بخشی از مقاله
شبكه هاي LAN بي سيم
تحرك و پويايي اهميت زيادي دارد . كاربران تمايل دارند تا پيرامون محل كار خود حركت نموده و در اين حال با شبكه داخلي در ارتباط باشند . پرسنل يك كارخانه يا انبار نياز دارند تا از خارج كار بتوانند به شبكه داخلي اتصال يابند .
متأسفانه شبكه هاي معمولي با سيم قادر به فراهم نمودن اين چيزها نيستند فرض شبكه هاي با سيم بر اين است كه يك كاربر در يك مكان فيزيكي كار مي كند و در طول كاري خود همواره در آنجا مي ماند .
اما فناوري با تكنولوژي هاي جديد با تصويب استاندارد IEEE802.11 براي شبكه هاي بي سيم به بازار عرضه شده اند . شبكه هاي بي سيم بر اين اساس ايجاد شده اند كه پرسنل يك محيط كاري نظير پزشكان ، پليس ها و مأموران آتش نشاني ، كارگران كارخانه و غيره مادامي كه در اطراف فضاي ، كاري خود هستند بتوانند به شبكه داخلي متصل شوند . در واقع چنين افرادي نياز دارند تا در هنگام حركت و مراجعه به اماكن مختلف با شبكه خود در ارتباط باشند .
دليل كاربرد شبكه هاي بي سيم
براي اغلب ما يك اتصال سخت افزاري در ميان كامپيوتر destop و بقيه شبكه كفايت مي كند . به طور كلي اغلب ما پشت ميزهايمان كار كرده و فقط زماني كه به چيزي در رابطه با كارمان احتياج پيدا كنيم ، به مدت كوتاهي كامپيوترهاي خود را ترك مي نماييم .
ان روال براي كارمندان اداره يا دفتر كار متداول است . اما يك گروه كوچك از افراد وجود دارند كه مي خواهند از اماكن مختلف به شبكه ها متصل شوند . در محل هاي مختلف اداره يا شركت ، زماني كه در راه و سفر هستند و موارد ديگر ، اغلب ، راه حل Ethcrnet در محل كار و شبكه شماره گيري يا dial-up در مسير براي بعضي ها كفايت نمي كند . سپس مدير شبكه بايد به دشواري روشی براي ارائه سرويس هاي مورد نياز كاربران پيدا كند كه گاهي بسيار پيچيده و بغرنج مي گردد .
چرا ؟ پاسخ ساده اين است كه شبكه هاي بي سيم پيچيده بود و به طور كامل استاندارد نشده اند . آنها در حال حاضر يك شاخه تقريبا” مبهم از شبكه محسوب مي شوند .
بسياري از مديران شبكه با اين پيچيدگي مواجه هستند آخرين پيشرفت ها در
استاندارد سازي تكنولوژي LAN بي سيم به سازگاري عملكرد در ميان سيستم هاي مختلف فروشندگان منتهي شده است . رشد و گسترش Web نيز تمايل به كاربرد شبكه بي سيم را در ميان كاربران افزايش داده است . LAN هاي بي سيم هنوز به ندرت استفاده شده و در مسير اصلي قرار نگرفته اند ، اما با گذشت زمان روزي فرا مي رسد كه شما يك كامپيوتر جديد مجهز به كارت شبكه بي سيم سفارش خواهيد داد .
مفهوم شبكه بي سيم چيست ؟
• اول و مهم تر از همه اين است كه اطلاعات و داده ها بر روي امواج راديويي يا با اشعه مادون قرمز انتقال مي يابند .
• استانداردهاي بي شماري پيرامون IEEE802.11 و پروتكل TCP/IP ايجاد شده اند . استانداردهاي IEEE802 لايه فيزيكي از مدل OSI شبكه را مشخص مي كنند . TCP/IP براي انتقال داده ها به رسانه فيزيكي شبكه اهميتي نمي دهد ( بر روي هر رسانه اي قابل اجراست ) .
در واقع مي توان شبكه اي ايجاد نمود كه بر روي هر رسانه اي از كابل هم محور يا Coaxial و كابل زوج به هم تابيده بدون عايق ( UTP ) گرفته تا فيبر نوري ، امواج راديويي و اشعه مادون قرمز اجرا گردد .
