Každý, kto montoval, kupoval alebo aspoň nastavoval rádi prijímač, určite počul také slová ako: citlivosť a selektivita.
Citlivosť — tento parameter ukazuje, ako dobre váš prijímač dokáže prijímať signál aj v tých najodľahlejších oblastiach.
A selektivita, na druhej strane, ukazuje, ako dobre sa prijímač dokáže naladiť na určité frekvencie bez vplyvu iných frekvencií. Tieto „iné frekvencie“, ktoré nie sú súvisiace s prenosom signálu od vybranej rozhlasovej stanice, zohrávajú v tomto prípade úlohu rádiových rušení.
Zvyšovaním výkonu vysielača nútime prijímače s malou citlivosťou prijímať náš signál za každú cenu. Nemenej dôležitú úlohu zohráva vzájomný vplyv signálov z rôznych rozhlasových staníc na seba, čo komplikuje ladenie a znižuje kvalitu rádiovej komunikácie.
V prostredí Wi-Fi sa používa rádiový éter ako médium na prenos dát. Preto mnohé veci, s ktorými operovali rádioví inžinieri a rádioví nadšenci minulosti a dokonca predminulého storočia, sú stále aktuálne aj dnes.
Ale niečo sa zmenilo. Na miesto analógového formátu prišlo digitálne vysielanie, čo spôsobilo zmenu charakteru prenášaného signálu.
Nižšie je uvedený popis bežne sa vyskytujúcich faktorov, ktoré ovplyvňujú fungovanie bezdrôtových sietí Wi-Fi v rámci štandardov IEEE 802.11b/g/n.
Niektoré nuansy Wi-Fi sietí
Pre éterové rádiové vysielanie ďaleko od veľkých sídlisk, keď možno na svoj prijímač prijať len signál miestnej FM rozhlasovej stanice a ešte "Maják" v VKV pásme — otázka vzájomného vplyvu nevzniká.
Iná je situácia s Wi-Fi zariadeniami, ktoré pracujú iba v dvoch obmedzených pásmach: 2,4 a 5 GHz. Nižšie sú opísané niektoré problémy, ktoré je potrebné, ak nie prekonávať, tak aspoň vedieť, ako obísť.
Problém prvý — rôzne štandardy pracujú s rôznymi pásmami.
V pásme 2.4 GHz pracujú zariadenia podporujúce štandard 802.11b/g, zatiaľ čo siete štandardu 802.11n v pásme 5 GHz pracujú zariadenia štandardu 802.11a a 802.11n.
Ako vidíme, iba zariadenia štandardu 802.11n môžu pracovať v pásme 2,4 GHz aj v pásme 5 GHz. V ostatných prípadoch musíme buď podporovať vysielanie v oboch pásmach, alebo sa zmieriť s tým, že niektorí klienti sa nebudú môcť pripojiť k našej sieti.
Druhá problém — Wi-Fi zariadenia, pracujúce v blízkosti, môžu používať rovnaké frekvenčné pásmo.
Pre zariadenia pracujúce v pásme 2,4 GHz sú v Rusku dostupné a povolené na používanie 13 bezdrôtových kanálov širokých 20 MHz pre štandard 802.11b/g/n alebo 40 MHz pre štandard 802.11n s odstupmi 5 MHz.
Preto každé bezdrôtové zariadenie (klient alebo prístupový bod) vytvára rušenie v susedných kanáloch. Inou vecou je, že výkon vysielača klientského zariadenia, napríklad smartfónu, je výrazne nižší ako u priemerného prístupového bodu. Preto sa počas článku budeme zaoberať iba vzájomným vplyvom prístupových bodov navzájom.
