Hálózati alapismeretek

Átírás

1 Hálózati alapismeretek 3.

2 1. Rézkábelek 2. Optikai átviteli közeg 3. Vezeték nélküli hálózatok

3 Atomok és elektronok Minden anyag atomokból épül fel Az atomok háromféle elemi részecskéből állnak: Elektronok Negatív töltésű, az atommag körül keringő részecskék Protonok - Pozitív töltésű részecskék Neutronok - Semleges, töltés nélküli részecskék Atomokra vonatkozó elméletek Bohr-féle atommodell - A protonok pozitív, az elektronok pedig negatív töltésűek. Az atommagban egynél több proton található. Coulomb törvény - Az ellentétes töltések vonzzák, az azonosak pedig taszítják egymást. Atomon belüli erőhatások Magerő, ami a protonokat és neutronokat az atommagban tartja Elektromos erő, ami az elektronokat mag körüli pályán tartja Az elektromosság az elektronok szabad áramlását jelenti. Statikus elektromosság Nem mozgó, szabad, negatív töltésű elektronok alkotják Vezető hatására elektrosztatikus kisülés keletkezik (ESD) káros az elektronikai berendezésekre

4 Feszültség A feszültség megadja azt a munkát, amely egységnyi töltésre vonatkoztatva a töltések szétválasztásához szükséges Időnként elektromotoros erőként hivatkozunk rá EMF (electromotive force) EMF = elektromos erő vagy nyomás, amely az elektronok és a protonok szétválasztásakor keletkezik Jele U, elektromotoros erő jelzésekor E, mértékegysége a volt (V) Ohm törvénye, U=I*R Létrehozása Súrlódás által, mely statikus elektromossághoz vezet /csuklópánt alkalmazása!/ Mágnesesség segítségével Fény alkalmazásával (napelemek)

5 Ellenállás és impedancia Ellenállás Az anyag azon jellemzője, mely megadja, hogy milyen mértékben akadályozza az elektronok áramlását Jele R, mértékegysége ohm (Ω) Impedancia Ellenálláson kívül magába foglalja a kapacitást és az induktivitást is Csillapítás az elektronok áramlását gátló hatás, a jeleknek az áramkörön való végighaladáskor bekövetkező minőségromlása. Anyagok csoportosítása Szigetelők Rossz elektromos vezetők (műanyag, levegő, száraz fa, stb.) Vezetők (kis ellenállású anyagok) Jó elektromos vezetők (fémek, réz, élőlények, stb.) Félvezetők Az elektronáramlás szabályozható (szilícium, germánium, szelén)

6 Áram, áramkör Áram, áramerősség Az elektromos áram az elektronok mozgásakor fellépő töltésáramlás. Szabad elektronok áramlása hozza létre Az áramerősség az útvonalon másodpercenként áthaladó töltésmennyiséget adja meg. Jele I, mértékegysége amper (A) Váltakozó áram (AC A) és egyenáram (DC A) Áramkör Áram csak zárt hurokban, áramkörben tud folyni Minden esetben tartalmaz feszültségforrást és vezetőt Az elektronok a negatív pólus felől a pozitív felé áramlanak Földelés Ha egy elektromos készülék csatlakozója három érintkezővel rendelkezik, akkor ezek egyike a földelés, vagyis a nulla volt. Az elektromos áram mindig a legkisebb ellenállású útvonalon folyik A földelés útvonalat jelent az elektronok számára a föld felé, mely jellemzően 0V Teljesítmény Az áramerősség és a feszültség szorzatával fejezhető ki a teljesítmény P=U*I A teljesítmény az adott készülék által elfogyasztott vagy megtermelt energiát adja meg.

7 A kábelek jellemzői Kábelek teljesítmények legfontosabb kérdései Elérhető maximális átviteli sebesség Alapsávú (digitális), vagy szélessávú (analóg) átvitelt tesz lehetővé Áthidalható legnagyobb távolság, a jel romlása közvetlenül függ az átvitel távolságától és a kábel típusától (csillapítás). Kábelek jelölése LAN sebesség 10Base-T Alapsáv (BASE) / szélessáv (BROAD) Kábel típus és maximális hossz (T Twisted Pair csavart érpár)

8 Koaxiális kábel Jellemzői Átbocsátóképesség jellemzően 10Mbps Olcsó Max. kábelhossz 500m (vastag), 185m (vékony) Felépítése: réz vezető, műanyag szigetelés, rézfonatú árnyékolás, külső köpeny 10Base5 vastag koax Sebesség és átbocsátóképesség jellemzően 10Mbps Az átvitel típusa alapsávú, vagyis digitális A megnevezésben az 5-ös szám arra utal, hogy a jeleket körülbelül 500 méteres távolságra lehet eljuttatni úgy, hogy a csillapítás figyelembe vételével a vevő még képes legyen értelmezni a jeleket. 10Base2 vékony koax Sebesség és átbocsátóképesség jellemzően 10Mbps Az átvitel típusa alapsávú, vagyis digitális A megnevezésben a 2-es szám arra utal, hogy a maximális szegmensméret 200 méter. A tényleges maximális szegmenshossz 185 méter.

