دانلود مقاله شبکه های بدون کابل

بخشی از مقاله

شبکه های بدون کابل

شبکه های بدون کابل يکی از چندين روش موجود بمنظور اتصال چند کامپيوتر بيکديگر و ايجاد يک شبکه کامپيوتری است . در شبکه های فوق برای ارسال اطلاعات بين کامپيوترهای موجود در شبکه از امواج راديوئی استفاده می شود.
مبانی شبکه های بدون کابل
تکنولوژی شبکه های بدون کابل از ايده " ضرورتی به کابل ها ی جديد نمی باشد" ، استفاده می نمايند. در اين نوع شبکه ها ، تمام کامپيوترها با استفاده از سيگنال هائی راديوئی اقدام به انتشار اطلاعات مورد نظر برای يکديگر می نمايند. اين نوع شبکه ها دارای ساختاری ساده بوده و براحتی می توان يک کامپيوتر متصل به اين نوع از شبکه ها را مکان های ديگر استقرار و کماکن از امکانات شبکه بهره مند گرديد مثلا" در صورتيکه اين نوع شبکه ها را در يک فضای کوچک نظير يک ساختمان اداری ايجاد کرده باشيم و دارای يک کامپيوتر laptop باشيم که از کارت شبکه مخصوص بدون کابل استفاده می نمايد ، در هر مکانی از اداره مورد نظر که مستقر شده باشيم با استفاده از Laptop می توان بسادگی به شبکه متصل و از امکانات مربوطه استفاده کرد.

شبکه های کامپيوتری از نقطه نظر نوع خدمات وسرويس دهی به دو گروه نظير به نظير و سرويس گيرنده / سرويس دهنده تقسيم می گردند. در شبکه های نظير به نظير هر کامپيوتر قادر به ايفای وظيفه در دو نقش سرويس گيرنده و سرويس دهنده در هر لحظه است . در شبکه های سرويس گيرنده / سرويس دهنده ، هر کامپيوتر صرفا" می تواند يک نقش را بازی نمايد. ( سرويس دهنده يا سرويس گيرنده ) . در شبکه های بدون کابل که بصورت نظير به نظير پياده سازی می

گردنند ، هر کامپيوتر قادر به ارتباط مستقيم با هر يک از کامپيوترهای موجود در شبکه است . برخی ديگر از شبکه های بدون کابل بصورت سرويس گيرنده / سرويس دهنده ، پياده سازی می گردند. اين نوع شبکه ها دارای يک Access point می باشند. دستگاه فوق يک کنترل کننده کابلی بوده و قادر به دريافت و ارسال اطلاعات به آداپتورهای بدون کابل ( کارت های شبکه بدون کابل ) نصب شده در هر يک از کامپيوترها می باشند.
چهار نوع متفاوت از شبکه های بدون کابل وجود دارد.( از کند وارزان تا سريع و گران )

 BlueTooth
 IrDA
 HomeRF)SWAP)
 WECA)Wi-Fi)

شبکه های Bluetooth در حال حاضر عموميت نداشته و بنظر قادر به پاسخگوئی به کاربران برای شبکه ها ی با سرعت بالا نمی باشند. IrDA)Infrared Data Association) استانداردی بمنظور ارتباط دستگاههائی است که از سيگنال ها ی نوری مادون قرمز استفاده می نمايند. استاندارد فوق نحوه عمليات کنترل از راه دور، ( توليد شده توسط يک توليد کننده خاص ) و يک دستگاه راه دور ( توليد شده توسط توليد کننده ديگر ) را تبين می کند. دستگاههای IrDA از نورمادون قرمز استفاده می نمايند.

قبل از بررسی مدل های SWAP و Wi-Fi لازم است که در ابتدا با استاندارد اوليه ای که دو مد ل فوق بر اساس آنها ارائه شده اند ، بيشتر آشنا شويم . اولين مشخصات شبکه های اترنت بدو ن کابل با نام IEEE 802.11 توسط موسسه IEEE عرضه گرديد. در استاندارد فوق دو روش بمنظور ارتباط بين دستگاهها با سرعت دو مگابيت در ثانيه مطرح شد.
دو روش فوق بشرح زير می باشند :
 DSSS)Direct-sequence spread spectrum)
 FHSS)Frequency-hopping spread spectrum)

