Анализ технологий
беспроводного радиодоступа
В
настоящее время увеличивается количество новых локальных сетей, существующие
сети расширяются, возрастает число пользователей этих сетей. Растут также и
требования, предъявляемые к передаваемому трафику, пропускной способности,
протяженности (масштабности), защите информации (при передачи данных) и
стоимости разработки и развертывания сети, причем безопасность информации и
стоимость локальной сети являются одним из главных факторов при ее построении.
Трудности
решения этих задач возникают по ряду причин, но главной вляется именно трудность
преодоления естественных (природных) и искусственных (созданных человеком)
препятствий при прокладке кабеля (большое количество природных помех, таких как
реки, овраги, леса, а также искусственно созданных: здания, железнодорожные
пути).
Для
решения этой задачи применяется беспроводной доступ к
информационным ресурсам сети с
одновременным обеспечением защиты информации.
Проанализировав существующие стандарты, поддерживающие технологии
беспроводного радиодоступа, с заданной
информационной, можно остановится на
таких стандартах как:
- HiperLAN2;
- IEEE серии 802.11/b/ g, 802.16
HiperLAN2
базируется на недавно разработанной радиотехнологии, созданной специально для
взаимодействий по локальной сети в рамках проекта Broadband Radio Access
Networks (BRAN), реализуемого Европейским институтом стандартов в области
электросвязи (ETSI), радиотехнология — так называемое уплотнение с
ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,
OFDM), реализация которого является весьма серьезной технической задачей.
Наиболее привлекательной чертой HiperLAN2 является ее высокая скорость, в
качестве каковой иногда ошибочно называется величина 54 Мбит/с. Действительно,
номинальная скорость радиопередачи будет составлять 54 Мбит/с, но типичная
скорость для приложений будет ближе к 20 Мбит/с.
В
HiperLAN2 используется несколько типов модуляции. В зависимости от меняющихся
условий HiperLAN позволяет передавать данные с более высокими скоростями, с
сильным сигналом в сравнении с шумом, а также с меньшей пропускной способностью
при неблагоприятных условиях. В HiperLAN канальный уровень предусматривает
установление соединения, чем отличается от других технологий для локальных
сетей. Немаловажное отличие HiperLAN2 состоит в том, что
данный стандарт регламентирует управление качеством обслуживания (QoS), что
необходимо, например, для мультимедиа-трафика, требующего приоритетной передачи
по сети.
Архитектура
HiperLAN2 обеспечивает соединение с множеством типов сетей, в том числе
Ethernet (она будет поддерживаться в числе первых), IP, ATM и PPP. Построение
сетей на основе технологии HiperLAN2 потребует значительных инвестиций по
следующим причинам:
- Во-первых, единственный стандарт на беспроводные локальные
сети, на сегодняшний день широко применяемый, был предложен IEEE, а вовсе не
ETSI.
-
Во-вторых, IEEE уже имеет несколько стандартов на беспроводные локальные сети,
в том числе стандарт 802.11a, обеспечивающий скорость передачи 54 Мбит/с.
-
В-третьих, ни одна компания, из числа поддержавших проект HiperLAN2, не
является признанным лидером в области локальных сетей. Чтобы разделяемые сети в
стандарте HiperLAN2 действительно обеспечивали широкополосный доступ, они
должны иметь множество точек доступа и множество каналов, которые обеспечивают
свободу передвижений в пределах определенной территории.
Безопасность
Защита
информации при использовании технологии HiperLAN2 включают аутентификацию и
шифрование, что обеспечивает временную криптографическую стойкость передаваемой
информации в линии связи от ее несанкционированного разглашения. Кроме того,
техническая реализация уплотнения каналов с ортогональным разделением частот
повышает безопасность информации за счет большой неопределенности выбора
параметров несущих частот. Для защиты передачи в HiperLAN между мобильным терминалом и
точкой доступа открывается сеанс с обменом ключами по алгоритму Диффи - Хелмана
для согласования секретных ключей, с последующей взаимной аутентификацией с
использованием секретного или (при наличии PKI) открытого ключа. Трафик
шифруется с помощью DES (Data Encryption Standard) или Triple DES.
Заключение
Стандарт HIPERLAN/2 представляет собой описание
системы высокоскоростного (до 54 Мбит/с) радиодоступа на расстояниях до 150 м
для диапазона 5 ГГц.
Исследования подтверждают, что высокая пропускная
способность может быть достигнута в различных условиях. Для условий сильной
интерференции в стандарте предусмотрены централизованное управление (поддержка
QoS), избирательный повтор ARQ, процедуры адаптации звена и динамический выбор
частоты. При этом поддерживается взаимодействие с широкополосными опорными
сетями различных типов.
IEEE серии 802.11/b/ g, 802.16
Стандарт 802.11 был разработан достаточно давно и
сейчас он повсеместно используется для построения локальных беспроводных сетей.