9 Árnyékolt csavart érpár Árnyékolt csavart érpáras (STP) kábel Átbocsátóképesség jellemzően 100Mbps Mérsékelt költségű az STP elsősorban négy érpáras árnyékolt kábelezést jelent Mindkét végződésen földelni kell, minden vezetékpár fémfóliával van burkolva Maximális kábelhossz 100m Screened Twisted Pair Árnyékolófonatos (ScTP), árnyékolófóliás (FTP) csavart érpáras kábel Átbocsátóképesség jellemzően 100Mbps Mérsékelten magas árú Földelés szükséges Árnyékolás miatt a kábel átmérője nagy Maximális kábelhossz 100m Shielded Twisted Pair Foil Screened Twisted Pair Külső műanyag köpeny Alumínium fólia árnyékolás

10 Árnyékolatlan csavart érpár Árnyékolatlan csavart érpáras (UTP) kábel Átbocsátóképesség kategóriától függően Mbps A csavart érpár tekinthető a leggyorsabb átvitelt biztosító réz alapú átviteli közegnek. Alacsony költségű, új hálózatok esetén a legelterjedtebb Kábelek és csatlakozók kis méretűek, könnyű telepíteni Maximális kábelhosszúság 100m Négy érpárból álló átviteli közeg. Az UTP kábeleknek mind a nyolc rézvezetéke szigetelőanyaggal van körbevéve. A vezetékek párosával össze vannak sodorva. Ennél a kábeltípusnál a vezetékek páronkénti összesodrásával csökkentik az elektromágneses (EMI) és rádiófrekvenciás (RFI) interferencia jeltorzító hatását. /kioltás/ Az árnyékolatlan érpárok közötti áthallást úgy csökkentik, hogy az egyes érpárokat eltérő mértékben sodorják. Unshielded Twisted Pair

11 Szabványok: Vonatkozó szabványok Cat5, Cat5e típusok esetén EIA/TIA-568A, ill. EIA/TIA-568B Cat6 típus esetén EIA/TIA-568B.2 Category 3/Class C - 16 MHz Category 5/Class D (1995) MHz Category 5e/Class D (2000) MHz Category 6/Class E MHz Category 7/Class F MHz (Cat ohm)

12 Árnyékolatlan csavart érpár Hátrányai érzékenyebb az elektromos zajra és interferenciára mint a többi átviteli közeg a jelerősítők közötti távolság az UTP kábelek esetében kisebb, mint a koaxiális kábeleknél Kötési módok Egyeneskötésű kábel (1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6, 7-7, 8-8) (straight-through cable) sf s zf k kf z bf b /568.B 568.B/ Kapcsoló forgalomirányító Kapcsoló PC vagy kiszolgáló Hub PC vagy kiszolgáló AUTO MDIX technológia: az eszköz automatikusan felismeri, hogy milyen kötésű kábelt csatlakoztatunk

13 UTP kábel bekötése Keresztkötésű kábel /568.B 568.A/ (crossover cable) számítógép-számítógéppel,hubot-hubbal, kapcsolót-kapcsolóval, router router router - számítógép (1-3, 2-6, 3-1, 4-4, 5-5, 6-2, 7-7, 8-8) zf z sf k kf s bf b Rollover kábel (1-8, 2-7, 3-6, 4-5, 5-4, 6-3, 7-2, 8-1) RJ 45 DB 9 átalakító szükséges soros port konzol csatlakozó közé Konzolkábelt számítógép-router és számítógép-kapcsoló konzol-portjának összekötésére használjuk.

14 1. Rézkábelek 2. Optikai átviteli közeg 3. Vezeték nélküli hálózatok

15 Az elektromágneses jelek, spektrum Elektromágneses (EM) energia Elektromos töltés mozgása közben felszabaduló energia, mely hullámformában terjed Minden hullámnak fontos paramétere a hullámhossz Elektromágneses spektrum (3.2.1 fejezet 2.ábra) EM hullámok folytonos tartománya a legnagyobb hullámhossztól a legkisebb irányában Rádió-, mikro- és radarhullám, látható fény, röntgen- és gammasugárzás Látható fény Emberi szem a nm hullámhosszú EM hullámokat érzékeli 700 nm körül vörös, míg 400 nm körül ibolya színt látunk Optikai elemekben használt hullámhosszok Nem látható tartományban: 850 nm, 1310 nm, vagy 1550 nm - jobb átvitelt biztosítanak, mint az egyéb hullámhosszak. Hullámhosszuk jóval nagyobb, mint a vörös fényé, ezért infravörös hullámoknak nevezzük őket

