Uopšteno o bežičnim mrežama

Standardi

Bežične mreže su definisane standardom 802.11 koji je doneo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) godine 1999. Standard definiše dva najniža sloja OSI modela, fizički (PHY) i sloj podataka (MAC). On je samo deo veće grupe standarda koji definišu lokalne(LAN) i gradske mreže(MAN). Grupa 802 standarda se nalazi na slici 2.1.


Slika 2.1: Grupa 802 standarda

Standardi 802.11a, 802.11b i 802.11g se razlikuju po fizičkom sloju,tj. frekvencijama rada. Sloj podataka je jednak za sva tri standarda i sastoji se od MAC (engl. Medium Access Control) podsloja i LLC (Logical Link Control) podsloja. Sloj kontrole pristupa medijumu (MAC) se malo razlikuje od takvog sloja u 802.3 standardu koji definiše ''žične'' lokalne mreže, gde se koristi CSMA/CD(engl. Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) protokol, po tome što se koristi CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) protokol. Razlog za to leži u samoj prirodi medijuma preko koga se vrši komunikacija i koji nedozvoljava da i pošaljilac i primalac istovremeno šalju i primaju podatke. CSMA/CA je deo grupe ALOHA protokola. Stanica tj. računar koji želi poslati podatke prvo osluškuje medijum i ukoliko je zauzet tj. ako neko već šalje podatke stanica poštuje to i povlači se. Ali ukoliko je medijum slobodan određeno vreme (prema standardu naziva se DIFS-Distributed Inter Frame Space) tada stanica sme početi slati svoje podatke. Prijemna stanica će za svaki primljeni podatak, pošto proveri integritet primljenog paketa, poslati paket(ACK paket) kojim potvrđuje prijem valjanog paketa podataka. Kada odašiljač primi ACK paket znači da nije došlo do kolizije. Ukoliko odašiljač ne primi ACK paket znači da je došlo do kolizije, ili je paket oštećen stigao na odredište, pa je potrebno ponovo poslati paket.






2.1.1 802.11a standard

Fizički sloj ovog standarda definiše rad na frekvenciji od 5GHz (frekvencija koja je po međunarodnim standardima dozvoljena za korištenje bez posebnih dozvola i naknada) sa OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) multipleksiranjem kanala. Standard omogućuje brzine od 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, i 54 Mbit/s. Iako mreže izrađene po ovom standardu omogućavaju najveće brzine imaju jednu ogromnu manu: domet je ograničen na oko 15m što je nepraktično za većinu korisnika i zbog toga nisu toliko popularne.

2.1.2 802.11b standard

Ovaj standard je danas dominirajući na tržištu najviše zbog relativno niske cene implementacije i zadovoljavajućih performansi. Fizički sloj radi na frekvenciji od 2.4 GHz što je takođe frekvencija slobodna za korišćenje i koristi DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) tehnologiju za slanje signala i omogućuje maksimalnu propusnost od 11Mbit/s. Razlog korištenja DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) tehnologije je velika pouzdanost i propusnost jer se koristi širi frekvencijski opseg. Svaka binarna ''1'' ili ''0'' se kodira u niz jedinica ili nula pa se takvi nizovi šalju kroz sve frekvencijske pojaseve u frekvencijskom opsegu što značajno doprinosi pouzdanosti u slučajevima kada se pojavljuje interferencija sa drugim raznim uređajima koji nisu računari (na istoj frekvenciji rade i mikrotalasne rerne, bežični telefoni kao i Bluetooth). Ako se i izgubi deo poslanog niza još uvek se može na prijemnoj strani odrediti koju vrednost ima bit podatka.

2.1.3 802.11g standard

Ovaj standard nam omogućuje maksimalnu propustljivost od 54 Mbit/s (kao 802.11a) na frekvenciji od 2.4Ghz isto kao 802.11b standard. Važno je naglasiti da je ovaj standard kompatibilan i sa 802.11a i sa 802.11b standardom. Fizički sloj (PHY) 802.11g standarda se naziva Extended Rate PHY(ERP). ERP podržava četiri različite vrste modulacije: DSSS, OFDM, PBCC(Packet Binary Convolutional Code), DSSS-OFDM (hibridna modulacija u kojoj se preambula i zaglavlje moduliraju pomoću DSSS, a teret pomoću OFDM). ERP ima mogućnost detekcije korištene modulacije pri komunikaciji sa određenim klijentom. Sloj podataka je isti kao i kod 802.11a i 802.11b standarda.


2.2 Vrste bežičnih mreža
Postoje dva osnovna načina ostvarivanja bežičnih mreža. Koji način ćemo izabrati zavisi od potreba i mogućnosti korisnika. To su ad hoc mreže i struktuirane mreže.

Ad hoc mreže
Standard definiše ovaj način povezivanja kao Independent Basic Service Set (IBSS). Mreža ovog Ad hoc tipa uspostavlja se direktno između dva ili više računara (slika2.2). Ograničavajući faktor je ovde to što svi umreženi računari moraju biti u relativno malom prostoru zbog male snage njihovih antena. Ovakav tip mreža se ne koristi za ozbiljne mreže i jedino ima primenu u malim kućnim mrežama npr. za igranje igara ili trenutno kratkotrajno povezivanje par računara u bežičnu privremenu mrežu.