• روش هاي انتقال اطلاعات توسط شبكه ها بي سيم گوناگونند . آنها مي توانند بر روي انواع مختلف امواج راديويي از طيف مادون قرمز گرفته تا باندهاي سلولي تلفن به اجرا دربيابند . كاربردهاي متداول شبكه هاي بي سيم و نوع اتصالات آنها در اين بخش تشريح مي شوند .
عمدتا LAN هاي بي سيم به طور كامل بدون سيم نيستند ( هرچند كه LAN هاي كاملا بي سيم نيز وجود دارند ) اغلب اوقات ، LAN هاي بي سيم به روش شبكه هاي بافت سلولي و با چندين دستگاه بدون سيم access point ايجاد مي شوند .
برنامه هاي كاربردي شبكه بي سيم
برنامه هاي كاربردي با توجه به انواع شبكه هاي بي سيم تفاوت مي كنند . در اينجا ليستي از برنامه هاي كاربردي و هم بندي هاي متداول بي سيم ارائه شده است ( جدول 1-23 ) .
جدول 1-23 برنامه هاي كاربردي متداول براي شبكه هاي بي سيم
برنامه كاربردي همبندي
In-office اتصال طيف گسترده Spread Spectrum ، قابليت جستجوي امواج در يك دفتر كار به وسيله كامپيوتر laptop و اتصال به LAN
شبكه بي سيم LAN هاي مادون قرمز ، LAN هاي راديويي در مكان ثابت
شبكه بي سيم
out-of-office مودم هاي راديويي با VPN بي سيم MCI, RadioMail , Sprint و غيره ) يا Ethement بر روي RF
در داخل هر يك از اين تقسيمات چندين استاندارد وجود دارند. همان طور كه مي بينيد در رابطه با نوع اتصال تفاوت هايي مشاهده مي شود . بعضي از آنها از تجهيز مادون قرمز كامپيوترهاي laptop استفاده مي كنند ، بعضي ديگر سخت افزار Ethemet بي سيم را به كار مي برند و يكسري از آنها از سرويس دهندگان شخص ثالث و مودم هاي تخصصي استفاده مي نمايند .
تكنولوژي هاي In-Office براي شبكه بي سيم
دو همبندي متداول در داخل دفتر كار ، طيف گسترده ( spread spectrum ) و اتصالات مادون قرمز يا infrared connection مي باشند . طيف گسترده يك فناوري راديويي است كه از فركانس راديويي 902-928 (ISM) Medical , Scientific , Industrial , 2.4 – 2.484 GHZ استفاده مي كند ( به مجوز FCC نياز ندارد) و براي داخل دفتر كار مفيد است چرا كه مي تواند تمام فضاي يك ساختمان را پوشش داده و متصل كند . در مقايسه ، مادون قرمز فقط براي برنامه هاي كاربردي line-of-sight استفاده مي شود .
Spread Spectrum
طيف گسترده Spread Spectrum متداول ترين همبندي براي LAN هاي بي سيم به شمار رفته و در ابتدا براي ارتش ايجاد گرديد . در اين روش ، سيگنال در يك محدوده فركانسي معين در باندهاي ISM گسترده مي شود .
Frequency Hopping Spread Spectrum
اولين پياده سازي فناوري طيف گسترده FHSS مي باشد كه در يك مجموعه از الگوها از يك فركانس به فركانس ديگر جهش مي كند . گيرنده تنها در صورتي مي تواند اطلاعات فركانس طيف گسترده را دريافت كند كه فرستنده و گيرنده از يك الگوي جهش يا hopping استفاده نمايند ( چيزي كه توسط يك hopping-sequence algorithm كنترل مي شود ) . بر طبق قوانين FCC هيچ فرستنده اي نمي تواند بيش از 4/0 ثانيه در يك دوره 20 ثانيه اي از باند 902 مگاهرتز بر روي يك باند واحد باقي بماند ( 30 ثانيه براي باند 4/2 گيگاهرتز ) هر فرستنده بايد قبل از
راه اندازي مجدد الگوريتم ترتيبي جهش در ميان باندهاي راديويي 50 تا 75 چرخش كند . استاندارد IEEE802.11 در نظر دارد كه FHSS را به باند 4/2 گيگاهرتز محدود سازد .