Оборудование, выполненное в соответствии с этим стандартом, работает в
частотном диапазоне 2,4 ГГц (иногда его называют ISM-диапазоном). Этот диапазон
выделен для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине.
В свое время производители оборудования для беспроводных сетей воспользовались
неопределенностью законов и получили разрешение передавать данные по локальным
сетям на этой частоте. В рамках этого стандарта реализованы две широкополосные
технологии передачи сигнала - DSSS и FHSS. Способ передачи данных в общем
канале для обеих технологий схож (а сам стандарт совместим) с привычным
кабельным Ethernet, поэтому часто этот стандарт называют RadioEthernet. Метод
доступа к общему каналу - коллизионный, но в отличие от Ethernet, коллизии
(одновременная передача информации двумя станциями) могут возникать только при
резервировании канала станцией. Максимальная скорость передачи данных по
последней спецификации стандарта 802.11b - 11 Мбит/с. В целях поддержания
стандарта был создан альянс Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) Сюда
входят такие компании, как 3Com, Arronet, Intercel, Lucent Technologies, Nokia,
Symbol Technologies и другие. Вообще же этот стандарт во всем мире поддерживает
около 300 производителей.
Безопасность
802.11b обеспечивает контроль доступа на MAC уровне
(второй уровень в модели ISO/OSI), и механизмы шифрования, известные как Wired
Equivalent Privacy (WEP), целью которых является обеспечение беспроводной сети средствами
безопасности, эквивалентными средствам безопасности проводных сетей. Когда
включен WEP, он защищает только пакет данных, но не защищает заголовки
физического уровня, так что другие станции в сети могут просматривать данные,
необходимые для управления сетью. Для контроля доступа в каждую точку доступа
помещается так называемый ESSID (или WLAN Service Area ID), без знания которого
мобильная станция не сможет подключиться к точке доступа. Дополнительно точка
доступа может хранить список разрешённых MAC адресов, называемый списком
контроля доступа (Access Control List, ACL), разрешая доступ только тем
клиентам, чьи MAC адреса находятся в списке.
Для шифрования данных стандарт предоставляет
возможности шифрования с использованием алгоритма RC4 с 40-битным разделяемым
ключом. После того, как станция подключается к точке доступа, все передаваемые
данные могут быть зашифрованы с использованием этого ключа. Когда используется
шифрование, точка доступа будет посылать зашифрованный пакет любой станции,
пытающейся подключиться к ней. Клиент должен использовать свой ключ для
шифрования корректного ответа для того, чтобы аутентифицировать себя и получить
доступ в сеть. Выше второго уровня сети 802.11b поддерживают те же стандарты
для контроля доступа и шифрования (например, IPSec), что и другие сети 802.
Заключение
Вопрос о расширении пропускной способности канала
RadioEthernet возник уже давно. В связи с этим ряд производителей принял
решение переориентироваться на диапазон 5,4 ГГц, позволяющий довести скорость
передачи до 54 Мбит/с. Этот диапазон во многих странах относят ко второму
ISM-диапазону, разрешая тем самым использовать его без получения лицензии.
Сейчас на рынке имеется ряд решений, в частности, радиомодемы компании CyLink,
работающие в этом диапазоне.
Теперь выясним какие
характеристики HiperLAN2 и 802.11 окажутся лучшими для общемирового стандарта
беспроводной связи? 802.11, сейчас это единственный стандарт, на основе
которого строятся беспроводные локальные сети. Кроме того, при переносе этого
стандарта в диапазон 5,4 ГГц достигаются такие же скорости, как и с
использованием технологии HiperLAN2. Правда, отработанных решений RadioEthernet
в верхнем ISM-диапазоне мало, но у HiperLAN2 их вообще нет. Кроме того, по
оценкам аналитиков, построение сетей HiperLAN2 требует гораздо больших
инвестиций. Но у сторонников нового стандарта есть свои аргументы. Во-первых,
стандарт HiperLAN2 обеспечивает гарантированное качество обслуживания (QoS),
чего нет в стандарте 802.11. А с учетом растущего трафика критичной к задержкам
и потерям информации (например, мультимедиа), требование обеспечения заданного
качества передачи данных выходит на первый план. Кроме того, HiperLAN2 дает
возможность работать с несколькими типами фиксированных сетей, кроме Ethernet
(в частности, ATM IP, IEEE 1394 и PPP). Напомним, что в стандарте 802.11 для
связи базовых станций предусмотрен только Ethernet. Также защита передаваемой
информации в HiperLAN2 ни чем не
уступает 802.11. Благодаря перечисленным преимуществам, HiperLAN2 может оказаться
в итоге привлекательнее обкатанного 802.11. Многое будет зависеть от того,
будет ли IEEE вносить существенные изменения в свой стандарт, в соответствии с
потребностями рынка в гарантированном качестве обслуживания. Если это
произойдет, то, скорее всего, перевес окажется на стороне IEEE 802.11.