دو روش فوق از تکنولوژی FSK)Frequency-shift keying) استفاده می نمايند. همچنين دو روش فوق ازامواج راديوئی Spread-spectrum در محدوده 4/ 2 گيگاهرتز استفاده می نمايند.
Spread Spectrum ، بدين معنی است که داده مورد نظر برای ارسال به بخش های کوچکتر تقسيم و هر يک از آنها با استفاده از فرکانس های گسسته قابل دستيابی در هر زمان ، ارسال خواهند شد. دستگاههائی که از DSSS استفاده می نمايند ، هر بايت داده را به چندين بخش مجزا تقسيم و آنها را بصورت همزمان با استفاده از فرکانس های متفاوت ، ارسال می دارند. DSSS از پهنای باند بسيار بالائی استفاده می نمايد ( تقريبا" 22 مگاهرتز ) دستگاههائی که از FHSS استفاده می نمايند ، دريک زمان پيوسته کوتاه ، اقدام به ارسال داده کرده و با شيفت دادن فرکانس (hop) بخش ديگری از اطلاعات را ارسال می نمايند. با توجه به اينکه هر يک از دستگاههای FHSS که با يکديگر مرتبط می گردند ، بر اساس فرکانس مربوطه ای که می بايست Hop نمايند و از هر فرکانس در يک بازه زمانی بسيار کوتاه استفاده می نمايند ( حدودا" 400 ميلی ثانيه ) ، بنابراين می توان از جندين شبکه FHSS در يک محيط استفاده کرد( بدون اثرات جانبی ) . دستگاههای FHSS صرفا" دارای پهنای باند يک مگاهرتز و يا کمتر می باشند.
HomeRF و SWAP
HomeRF ، اتحاديه ای است که استانداری با نام SWAP)Shared Wireless Access protocol) را ايجاد نموده است . SWAP دارای شش کانال صوتی متفاوت بر اساس استاندارد DECT و 802.11 است. دستگاههای SWAP در هر ثانيه 50 hop ايجاد و در هر ثانيه قادر به ارسال يک مگابيت در ثانيه می باشند. در برخی از مدل ها ميزان ارسال اطلاعات تا دو مگابيت در ثانيه هم می رسد. ، توانائی فوق ارتباط مستقيم به تعداد اينترفيس های موجود در مجيط عملياتی دارد. مزايای SWAP عبارتند از :

 قيمت مناسب
 نصب آسان
 به کابل های اضافه نياز نخواهد بود
 دارای Access point نيست

 دارای شش کانال صوتی دو طرفه و يک کانال داده است
 امکان استفاده از 127 دستگاه در هر شبکه وجود دارد.

 امکان داشتن چندين شبکه در يک محل را فراهم می نمايد.
 امکان رمزنگاری اطلاعات بمنظور ايمن سازی داده ها وجود دارد.
برخی از اشکالات SWAP عبارتند از :

 دارای سرعت بالا نيست ( در حالت عادی يک مگابيت در ثانيه )
 دارای دامنه محدودی است ( 75 تا 125 فوت / 23 تا 38 متر )
 با دستگاههای FHSS سازگار نيست .
 دستگاههای دارای فلز و يا وجود ديوار می تواند باعث افت ارتباطات شود.
 استفاده در شبکه های کابلی ، مشکل است .
تراتسيور بدون کابل واقعی بهمراه يک آنتن کوچک در يک کارت ISA , PCI و يا PCMCIA ايجاد( ساخته ) می گردد. در صورتيکه از يک کامپيوتر Laptop استفاده می شود ، کارت PCMCIA بصورت مستقيم به يکی از اسلات های PCMCIA متصل خواهد شد. در کامپيوترهای شخصی ، می بايست از يک کارت اختصاصی ISA ، کارت PCI HomeRF و يا يک کارت PCMCIA بهمراه يک آداپتور مخصوص ، استفاده کرد. با توجه به ضرورت استفاده از کارت های اختصاصی ، صرفا" کامپيوترها را می توان در يک شبکه SWAP استفاده کرد. چاپگرها و ساير وسائل جانبی می بايست مستقيما" به يک کامپيوتر متصل و توسط کامپيوتر مورد نظر بعنوان يک منبع اشتراکی مورد استفاده قرار گيرند. گران قيمت می باشند. اکثر شبکه های SWAP بصورت " نظير به نظير " می باشند . برخی از توليدکنندگان اخيرا" بمنظور افزايش دامنه تاثير پذيری در شبکه های بدون کابل ، Access point هائی را به بازار عرضه نموده اند. شبکه های HomeRf نسبت به ساير شبکه های بدون کابل ، دارای قيمت مناسب تری می باشند.
WECA و Wi-Fi
WECA)Wireless Ethernet Compatibility Alliance) رويکرد جديدی را نسبت به HomeRF ارائه نموده است . Wi-Fi ، استانداردی است که به تمام توليدکنندگان برای توليد محصولات مبتی بر استاندارد IEEE 802.11 تاکيد می نمايد . مشخصات فوق FHSS را حذف و تاکيد بر استفاده از DSSS دارد. ( بدليل ظرفيت بالا در نرخ انتقال اطلاعات ) . بر اساس IEEE 802.11b ، هر دستگاه قادر به برقراری ارتباط با سرعت يازده مگابيت در ثانيه است . در صورتيکه سرعت فوق پاسخگو نباشد ، بتدريج سرعت به 5/5 مگابيت در ثانيه ، دو مگابيت در ثانيه و نهايتا" به يک مگابيت در ثانيه تنزل پيدا خواهد کرد. بدين ترتيب شبکه از صلابت و اعتماد بيشتری برخوردار خواهد بود.

مزايای Wi-Fi عبارتند از :
 سرعت بالا ( يازده مگابيت در ثانيه )
 قابل اعتماد
 دارای دامنه بالائی می باشند ( 1.000 فوت يا 305 متر در قضای باز و 250 تا 400 فوت / 76 تا 122 متر در فضای بسته )
 با شبکه های کابلی بسادگی ترکيب می گردد.
 با دستگاههای DSSS 802.11 ( اوليه ) سازگار است .

برخی از اشکالات Wi-Fi عبارتند از :
 پيکربندی و تنظيمات آن مشکل است .
 نوسانات سرعت زياد است .