16 Az elektromágneses jelek, spektrum

17 Fénytani alapfogalmak Visszaverődés Közeghatáron (levegő-üveg) a fény egy része visszaverődik A beesés szöge és a visszaverődés szöge megegyezik Fénytörés Két átlátszó anyag határán a fény másik része más szögben behatol az anyagba (90 fokos beesési szög esetén teljes egészében) Az irányváltoztatás (törés) mértéke a két anyag törésmutatójától függ Teljes visszaverődés Ha egy bizonyos határszögnél nagyobb szögben esnek be, teljesen visszaverődnek, energiájukból nem vesztenek A beesési szög = visszaverődési szög = Numerikus apertúra Az apertúrába tartozó belépési szögek esetében teljes visszaverődés valósul meg Módusok Azok az útvonalak, amelyeket az optikai szálon utazó fénysugarak követhetnek

18 Optikai szálak Jellemzői Az optikai szálnak ténylegesen a fénysugár vezetésére használt része a mag. Ha egy fénysugár belépett az optikai szál magjába, akkor abban csak korlátozott számú útvonalon haladhat. Ezeket az útvonalakat módusoknak nevezzük. Ha a mag átmérője elég nagy ahhoz, hogy benne a fénysugarak több útvonalon is haladhassanak, akkor többmódusú optikai szálról beszélünk. Az egymódusú optikai szál magja kisebb, ebben a fénysugarak csak egy móduson utazhatnak. Minden hálózati célra alkalmazott optikai kábel két üvegszálból áll, ezek külön burkolattal rendelkeznek. Az optikai szálas hálózatokban egy szálat adásra, egyet pedig vételre használunk. (Tx Transmit, Rx Recieve) Az optikai szálak esetében áthallásról nem beszélhetünk. Egy-egy kábel 2-48, esetleg ennél is több szálat tartalmaz.

19 Optikai szálak Részei mag, héj, védőburkolat, teherviselő, külső köpeny Többmódusú optikai szál LAN-okban leggyakrabban használt optikai száltípus 62.5/125 μm, vagy 50/125 μm mag/héj átmérők, teljes visszaverődés Max. 2km-re továbbítanak LED által kibocsátott jeleket Egymódusú optikai szál 8-10 μm magátmérő, fény terjedése egy úton, egyenes vonalban Maximálisan 3 km-re továbbítanak infravörös lézer jeleket Nagyobb sávszélesség biztosítása, általában épületek között Drágább kialakítás Az optikai szálakban alkalmazott lézerfény hullámhossza kívül esik a látható fény tartományán. A lézer alkalmas maradandó károsodást, roncsolódást okozni a szemben. Soha nem szabad működés közben optikai szálba, valamint optikai hálózati eszköz adó interfészébe nézni!

20 Egyéb optikai hálózati elemek Az optikai szálas kapcsolatok fény formájában továbbítják az adatokat. Kell egy olyan elem, amely az elektromosságot fénnyé, majd az összeköttetés végén a fényt újra elektromossággá alakítja ez lesz az adó és a vevő. Az adó fényimpulzusos megfelelőjükre alakítja a beérkező elektromos jeleket fényforrások (LED és lézer) Mindkét fényforrás nagyon gyorsan be- és kikapcsolható, így az egyesek és a nullák váltogatásával nagysebességű adatátvitel valósítható meg PIN fotódióda Vevőként használt érzékelő eszközök, melyek 850, 1310 vagy 1550 nm-es hullámhosszú fényekre érzékenyek. Ha megfelelő hullámhosszú fényimpulzust kap, a PIN fotodióda gyorsan egy a hálózat által kezelhető feszültségű áramlöketet bocsát ki. Ha a fényimpulzus véget ér, a PIN fotodióda árama azonnal megszűnik. (Nullák és 1-ek sorozata) Optikai csatlakozók Egyenesvégű (ST) az egymódusú szálak gyakori csatlakozója Előfizetői csatlakozó (SC) a többmódusú szálak esetén gyakori Ismétlők Optikai erősítők, melyek helyreállítják a jelek tulajdonságait Optikai rendezőpanelek Réz alapú rendezőkhöz hasonlóan a rendszer rugalmasságát biztosítják

21 Jelek és zajok az optikai szálakban A héjat borító védőréteg és a külső köpeny tökéletesen megakadályozza a fény bejutását a szálba, illetve kijutását a szálból. Külső hatások Optikai szálak esetén nem beszélhetünk külső zavarásról Eredeti Ethernet szabványok távolságait messze meghaladják Optikai jel gyengülése Szóródás Mikroszkopikus torzítások, egyenetlenségek szétszórják a fényt Abszorpció Kémiai szennyeződések elnyelik a fény egy részét, enyhén tompítja a fényjeleket Tökéletlen belső visszaverődés Gyártási hiányosságok csökkentik a visszaverődés hatásfokát Diszperzió (szétterülés), kromatikus diszperzió A továbbítás során a fényimpulzusok megnyúlnak

