Iedereen die ooit een radio heeft samengesteld, gekocht of zelfs maar ingesteld, heeft waarschijnlijk woorden gehoord als: gevoeligheid en selectiviteit.
Gevoeligheid - deze parameter toont aan hoe goed uw ontvanger in staat is om een signaal te ontvangen, zelfs op de meest afgelegen plekken.
Selectiviteit toont daarentegen aan hoe goed de ontvanger kan worden afgestemd op een bepaalde frequentie zonder beïnvloed te worden door andere frequenties. Deze "andere frequenties", dus die welke niet betrekking hebben op de signaaloverdracht van het gekozen radiostation, spelen in dit geval de rol van radiostoringen.
Door de zendermacht te verhogen, dwingen we ontvangers met een lage gevoeligheid ons signaal hoe dan ook te ontvangen. Een belangrijke rol speelt de wederzijdse beïnvloeding van signalen van verschillende radiostations, wat het afstemmen bemoeilijkt en de kwaliteit van de radioverbinding vermindert.
In de Wi-Fi-omgeving wordt het radio-ether gebruikt als medium voor gegevensoverdracht. Daarom zijn veel dingen waarmee radio-ingenieurs en radioamateurs in het verleden en zelfs in de verre verleden mee werkten, nog steeds relevant in de huidige tijd.
Maar er is iets veranderd. Digitale uitzendingen hebben de analoge formaat vervangen, wat heeft geleid tot een verandering in de aard van het overgezonden signaal.
Hieronder wordt een beschrijving gegeven van de veelvoorkomende factoren die invloed hebben op de werking van draadloze Wi-Fi-netwerken binnen de IEEE 802.11b/g/n-standaarden.
Enkele nuances van Wi-Fi-netwerken
Voor etheruitzendingen ver van grote stedelijke gebieden, wanneer u alleen het signaal van een plaatselijke FM-radiozender en eventueel "Mayaak" in het VHF-bereik kunt ontvangen, rijst het vraagstuk van wederzijdse beïnvloeding niet.
Anders is het bij Wi-Fi-apparaten die alleen binnen twee beperkte frequenties werken: 2,4 en 5 GHz. Hieronder worden enkele problemen beschreven die, als ze niet overwonnen kunnen worden, bekend moeten zijn om ze te kunnen omzeilen.
Probleem één — verschillende standaarden werken met verschillende frequenties.
In het 2.4 GHz-bereik werken apparaten die de 802.11b/g-standaard ondersteunen, terwijl netwerken van de 802.11n-standaard in het 5 GHz-bereik apparaten van de 802.11a- en 802.11n-standaard ondersteunen.
Zoals we kunnen zien, kunnen alleen apparaten van de 802.11n-standaard zowel op de 2.4 GHz- als de 5 GHz-band werken. In andere gevallen moeten we ofwel uitzending in beide banden ondersteunen, of accepteren dat sommige klanten zich niet met ons netwerk kunnen verbinden.
Probleem twee — Wi-Fi-apparaten die binnen het bereik van de dichtstbijzijnde werking werken, kunnen dezelfde frequentieband gebruiken.
Voor apparaten die werken op de 2,4 GHz-frequentie zijn in Rusland 13 draadloze kanalen van 20 MHz breed beschikbaar en toegestaan voor gebruik voor de 802.11b/g/n-standaard, of 40 MHz voor de 802.11n-standaard met tussenruimten van 5 MHz.
Daarom veroorzaakt elk draadloos apparaat (klant of toegangspunt) interferentie op aangrenzende kanalen. Het punt is dat het vermogen van de zender van het klantapparaat, zoals een smartphone, aanzienlijk lager is dan dat van het meest gewone toegangspunt. Daarom zullen we in de rest van het artikel alleen spreken over de wederzijdse invloed van toegangspunten op elkaar.
Het populairste kanaal dat standaard aan klanten wordt voorgesteld, is 6. Maar laat je niet voor de gek houden dat je door het kiezen van een aangrenzend nummer van parasitaire invloed afkomt. Een toegangspunt dat op kanaal 6 werkt, veroorzaakt sterke interferentie op de kanalen 5 en 7 en zwakkere interferentie op de kanalen 4 en 8. Naarmate de tussenruimten tussen de kanalen toenemen, neemt hun onderlinge invloed af. Het is daarom uiterst wenselijk dat de draaggolffrequenties van elkaar op 25 MHz (5 tussenkanaalafstand) liggen om de wederzijdse interferentie tot een minimum te beperken.