Wi-Fi سرعت شبکه های اترنت را بدوناستفاده از کابل در اختيار قرار می دهد. کارت های سازگار با Wi-Fi بمنظور استفاده در شبکه های " نظير به نظير " وجود دارد ، ولی معمولا" Wi-Fi به Access Point نياز خواهد داشت . اغلب Access point ها دارای يک اينترفيس بمنظور اتصال به يک شبکه کابلی اترنت نيز می باشند. اکثر ترانسيورهای Wi-Fi بصورت کارت های PCMCIA عرضه شده اند. برخی از توليدکنندگان کارت های PCI و يا ISA را نيز عرضه نموده اند.

اينترنت بدون کابل

ميليون ها کاربر روزانه از اينترنت بمنظور ارتباط با يکديگر ، مشاهده آخرين اخبار ، دريافت و ارسال نامه الکترونيکی ، آگاهی از آخرين وضعيت سهام ، آگاهی از آخرين وضعيت بازارهای فروش ، برنامه ريزی مسافرت های شخصی و يا سازمانی و... استفاده می نمايند. ضرورت برقراری ارتباط دائم با اينترنت و امکان دستيابی به اينترنت در هر محل ، بيش از گذشته دارای اهميت شده است . عدم دستيابی به کامپيوتر ( منزل و يا اداره ) بهانه قابل قبولی برای عدم دستيابی به اينترنت نبوده و می بايست با استفاده از تکنولوژی های موجود بهانه های فوق را به حداقل مقادر خود رساند . استفاده از اينترنت می بايست فرامکانی و

مستقل از يک نوع خاص کامپيوتر ، گردد. اين بدان معنی است که در صورت ضرورت برقراری ارتباط با اينترنت، استقرار در يک مکان فيزيکی خاص نبايد مانعی در اين زمينه بوده و يا عدم دستيابی به کامپيوتر نيز نمی تواند و ونبايد بعنوان مانعی در جهت دستيابی به اينترنت مطرح گردد. در عصر اطلاعات ، ارائه و استفاده بموقع از اطلاعات شرط اوليه موفقيت افراد و جوامع بشری است دستيبابی به اينترنت با استفاده از روش های بدون کابل ، جهت نيل به اهداف فوق مطرح شده است .

روند شکل گيری اينترنت بدون کابل
ابداع تلفن های سلولی ديجيتال مهمترين عامل در مطرح شدن اينترنت بدون کابل است . بر اساس آمارهای موجود در حال حاضر ، بيش از پنجاه ميليون تلفن سلولی با قابليت دستيابی به اينترنت استفاده می گردد. در سال 1997 ، شرکت های نوکيا ، موتورولا ، اريکسون و Phone.com ، پروتکل (Wireless Application Protocol (WAP را ايجاد کردند. هدف از پروتکل فوق ارائه استاندارد لازم بمنظور پياده سازی اينترنت بدون کابل بود. پس از گذشت مدت زمانی تعداد شرکت های شرکت کننده در کنسرسيوم فوق به مرز 350 رسيد .
ايجاد يک سايت مبتنی بر دستگاههای بدون کابل دارای چالش های مختص خود داست . امروزه بيش از يک ميليارد وب سايت بر روی اينترنت موجود است . صرفا" تعداد محدودی از سايت های فوق ، امکان ارائه خدمات مبتنی بر اينترنت بدون کابل را دارا می باشند. بموازات افزايش توليد و ارائه دستگاههای مبتنی بر WAP اين انتظار وجود دارد که در آينده نه چندان دور تعداد سايت های مبتنی بر اينترنت بدون کابل افزايش يابد.
WML
پروتکل WAP از زبان WML)Wireless Markup Language) استفاده می نمايد. زبان مشابه ديگری با نام HDML(Handheld Device Markup Language ) توسط شرکت Phone.com نيز ايجاد شده است . WML دارای اکثر امکانات ارائه شده توسط HDML است . WML قابليت استفاده از XML)eXtensible Markup Language) را نيز دارد. WML بر خلاف HTML( متداولترين زبان نشانه گذاری ابر متن ها برای ايجاد صفحات وب ) يک زبان مبتنی بر "متا" است . اين بدان معنی است که زبان فوق علاوه بر ارائه " تگ های از قبل تعريف شده" ، امکان ايجاد عناصر اختصاصی و مورد نظر را نيز فراهم می آورد.پروتکل WAP امکان استفاده از پروتکل های استانداردی نظير : IP,UDP و XML را نيز فراهم می نمايد.
استفاده از پروتکل WAP در اينترنت بدون کابل ، سه دليل عمده زير را دارد :
 سرعت ارسال
 اندازه و قابليت خواندن
 حرکت در طول اطلاعات
اکثر تلفن های سلولی و دستگاههای PDA که دارای امکانات مبتنی بر وب می باشند ، دارای نرخ انتقال اطلاعات 14.4 کيلوبيت در ثانيه و يا کمنر می باشند. سرعت فوق در مقايسه با دستگاههائی نظير : مودم ، مودم کابلی و يا اتصالات DSL ، بسيار ناچيز می باشد. اکثر صفحات وب دارای امکانات گرافيکی بوده و ارسال آنها بر روی دستگاههائی با نرخ انتقال اطلاعات 14.4 کيلوبيت در ثانيه زمان زيادی را طلب می نمايد. اطلاعات و
محتويات ارائه برای اينترنت بدون کابل عموما" بصورت " متنی " است .

