентифікацію на сервері), була виключена можливість повторного використання ключів шифрування (тепер для будь-якої передачі даних потрібна аутентифікація; при кожному підключенні до точки створюється новий сеансовий ключ) [3].

Стандарт 802.11n. Цей стандарт був прийнятий 11 вересня 2009. Стандарт 802.11n підвищує швидкість передачі даних практично вчетверо в порівнянні з пристроями стандартів 802.11g (максимальна швидкість яких дорівнює 54 Мбіт / с), за умови використання в режимі 802.11n з іншими пристроями 802.11n. Теоретично 802.11n здатний забезпечити швидкість передачі даних до 480 Мбіт / с. Пристрої 802.11n працюють в діапазонах 2,4-2,5 або 5,0 ГГц. Крім того, пристрої 802.11n можуть працювати в трьох режимах: Legacy, в якому забезпечується підтримка пристроїв 802.11b/g і 802.11a; Mixed, в якому підтримуються пристрої 802.11b / g, 802.11a і 802.11n; «Чистому» режимі - 802.11n (саме в цьому режимі і можна скористатися перевагами підвищеної швидкості і збільшеною дальністю передачі даних, забезпечуваними стандартом 802.11n). Більшість сучасних мережевих пристроїв використовують спрощену версію стандарту, яка не дозволяє скористатися всіма його перевагами. Підсумкова версія стандарту, яка була прийнята 11 вересня 2009 року, забезпечує швидкість до 600 Мбіт / с, багатоканальний вхід / вихід, відомий, як MIMO і більшу площу покриття. Серед інших технічних особливостей стандарту можна виділити здвоєні частотні канали та об’єднання пакетів даних(збільшує ефективність використання частотних каналів, поміщаючи декілька пакетів з даними додатків в один кадр, що передається радіопередавачем) [4].

Таблиця 1. Порівняння основних стандартів Wi-Fi

Стандарт	802.11a	802.11b	802.11g	802.11i	802.11n
Діапазон частот, ГГц	5.15-5.25 5.67-5.85	2.4-2.483	2.4-2.483	2.4-5	2.4-5.85
Рік сертифікації	2001	1999	2003	2004	2009
Кількість абонентів на канал	50	10	50	до 100	більше 100
Макс. швидкість обміну даними	54Мбіт/с	11Мбіт/с	54Мбіт/с	125Мбіт/с	600 Мбіт/с
Рівень безпеки	низький	низький	високий	високий	високий
Дальність дії, м	10-20	20-100	20-50	50м	100-150м

Висновки. В даній статті проведено порівняльний аналіз сучасних стандартів Wi-Fi мереж. На протязі тривалого проміжку часу слабкою ланкою при функціонуванні бездротових мереж було забезпечення надійної безпеки. Аналіз показав, що кардинальні зміни в області забезпечення інформаційної безпеки розпочалися з появи стандарту IEEE 802.11i, в якому реалізовано нові технології такі як True MIMO і WPA2. Також з появою стандарту IEEE 802.11n взагалі вдалося скоротити проблему безпеки мережі до мінімального рівня. Зараз ведеться розробка стандарту IEEE 802.11ac, який повинен прийти на зміну своєму попереднику 802.11n.

Література

1. Владимиров А.А. «Wi-фу: боевые приемы взлома и защиты беспроводных сетей. - НТ Пресс, 2005. – 464 с.

2. Джим Гейер Беспроводные сети.Первый шаг. - СПб.:Вільямс, 2005. - 189 с.

3. Джон Росс. Wi-Fi. Беспроводные сети. Установка. Конфигурирование. – CПб.:НТ Пресс, – 2006.

4. Педжман Р., Джонатан Л. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. - СПб.:Вильямс, 2004 -302 с.