Het probleem is dat van alle kanalen met weinig onderlinge invloed er slechts 3 beschikbaar zijn: 1, 6 en 11.
We moeten een manier vinden om de bestaande beperkingen te omzeilen. Bijvoorbeeld, de onderlinge invloed van apparaten kan worden gecompenseerd door het vermogen te verlagen.
Over de voordelen van gematigdheid in alles
Zoals hierboven al is gezegd, is het verlagen van het vermogen niet altijd slecht. Sterker nog, bij het verhogen van het vermogen kan de ontvangstkwaliteit aanzienlijk verslechteren en dit heeft niets te maken met de 'zwakte' van het toegangspunt. Hieronder zullen we bekijken in welke gevallen dit nuttig kan zijn.
De belasting van de radio-ether
Het effect van drukte is zichtbaar op het moment dat je een apparaat kiest om verbinding mee te maken. Als er meer dan drie of vier netwerken in de Wi-Fi-netwerkkeuzelijst staan, kan er al gesproken worden van een drukte in de radiogolven. Elke netwerk is daarbij een bron van interferentie voor zijn buren. Die interferentie beïnvloedt de prestaties van het netwerk, omdat het geluidsniveau sterk toeneemt, wat leidt tot een constante noodzaak om pakketten opnieuw te verzenden. In dit geval is de belangrijkste aanbeveling om het zendvermogen van het toegangspunt te verlagen, idealiter om alle buren hetzelfde te laten doen om elkaar niet te belemmeren.
De situatie doet denken aan een schoolklas tijdens de les, wanneer de leraar even weg is. Elke leerling begint te praten met de buurman en andere klasgenoten. Door het algemene lawaai horen ze elkaar slecht en beginnen luider te praten, vervolgens nog luider, totdat ze uiteindelijk gaan schreeuwen. De leraar komt snel terug in de klas, neemt disciplinaire maatregelen en de normale situatie herstelt zich. Als we de netwerkbeheerder als de leraar beschouwen en de toegangspunt-eigenaren als de leerlingen, krijgen we een bijna exacte analogie.
Asymmetrische verbinding
Zoals eerder vermeld, is het zendvermogen van het toegangspunt doorgaans 2-3 keer sterker dan dat van mobiele apparaten: tablets, smartphones, laptops, enzovoort. Daarom is de kans groot dat er 'grijze gebieden' ontstaan, waar de klant een goed, stabiel signaal van het toegangspunt ontvangt, maar de overdracht van klant naar toegangspunt 'niet zo goed' werkt. Zo'n verbinding wordt asymmetrisch genoemd.
Om een stabiele verbinding van goede kwaliteit te behouden, is het uiterst wenselijk dat er een symmetrische verbinding is tussen het klantapparaat en het toegangspunt, waarbij ontvangst en verzending aan beide zijden efficiënt werken.
Figuur 1. Asymmetrische verbinding aan de hand van een plattegrond van een appartement.
Om asymmetrische verbindingen te vermijden, moet ondoordacht verhogen van het zendvermogen worden vermeden.
Wanneer verhoging van het vermogen vereist is
De onderstaande factoren vereisen een verhoging van het vermogen om een stabiele verbinding te behouden.
Interferentie van radioapparaten van andere typen en andere elektronica
Bluetooth-apparaten, zoals hoofdtelefoons, draadloze toetsenborden en muizen, die werken in het frequentiebereik van 2,4 GHz en invloed uitoefenen in de vorm van storing op de werking van de toegangspunten en andere Wi-Fi-apparaten.
De hieronder vermelde apparaten kunnen ook een negatieve invloed hebben op de signaalkwaliteit:
- magnetrons;
- babyfoons;
- CRT-monitoren, draadloze luidsprekers, draadloze telefoons en andere draadloze apparaten;
- externe bronnen van elektrische spanning, zoals hoogspanningslijnen en transformatorstations,
- elektromotoren;
- kabels met onvoldoende afscherming, evenals coaxkabels en aansluitingen die worden gebruikt met bepaalde soorten satellietschotels.
Grote afstanden tussen Wi-Fi-apparaten
Alle radiotoestellen hebben een beperkt bereik. Naast de constructie van het draadloze apparaat kunnen externe factoren, zoals obstakels, radio-interferentie, en dergelijke, de maximale bereikbaarheid verminderen.
Dit leidt tot de vorming van lokale 'dode zones', waar het signaal van de toegangspunt 'niet reikt' naar het klantapparaat.
