Každý, kdo někdy sestavoval, kupoval nebo alespoň nastavoval rádiový přijímač, pravděpodobně slyšel výrazy jako: citlivost a selektivita.
Citlivost je parametr, který ukazuje, jak dobře váš přijímač dokáže přijímat signál i v těch nejvzdálenějších oblastech.
A selektivita naopak ukazuje, jak dobře se přijímač dokáže naladit na určitou frekvenci bez ovlivnění jinými frekvencemi. Tyto "jiné frekvence", tedy nepatřící k vysílání signálu z vybrané rozhlasové stanice, v tomto případě hrají roli rádiových rušivých signálů.
Zvyšováním výkonu vysílače nutíme přijímače s nízkou citlivostí přijímat náš signál za každou cenu. Neméně důležitou úlohu hraje vzájemný vliv signálů od různých rozhlasových stanic na sebe, což ztěžuje ladění a snižuje kvalitu rádiového spojení.
V prostředí Wi-Fi se používá rádiový výkon jako médium pro přenos dat. Proto jsou mnohé věci, kterými se zabývali rádioví inženýři a radioamatéři v minulosti, stále aktuální i dnes.
Ale některé věci se změnily. Na místo analogového formátu přišlo digitální vysílání, což vedlo ke změně povahy přenášeného signálu.
Níže je popsáno běžné faktory, které ovlivňují fungování bezdrátových sítí Wi-Fi v rámci standardů IEEE 802.11b/g/n.
Některé nuanse Wi-Fi sítí
Pro éterové radiové vysílání daleko od velkých sídel, kdy lze na svém přijímači přijímat pouze signál místní FM rozhlasové stanice a ještě "Maják" v УКВ pásmu — otázka vzájemného vlivu nevzniká.
Situace je jiná u Wi-Fi zařízení, která pracují pouze ve dvou omezených pásmech: 2,4 a 5 GHz. Níže jsou popsány některé problémy, které je třeba buď překonat, nebo znát, jak se jim vyhnout.
Problém první — různé standardy pracují s různými pásmy.
V pásmu 2,4 GHz pracují zařízení podporující standard 802.11b/g, zatímco sítě standardu 802.11n pracují v pásmu 5 GHz, kde fungují zařízení standardu 802.11a a 802.11n.
Jak vidíme, pouze zařízení standardu 802.11n mohou pracovat jak v pásmu 2,4 GHz, tak i v pásmu 5 GHz. V ostatních případech musíme buď udržovat vysílání v obou pásmech, nebo se smířit s tím, že někteří klienti se nebudou moci připojit k naší síti.
Problém druhý — Wi-Fi zařízení fungující v blízkém dosahu mohou používat stejnou frekvenční oblast.
Pro zařízení pracující v pásmu 2,4 GHz jsou v Rusku k dispozici a povoleny k použití 13 bezdrátových kanálů šířky 20 MHz pro standard 802.11b/g/n nebo 40 MHz pro standard 802.11n s mezerami 5 MHz.
Proto každé bezdrátové zařízení (klient nebo přístupový bod) vytváří rušení na sousedních kanálech. Jiná věc je, že výkon vysílače klientského zařízení, například smartphonu, je mnohem nižší než u běžného přístupového bodu. Proto v článku budeme hovořit pouze o vzájemném vlivu přístupových bodů na sebe.
Nejpoužívanější kanál, který je klientům nabízen jako výchozí, je 6. Ale není dobré si myslet, že výběrem sousedního čísla se zbavíme parazitního vlivu. Přístupový bod pracující na kanálu 6 vytváří silné rušení na kanálech 5 a 7 a slabší na kanálech 4 a 8. S růstem mezer mezi kanály se jejich vzájemný vliv snižuje. Proto, aby se vzájemné rušení minimalizovalo, je velmi žádoucí, aby jejich nosné frekvence byly od sebe vzdáleny 25 MHz (5 mezi-kanálových mezer).
Problém je v tom, že ze všech kanálů s malým vzájemným vlivem jsou k dispozici pouze 3: 1, 6 a 11.
