Построение беспроводных сетей на оборудовании D-Link

1. Построение беспроводных сетей на оборудованииD-Link Михаил Лесников, консультант по проектам, mlesnikov@dlink.ru

2. СОДЕРЖАНИЕ Беспроводные сети: преимущества и сферы применения Основные стандарты Режимы работы Безопасность WLAN Планирование и развертывание WLAN Беспроводные устройства D-Link

3. Преимущества беспроводных сетей • Беспроводные сети обладают гибкостьюпри конфигурации и расширении. Могут служить как добавлением, так и заменой проводных сетей при построении сетевой инфраструктуры • Пользователи могут свободно перемещаться, т.к. беспроводные сети обеспечивают доступ к сетевым ресурсам компании из любого места. • Беспроводные сети не только обеспечивают мобильный доступ, но и сами мобильны, т.к. можно легко переместить сеть в другое место. Быстрая и лёгкая инсталляция.

4. Сферы применения беспроводных сетей • Внутриофисные сети • Домашние сети • Выставочные комплексы и конференц-залы • Доступ к Интернет в гостиницах, кафе, библиотеках, студенческих городках и т.д. – “hot spot” • Сети провайдеров Интернет: подключение клиентов там, где нет возможности протянуть кабель • «Гостевой» доступ к корпоративной сети для клиентов и партнеров

5. Семейство стандартов беспроводных сетей IEEE 802.11 Стандарт IEEE 802.11 входит в серию стандартов IEEE 802.X, относящихся к сетям и коммуникациям, сюда также входят такие стандарты, как 802.3 Ethernet, 802.5 Token Ring и т.д. Таким образом, стандарт IEEE 802.11 определяет компоненты и характеристики сети на физическом уровне передачи данных и на уровне доступа к среде с учетом беспроводного способа передачи данных и возможности взаимодействия с существующими сетями.

6. Стандарты беспроводных сетей - IEEE 802.11b • Обратная совместимость с предыдущим стандартом IEEE 802.11 • Работает на частоте 2,4 ГГц • Используется метод прямой последовательности с разнесением сигнала по широкому диапазону (DSSS) • Поддерживаетскорость соединения 1,2,5.5,11 Мбит/с (реальная скорость передачи данных от 4 до 6 Мбит/с), автоматический или фиксированный выбор скорости • Защита данных при помощи шифрования WEP

7. Стандарты беспроводных сетей - IEEE 802.11a • Более сложная передовая технология, по сравнению с 802.11b • Работает на частоте 5 ГГц • Используется метод мультиплексирования с ортогональным делением частот (OFDM) • Поддерживаетскорость соединения до 54 Мбит/с(48, 36, 24, 18, 12, 9и 6Мбит/с), реальная скорость передачи данных от 22 до 24 Мбит/с • 12одновременно доступных для работы каналов • Защита данных при помощи шифрования WEP • Защита данных при помощи WPA(Wi Fi Protected Access), 802.1x

8. Стандарты беспроводных сетей - IEEE 802.11g • Обратная совместимость с устройствами стандарта IEEE 802.11b • Работает на частоте 2.4 ГГц • Используется метод прямой последовательности с разнесением сигнала по широкому диапазону (DSSS) и метод мультиплексирования с ортогональным делением частот (OFDM) • Скорость соединения до 54 Мбит/с, автоматический или фиксированный выбор скорости • Защита данных при помощи WPA (Wi Fi Protected Access), 802.1x

9. Сравнение стандартов беспроводных сетей

10. Скорость передачиданных • IEEE 802.11aподдерживаетскорости:6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Мбит/с, • 108 — Super A • IEEE 802.11bподдерживаетскорости: 1,2,5.5,11 Мбит/с • 22 Мбит\с – 802.11b+ • IEEE 802.11gподдерживаетскорости: 1, 2, 5.5, 11, 22, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Мбит/с • 108 — Super G • Более высокая скорость улучшает пропускную способность • Более низкая скорость увеличивает дистанцию и надежность

11. Стандарты беспроводных сетей - IEEE 802.11n Особенности стандарта Стандарт был утвержден 11 сентября 2009 года. Скорость передачи данных увеличилась практически в 4 раза по сравнению с устройствами стандарта 802.11g (до 54 Мбит/с). • Возможность использования двух диапазонов – 2,4 Гци (или) 5 ГГц. • Возможность использования каналов с шириной 20 и 40 МГц. • Обратная совместимость с предыдущими стандартами WiFi при работе с модуляциями CCK и OFDM в канале шириной 20МГц. • Поддержка технологии MIMO. • Изменения на канальном уровне: агрегирование кадров и блочные подтверждения.