اندازه نمايشگر LCD يک تلفن سلولی و يا PDA يکی ديگر از چالش های موجود در زمينه اينترنت بدون کابلی است . اکثر صفحات وب با وضوح تصوير 480 * 640 پيکسل طراحی می گردند. در چنين مواردی مشاهده و مطالعه اطلاعات بر روی يک کامپيوتر شخصی و يا Laptop کار ساده ای خواهد بود . وضوح تصوير در صفحات نمايشگر دستگاههای بدون کابل عموما" در حدو اندازه 150*150 پيکسل است . بنابراين استقرار و مشاهده يک صفحه وب طراحی شده با وضوح تصوير اشاره شده بر روی دستگاههای بدون کابل اينترنت ، کار ساده ای نخواهد بود. اکثر دستگاههای بدون کابل از نمايشگرها ی تک رنگ استفاده می نمايند. بديهی است مشاهده و مطالعه صفحات وب بر روی اين نوع دستگاهها بمراتب مشکل تر نسبت به نمايشگرهای کامپيوتر است .

حرکت در طول اطلاعات ، يکی ديگر از چالش های موجود است. در زمان استفاده از اينترنت بکمک کامپيوترهای شخصی می توان با استفاده از موس بسادگی در طول صفحات حرکت کرد. در دستگاههای بدون کابل ، حرکت در طول صفحات بمراتب مشکل تر است
پروتکل WAP
دستيابی به يک وب سايت از طريق يک دستگاه مبتنی بر WAP شامل مراحل زير است :
 دستگاه مورد نظر را روشن و مرورگر کوچک آن فعال می گردد.

 دستگاه يک سيگنال راديوئي را ارسال و جستجو برای سرويس مربوطه را آغاز می نمايد.
 با مرکز ارائه دهنده خدمات ارتباط برقرار می گردد.
 يک سايت جهت مشاهده انتخاب می گردد.
 درخواست موردنظر با استفاده از WAP برای يک سرويس دهنده Gateway ارسال می گردد.

 سرويس دهنده Gateway اطلاعات مورد نظر را با استفاده از پروتکل Http ، بازيابی می نمايد.
 سرويس دهنده Gateway اطلاعات مبتنی بر Http را بر اساس WML رمز می نمايد.
 در نهايت نسخه اينترنتی بدون کابل، صفحه وب مورد نظر نمايش داده می شود.
بمنظور ايجاد محتويات مبتنی بر اينترنت بدون کابل ، يک وب سايت اقدام به ايجاد يک سايت مبتنی بر متن با وضوح تصوير پايين ، می نمايد. داده ها از طريق پروتکل Http توسط يک سرويس دهنده وب برای يک WAP Gateway ارسال می گردند. سيستم فوق شامل : WAP encoder ، مترجم اسکريپت ها و پروتکل های مورد نظر بمنطور تبديل اطلاعات مبتنی بر HTTP به WML است . در ادامه gateway اطلاعات تبديل شده را برای سرويس گيرنده WAP ارسال می نمايد.
عمليات انجام شده در حد فاصل بين Gateway و سرويس گيرنده ، به ويژگی های هر يک از بخش های پروتکل پشته ای WAP ، بستگی خواهد داشت . در ادامه به بررسی هر يک از عناصر موجود در پروتکل پشته ای WAP اشاره می گردد:
- WAE)Wireless Application Enviroment) . پروتکل فوق ، ابزارهای لازم بمنظور ايجاد محتويات مبتنی بر اينترنت بدون کابل را نگهداری می نمايد. WML و WMLScript نمونه هائی در اين زمينه بوده که با WML ترکيب خواهند شد.
- WSP)Wireless Session Protocol) . نوع session ايجاد شده بين دستگاه و شبکه را مشخص می کند. ارتباط ايجاد شده می تواند بصورت "اتصال گراء " و يا " بدون اتصال " باشد. در مدل اتصال گراء ، داده در دو مسير ( رفت و برگشت ) بين دستگاه و شبکه حرکت خواهد کرد. در ادامه WSP بسته اطلاعاتی مربوطه را برای لايه WTP ارسال خواهد کرد. مدل بدون اتصال ، در موارديکه که اطلاعات بصورت broadcast از
طريق شبکه برای دستگاه ارسال می گردد ، استفاده می شود. در اين حالت و در ادامه WAP بسته اطلاعاتی را به لايه WTP ارسال خواهد کرد.
- WTP)Wireless Transaction protocol) . لايه فوق بمنزله يک مرکز کنترل کننده ترافيک بوده و باعث حرکت داده ها بصورت منطقی و در مسير مناسب می گردد. اين لايه همچنين نوع درخواست transaction را نيز مشخص خواهد کرد.
- WTLS)WireLess Transport Layer Security) . اغلب ويژگی های امنيتی ارائه شده توسط بخش TLS پروتکل TCP/IP را ارائه می نمايد. عملياتی نظير : بررسی پيوستگی داده ها ، رمزنگاری و تاييد اعتبار سرويس گيرنده و سرويس دهنده ، توسط لايه فوق انجام می گيرد.
- WDP)WireLess Datagram Protocol) . لايه فوق با لايه Network Carrier در گير می شود. مسئوليت لايه فوق تطبيق WAP با مجموعه ای از bearers متفاوت است . تمام اطلاعات مورد نياز بمنظور تطبيق در لايه فوق ارائه می گردد.
- Network Carriers . به لايه فوق bearers نيز گفته می شود. لايه فوق شامل تکنولوژی هائی است که ارائه دهندگان خدمات بدون کابل عرضه می نمايند.
پس از دريافت اطلاعات توسط سرويس گيرنده WAP ، اطلاعات در اختيار "مرورگر کوچگ" گذاشته خواهند شد. نرم افزار فوق يک برنامه بسيار کوچک بوده که در دستگاههای بدون کابل از قبل تعبيه شده است . برنامه فوق بعنوان يک اينترفيس بين کاربر و اينترنت بدون کابل ، ايفای وظيفه می نمايد.
شکل زير صفحه اوليه يک مرورگر کوچک را نشان می دهد:

اينترنت بدون کابل هنوز در ابتدای راه است و گزينه ای مناسب برای افرادی است که تمايل و يا اجبار به اتصال به اينترنت تحت هر شرايطی را دارند.