Musíme hledat nějaký způsob, jak obejít existující omezení. Například vzájemný vliv zařízení lze kompenzovat snížením výkonu.
O užitečnosti umírněnosti ve všem
Jak již bylo řečeno, snížení výkonu není vždy špatné. Nejenže při zvýšení výkonu může kvalita příjmu výrazně zhoršovat a to není způsobeno slabostí přístupového bodu. Níže se podíváme na případy, kdy to může být užitečné.
Zatížení rádiového spektra
Efekt zatížení lze vidět na vlastní oči v okamžiku výběru zařízení pro připojení. Pokud je v seznamu dostupných Wi-Fi sítí více než tři až čtyři položky, můžeme již mluvit o zatížení rádiového spektra. Každá síť zde přitom představuje zdroj rušení pro své sousedy. A rušení ovlivňuje výkonnost sítě, neboť náhle zvyšuje úroveň šumu, což vede k potřebě neustále opakovat odesílání paketů. V takovém případě je hlavním doporučením snížit výkon vysílače v přístupovém bodě, ideálně přesvědčit všechny sousedy, aby udělali to samé, aby si navzájem nepřekáželi.
Situace připomíná školní třídu během hodiny, když se učitel na chvíli vzdálí. Každý žák začne mluvit se sousedem u stolu a ostatními spolužáky. V celkovém hluku špatně slyší jeden druhého, a tak začnou mluvit hlasitěji, potom ještě hlasitěji, a nakonec začnou křičet. Pedagog rychle přibíhá do třídy, přijímá nějaká disciplinární opatření a situace se vrací do normálu. Pokud si učitele představíme jako síťového administrátora a školáky jako vlastníky přístupových bodů, dostaneme skoro přímou analogii.
Asymetrické připojení
Jak již bylo řečeno dříve, výkon vysílače přístupového bodu je obvykle 2-3krát silnější než na klientských mobilních zařízeních: tabletech, smartphonech, noteboocích atd. Je proto velmi pravděpodobné vznikání 'šedých zón', kde klient bude přijímat od přístupového bodu dobrý stabilní signál, zatímco přenos od klienta k bodu nebude fungovat 'příliš dobře'. Takové připojení se nazývá asymetrické.
Pro udržení stabilního spojení s dobrou kvalitou je vysoce žádoucí, aby mezi klientským zařízením a přístupovým bodem bylo symetrické připojení, kdy příjem a přenos v obou směrech fungují dostatečně efektivně.
Obrázek 1. Asymetrické připojení na příkladu plánu bytu.
Aby se předešlo asymetrickým připojením, je nutné se vyvarovat neuváženého zvyšování výkonu vysílače.
Když je potřeba zvýšení výkonu
Níže uvedené faktory vyžadují zvýšení výkonu pro udržení stabilního spojení.
Rušení od zařízení radiokomunikace jiných typů a jiné elektroniky
Zařízení Bluetooth, jako jsou sluchátka, bezdrátové klávesnice a myši, které pracují na frekvenci 2,4 GHz a mohou rušit provoz přístupového bodu a dalších Wi-Fi zařízení.
Následující zařízení mohou také negativně ovlivnit kvalitu signálu:
- mikrovlnné trouby;
- dětské chůvičky;
- CRT monitory, bezdrátové reproduktory, bezdrátové telefony a další bezdrátová zařízení;
- externí zdroje elektrického napětí, jako jsou elektrické vedení a transformátorové stanice,
- elektromotory;
- kabely s nedostatečným stíněním, jakož i koaxiální kabely a konektory používané s některými typy satelitních anten.
Velké vzdálenosti mezi Wi-Fi zařízeními
Všechna rádiová zařízení mají omezený dosah. Kromě konstrukčních vlastností bezdrátového zařízení může být maximální dosažitelná vzdálenost snížena vnějšími faktory, jako jsou překážky, rádiové rušení a podobně.
To vše vede k vytváření lokálních „mrtvých zón“, kde signál z přístupového bodu „nedosáhne“ k klientskému zařízení.