22 Optikai szálak telepítése, kezelése Helytelen telepítés A túl nagy csillapítás oka főként a helytelen telepítés. Túlságosan megnyújtott optikai szál Túl erős, vagy túl szűk hajlítás(belsejében apró törések keletkezhetnek, amin a fénysugarak szétszóródnak) Telepítés elemei Előre kiépített védőcsövek alkalmazása Szálak végeinek levágása, csiszolása Csatlakozók szerelése után azokat tisztítani, tisztán tartani kell Védősapkák használata Optikai összeköttetés veszteségkeretének számítása Szálak tesztelése Optikai veszteségmérő (OLM) Optikai időtartománybeli reflektométer (OTDR)

23 1. Rézkábelek 2. Optikai átviteli közeg 3. Vezeték nélküli hálózatok

24 A vezeték nélküli hálózatok meghatározása A vezeték nélküli hálózat lehetővé teszi az emberek számára, hogy vezeték nélkül kommunikálhassanak és különböző alkalmazásokhoz és információkhoz férhessenek hozzá. Mozgási szabadságot biztosít, továbbá lehetővé teszi az alkalmazások különböző helyekre vagy a világ bármely pontjába történő kiterjesztését. A vezeték nélküli hálózat lehetővé teszi az ember számára, hogy egy általa kedvelt helyen tudjon az internethez csatlakozni. Eszközök: Kéziszámítógép digitális személyi titkár (PDA personal digital assistant) Notebook (laptop), PC Újgenerációs mobiltelefonok A jövőben a legtöbb elektronikai eszköz lehetőséget teremt majd vezeték nélküli hálózati összeköttetés létesítésére.

25 A vezeték nélküli hálózatok meghatározása A vezeték nélküli hálózat a felhasználók, a szerverek, és adatbázisok közötti kommunikációs közegként rádióhullámokat vagy infravörös fényt használnak. Ez a fajta kommunikáció láthatatlan az emberi szem számára. A valódi közeg vagyis a levegő a felhasználó számára átlátszó. A legtöbb új számítástechnikai eszközbe már integrálva van a vezeték nélküli interfész (hálózati) kártya. A legtöbb vezeték nélküli hálózati technológia hatósági engedély nélkül alkalmazható, ami azok felhasználását egyszerűvé és gazdaságossá teszi.

26 A vezeték nélküli hálózatok típusai és jellemzőik Típus Hatókörzet Teljesítmény Szabványok Alkalmazások Vezeték nélküli PAN Az ember mozgásterén belül Mérsékelt Bluetooth IEEE IrDA Perifériák vezetékeinek helyettesítése Vezeték nélküli LAN Épületen vagy épületcsoporton belül Nagy IEEE Wi-Fi és HiperLAN A vezetékes hálózatok mobil kiterjesztése. Vezeték nélküli MAN Vezeték nélküli WAN Városon belül Nagy Egyedi IEEE és WiMAX Világszerte Kicsi CDPD és mobil 2G, 2,5G és 3G Telepített vezeték nélküli összeköttetés az otthonok és munkahelyek ill. az internet között. Mobil hozzáférés az internethez bárhonnan.

27 A vezeték nélküli személyi hálózatok (PAN) Jellemzői Viszonylag kis hatótávolsággal rendelkeznek (kb. 15 m) Leghatékonyabban egy kisméretű szobában vagy az ember mozgásterében felmerülő igények kielégítésére alkalmasak. Adatátviteli sebessége max. 2 Mb/s lehetővé teszik a vezetékek elhagyását Alkalmazások Különböző eszközök összeszinkronizálása Vezeték nélküli személyi hálózat összeköttetése nyomtatóval A kis energiafogyasztás miatt alkalmazzák mobiltelefonban, PDA-ban, fejhallgatóban

28 A vezeték nélküli személyi hálózatok (PAN) Szabványok Bluetooth IEEE szabvány, olyan vezeték nélküli személyi hálózat működését specifikálja, amely 2,4 GHz-es frekvenciasávban, kb. 15 m-es körzetben legfeljebb 2Mb/s adatátviteli sebességet biztosít. IrDA (Infrared Data Association Infravörös Adattársaság), melynek segítségével kb. 1m távolságra akár 4 Mb/s adatátviteli sebességgel lehet adatokat továbbítani infravörös fény segítségével. Az infravörös fény: Előnye : érzéketlen a rádiófrekvenciás zavarásra Hátránya: rálátással kell rendelkezni, a vezeték nélküli komponenseket a számítástechnikai eszközök közötti egyenes vonalú terjedésre vonatkozó követelmények miatt nem lehet akárhol elhelyezni. (pl: két eszköz nem tud kommunikálni ha közöttük valamilyen tárgyi akadály van)

29 A vezeték nélküli lokális hálózatok (LAN) Jellemzői Irodaépületek, gyárak, lakások belsejében és környezetében nagy adatátviteli sebességet biztosítanak. Fejlett alkalmazások futtatását is lehetővé teszi (pl. : videó, zene) Adatátviteli sebesség max. 54 Mb/s Alkalmazások A nagy sebesség miatt bármilyen irodai vagy otthoni hálózati alkalmazáshoz megfelelő. Segítségével biztosíthatóak a vezeték nélküli eszközök (notebookok) mobil hozzáférése az internethez ill. a vállalati alkalmazásokhoz. (pl: a felhasználó az irodájától távol, egy konferenciateremben is igénybe veheti a hálózati szolgáltatásokat) Hotspot (forrópont) nyilvános hatókörzeten belül (repülőtér, szálloda), meghatározott díj ellenében hozzáférést biztosít az internethez.