استانداردها

بررسی استاندارد IEEE 802.11
امروزه با بهبود عملكرد، كارايی و عوامل امنيتی، شبكه‌های بی‌سيم به شكل قابل توجهی در حال رشد و گسترش هستند و استاندارد IEEE 802.11 استاندارد بنيادی است كه شبكه‌های بی‌سيم بر مبنای آن طراحی و پياده سازی می‌شوند.
در ماه ژوئن سال 1997 انجمن مهندسان برق و الكترونيك (IEEE) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولين استانداردِ شبكه‌های محلی بی‌سيم منتشر ساخت. اين استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبكه‌های محلی بی‌سيم يا همانIEEE 802.11 تحت عنوان ISO/IEC 8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بين‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمريكا (ANSI) پذيرفته شده است. تكميل اين استاندارد در سال 1997، شكل گيری و پيدايش شبكه سازی محلی بی‌سيم و مبتنی بر استاندارد را به دنبال داشت. استاندارد 1997، پهنای باند 2Mbps را تعريف می‌كند با اين ويژگی كه در شرايط نامساعد و محيط‌های دارای اغتشاش (نويز) اين پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps كاهش يابد. روش تلفيق يا مدولاسيون در اين پهنای باند روش DSSS است. بر اساس اين استاندارد پهنای باند 1 Mbps با استفاده از روش مدولاسيون FHSS نيز قابل دستيابی است و در محيط‌های عاری از اغتشاش (نويز) پهنای باند 2 Mbpsنيز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسيون در محدوده باند راديويی 2.4 GHz عمل می‌كنند. يكی از نكات جالب توجه در خصوص اين استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز علاوه بر مدولاسيون‌های راديويی DSSS و FHSS به عنوان رسانهانتقال است. ولی كاربرد اين رسانه با توجه به محدوديت حوزه عملياتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه كاری 802.11 به زير گروه‌های متعددی تقسيم می‌شود. شكل‌های 1-1 و 1-2 گروه‌های كاری فعال در فرآيند استاندارد سازی را نشان می‌دهد. برخی از مهم‌ترين زير گروه‌ها به قرار زير است:
- 802.11D: Additional Regulatory Domains
- 802.11E: Quality of Service (QoS)
- 802.11F: Inter-Access Point Protocol (IAPP)
- 802.11G: Higher Data Rates at 2.4 GHz
- 802.11H: Dynamic Channel Selection and Transmission Power Control
- 802.11i: Authentication and Security

كميته 802.11e كميته‌ای است كه سعی دارد قابليت QoS اِتـِرنت را در محيط شبكه‌های بی‌سيم ارائه كند. توجه داشته باشيد كه فعاليت‌های اين گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. اين كميته در نظر دارد كه ارتباط كيفيت سرويس سيمی يا Ethernet QoS را به دنيای بی‌سيم بياورد.
كميته 802.11g كميته‌ای است كه با عنوان 802.11 توسعه يافته نيز شناخته می‌شود. اين كميته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فركانسی ISM را افزايش دهد. باند فركانسی ISM يا باند فركانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشكی، يك باند فركانسی بدون مجوز است. استفاده از اين باند فركانسی كه در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات FCC در كاربردهای تشعشع راديويی نيازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11g تا كنون نهايی نشده است و مهم‌ترين علت آن رقابت شديد ميان تكنيك‌های مدولاسيون است. اعضاء اين كميته و سازندگان تراشه توافق كرده‌اند كه از تكنيك تسهيم OFDM استفاده نمايند ولی با اين وجود روش PBCC نيز می‌تواند به عنوان يك روش جايگزين و رقيب مطرح باشد.

كميته 802.11h مسئول تهيه استانداردهای يكنواخت و يكپارچه برای توان مصرفی و نيز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعاليت دو كميته 802.11i و 802.11x در ابتدا برروی سيستم‌های مبتنی بر 802.11b تمركز داشت. اين دو كميته مسئول تهيه پروتكل‌های جديد امنيت هستند. استاندارد اوليه از الگوريتمی موسوم به WEP استفاده می‌كند كه در آن دو ساختار كليد رمز نگاری به طول 40 و 128 بيت وجود دارد. WEP مشخصاً يك روش رمزنگاری است كه از الگوريتم RC4 برای رمزنگاری فريم‌ها استفاده می‌كند. فعاليت اين كميته در راستای بهبود مسائل امنيتی شبكه‌های محلی بی‌سيم است.

شكل 1-1- گروه‌های كاری لايه فيزيكی

شكل1-2- گروه‌های كاری لايه دسترسی به رسانه
اين استاندارد لايه‌های كنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لايه فيزيكی (PHY) در يك شبكه محلی با اتصال بی‌سيم را دربردارد. شكل 1-3 جايگاه استاندارد 802.11 را در مقايسه با مدل مرجع نشان می‌دهد.