Sequence Spread Spectrum Direct
نوع ديگر و جديدتر از فناوري طيف گسترده يا DSSS , Spread Spectrum مي باشد كه كاربرد بيشتري در LAN هاي بي سيم دارد . در DSSS فرستنده داده ها را با Chips اصلاح مي كند . يا اينكه بيت هاي اضافي داده ها ( حداقل 10 ) در رشته هاي اطلاعاتي وارد مي شوند . فقط فرستنده اي كه الگوريتم درج Chips را بداند رمز گشايي كند . به دليل اثر Chips ، توان و كارايي مؤثر DSSS در حال حاضر به 2 مگابيت در ثانيه در باند 902 و به 8 مگابيت در ثانيه در باند 4/2 گيگاهرتز محدود مي شود .
فناوري مادون قرمز
فناوري مادون قرمز عمدتا در دفاتر كاري منحصر به فرد استفاده مي شود ، جايي كه كاربر با يك laptop در فضاي كاري حركت مي كند . مادون قرمز يا infeared يك فناوري مسير ديد يا line-of-sight بوده و براي دفاتر و شركتهاي كوچك كاملا مفيد است . در واقع مادون قرمز همان تكنولوژي به كار رفته در دستگاههاي كنترل از راه دور تلويزيون است و مي تواند پهناي باند زيادي را پشتيباني نمايد . اما از آنجايي كه فناوري مسير ديد است با هر مانعي دچار وقفه مي گردد .
شبكه بي سيم Out-Of-Office
سومين همبندي يا توپولوژي ، مودم هاي راديويي ، در حال ايجاد مي باشد . تكنولوژي به كار رفته ( CDPD ) Cellular Digital Packet Data ناميده شده و به يك كاربر امكان مي دهد تا بسته هاي اطلاعاتي را با استفاده از يك شبكه بافت سلولي ارسال نمايد .
CDPD سريع ترين پروتكل موجود براي شبكه هاي بي سيم مي باشد ، اما به سرعت 2/19 كيلوبايت در ثانيه محدود مي شود . حتي كمتر از سرعت مودم هاي معمولي با سيم . اما اين تكنولوژي را نمي توان ناديده گرفت ( قابليت اتصال يك شبكه بدون استفاده از سوكت تلفني ) و بسياري از شبكه هاي سازماني در حال آزمايش CDPD براي كاربران راه دور خود هستند .
استانداردهاي LAN بي سيم
عمليات LAN بي سيم
دو نوع وسيله LAN بي سيم اصلي داريم : ايستگاههاي سرويس گيرنده و نقطه هاي دسترسي ، اگر چه نقطه دسترسي حاوي وسيله پل است تا فرايم ها بتوانند بين يك زيربناي با سيم و بي سيم جريان داشته باشند ، يك نقطه دسترسي يك ايستگاه بي سيم نيز مي باشد زيرا در ارتباطات فركانس راديو را پشتيباني مي كند .
سرويس گيرنده LAN بي سيم
مسيرياب / نقطه دسترسي تركيبي
در حاليكه بسياري از سازندگان نقطه هاي دسترسي مجزا مي سازند ، تعدادي از توابع عملياتي مسيرياب و نقطه دسترسي را تعيين كرده اند . مسيرياب پهن باند SMC Network Barricade نمونه اي از اين وسايل تركيبي است.
اين تركيبي سه درگاه سوئيچ LAN از نوع Ethernet 10/00-Mbps و يك درگاه Ethernet براي اتصال به يك كابل يا مودم DSL دارد . اين وسيله دو آنتن نيز دارد .
از طريق اين دو آنتن كه فاصله بين آنها تقريبا يك طول موج است ، وسيله مي تواند سيگنال بهتري را دريافت كند . استفاده از سيستم آنتن دو تايي را Space diversity مي ناميم كه امكان دريافت ترافيك بي سيم بهتري را اجازه مي دهد .