30 A vezeték nélküli lokális hálózatok (LAN) Szabványok A mértékadó az IEEE szabvány frekvenciasávban működő változatai. 2,4 GHz-es és 5 GHz-es Hátránya Korlátozott együttműködést tesz lehetővé a szabvány más változatai szerint működő rendszerekkel. Korlátozott biztonság A hátrányok kiküszöbölése céljából a Wi-FI Allience (Wi-Fi szövetség) az IEEE szabvány bizonyos funkcióit külön szabványba ültette át, amelyet Wi-Fi (Wireless Fidelity vezeték nélküli megbízhatóság) szabványának neveztek el. Ha egy vezeték nélküli lokális hálózati termék megfelel a Wi-Fi szabványnak, akkor garantáltan együtt tud működni más Wi-Fi termékekkel. A szabvány biztosítja, hogy ugyanabban a vezeték nélküli lokális hálózatban különféle felhasználók együtt tudjanak dolgozni.

31 A vezeték nélküli nagyvárosi hálózatok (MAN) Jellemzői Város nagyságú területeket fednek le Adatátviteli sebessége változó, a tényleges teljesítmény az alkalmazott technológiától és komponensektől függ. (kb. 100 Kb/s tól 100Gb/s ig terjedhet) Alkalmazások Cégek központi épületét összekötjük a távoli telephelyekkel adatátvitel biztosítására. A vezeték nélküli internet szolgáltatók (WISP), vezeték nélküli nagyvárosi hálózatokat létesítenek annak érdekében, hogy állandó vezeték nélküli összeköttetést biztosítsanak az otthonok és a vállalatok részére. Előnyös ott, ahol a hagyományos vezetékes összeköttetés (pl. ADSL) kiépítése, vagy vezetékes modemek alkalmazása nem megoldható.

32 A vezeték nélküli nagyvárosi hálózatok (MAN) Szabványok Egyes forgalmazók az IEEE szabványt tekintik használatosnak. Ezt a szabványt használó rendszerek alkalmazása optimális épületeken belül összeköttetésekre Nagyvárosi távolságokban csak olyan antennák használatával képes kapcsolatokat teremteni, amelyeket a jelek egyirányú adására és vételére terveztek. Egyre több cég alkalmazza a viszonylag új IEEE szabvány szerinti rendszert (termékei mostanában kerülnek piacra ban) Az IEEE szabvány olyan hálózatokat specifikál, amelyek adatátviteli sebessége ésszerű távolságokon belül Mb/s nagyságrendbe esik. A IEEE szabvány pont többpont architektúrát támogatja a GHzes tartományban, az adatátviteli sebesség elérheti a 120 Mb/s ot. Az adatátvitel ebben az esetben egyenes vonalú jelterjedést tesz szükségessé (bázisállomások, előfizetői állomások a háztetőn helyezkednek el). Adatátvitel kb. 10 km-es távolságra, akár több száz helyhez.

33 A vezeték nélküli nagy kiterjedésű hálózatok (WAN) Jellemzői Nagy területet, országot, vagy kontinenst lefedő mobilalkalmazásokat tesznek lehetővé. Adatátviteli sebessége kicsi, max 170 Kb/s, de tipikusan 56 Kb/s. Ez a sebesség elfogadható pl. mobiltelefonok, PDA-k használata miatt Korlátja, hogy nem teszi lehetővé az épületeken belüli kommunikációt. Alkalmazások Távközlési szolgáltatók szívesen alkalmazzák, hogy nagy számú előfizető számára nagy távolságú összeköttetést biztosítsanak alacsony előfizetői díjak fejében Távközlési szolgáltatók közötti roaming-egyezmények, folyamatos összeköttetést biztosítanak az azonnali mobil-adatátviteli alkalmazások számára.(egyetlen előfizetéssel, korlátozott internetszolgáltatások igénybe vétele.) Otthontól, irodától távol is használható az internet (pl: elolvasása stb) Folyamatos összeköttetés biztosítása pl: taxiban, utcán

34 A vezeték nélküli nagy kiterjedésű hálózatok (WAN) Szabványok CDPD (cellular digital packet data) celluláris datagram szolgálat egy olyan régebbi technológia, amely analóg mobiltelefon rendszerekben az adatok 19,2 Kb/s adatátviteli sebességgel történő továbbítását teszi lehetővé. Elavult technológia!!! 3G harmadik generációs távközlési rendszerek, ahol az elérhető adatátviteli sebességek Mb/s-os nagyságrendbe esnek.