Překážky pro průchod signálu
Různé překážky (stěny, stropy, nábytek, kovové dveře atd.) umístěné mezi Wi-Fi zařízeními mohou odrážet nebo absorbovat rádiové signály, což vede k zhoršení nebo úplné ztrátě spojení.
Takové jednoduché a zřejmé věci, jako jsou železobetonové stěny, plechový povrch, ocelová konstrukce, a dokonce i zrcadla a tónovaná skla výrazně snižují intenzitu signálu.
Zajímavý fakt: lidské tělo oslabuje signál přibližně o 3 dB.
Následující tabulka ukazuje ztrátu efektivity Wi-Fi signálu při průchodu různými prostředími pro síť 2,4 GHz.
* Efektivní vzdálenost – označuje míru snížení dosahu po průchodu příslušnou překážkou ve srovnání s otevřeným prostorem.
Shrňme mezitímní závěry
Jak již bylo zmíněno výše, vysoká síla signálu sama o sobě nezvyšuje kvalitu spojení přes Wi-Fi, ale může bránit dobře navázanému spojení.
Existují situace, kdy je třeba zajistit vyšší výkon pro stabilní přenos a příjem Wi-Fi signálu.
Tato požadavky jsou tedy kontroverzní.
Užitečné funkce od Zyxel, které mohou pomoci
Je zřejmé, že je třeba využít zajímavé funkce, které pomohou z této kontroverzní situace.
DŮLEŽITÉ! O mnoha nuancích při budování bezdrátových sítí, stejně jako o možnostech a praktickém využití zařízení se můžete dozvědět na specializovaných kurzech Zyxel – ZCNE. Informace o nejbližších kurzech najdete .
Client Steering
Jak bylo zmíněno dříve, popsané problémy se zejména týkají pásma 2,4 GHz.
Šťastní vlastníci moderních zařízení mohou využívat frekvenci 5 GHz.
Výhody:
- více kanálů, takže je snazší vybrat ty, které budou navzájem ovlivňovat minimálně;
- jiná zařízení, jako je Bluetooth, toto pásmo nepoužívají;
- podpora kanálů o šířce 20/40/80 MHz.
Nevýhody:
- Wi-Fi signál v tomto pásmu hůře prochází překážkami. Proto je žádoucí mít ne jednu „super-průraznou“, ale dvě až tři přístupové body s nižším výkonem signálu v různých místnostech. Na druhou stranu to poskytne rovnoměrnější pokrytí než chytání signálu z jedné, ale „super-silné“ jednotky.
Na praktické úrovni však, jako vždy, vznikají nuance. Například některá zařízení, operační systémy a software stále jako výchozí nabízejí pro spojení „staré dobré“ pásmo 2,4 GHz. Dělá se to s cílem snížit problémy s kompatibilitou a zjednodušit algoritmus připojení k síti. Pokud se připojení provádí automaticky nebo si uživatel tohoto faktu nevšiml — možnost využití pásma 5 GHz tak zůstane stranou.
Změnit tuto skutečnost pomůže funkce Client Steering, která jako výchozí nabízí klientským zařízením okamžité připojení přes 5 GHz. Pokud toto pásmo klient nepodporuje, stále se může připojit na 2,4 GHz.
Tato funkce je dostupná:
- v přístupových bodech Nebula a NebulaFlex;
- v bezdrátových kontrolerech NXC2500 a NXC5500;
- v bránách firewall s funkcí kontroleru.
Auto Healing
Bylo uvedeno mnoho argumentů pro flexibilní regulaci výkonu. Nicméně zůstává rozumná otázka: jak to udělat?
Pro tuto funkci mají bezdrátové kontroléry Zyxel speciální možnost: Auto Healing.
Kontrolér pomocí ní kontroluje stav a funkčnost přístupových bodů. Pokud zjistí, že některý z nich nefunguje, sousední zařízení obdrží pokyn zvýšit intenzitu signálu, aby vyplnila vzniklou oblast ticha. Jakmile se nedostupný přístupový bod vrátí do provozu, sousední body dostanou pokyn snížit intenzitu signálu, aby se navzájem nerušily.