BSS , IESS
زماني كه دو يا چند ايستگاه بطور مستقيم با يكديگر در حالت ad hoc ارتباط برقرار مي كنند ، اين ايستگاهها (IBSS) Independent Basic Service Set تشكيل مي دهند . در يك حالت ad hoc ايستگاهها به برقراري ارتباط يكديگر محدود مي باشند ( تا زماني كه آنها در محدوده انتقال سيگنال قرار دارند .بايد حالت عمليات خود را به زيربنايي تغيير دهد و از طريق يك نقطه دسترسي ارتباط برقرار كند .
در يك حالت زيربنايي ، هر سرويس گيرنده از طريق يك AP ارتباط برقرار مي كند . AP مانند يك پل Ethernet عمل كند و فريم ها را به ايستگاه بي سيم ديگري يا به يك شبكه زيربنايي با سيم ارسال مي كند . نقطه دسترسي و سرويس كه از AP استفاده مي كنند يك BSS را تشكيل مي دهد .
بدليل اينكه نقطه دسترسي در واقع بعنوان يك تكرار عمل مي كند ( هنگام برقراري ارتباط با نقطه دسترسي ديگري ) ، باعث مي شود تا محدوده يك BSS فراتر از محدود باشد . شكل 5-6 مثالي از يك BSS را نشان مي دهد كه نتيجه شكل گيري يك LAN
بي سيم زيربنايي مي باشد .
سيستم توزيع Distribution System ) )
در يك محيط LAN بي سيم ، هريك از BSS ها از طريق يك ( DS ) Distribution System به يكديگر متصل مي شوند DS از طريق استفاده از يك LAN بي سيم با چندين نقطه دسترسي و يك AP كه بعنوان رله يك فركانس راديويي مي كند شكل مي گيرد .
وارستگي و تصديق
قبلي از اينكه بتواند با يك نقطه دسترسي ارتباط برقرار كند ، ايستگاه بايد يك ارتباط با AP داشته باشد . اين ارتباط يك فرايند دو مرحله اي است كه سه حالت دارد . در حالت اوليه ، يك ايستگاه به هيچ نقطه دسترسي وابستگي ندارد و تصديق نشده است . در حالت دوم ، ايستگاه براي يك نقطه دسترسي تصديق مي شود اما هنوز وابستگي ندارد . در حالت سوم ( مرحله دوم ) ايستگاه تصديق مي شود و وابستگي صورت مي گيرد . ايستگاهها اين عمليات را از طريق تبادل پيام ها با نقطه دسترسي انجام مي دهند ( به صورت فريم هاي مديريتي ) ، جهت درك فرآيند تصديق و وابستگي و همچنين درك مطالب مربوط LAN بي سيم ، اين مطالب را مورد مطالعه
قرار مي دهيم .
Beacom ها وSSID
تمامي نقطه هاي دسترسي يك فريم مديريت beacom در دوره هاي ثابت ارسال مي كنند . فريم beacom نقطه دسترسي را از طريق نام شبكه نقطه دسترسي شناسايي مي كند . نام شبكه بعنوان يك ( SSID ) Service Set Identifier ساخته مي شود . هنگامي كه AP پيكربندي مي شود . SSID تنظيم مي شود . و براي تعدادي از نقطه هاي دسترسي ، بطور پيش فرض ، AP از يك نام كاملا شناخته شده مانند Wireless استفاده مي كند يا آدرس MAC سوزانده شده در ROM را بكار مي گيرد .
يك ايستگاه سرويس گيرنده بعنوان مكانيزم شناسايي نقطه دسترسي بهاي فريم هاي beacom گوش مي دهد . سپس سرويس گيرنده BSS را انتخاب مي كند . بنابراين ، نام شبكه يا SSID بعنوان يك كلمه رمز شبكه بكار گرفته مي شود .
روشهاي تصديق
پس از اينكه يك ايستگاه سرويس گيرنده و نقطه دسترسي به نام هاي شبكه يا معادل آنها تنظيم شدند ، هر دو مبادله چندين فريم مديريتي اقدام به تصديق يكديگر مي كنند . تحت استاندارد IEEE 802.11 ، دو روش تصديق مي شوند .