35 Vezeték nélküli LAN-ok szabványai Vonatkozó szabványok Az 1997-ben elfogadott IEEE szabvány általános közeghozzáférés-vezérlést (MAC Medium Access Control) és több fizikai réteget specifikál a vezeték nélküli lokális hálózatokhoz. A MAC réteg a állomások között folyó kommunikációt az osztott levegőközeghez való hozzáférés koordinálásával irányítja és tartja fenn. A MAC réteg valamelyik fizikai réteg működését irányítja, melynek során érzékeli az átviteli közeget és ellátja a keretek elküldésével és fogadásával kapcsolatos feladatokkal. A szabvány frekvenciaugrásos szórt spektrumú (FHSS) és direkt sorozatú szórt spektrumú (DSSS) fizikai réteget tartalmaz 2,4 GHz-es sávban max. 2 Mb/s adatátviteli sebesség mellett működnek Képes együttműködni a b fizikai réteggel így a maximális sebesség 11 Mbps (nem lehetséges, mert nem gyártják a DSSS hálózati interfész kártyákat)

36 Vezeték nélküli LAN-ok szabványai Vonatkozó szabványok b Az átviteli sebesség 11 Mbit/s-ra növekedett 2,4 GHz-es sávban Wi-Fi -nek vagy nagysebességű vezeték nélküli hálózatnak is nevezik 2,4GHz-es 1, 2, 5.5, 11Mbps sebességű DSSS-en alapuló rendszer Minden b rendszer visszafelé kompatibilis, képes együttműködni az 1 és a 2 Mbit/s átviteli sebességű DSSS rendszerekkel. A visszirányú kompatibilitás rendkívül fontos, hiszen lehetővé teszi a vezeték nélküli hálózatok bővítését és továbbfejlesztését a hálózati kártyák és a hozzáférési pontok lecserélése nélkül. Előnye, hogy viszonylag nagy hatótávolsággal rendelkeznek (kb. 100 m) Hátránya, hogy érzékeny más rádiófrekvenciás eszközökből származó interferenciára.(interferencia = két hullám kölcsönhatása)

37 Vezeték nélküli LAN-ok szabványai Vonatkozó szabványok a 1999 végén adták ki 5GHz-es sávban, legfeljebb 54Mb/s adatátviteli sebesség, de egy különleges, adatkettőzésnek nevezett megoldással akár 108 Mbit/s sebességre is képesek. Ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés (OFDM) alkalmazásával működő fizikai réteg Legfeljebb kb 30m hatótávolságon belül működőképes Több hozzáférési pont kialakítását igényli igen költséges Előnye, hogy 12 különálló nem átlapolódó csatornával a legnagyobb csatornakapacitást biztosítja. További előny, hogy az 5 GHz-es sáv még nem telített, így nagyobb teljesítmény érhető el (mikrosütő, vezeték nélküli telefon 2,4 GHz-en működik) Nem kompatibilis az előző technológiákkal (kb 2001 végén kerültek piacra a termékek)

38 Vezeték nélküli LAN-ok szabványai Vonatkozó szabványok g Az IEEE 2003-ban fogadta el a g szabványt, amely kompatibilis a b szabvánnyal 2,4 GHz-es sávban 54 Mb/s ra növeli az adatátviteli sebességet b hálózatok firmware frissítéssel tehetőek g kompatibilissá Merőleges frekvenciaosztásos multiplexelés (OFDM) a kompatibilitásért A Cisco kifejlesztett egy olyan hozzáférési pontot, amely b és a készülékek együttes használatát is lehetővé teszi ugyanazon WLAN-ban.

39 Vezeték nélküli készülékek és topológiák Készülékek Csomópontok, WLAN adapterrel rendelkező számítógépek Elérési (hozzáférési) pontok (Access Point, AP) Kompatibilitási problémák elhárítására AP-ket telepítenek AZ AP a benne lévő rendszerprogram segítségével kapcsolatot teremt a vezeték nélküli lokális hálózat és a hozzáférési pont elosztó felőli oldala (pl. Ethernet hálózat) között. Az AP kábellel csatlakozik a vezetékes LAN-hoz, így kapcsolódási lehetőséget vagy akár internetelérést biztosít a vezeték nélküli készülékek számára. Saját antennával rendelkező WLAN hubok, vezetékes gerinchálózaton, kapcsolódási lehetőséget pedig meghatározott területen nyújtanak, amit cellának nevezünk. Kapcsolódási lehetőség cellákban (kialakítástól függően m) Ha nagyobb területet kívánunk kiszolgálni, akkor bizonyos átfedésekkel több hozzáférési pontot kell telepítenünk. Az átfedések révén a cellák között szabadon lehet barangolni. Az AP-k különböző fokú hálózatfelügyeleti, telepítési és biztonsági funkciókat látnak el.