شكل 1-3- مقايسه مدل مرجعOSI و استاندارد 802.11
محيط‌های بی‌سيم دارای خصوصيات و ويژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند كه در مقايسه با شبكه‌های محلی سيمی جايگاه خاصی را به اين گونه شبكه‌ها می‌بخشد. به طور مشخص ويژگی‌های فيزيكی يك شبكه محلی بی‌سيم محدوديت‌های فاصله، افزايش نرخ خطا و كاهش قابليت اطمينان رسانه، همبندی‌های پويا و متغير، تداخل امواج، و عدم وجود يك ارتباط قابل اطمينان و پايدار در مقايسه با اتصال سيمی است. اين محدوديت‌ها، استاندارد شبكه‌های محلی بی‌سيم را وا می‌دارد كه فرضيات خود را بر پايه يك ارتباط محلی و با بُرد كوتاه بنا نهد. پوشش‌های جغرافيايی وسيع‌تر از طريق اتصال شبكه‌های محلی بی‌سيم كوچك برپا می‌شود كه در حكم عناصر ساختمانی شبكه گسترده هستند. سيـّار بودن ايستگاه‌های كاری بی‌سيم نيز از ديگر ويژگی‌های مهم شبكه‌های محلی بی‌سيم است. در حقيقت اگر در يك شبكه محلی بی‌سيم ايستگاه‌های كاری قادر نباشند در يك محدودهعملياتی قابل قبول و همچنين ميان ساير شبكه‌های بی‌سيم تحرك داشته باشد، استفاده از شبكه‌های محلی بی‌سيم توجيه كاربردی مناسبی نخواهد داشت.
از سوی ديگر به منظور حفظ سازگاری و توانايی تطابق و همكاری با ساير استانداردها، لايهدسترسی به رسانه (MAC) در استاندارد 802.11 می‌بايست از ديد لايه‌های بالاتر مشابه يك شبكه محلی مبتنی بر استاندارد 802 عمل كند. بدين خاطر لايه MAC در اين استاندارد مجبور است كه سيـّاربودن ايستگاه‌های كاری را به گونه‌ای شفاف پوشش دهد كه از ديد لايه‌های بالاتر استاندارد اين سيـّاربودن احساس نشود. اين نكته سبب می‌شود كه لايهMAC در اين استاندارد وظايفی را بر عهده بگيرد كه معمولاً توسط لايه‌های بالاتر شبكه انجام می‌شوند. در واقع اين استاندارد لايه‌های فيزيكی و پيوند داده جديدی به مدل مرجع OSI اضافه می‌كند و به طور مشخص لايه فيزيكی جديد از فركانس‌های راديويی به عنوان رسانهانتقال بهره می‌برد. شكل1-4، جايگاه اين دو لايه در مدل مرجع OSI را در كنار ساير پروتكل‌های شبكه سازی نشان می‌دهد. همانگونه كه در اين شكل مشاهده می‌شود وجود اين دولايه از ديد لايه‌های فوقانی شفاف است.

شكل 1-4- جايگاه 802.11 در مقايسه با ساير پروتكل‌ها
برای كسب اطلاعات بيشتر در خصوص گروه‌های كاری IEEE 802.11 می‌توانيد به نشانی http://www.ieee802.org/11 مراجعه كنيد. علاوه بر استاندارد IEEE 802.11-1999 دو الحاقيه IEEE 802.11a و IEEE 802.11b تغييرات و بهبودهای قابل توجهی را به استاندارد اوليه اضافه كرده است كه در ادامه اين مقاله به بررسی آنها خواهيم پرداخت.
2.معماری شبكه‌های محلی بی‌سيم
معماری 802.11 از عناصر ساختمانی متعددی تشكيل شده است كه در كنار هم، سـّيار بودن ايستگاه‌های كاری را پنهان از ديد لايه‌های فوقانی برآورده می‌سازد. ايستگاه بی‌سيم يا به اختصار ايستگاه (STA)، بنيادی‌ترين عنصر ساختمانی در يك شبكه محلی بی‌سيم است. يك ايستگاه، دستگاهی است كه بر اساس تعاريف و پروتكل‌های 802.11 (لايه‌های MAC و PHY) عمل كرده و به رسانه بی‌سيم متصل است. توجه داشته باشيد كه براساس تعريف كلاسيكِ شبكه‌های كامپيوتری، يك شبكه كامپيوتری مجموعه‌ای از كامپيوترهای مستقل و متصل است كه منظور از اتصال در اين تعريف، توانايی جابجايی و مبادله پيام‌ها است. ايستگاه‌های كاری بی‌سيم امروزی عمدتاً به صورت مجموعه سخت‌افزاري/نرم‌افزاری كارت‌های شبكه بی‌سيم پياده‌سازی می‌شوند. همچنين يك ايستگاه می‌تواند يك كامپيوتر قابل حمل، كامپيوتر كفدستی و يا يك نقطه دسترسی باشد. نقطه دسترسی در واقع در حكم پلی است كه ارتباط ايستگاه‌های بی‌سيم را با سيستم توزيع يا شبكه سيمی برقرار می‌سازد. كوچكترين عنصر ساختمانی شبكه‌های محلی بی‌سيم در استاندارد 802.11 مجموعه سرويس پايه يا BSS ناميده می‌شود. در واقع BSS مجموعه‌ای از ايستگاه‌های بی‌سيم است.
2-1- همبندی‌های 802.11
در يك تقسيم بندی كلی می‌توان دو همبندی را برای شبكه‌های محلی بی‌سيم در نظر گرفت. سـاده‌ترين همبندی، فی‌البداهه (Ad Hoc) و براساس فرهنگ واژگان استاندارد 802.11، IBSS است. در اين همبندی ايستگاه‌ها از طريق رسانه بی‌سيم به صورت نظير به نظير با يكديگر در ارتباط هستند و برای تبادل داده (تبادل پيام) از تجهيزات يا ايستگاه واسطی استفاده نمی‌كنند. واضح است كه در اين همبندی به سبب محدوديت‌های فاصله هر ايستگاهی ضرورتاً نمی‌تواند با تمام ايستگاه‌های ديگر در تماس باشد. به اين ترتيب شرط اتصال مستقيم در همبندی IBSS آن است كه ايستگاه‌ها در محدوده عملياتی بی‌سيم يا همان بُرد شبكه بی‌سيم قرار داشته باشند.
شكل 2-1 همبندی IBSSرا نشان می‌دهد.