Strukturirane mreže
Standard definiše ovaj tip mreže kao osnovni tip mreže sa osnovnim kompletom usluga tj. Basic Service Set (BSS). U ovom načinu rada klijenti komuniciraju preko pristupnih tačaka (acces point). Pristupne tačke su uređaji preko kojih klijenti mogu dobiti pristup mreži(slika 2.4). Prednost ovog rešenja leži u tome što dopušta veću fleksibilnost u radu kao i veći domet samog signala i bolji kvalitet veze. Osnovno područje rada pristupne tačke je prostor koji je pokriven njenim signalom i zove se ćelija ili mikroćelija (slika 2.3).Pristupna tačka se pomoću odgovarajućih uređaja(switch,hub) povezuje na Ethernet i komunicira sa svim uređajima u okviru svoje ćelije. Pristupna tačka upravlja celim mrežnim saobraćajem.





Ukoliko je potrebno proširiti područje pokrivanja signalom mreže može se dodati još onoliko pristupnih tačaka koliko je potrebno čime nastaje prošireno područje rada. Preporučuje se da proširena područja uključuju 10-15% preklapanja između susednih pristupnih tačaka da bi korisnici bez gubljenja signala mogli da prelaze iz jedne u drugu ćeliju tj. pristupnu tačku. Za dobijanje najboljih performansi potrebno je obezbediti da granične pristupne tačke rade na različitim frekvencijskim pojasevima jer, u suprotnom, može doći do interferencije što smanjuje performanse u području preklapanja signala.

IPsec

Ipsec (IPsecurity) je skup protokola koji je samostalno razvila organizacija IETF (Internet Engineering Task Force) kako bi zaštitila razmenu podataka preko IP sloja u mrežnom protokolu koji se koristi na Internetu. IPsec se koristi kod implementacije virtualne privatne mreže VPN (virtual private network). Dakle osnovna namena IPsec protokola je mogućnost uspostavljanja sigurne komunikacije između dva računara preko nesigurnog medija kao što je Internet ili lokalna mreža.
IPsec ima dva osnovna načina rada:
- Transportni način(transport mode)
U ovom načinu rada enkriptuje (šifruje) se samo teret (payload) koji nosi paket, ali ne i njegovo zaglavlje(header).
- Tunelski način(tunnel mode)
U ovom načinu rada enkriptuje se i teret i zaglavlje paketa. Smatra se sigurnijim od transportnog načina.
Takođe postoje i dva protokola koji se koriste u IPsec-u:
- AH (Authentification header)
Koristi se samo za autentifikaciju svakog pojedinačnog paketa.
- ESP (Encapsulating Security Payload)
Pruža usluge autentifikacije i enkripcije svakog pojedinog paketa.
Dakle iz prethodno navedenog može se videti da korisnik koji želi da autentifikuje primljeni paket ima ukupno četiri različita načina na raspolaganju:
- Transportni način/AH
- Tunelski način/AH
- Transportni način/ESP ukoliko se ne koristi enkripcija
- Tunelski način/ESP ukoliko se ne koristi enkripcija
Međusobna razlika je vrlo mala tako da je praktično svejedno koji će se način koristiti. Ali to donosi sa sobom i pitanje zašto su nam onda potrebna dva protokola koji se koriste. Misao vodilja kreatora IPsec-a je bila ustvari da se AH koristi kada je potrebna autentifikacija, a ESP kada je uz autentifikaciju potrebno i pakete zaštititi enkripcijom. Ali već na prvi pogled se vidi kako je transportni način rada ustvari deo tunelskog načina rada, posmatrano iz perspektive mreže. Jedina prednost korištenja transportnog načina rada je u nešto manjem opterećenju mreže, mada i to se može popraviti ukoliko se u tunelskom modu primene neke metode kompresije zaglavlja paketa. Dakle nameće se zaključak kako se transportni način rada može izbaciti iz protokola i može se, bez ikakvih posledica, koristiti samo tunelski način rada.
U transportnom načinu rada bolje je koristiti AH protokol jer on autentifikuje i zaglavlje paketa. U tunelskom načinu rada najčešće se koristi ESP protokol.
AH protokol ima i neke nedostatke. Najveći nedostatak je to da on takođe autentifikuje zaglavlja i nižih mrežnih slojeva što je direktno kršenje principa modularnosti u izradi mrežnih protokola. Zbog toga AH protokol mora poznavati sve tipove podataka koji se koriste u zaglavljima nižih mrežnih slojeva. Ukoliko dođe do izmene u standardu koji opisuje neki od nižih mrežnh protokola to će dovesti do problema sa AH protokolom u IPsec-u. Tunelski način rada u kombinaciji sa ESP-om otklanja navedeni problem ali on je i zahtevniji na širini pojasa (bandwidth).
5.6 Korištenje IPsec-a u bežičnim mrežama

Osnovna ideja korištenja IPsec-a u bežičnim mrežama jeste da svaku bežičnu mrežu posmatramo isto kao i javnu(nesigurnu) mrežu.Bežičnu mrežu treba staviti van intraneta organizacije i na taj način povećati sigurnost mreža. Ako želimo da primenimo IPsec u bežičnoj mreži prvi korak je instalacija klijentskog programa, osim ako već sam operativni sistem nema podršku za to, koji podržava IPsec i to na svaki računar u bežičnoj mreži. Na taj način se obezbeđuje da klijent mora pre nego što se pridruži bežičnoj mreži da uspostavi IPsec tunel do žičane mreže i samo kroz njega on može komunicirati sa drugim računarima. Promet mreže se filtrira na više slojeva, na 2 i 3 sloju OSI modela, i na taj način se obezbeđuje komunikacija isključivo preko sigurnog tunela. Model mreže koja koristi IPsec se može videti na slici 5.14.