12. Технология MIMO Технология MIMO использует метод пространственного мультиплексирования Spatial Division Multiplexing (SDM) – передается несколько независимых потоков данных одновременно внутри одной спектральной полосы пропускания канала. Параллельно передается несколько сигналов, увеличивая суммарную пропускную способность. Для реализации MIMO необходимо, чтобы для каждого потока данных использовались свои антенны приёма/передачи, отдельные радиочастотные цепи и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) для каждой антенны.

13. Использование антенн на устройствах 802.11n Антенны работают каждая с каждой в один момент времени, а не с одной определенной антенной.

14. Частоты каналов Неперекрывающиеся каналыв диапазоне2,4ГГц 802.11g/n (OFDM) ширинаканала 20 МГц 802.11n (OFDM) ширинаканала 40 МГц

15. Скорость передачи данных 802.11n • Точкам доступа и станциям 802.11n необходимо вести согласование пространственных потоков (Spatial Streams) и ширины канала. В зависимости от количества антенн возникают несколькопространственных потоков. • Стандарт 802.11n определяет Индекс модуляции и схемы кодирования MCS (Modulation and Coding Scheme). • Каждый индекс определяет тип модуляции радиочастоты (Modulation Type), скорость кодирования (Coding Rate), защитный интервал (GI, Guard Interval) и значения скорости передачи данных. Сочетание всех этих факторов определяетскорость передачи данных, начиная от 6,5 Мбит/с до 600 Мбит/с (данная скорость может быть достигнута за счет использования всех возможных опций стандарта 802.11n).

16. Обеспечение качества обслуживания в беспроводной сети

17. Режимы работы беспроводных сетей Беспроводные сетевые адаптеры • Ad Hoc • Инфраструктурный Точки доступа • Точка доступа • WDS • WDS +AP • Беспроводный клиент • Повторитель

18. ПК с беспроводным адаптером, напр. DWA-525 Ноутбук с беспроводным адаптером, напр. DWA-140 Ad Hoc режим Одноранговое взаимодействие по типу «точка-точка». Компьютеры взаимодействуют напрямую без применения точек доступа

19. ПК с проводным адаптером и общим принтером Сервер, подключенный к проводному сегменту сети Интернет Маршрутизатор Проводной сегмент сети Точка доступа ПК с беспроводным адаптером DWA-525или ноутбук сDWA-645 Беспроводная сеть Инфраструктурный режим Точки доступа обеспечивают связь клиентских компьютеров. Точку доступа можно рассматривать как беспроводной концентратор

20. Технология WDS (Wireless Distribution System) Данная технология позволяет одновременно подключать беспроводных клиентов к точкам доступа, работающим в режиме “беспроводной мост”

21. Технология WDS (Wireless Distribution System) • Термин WDS (Wireless Distribution System) расшифровывается как «распределённая беспроводная система». Если говорить упрощённо, то данная технология позволяет точкам доступа устанавливать беспроводное соединение не только с беспроводными клиентами, но и между собой. • Технология WDS может использоваться для реализации двух режимов беспроводных соединений между точками доступа: режима беспроводного моста (радиомоста) и режима беспроводного повторителя. • Режим беспроводного моста (WDS) позволяет точкам доступа работать только с другими точками доступа, но не с клиентскими адаптерами. • Режим беспроводного повторителя (WDS with AP) позволяет точкам доступа работать как с другими точками доступа, так и с клиентскими адаптерами.

22. Central DAP-3220 + ANT24-1800 Remote DAP-3220 + ANT24-1800 Firewall Internet Здание A ЗданиеБ WDS Используется для объединения двух или более проводных сегментов LAN, находящихся на расстоянии до нескольких км.

23. Remote DAP-3220 + ANT24-1202 Main DAP-3220 + ANT24-1202 Firewall Internet Здание A ЗданиеБ WDS with AP Используется для объединения двух или более проводных сегментов LAN+ возможность подключения беспроводных клиентов в радиусе.