شكل 2-1- همبندی فی‌البداهه يا IBSS
همبندی ديگر زيرساختار است. در اين همبندی عنصر خاصی موسوم به نقطه دسترسی وجود دارد. نقطه دسترسی ايستگاه‌های موجود در يك مجموعه سرويس را به سيستم توزيع متصل می‌كند. در اين هم بندی تمام ايستگاه‌ها با نقطه دسترسی تماس می‌گيرند و اتصال مستقيم بين ايستگاه‌ها وجود ندارد در واقع نقطهدسترسی وظيفه دارد فريم‌ها (قاب‌های داده) را بين ايستگاه‌ها توزيع و پخش كند. شكل 2-2 همبندی زيرساختار را نشان می‌دهد.

شكل2-2- همبندی زيرساختار در دوگونه BSS و ESS
در اين هم بندی سيستم توزيع، رسانه‌ای است كه از طريق آن نقطه دسترسی (AP) با ساير نقاط دسترسی در تماس است و از طريق آن می‌تواند فريم‌ها را به ساير ايستگاه‌ها ارسال نمايد. از سوی ديگر می‌تواند بسته‌ها را در اختيار ايستگاه‌های متصل به شبكه سيمی نيز قراردهد. در استاندارد 802.11 توصيف ويژه‌ای برای سيستم توزيع ارائه نشده است، لذا محدوديتی برای پياده سازی سيستم توزيع وجود ندارد، در واقع اين استاندارد تنها خدماتی را معين می‌كند كه سيستم توزيع می‌بايست ارائه نمايد. بنابراين سيستم توزيع می‌تواند يك شبكه 802.3 معمولی و يا دستگاه خاصی باشد كه سرويس توزيع مورد نظر را فراهم می‌كند.
استاندارد 802.11 با استفاده از همبندی خاصی محدوده عملياتی شبكه را گسترش می‌دهد. اين همبندی به شكل مجموعه سرويس گسترش يافته (ESS) بر پا می‌شود. در اين روش يك مجموعه گسترده و متشكل از چندين BSS يا مجموعه سرويس پايه از طريق نقاط دسترسی با يكديگر در تماس هستند و به اين ترتيب ترافيك داده بين مجموعه‌های سرويس پايه مبادله شده و انتقال پيام‌ها شكل می‌گيرد. در اين همبندی ايستگاه‌ها می‌توانند در محدوده عملياتی بزرگ‌تری گردش نمايند. ارتباط بين نقاط دسترسی از طريق سيستم توزيع فراهم می‌شود. در واقع سيستم توزيع ستون فقرات شبكه‌های محلی بی‌سيم است و می‌تواند با استفاده از فنّاوری بی‌سيم يا شبكه‌های سيمی شكل گيرد. سيستم توزيع در هر نقطه دسترسی به عنوان يك لايه عملياتی ساده است كه وظيفه آن تعيين گيرنده پيام و انتقال فريم به مقصدش می‌باشد. نكته قابل توجه در اين همبندی آن است كه تجهيزات شبكه خارج از حوزه ESS تمام ايستگاه‌های سيـّار داخل ESS را صرفنظر از پويايی و تحركشان به صورت يك شبكه منفرد در سطح لايه MAC تلقی می‌كنند. به اين ترتيب پروتكل‌های رايج شبكه‌های كامپيوتری كوچكترين تأثيری از سيـّار بودن ايستگاه‌ها و رسانه بی‌سيم نمی‌پذيرند. جدول 2-1 همبندی‌های رايج در شبكه‌های بی‌سيم مبتنی بر 802.11 را به اختصار جمع بندی می‌كند.
802.11 Topologies
Independent Basic Service Set (IBSS)
("Ad Hoc" or "Peer to Peer") Infrastructure
Basic Service Set (BSS) Extended Service Set (ESS)
جدول 2-1- همبنديهای رايج در استاندارد 802.11
2-2- خدمات ايستگاهی
بر اساس اين استاندارد خدمات خاصی در ايستگاه‌های كاری پياده‌سازی می‌شوند. در حقيقت تمام ايستگاه‌های كاری موجود در يك شبكه محلی مبتنی بر 802.11 و نيز نقاط دسترسی موظف هستند كه خدمات ايستگاهی را فراهم نمايند. با توجه به اينكه امنيت فيزيكی به منظور جلوگيری از دسترسی غير مجاز بر خلاف شبكه‌های سيمی، در شبكه‌های بی‌سيم قابل اعمال نيست استاندارد 802.11 خدمات هويت سنجی را به منظور كنترل دسترسی به شبكه تعريف می‌نمايد. سرويس هويت سنجی به ايستگاه كاری امكان می‌دهد كه ايستگاه ديگری را شناسايی نمايد. قبل از اثبات هويت ايستگاه كاری، آن ايستگاه مجاز نيست كه از شبكه بی‌سيم برای تبادل داده استفاده نمايد. در يك تقسيم بندی كلی 802.11 دو گونه خدمت هويت سنجی را تعريف می‌كند:
- Open System Authentication

