Проектирование беспроводной сети Wi-Fi

1.1 Классификация беспроводных сетей передачи данных
На данный момент используется несколько технологий БЛВС, которые используют радио и инфракрасные волны. Такие технологии используются уже несколько лет и очень хорошо зарекомендовали себя в области связи.
На начальной стадии проектирования нужно выбрать оптимальную технологию беспроводной сети. Для этого классифицируем беспроводные сети по нескольким основным признакам.
БЛВС классифицируют по множеству критериев, в частности:
• по способу обработки первичных данных;
• по используемой полосе передачи;
• в зависимости от локализации абонентов;
• с учетом географической протяженности;
• по типам передаваемых данных.
Также, применяют различные системы градации на основании используемой технологии по назначению. Для сравнения возьмем самые популярные беспроводные стандарты: сотовая связь GSM и CDMA; сети доступа Bluetooth, Dect, Wi-Fi, Mesh; широкополосные сети WiMax, WiBro.
В таблице 1.
…

1.2 Режимы функционирования беспроводных сетей
Одноранговый режим (AD HOC). В данном режиме узлы сети организуют связь непосредственно друг с другом, взаимодействуя без использования точек доступа. В данном случае образуется лишь одна зона обслуживания, у которой отсутствует подключение к проводной локальной сети.
Главным преимуществом является простота построения; нет необходимости устанавливать дополнительное оборудование (точки доступа). Такой режим чаще всего применяют для организации временных сетей передачи данных.
На рисунке 1.9 представлена архитектура сети в режиме AD HOC.

Рисунок 1.9 – Архитектура сети в режиме AD HOC

В таком режиме наивысшая скорость соединения не превышает 11 Мбит/с. Фактическая – скорость передачи данных составляет не более 11/N Мбит/с, где N – общее количество устройств в сети. Радиус связи в основном не превышает 100м, а скорость передачи данных быстро падает с увеличением расстояния.
…

1.3 Топология сети: определение, виды, назначение
Сетевая топология — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.
Топология типа «шина». В основе этой сетевой топологии лежит идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равнозначность всех абонентов.
В ней нет единого центрального узла, через который передаются данные, что улучшает ее надежность (при отказе одного центра перестает работать вся управляемая этим центром система).
На рисунке 1.16 показан пример топологии типа «шина».
Рисунок 1.16 –Топология типа «шина»

Топология типа «кольцо». В этой топологии сети каждая точка доступа соединяется с двумя другими. Центрального узла в этой топологии также нет, все точки считаются одинаковыми.13
На рисунке 1.17 представлен пример топология типа «кольцо».

Рисунок 1.
…

2.1 Техническое задание на проектирование
Главное подразделение государственного учреждения, является центральное здание военного комиссариата Холмогорского и Виноградовского районов Архангельской области. На военный комиссариат возложено огромное количество задач, решение которых во многом зависит от оперативности административного (управляющего) состава, которая обеспечивается возможностью доступа персонала к необходимым ресурсам информационной сети. На данный момент рынок телекоммуникационного оборудования дает возможность обеспечить пользователей сети всевозможными видами услуг, значительно расширяя возможности применяемых сегодня за счет передовых технологий и оборудования.
…

2.2 Архитектура беспроводной сети и классификация сетевого оборудования
На эффективность и надежность работы сети влияет правильный выбор и использование технологии передачи информации, оборудования и архитектуры. Чтобы установить конкретную технологию, применяемую в проекте, используем данные, представленными в таблице 1.1 раздела 1. Учитывая требования технического задания касательно разрабатываемой сети, можно прийти к выводу, что оптимальным вариантом – является БЛВС WI-FI, так как она отвечает следующим параметрам:
• эта сеть является локальной;
• множество модификаций;
• в случае необходимости расширить число пользователей сети эта технология показывает отличные показатели по масштабируемости;
• большой выбор и доступная цена беспроводного оборудования;
• поддержка основных аппаратных и программных средств;
• частотный диапазон не требует обязательной регистрации.
…

2.3 Организация защиты беспроводной сети
Существенным недостатком БЛВС считается их безопасность. Поскольку, практически любой пользователь, работающий на ноутбуке с адаптером IEEE 802.11b и не проникая в помещения, в котором расположен БЛВС, способен получить доступ к ее ресурсам. Более того, факт несанкционированного проникновения будет сложно установить, а используемый Firewall в такой ситуации не сможет помочь.
Механизмы защиты.
Стандарт 802.11 для БЛВС включает несколько основных механизмов обеспечения защиты и безопасности сети.
1. Wired Equivalent Protocol (WEP) – шифрование информации в процессе передаче по радио и профилактика неавторизованного доступа в БЛВС. WEP по умолчанию отключен, после его включения шифруются все исходящие пакеты по алгоритм RC4.
2. WEP 2 – усовершенствованный механизм шифрования с поддержкой Cerberus V.
3. Open System Authentication – система аутентификации, встроенная в протокол 802.11 по умолчанию.
…