Obstakels voor de signaaloverdracht
Verschillende obstakels (muren, plafonds, meubels, metalen deuren, enz.) die zich tussen Wi-Fi-apparaten bevinden, kunnen radiosignalen weerkaatsen of absorberen, wat leidt tot verslechtering of volledig verlies van verbinding.
Zoiets simpels en voor de hand liggends als gewapend beton, metalen bekleding, staalconstructies, en zelfs spiegels en getint glas verminderen duidelijk de signaalintensiteit.
Interessant feit: het menselijk lichaam verzwakt het signaal met ongeveer 3 dB.
Hieronder staat een tabel van het signaalverlies van Wi-Fi bij doorgang door verschillende media voor een 2.4 GHz-netwerk.
* Effectieve afstand — geeft de hoeveelheid vermindering van het bereik aan na doorgang door het bijbehorende obstakel in vergelijking met open ruimtes.
Laten we de tussenresultaten samenvatten
Zoals eerder gezegd, verhoogt een hoge signaalsterkte op zichzelf niet de kwaliteit van de Wi-Fi-verbinding, maar kan deze het tot stand brengen van een goede verbinding belemmeren.
Tegelijkertijd zijn er situaties waarin een hogere kracht nodig is voor een stabiele overdracht en ontvangst van Wi-Fi radiosignalen.
Dit zijn de tegenstrijdige eisen.
Nuttige functies van Zyxel die kunnen helpen
Het is duidelijk dat het nodig is om interessante functies te gebruiken die zullen helpen om uit deze tegenstrijdige situatie te komen.
BELANGRIJK! Over vele nuances bij het opzetten van draadloze netwerken, evenals de mogelijkheden en praktische toepassingen van de apparatuur, kan men leren op gespecialiseerde Zyxel-cursussen — ZCNE. Meer informatie over de dichtstbijzijnde cursussen kan worden gevonden .
Client Steering
Zoals eerder opgemerkt, raken de beschreven problemen voornamelijk het 2,4 GHz bereik.
Gelukkige bezitters van moderne apparaten kunnen het frequentiebereik van 5 GHz gebruiken.
Voordelen:
- meer kanalen, waardoor het eenvoudiger is om die te kiezen die elkaar minimaal beïnvloeden;
- andere apparaten, zoals Bluetooth, gebruiken dit bereik niet;
- ondersteuning voor kanalen met een breedte van 20/40/80 MHz.
Nadelen:
- Het radiosignaal in dit bereik dringt slechter door obstakels. Daarom is het wenselijk niet één 'super-doorlatende', maar twee of drie toegangspunten met een meer bescheiden signaalsterkte in verschillende ruimtes te hebben. Aan de andere kant zal dit een gelijkmatiger dekking bieden dan het vangen van signaal van één, maar 'supersterke'.
Echter, in de praktijk ontstaan er altijd nuances. Bijvoorbeeld, sommige apparaten, besturingssystemen en software bieden standaard nog steeds de 'oude vertrouwde' 2,4 GHz band aan voor verbindingen. Dit wordt gedaan om compatibiliteitsproblemen te verminderen en het aansluiten op het netwerk te vereenvoudigen. Als de verbinding automatisch tot stand komt of als de gebruiker dit feit niet opmerkt, zal de mogelijkheid om het 5 GHz bereik te gebruiken aan de kant blijven.
De functie Client Steering kan helpen om deze omstandigheid te veranderen, door standaard de clientapparaten voor te stellen om zich direct met 5 GHz aan te sluiten. Als dit bereik niet door de cliënt wordt ondersteund, kan deze nog steeds 2,4 GHz gebruiken.
Deze functie is beschikbaar:
- in de Nebula en NebulaFlex toegangspunten;
- in de draadloze netwerkcontrollers NXC2500 en NXC5500;
- in firewalls met controllerfunctionaliteit.
Auto Healing
Er zijn veel argumenten voor flexibele energie-regulering gepresenteerd. Maar de vraag blijft: hoe doe je dat?
Hiervoor hebben de controllers van het draadloze netwerk van Zyxel een speciale functie: Auto Healing.
Met deze functie controleert de controller de status en werking van de toegangspunten. Als een van hen niet werkt, krijgen de buren de opdracht om het signaalsterkte te verhogen om het gevormde stille gebied op te vullen. Zodra het ontbrekende toegangspunt weer operationeel is, krijgen de buren de instructie om de signaalsterkte te verlagen om interferentie met elkaar te voorkomen.