- Shared Key Authentication
روش اول، متد پيش فرض است و يك فرآيند دو مرحله‌ای است. در ابتدا ايستگاهی كه می‌خواهد توسط ايستگاه ديگر شناسايی و هويت سنجی شود يك فريم مديريتی هويت سنجی شامل شناسه ايستگاه فرستنده، ارسال می‌كند. ايستگاه گيرنده نيز فريمی در پاسخ می‌فرستد كه آيا فرستنده را می‌شناسد يا خير. روش دوم كمی پيچيده‌تر است و فرض می‌كند كه هر ايستگاه از طريق يك كانال مستقل و امن، يك كليد مشترك سّری دريافت كرده است. ايستگاه‌های كاری با استفاده از اين كليد مشترك و با بهره‌گيری از پروتكلی موسوم به WEP اقدام به هويت سنجی يكديگر می‌نمايند. يكی ديگر از خدمات ايستگاهی خاتمه ارتباط يا خاتمه هويت سنجی است. با استفاده از اين خدمت، دسترسی ايستگاهی كه سابقاً مجاز به استفاده از شبكه بوده است، قطع می‌گردد.
در يك شبكه بی‌سيم، تمام ايستگاه‌های كاری و ساير تجهيزات قادر هستند ترافيك داده‌ای را "بشنوند" – در واقع ترافيك در بستر امواج مبادله می‌شود كه توسط تمام ايستگاه‌های كاری قابل دريافت است. اين ويژگی سطح امنيتی يك ارتباط بی‌سيم را تحت تأثير قرار می‌دهد. به همين دليل در استاندارد 802.11 پروتكلی موسوم به WEP تعبيه شده است كه برروی تمام فريم‌های داده و برخی فريم‌های مديريتی و هويت سنجی اعمال می‌شود. اين استاندارد در پی آن است تا با استفاده از اين الگوريتم سطح اختفاء وپوشش را معادل با شبكه‌های سيمی نمايد.
2-3-خدمات توزيع
خدمات توزيع عملكرد لازم در همبندی‌های مبتنی بر سيستم توزيع را مهيا می‌سازد. معمولاً خدمات توزيع توسط نقطه دسترسی فراهم می‌شوند. خدمات توزيع در اين استاندارد عبارتند از:
- پيوستن به شبكه
- خروج از شبكه بی‌سيم
- پيوستن مجدد
- توزيع
- مجتمع سازی
سرويس اول يك ارتباط منطقی ميان ايستگاه سيّار و نقطه دسترسی فراهم می‌كند. هر ايستگاه كاری قبل از ارسال داده می‌بايست با يك نقطه دسترسی برروی سيستم ميزبان مرتبط گردد. اين عضويت، به سيستم توزيع امكان می‌دهد كه فريم‌های ارسال شده به سمت ايستگاه سيّار را به درستی در اختيارش

قرار دهد. خروج از شبكه بی‌سيم هنگامی بكار می‌رود كه بخواهيم اجباراً ارتباط ايستگاه سيّار را از نقطه دسترسی قطع كنيم و يا هنگامی كه ايستگاه سيّار بخواهد خاتمه نيازش به نقطه دسترسی را اعلام كند. سرويس پيوستن مجدد هنگامی مورد نياز است كه ايستگاه سيّار بخواهد با نقطه دسترسی ديگری

تماس بگيرد. اين سرويس مشابه "پيوستن به شبكه بی‌سيم" است با اين تفاوت كه در اين سرويس ايستگاه سيّار نقطه دسترسی قبلی خود را به نقطه دسترسی جديدی اعلام می‌كند كه قصد دارد به آن متصل شود. پيوستن مجدد با توجه به تحرك و سيّار بودن ايستگاه كاری امری ضروری و اجتناب ناپذير است. اين اطلاع، (اعلام نقطه دسترسی قبلی) به نقطه دسترسی جديد كمك می‌كند كه با نقطه دسترسی قبلی تماس گرفته و فريم‌های بافر شده احتمالی را

دريافت كند كه به مقصد اين ايستگاه سيّار فرستاده شده‌اند. با استفاده از سرويس توزيع فريم‌های لايه MAC به مقصد مورد نظرشان می‌رسند. مجتمع سازی سرويسی است كه شبكه محلی بی‌سيم را به ساير شبكه‌های محلی و يا يك يا چند شبكه محلی بی‌سيم ديگر متصل می‌كند. سرويس مجتمع سازی فريم‌های 802.11 را به فريم‌هايی ترجمه می‌كند كه بتوانند در ساير شبكه‌ها (به عنوان مثال 802.3) جاری شوند. اين عمل ترجمه دو طرفه است بدان معنی كه فريم‌های ساير شبكه‌ها نيز به فريم‌های 802.11 ترجمه شده و از طريق امواج در اختيار ايستگاه‌های كاری سيّار قرار می‌گيرند.