40 Vezeték nélküli készülékek és topológiák Kompatibilis eszközök keresése, letapogatás Amikor egy ügyfél aktivizálódik egy WLAN-on belül, akkor magával kompatibilis készüléket keres, amelyhez társulhat. Ezt a keresést letapogatásnak nevezzük (amikor egy rádiófrekvenciás hálózati interfészkártya hozzáférési pontokat keres) SSID szolgáltatáskészlet - azonosító (Service Set Identifier, SSID hálózat szolgáltatásazonosító) SSID-paraméter annak a vezetéknélküli lokális hálózatnak a nevét adja meg, amelyhez a felhasználók csatlakozni fognak

41 Vezeték nélküli készülékek és topológiák Passzív letapogatás Akkor használjuk, amikor egyes hálózati interfész kártyák egyenként vizsgálják meg a csatornákat a legerősebb jelű AP (hozzáférési pont) megtalálásához. A hálókártyák letapogatás közben az AP-k által periódikusan sugárzott jelzőkereteket figyeli és megjegyzi az egyes jelek erősségét. Csomópontok jelzőtűz felügyeleti jelzőkereteket keresnek Ha egy csomópont annak a hálózatnak az SSID-jét tartalmazó jelzőtűz keretet kap, amelyhez csatlakozni szeretne, akkor megkísérli a csatlakozást. A jelzőkeret az AP-re vonatkozó információt ( pl: SSID értékeket, támogatott adatátviteli sebesség értékeket, jel erősséget) arra használja, hogy összehasonlítsa egymással az AP-ket és eldöntse melyiket válassza. A passzív letapogatás folyamatos művelet, a csomópontok szükség szerint társulhatnak a hozzáférési pontokhoz, illetve válhatnak le róluk, jelük erősségétől függően.

42 Vezeték nélküli készülékek és topológiák Aktív letapogatás Opcióként kínált aktív letapogatás is hasonlóan működik mint a passzív letapogatás, azzal az eltéréssel, hogy a folyamatot próbakeret (szonda) küldésével a rádiófrekvenciás hálózati interfész kártya kezdeményezi. Az adókörzetben lévő összes AP pedig próbaválaszt küld vissza. Lehetőség a hálókártyák számára, hogy az AP-ktől azonnal, jelzőkeret adására történő várakozás nélkül kapjon választ. A módszer hátránya, hogy a próbakeretek és az azokra adott válaszkeretek továbbítása miatt nő a járulékos adatok forgalma a hálózatban. Tananyag szerint: A vezeték nélküli csomópont egy szondakérést küld el, amivel megpróbál csatlakozni a hálózathoz. A szondakérés tartalmazza a csatlakozásra kiválasztott hálózat szolgáltatáskészlet - azonosítóját (Service Set Identifier, SSID). Ha sikerül azonos SSID-vel rendelkező hozzáférési pontot találni, akkor az AP szondaválaszt bocsát ki. Ezzel a hitelesítési és társulási lépések befejeződnek.)

43 Vezeték nélküli LAN-ok kommunikációja Keretküldés Miután egy csomópont létrehozta kapcsolatát a WLAN-nal, kereteket küldhet. A WLAN-ok nem szabványos kereteket továbbítanak. WLAN-okban háromféle kerettípus létezik: vezérlő, felügyeleti és adat. Vezérlő (küldés kérés, fogadásra kész, nyugta) Felügyeleti (társuláskérés/válasz, szondakérés/válasz, jelzőtűz, hitelesítési) Adat Az Ethernet keretek legfeljebb 1518 bájtosak lehetnek A vezeték nélküli keretek akár 2346 byte méretű keretek (kompatibilitás miatt 1518-at használ, kapcsolatban állnak valamilyen vezetékes Ethernet hálózattal) A rádiófrekvencia (RF) megosztott átviteli közeg, ütközések ugyanúgy felléphetnek, mint a vezetékes megosztott átviteli közegeken. Ez esetben a forrás csomópont semmilyen módszerrel nem tudja észlelni az ütközést.

44 Vezeték nélküli LAN-ok kommunikációja Keretküldés (folytatás) A WLAN-ok vivőjel-érzékeléses többszörös hozzáférést használnak ütközéselkerüléssel (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, CSMA/CA). Ha egy csomópont elküld egy keretet, a fogadó csomópont pozitív nyugtát küld. Pozitív nyugtázás keretenként, sávszélesség fele erre megy Hálózat teljesítménye Jelerősség, jelek távolsága, interferencia befolyásolja Körülményekhez igazodó sebességválasztás (ARS - Adaptive Rate Selection, adaptív sebességválasztás )

45 Hitelesítési és társulási eljárások Hitelesítés az azonosság bizonyítására irányuló folyamat Második rétegben játszódik le A rendszer készülékeket és nem felhasználókat hitelesít Az ügyfél hitelesítés kérő keretet küld a hozzáférési pontnak, amelyet az vagy elfogad, vagy elutasít, majd erről hitelesítési válaszkeretben értesíti az ügyfelet. Társulás Hitelesítés után következik, de még az adatkeretek elküldése előtt a hálókártyát társítani kell egy AP-hoz. Célja a hálózati kártya és az AP egymáshoz szinkronizálása, melynek során fontos infókat adnak át egymásnak (sebesség stb.) Társulás után a csomópont jogosult adatokat küldeni

46 Hitelesítési és társulási eljárások Hitelesítési és társulási típusok Hitelesítés és társulás nélküli mód A csomópont levált a hálózatról, és semmilyen hozzáférési ponthoz nincs társulva. Hitelesített, társulás nélküli mód A csomópont hitelesítése megtörtént a hálózaton, de pillanatnyilag egyik hozzáférési ponthoz sincs társítva. Hitelesített, társított mód A csomópont csatlakozott a hálózathoz, és képes a hozzáférési ponton keresztül adatokat továbbítani és fogadni.