Open System Shared Key , Open روش پيش فرض تصديق را ارائه مي دهد . تصديق از طريق Open System تقاضاي تصديق را در هر صورت تصديق مي كند . بنابراين ، تصديق Open System را مي توانيم بعنوان يك فرآيند تصديق معمولي در نظر بگيريم .
روش Shared Key براساس استفاده از كليد سري WEP صورت مي گيرد كه بر روي سرويس گيرنده و نقطه دسترسي پيكربندي شده است و جهت توليد يك سري نيمه تصادفي براي رمز گذاري در رابطه به IV استفاده مي شود .
با اين پيكربندي ، ايستگاه يك فريم مديريت تقاضا را ارسال مي كند ، دريافت كننده اين تقاضا كه يك نقطه دسترسي است با ارسال يك فريم مديريت تصديق تقاضا را پاسخ مي دهد . اين فريم 128 بايت متن كه از طريق توليد كننده اعداد نيمه تصادفي WEP ايجاد شده اند را شامل مي باشد ( رمز گذاري ). دريافت كننده متن را رمز گشايي
مي كند و سپس IV , Shared Key متن را در يك فريم جديد رمزگذاري مي كند . سپس فريم مديريت رمز گذاري به پاسخ دهنده ارسال مي شود . پاسخ دهنده فريم دريافتي را رمز گشايي مي كند و صحت متن فريم را تصديق مي كند . بدين ترتيب تصديق با موقعيت صورت گرفته است .
1- شبكه هاي بي سيم به كاربران و اشخاص مختلف امكان مي دهند تا در هر مكان و زماني به اطلاعات مورد نيازشان دسترسي يابند . اين تكنولوژي جديد بوده و نسبتا پرهزينه است . اما يك پديده جديد و متمركز براي ملزومات كاربران به شمار رفته و فراتر از شبكه هاي قبلي مي باشد .
2- شبكه بي سيم هم داراي مطالب علمي و هم مطالب كابردي هستند . داراي
تكنولوژي هاي متفاوت و همچنين داراي كاربردهاي و كارآيي هايي هستند كه در تحقيق بطور مختصر عنوان شده است .
برخي از تكنولوژي هاي جديد شبكه بي سيم سرعتهاي 4 مگابيت و اتصال صحيح و واقعي شبكه را ارائه مي دهند . Cisco’s AirLAN محدوده وسيعي را پشتيابي نموده و به چندين سيستم امكان مي دهد تا از طريق يك access point منحصر به فرد دسترسي پيدا كنند .
كارآيي شبكه هاي بي سيم
شبكه هاي بي سيم در مقايسه با شبكه هاي معمولي تسهيلات گوناگوني را فراهم مي سازند اما سرعت جزء آنها نيست . حتي بهترين اتصالات بي سيم ، سرعت LAN هاي معمولي را ندارند . جدول زیر سرعت هاي اتصالات متداول و شاخص شبكه هاي بي سيم را نشان مي دهد . CDPD از همبندي هاي طيف گسترده و مادون قرمز آهسته تر اجرا مي گردد و از آنجايي كه هنوز در دست اقدام مي باشد در جدول منظور نشده است .
از آنجايي كه استانداردهاي صنعتي شبكه هاي بي سيم هنوز به طور وسيع و گسترده پياده سازي نشده اند ، سرعت هاي اتصال در بين سازندگان مختلف يكسان
نمي باشند ، اما به نظر مي رسد كه آمار فعلي به واقعيت نزديك تر باشد .
متأسفانه برخي از سازندگان ( از جمله Breeze Wireless , AMD , proxin
Raytheon ) هركدام به نحوي مدل اختصاصي خود را به عنوان استاندارد
شبكه هاي بي سيم قبول دارند ، در حال حاضر ، براي خريداري تجهيزات بي سيم LAN صرفا” بايد به محصولات يك سازنده اتكا نمود ، چرا كه سازگاري محصولات در ميان سازندگان مختلف هنوز به وجود نيامده است .