3.1 Определение зон покрытия беспроводной сети, расчет принимаемого сигнала в здании и пропускной способности
При определении зоны покрытия беспроводной сети учитывается несколько обстоятельств. Во-первых, максимальное расстояние между двумя адаптерами зависит от того, есть ли между ними преграды или они находятся в зоне прямой видимости. Во-вторых, имеется ли в этой сети точка доступа (режим Infrastructure BSS) или же сеть функционирует в одноранговом режиме. В-третьих, влияние оказывает энергетическая эффективность радиолинии (мощность передатчика, чувствительность приемника точки доступа). К тому же, используя несколько точек доступа в режиме Infrastructure ESS, зону покрытия можно неограниченно увеличивать.
Зона покрытия с одной точкой доступа в идеальных условиях (отсутствие преград и радиочастотных помех), при сравнении возможностей различных стандартов сети стандарта IEEE 802.11g не уступая по своим скоростным характеристикам – стандарту IEEE 802.
…

3.2 Моделирование зон покрытия беспроводной сети
Проблема планирования БЛВС представляет собой трудоемкую задачу, решить, которую без использования компьютерных средств в современных условиях невозможно. Вызвано – это сложностью решаемых на данном этапе вопросов, в число которых входят:
▪ выбор мест для размещения и режимов работы радиоаппаратуры (на объекте);
▪ частотное планирование;
▪ минимизация внутрисистемных помех;
▪ максимальный охват территории с требуемым качеством передачи информации;
▪ обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) планируемой и существующих сетей.
Качество получаемого результата зависит от того, насколько, точно в процессе планирования учтены:
– особенности местности;
– параметры аппаратуры;
– источники возможных помех и множество других факторов, учесть, которые без использования автоматизированных компьютерных инструментов в современных условиях невозможно.
…

3.3 Технико-экономическое обоснование проектного плана

В данном исследовании осуществляется создание беспроводной локальной сети WI-FI. Проектируемая сеть представляет собой вычислительную сеть головного офиса военного комиссариата Холмогорского и Виноградовского районов Архангельской области. Данная сеть эксплуатируется персоналом организации в служебных целях, поэтому она не связана с получением коммерческой прибыли.
Создаваемая беспроводная локальная сеть должна иметь высокую надежность и защищенность от воздействия внешних факторов при минимальных массогабаритных и энергопотребляющих характеристиках.
Расчет длительности этапа разработки, определение ставки заработной платы. Для оптимизации работы при разработке беспроводной локальной сети необходимо участие как минимум двух специалистов, а именно руководитель отдела и инженер-проектировщик. Для расчета затрат на этапе проектирования необходимо определить продолжительность каждой работы с помощью экспертных оценок.
…

Заключение
Локальные сети сегодня являются неотъемлемой частью современного мира. На сегодняшний день, в мире существует множество миллионов компьютеров и более 80 процентов из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet (интернет).
Поэтому естественным образом происходит интенсивное развитие технологий беспроводных коммуникаций, рынок которых на данный момент развивается огромными темпами. Особенно это актуально в отношении беспроводных сетей.
За последние 20 лет было разработано несколько поколений соединения, для которых с каждым годом внедрялись всё более новые скоростные и функциональные обновления. Для описания этих обновлений появились группы стандартов 802.11.
С появлением технологии Wi-Fi значительно упростился процесс объединения компьютеров в единую сеть. Кроме отсутствия проводов и высокой скорости, у неё есть еще масса других преимуществ.
…

Глоссарий

№ п/п
Понятие
Определение
1.
Аппаратные средства
устройства, встраиваемые непосредственно в вычислительную технику, или устройства, которые сопрягаются с ней по стандартному интерфейсу. Такие средства принадлежат к наиболее защищенной части системы.
2.
Автоматизированная информационная система, АИС
совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для создания, передачи, обработки, распространения, хранения и/или управления данными и информацией и производства вычислений.
3.
Авторизация
предоставление доступа пользователю, программе или процессу.
4.
Атака
нарушение безопасности информационной системы, позволяющее захватчику управлять операционной средой.
5.
Аутентификация
проверка подлинности идентификации пользователя, процесса, устройства или другого компонента системы; а также проверка целостности и авторства данных при их хранении или передаче для предотвращения несанкционированной модификации.
6.
…