24. Несмотря на кажущиеся преимущества технологии WDS, здесь имеются свои подводные камни, среди которых стоит отметить следующие: • уменьшение скорости соединения в WDS сети; • проблема совместимости оборудования различных производителей. • Уменьшение скорости соединения в беспроводной сети при реализации WDS технологии связано с тем, что все точки доступа используют один и тот же канал связи • Проблема WDS-сетей – это проблема совместимости оборудования различных производителей. Единственной 100% гарантией совместимости оборудования является использование одинаковых точек доступа для развёртывания WDS-сети.

25. Точка доступа Точка доступа в режиме повторитель Дополнительные режимы точек доступа:как правило фирменные, т.е. поддерживаются не всеми поставщиками. Режим повторителя – Repeater Сервер

26. Точка доступа Точка доступа в режиме Клиент Сервер Точка доступа в режиме Клиент Режим можно применять для подключения к беспроводной сети устройств с портом Ethernet, но без возможности установки беспроводного адаптера.

27. Процесс соединения станций в зону обслуживания Три сеанса обмена происходят между беспроводной станцией иточкой доступа: 1-2 Процесс зондирования 3-4 Процесс аутентификации 5-6 Процесс привязки (ассоциирования)

28. Процесс аутентификации Стандарт IEEE 802.11 предусматривает два механизма аутентификации беспроводных абонентов: открытую аутентификацию (open authentication) и аутентификацию с общим ключом (shared key authentication).

29. Безопасность в беспроводных сетях Для обеспечения безопасности в беспроводных сетях используется несколько средств: • Контроль за подключением к точке доступа на основе MAC-адресов и имени сети • Шифрование на основе протокола WEP (RC4) • Контроль за доступом к среде передачи на основе протокола 802.1x • Поддержка протоколов WPA • Настройка VPN поверх беспроводного соединения • Вынос беспроводной сети за межсетевой экран, как сети с низким доверием

30. Контроль доступа По имени сети: можно использовать уникальный ESSID во избежание несанкционированного доступа в Вашу беспроводную сеть По MAC-адресу: Вы можете задать на точке доступа список MAC–адресов, котором Вы хотите разрешить авторизацию в Вашей группе в сети на Вашей точке доступа.

31. Шифрованиепри помощи WEP Можно включить на всех беспроводных устройствах шифрование всего трафика для предотвращения несанкционированного подключения к сети и доступа к передаваемой информации. Шифрование используетRC4 алгоритм, принятыйв IEEE 802.11 как WEP стандарт. 64 и 128 bit шифрование доступно для клиентов.

32. Протокол 802.1x Для аутентификации и авторизации пользователей с последующим предоставлением им доступа к среде передачи данных, разработан стандарт безопасности IEEE 802.1x, который ориентирован на все виды сетей доступа, соответствующие стандартам IEEE. Прежде чем получить доступ к беспроводной (или проводной) сети, клиент должен пройти проверку на сервере RADIUS,и только в случае успешной проверки ему разрешается доступ в есть.

33. Протокол Wi-Fi Protected Access - WPA Для замены протокола WEP Wi-Fi была разработана новая система безопасности – WPA. Основные достоинства WPA: • Усовершенствованный механизм шифрования RC4, основанный на «временном протоколе целостности ключей» - Temporal Key Integrity Protocol. TKIP предусматривает замену одного статического ключа WEP ключами, которые автоматически генерируются и рассылаются сервером аутентификации. • Механизм проверки целостности сообщений (Message Integrity Check). MIC построена на основе мощной математической функции, которая применяется на стороне отправителя и получателя, после чего сравнивается результат. Данные считаются ложными и пакет отбрасывается, если результаты не совпадают. • Аутентификация пользователей при помощи 802.1x и EAP • Возможность работы в сетях класса SOHO без необходимости настройки сервера RADIUS – режим Pre-Shared Key (PSK), позволяющий вручную задавать ключи.

34. Протокол Wi-Fi Protected Access – WPA 2 WPA2 определяется стандартом IEEE 802.11i, принятым в июне 2004 года, и призван заменить WPA. В нём реализован алгоритмшифрования CCMP (Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol–протокол блочного шифрования с кодом аутентичности сообщения и режимом сцепления блоков и счётчика), использующий алгоритм AES (Advanced Encryption Standard – симметричный алгоритм блочного шифрования), за счет чего WPA2 стал более защищенным, чемпредыдущий тип безопасности. В отличие от TKIP, управление ключами и целостностью сообщений осуществляется одним компонентом, построенным вокруг AES с использованием 128-битного ключа, 128-битного блока. С 13 марта 2006 года поддержка WPA2 является обязательным условием для всех сертифицированных Wi-Fi устройств.