Deze functie is ook aanwezig in de speciale lijn van draadloze netwerkcontrollers: NXC2500 en NXC5500.
Beveiligde draadloze netwerkgrens
Buurtoegangspunten van een parallel netwerk creëren niet alleen interferentie, maar kunnen ook worden gebruikt als een platform voor een aanval op het netwerk.
De draadloze netwerkcontroller moet hiertegen vechten. De controllers NXC2500 en NXC5500 beschikken over voldoende middelen, zoals standaard WPA/WPA2-Enterprise authenticatie, verschillende implementaties van het Extensible Authentication Protocol (EAP) en een ingebouwde firewall.
De controller vindt niet alleen niet-geautoriseerde toegangspunten, maar blokkeert ook verdachte activiteiten binnen het bedrijfsnetwerk die zeer waarschijnlijk kwaadwillende intenties hebben.
Rogue AP Detection (Rogue AP Containment) functie
Laten we eerst duidelijk maken wat een Rogue AP is.
Een Rogue AP zijn ongeoorloofde toegangspunten die niet onder controle staan van de netwerkbeheerder. Desondanks bevinden ze zich binnen het bereik van het Wi-Fi-netwerk van het bedrijf. Dit kunnen bijvoorbeeld persoonlijke toegangspunten van medewerkers zijn die zonder toestemming op de netwerkaansluitingen van het kantoor zijn aangesloten. Dergelijke acties hebben een negatieve invloed op de netwerkbeveiliging.
Feitelijk vormen deze apparaten een kanaal voor externe toegang tot het netwerk van het bedrijf, om de primaire beveiligingssysteem te omzeilen.
Bijvoorbeeld, een vreemde toegangspunt (RG) bevindt zich formeel niet op het bedrijfsnetwerk, maar er is een draadloos netwerk opgezet met dezelfde SSID-naam als op de legale toegangspunten. Als gevolg hiervan kan het RG-punt worden gebruikt voor het onderscheppen van wachtwoorden en andere vertrouwelijke informatie wanneer klanten van het bedrijfsnetwerk per ongeluk proberen verbinding te maken en hun inloggegevens proberen door te geven. Dit betekent dat de inloggegevens van gebruikers bekend zullen zijn bij de eigenaar van het 'phishing'-punt.
De meeste toegangspunten van het bedrijf Zyxel hebben een ingebouwde functie voor het scannen van de radiofrequentie om ongewenste punten te detecteren.
BELANGRIJK! Het detecteren van vreemde punten (AP Detection) werkt alleen als ten minste één van deze 'wachttoren'-toegangspunten is ingesteld op monitoringmodus.
Nadat het Zyxel-toegangspunt, in monitoringmodus, vreemde punten heeft gedetecteerd, kan er een blokkadeprocedure worden gestart.
Stel dat een Rogue AP zich voordoet als een legitiem toegangspunt. Zoals eerder vermeld, kan de aanvaller de bedrijfsconfiguraties van de SSID dupliceren op het valse punt. In dat geval zal het Zyxel-toegangspunt proberen gevaarlijke activiteiten te voorkomen door storing te veroorzaken via het versturen van broadcast-neppakketten. Dit zal er toe leiden dat klanten geen verbinding kunnen maken met de Rogue AP en hun inloggegevens kunnen worden onderschept. En het 'spionage'-toegangspunt zal zijn missie niet kunnen voltooien.
Zoals we zien, beïnvloedt de wederzijdse invloed van toegangspunten niet alleen de werking van elkaar, maar kan deze ook worden gebruikt ter bescherming tegen aanvallen van kwaadwillenden.
Conclusie
Het materiaal binnen een kort artikel laat niet toe alle nuances te bespreken. Maar zelfs bij een oppervlakkige blik wordt duidelijk dat de ontwikkeling en het onderhoud van een draadloos netwerk voldoende interessante nuances hebben. Aan de ene kant moet er worden gestreden tegen de onderlinge invloed van signaalbronnen, onder meer door de kracht van toegangspunten te verlagen. Aan de andere kant moet het signaal op een hoog genoeg niveau worden gehouden voor een betrouwbare verbinding.
Deze tegenstrijdigheid kan worden omzeild door gebruik te maken van speciale functies van draadloze netwerkcontrollers.
Het is ook belangrijk op te merken dat het bedrijf Zyxel werkt aan het verbeteren van alles wat helpt om een kwalitatieve verbinding te realiseren zonder grote kosten.
Bronnen
Bron: habr.com