47 Hitelesítési és társulási eljárások Hitelesítési módszerek Nyílt rendszer Kötelező jellegű, kétlépéses folyamat Először a hálózati kártya hitelesítési kérést tartalmazó keretet küld az Access Pointnak. Az AP hitelesítési választ tartalmazó kerettel válaszol, állapotkód-mezőben jelzi a hitelesítés elfogadását vagy elutasítását. Csak az SSID egyezését követeli meg (könnyen megtudható)

48 Hitelesítési és társulási eljárások Hitelesítési módszerek Megosztott kulcs használata Opcionális, négylépéses folyamat, ahol a hitelesítés annak eldöntését jelenti, hogy a hitelesítő eszköz helyes WEP-kulcsal rendelkezik-e. WEP (Vezetékes rendszerrel egyenértékű biztonság ) alapú titkosításra van szükség A hálózati kártya hitelesítési kérést tartalmazó keretet küld az AP-nak. Az AP válaszként küldött keret törzsében speciális felkérő szöveget helyez el, melyet visszaküld a hálózati kártyának. A hálózati kártya ezt a szöveget saját WEP- kulcsával titkosítja, melyet egy másik hitelesítő keretben visszaküld az AP-nak. Az AP visszafejti a speciális felkérő szöveget és összehasonlítja az eredeti szöveggel. Ha a két szöveg egyezik, az AP feltételezi, hogy a hálózati kártyánál helyes kulcs van. A folyamat végén az AP a hálózati kártyának a hitelesítés elfogadását vagy elutasítását tartalmazó hitelesítő keretet küld. Egy beállítható titkos kulcs egyezését követeli meg

49 Rádióhullámok, mikrohullámú spektrum Rádióhullámok tulajdonságai A számítógépek elektromos jelek formájában továbbítják az adatokat. A rádióadók ezeket az elektromos jeleket rádióhullámokká alakítják. Az adó antennájában a változó nagyságú elektromos áram rádióhullámokat kelt. A rádióhullámokat egyenes vonalakban sugározza ki az antenna. WLAN-okban az adótól 10m-re a jel erőssége századrészére gyengül Bizonyos anyagok elnyelik, míg mások visszaverik a rádióhullámokat Közeghatáron a hullámok megtörnek (pl. gipszkarton falban) Levegő vízrészecskéi szétszórják a rádiójeleket, ill. részben elnyelik Moduláció Amplitúdó moduláció (AM) Hordozójel hullámainak magassága változik Frekvencia moduláció (FM) Hordozójel frekvenciája változik Fázis moduláció (PM) Hordozójel fázisának megváltoztatása

50 Jelek és zajok WLAN-okban Interferencia rádióhullámú technológia esetén Keskenysávú interferencia Nem teljes frekvenciaspektrumot érint, megoldás az AP által használt csatorna megváltoztatása (csatornaváltás) Teljes sávú interferencia Teljes spektrumot érint (pl. Bluetooth eszközök, mikro-sütő) Zajforrások Legkézenfekvőbb hibaforrás az adó állomás és az antenna típusa Ködös, párás idő, villámok zavart okozhatnak Jeltovábbítás Nagyobb energiával adó állomások messzebbre továbbítják a jeleket Jelerősítés, koncentrálás parabolaantennákkal Otthoni környezetben körsugárzó ikerantennák használata

51 Vezeték nélküli LAN-ok biztonsága A WLAN-ok alapvetően nem biztonságos rendszerek Nem megfelelően konfigurált eszközök Hatókör túlnyúlik a lefedendő területen Bővíthető hitelesítő protokoll (EAP) használata (a hozzáférési pont nem végzi el az ügyfél hitelesítését, hanem egy sokkal kifinomultabb készüléknek adja át az ilyen jellegű feladatokat, egy e célra tervezett, dedikált kiszolgálónak) EAP-MD5 Legrégebbi hitelesítés, hasonlít a CHAP-hoz LEAP (Cisco) Azonosítócserék, dinamikus WEP kulcsok, kölcsönös hitelesítés Felhasználóhitelesítés Csak hitelesített felhasználók érhetik el a vezeték nélküli hálózatot Titkosítás Titkosítási szolgáltatásokkal védekezik a behatolók ellen Adathitelesítés Forrás és célkészülékek hitelesítésével védi az adatokat

52 Köszönöm a figyelmet!