35. Wireless и VPN Для дополнительной безопасности вы можете настроить VPN поверх вашей беспроводной сети. Аутентификация пользователей и шифрование трафика средствами VPN обеспечивает надежную защиту. Средства VPN работают на сетевом уровне, транспортом может служить как проводная, так и беспроводная сеть.

36. Защита при помощи межсетевого экрана(DFL-260/860/1600)

37. Развертывание ипланирование ибеспроводной сети предприятия При развертывании беспроводной сети необходимо определить плотность размещения точек доступа для обеспечения беспрерывной связи при перемещении клиентов Необходимо разместить точки доступа так, чтобы: • Увеличить зону покрытия • Обеспечить качество связи и необходимую пропускную способность • Не допустить пересечения каналов точек доступа

38. Плотность покрытия • Низкая плотность: Используется для покрытия большой площади наименьшим количеством точек доступа. • Средняя плотность: Используется для предоставления широкой зоны действия сети и хорошей пропускной способности. Характеризуется 20% перекрытием зон обслуживания точек доступа. 3. Высокаяплотность: Используется для предоставления максимальной пропускной способности. Характеризуется примерно 50% перекрытием и использованием нескольких непересекающихся каналов

39. Пример расположения точек доступа и использование непересекающихся каналов 1 1 6 11 1 11 Точки доступа, зоны охвата которых пересекаются, должны быть настроены на разные каналы. Но можно использовать одинаковые каналы на точках доступа с непересекающимися зонами охвата. Таким образом, можно увеличивать общее покрытие сети практически без ограничений!

40. Беспроводные сети с максимальной зоной обслуживания

41. Беспроводные сети с максимальной пропускной способностью

42. Оценка занятости канала Вид интерфейса утилиты NetStumbler

43. Оценка занятости канала Вид интерфейса утилиты Inssider 2.0

44. При планировании беспроводной сети необходимо учитывать следующие моменты: • Расположение точек доступа зависит от необходимой площади охвата и конструкции здания. • Толстые стены, или стены сметаллоконструкциями, будут блокироватьсигнал сильнее, чем светопропускающие конструкции. • Количество стен и перегородок желательно свести к минимуму – каждая стена может сокращать максимальную дистанцию для передачи данных на 1 - 30 м.

45. Располагайте беспроводные устройства так, чтобы условная прямая, связывающая антенны устройств, была перпендикулярна стене; в случае, если угол этой линии со стеной составляет 45°, стена толщиной в 0,5 м по затуханию радиосигнала эквивалентна стене толщиной почти 1 метр. • Офисная мебель, кабинеты, могут образовывать “тени” в зоне охвата. • Для получения широкой зоны охвата необходима прямая видимость. • Удостоверьтесь, что антенна настроена для лучшего приема

46. Типичные проблемы при проектировании беспроводной сети Отношение «сигнал - шум (SNR)» - хорошее, но производительность сети относительно низкая: • Перегруженная сеть – слишком много клиентов пытаются получить доступ к среде передачи • Электрическое устройство, генерирующее радиосигнал, расположено рядом с беспроводным клиентом • Качество связи другого клиента недостаточно хорошее, и поэтому возникают повторные передачи пакетов

47. Обзор беспроводных продуктов D-Link • Точки доступа для использования внутри помещений • Точки доступа для внешнего использования • Комплексные решения для создания беспроводных сетей • Беспроводные адаптеры • Антенны и кабельные сборки

48. Режимы работы точек доступа Режим точка доступа (AP) Беспроводной клиент (Client)

49. Режимы работы точек доступа Режим WDS WDS: точки доступа соединяются только с другими точками доступа, но не с клиентскими адаптерами. Режим WDS+AP WDS+AP: точки доступа работают как с другими точками доступа, так и с клиентскими адаптерами.

50. Режимы работы точек доступа Режим повторитель (Repeater) Режим WISP клиент (WISP client router) Режим повторитель WISP (WISP repeater)