Tato funkce je také obsažena ve speciální řadě bezdrátových kontrolérů: NXC2500 a NXC5500.
Ochranná bezdrátová hranice sítě
Sousední přístupové body z paralelní sítě nejen že vytvářejí rušení, ale mohou sloužit také jako základna pro útok na síť.
Kontrolér bezdrátové sítě by se s tím měl vypořádat. Kontroléry NXC2500 a NXC5500 mají dostatečné prostředky, jako je standardní autentizace WPA/WPA2-Enterprise, různé implementace protokolu Extensible Authentication Protocol (EAP) a vestavěný firewall.
Tímto způsobem kontrolér nejen nalezne neautorizované přístupové body, ale také blokuje podezřelé aktivity v podnikové síti, které pravděpodobně nesou zlý úmysl.
Funkce detekce Rogue AP (Omezení Rogue AP)
Nejdříve si objasněme, co je to Rogue AP.
Rogue AP jsou cizí přístupové body, které nejsou pod kontrolou síťového administrátora. Přesto se nacházejí v dosahu Wi-Fi sítě podniku. Například to mohou být osobní přístupové body zaměstnanců, které byly zapnuty bez povolení v síťových zásuvkách pracovního úřadu. Tento druh samostatného jednání negativně ovlivňuje bezpečnost sítě.
Ve skutečnosti tato zařízení vytvářejí kanál pro externí připojení k síti podniku, obcházející hlavní systém ochrany.
Například cizí bod (RG) přístupu formálně není v síti podniku, ale byla na něm vytvořena bezdrátová síť se stejným názvem SSID jako na legálních přístupových bodech. V důsledku toho může být bod RG použit k odchytu hesel a dalších důvěrných informací, když se klienti podnikové sítě omylem pokusí k němu připojit a pokusí se předat své přihlašovací údaje. V důsledku toho budou přihlašovací údaje uživatelů známy majiteli „phishingového“ bodu.
Většina přístupových bodů společnosti Zyxel má integrovanou funkci skenování rádiového spektra za účelem odhalení cizích bodů.
DŮLEŽITÉ! Odhalení cizích bodů (AP Detection) bude fungovat pouze tehdy, pokud je alespoň jeden z těchto „hlídacích“ přístupových bodů nastaven na práci v režimu monitorování sítě.
Po té, co přístupový bod Zyxel, při práci v režimu monitorování, zjistí cizí body, může být provedena procedura blokování.
Představme si, že Rogue AP napodobuje legální přístupový bod. Jak bylo výše uvedeno, útočník může zkopírovat na falešném bodě korporátní nastavení SSID. Přístupový bod Zyxel se pak pokusí zabránit nebezpečné aktivitě tím, že bude rušit prostřednictvím vysílání podvodných vysílacích paketů. To povede k nemožnosti připojení klientů k Rogue AP a odchytu jejich přihlašovacích údajů. A „špehovací“ přístupový bod nebude schopen splnit svůj záměr.
Jak vidíme, vzájemný vliv přístupových bodů nejenže způsobuje nepříjemné rušení při jejich práci, ale může být také využit k ochraně před útoky útočníků.
Závěr
Materiál v rámci malé článku neumožňuje hovořit o všech nuancích. Ale i při rychlém přehledu je jasné, že vývoj a údržba bezdrátové sítě mají dost zajímavé nuance. Z jedné strany je třeba bojovat proti vzájemnému vlivu zdrojů signálu, včetně snižování výkonu přístupových bodů. Z druhé strany je třeba udržovat úroveň signálu na dostatečně vysoké úrovni pro stabilní spojení.
Tento rozpor lze obejít použitím speciálních funkcí řadičů bezdrátové sítě.
Je třeba také zmínit, že společnost Zyxel pracuje na vylepšení všeho, co napomáhá k dosažení kvalitního spojení bez vysokých nákladů.
Zdroje
Zdroj: habr.com