Najpopulárnejší kanál, ktorý sa predpokladá klientom, je 6. Ale netreba sa mýliť, že výber susedného čísla nás zbaví parazitického vplyvu. Prístupový bod pracujúci na kanáli 6 vytvára silné rušenie na kanály 5 a 7 a slabšie — na kanály 4 a 8. S rastúcim odstupom medzi kanálmi sa ich vzájomný vplyv znižuje. Preto je na minimalizáciu vzájomného rušenia mimoriadne dôležité, aby sa ich nosné frekvencie nachádzali od seba aspoň 25 MHz (5 medzi-kanálových odstupov).
Problém je v tom, že zo všetkých kanálov s malým vzájomným vplyvom sú k dispozícii iba 3: sú to 1, 6 a 11.
Musíme hľadať nejaký spôsob, ako obísť existujúce obmedzenia. Napríklad vzájomný vplyv zariadení možno kompenzovať znížením výkonu.
O užitočnosti umiernenosti vo všetkom
Ako už bolo povedané, zníženie výkonu nie je vždy zlé. Nieto ešte, pri zvýšení výkonu sa kvalita prijímania môže výrazne zhoršiť a tu nejde o 'slabosť' prístupového bodu. Nižšie preskúmame, v ktorých prípadoch to môže byť užitočné.
Nahrávanie rádiového spektra
Efekt zaťaženia je možné vidieť na vlastné oči v momente výberu zariadenia na pripojenie. Ak je v zozname Wi-Fi sietí viac ako tri až štyri body, môžeme už hovoriť o zaťažení rádiového spektra. Každá sieť pritom predstavuje zdroj rušenia pre svoje susedné siete. Rušenie ovplyvňuje výkon siete, pretože prudko zvyšuje úroveň šumu, čo vedie k potrebe neustáleho opakovaného odosielania paketov. V takom prípade je hlavná odporúčanie znížiť výkon vysielača v prístupovom bode, ideálne presvedčiť všetkých susedov, aby urobili to isté, aby si navzájom neprekážali.
Situácia pripomína školskú triedu na vyučovaní, keď učiteľ odišiel. Každý študent začne rozprávať so susedom v lavici a s ostatnými spolužiakmi. V celkovom hluku si zle počujú navzájom a začnú hovoriť hlasnejšie, potom ešte hlasnejšie, a nakoniec začnú kričať. Pedagóg rýchlo pribehne do triedy, prijme nejaké disciplinárne opatrenia a situácia sa vráti do normálu. Ak si predstavíme sieťového administrátora ako učiteľa a majiteľov prístupových bodov ako žiakov, dostaneme takmer priamu analógiu.
Asymetrické pripojenie
Ako už bolo povedané, výkon vysielača prístupového bodu je zvyčajne silnejší 2-3 krát ako na klientských mobilných zariadeniach: tabletoch, smartfónoch, notebookoch a tak ďalej. Preto je veľmi pravdepodobné, že vzniknú "šedé zóny", kde klient bude od prístupového bodu prijímať dobrý stabilný signál, ale prenos od klienta k bodu nebude fungovať "veľmi dobre". Takéto pripojenie sa nazýva asymetrickým.
Pre udržanie stabilného spojenia s dobrou kvalitou je veľmi žiaduce, aby medzi klientským zariadením a prístupovým bodom bolo symetrické pripojenie, kedy príjem a prenos v oboch smeroch pracujú dostatočne efektívne.
Obrázok 1. Asymetrické pripojenie na príklade plánu bytu.
Aby sa predišlo asymetrickým pripojeniam, je potrebné vyhnúť sa neuváženému zvyšovaniu výkonu vysielača.
Keď je potrebné zvýšiť výkon
Nižšie uvedené faktory vyžadujú zvýšenie výkonu na zachovanie stabilného pripojenia.
Rušenie od zariadení rádiovej komunikácie iných typov a inej elektroniky
Bluetooth zariadenia, ako sú slúchadlá, bezdrôtové klávesnice a myši, pracujúce v pásme 2,4 GHz, môžu ovplyvniť prácu prístupového bodu a iných Wi-Fi zariadení rušením.
Nasledujúce zariadenia môžu tiež negatívne ovplyvniť kvalitu signálu:
- mikrovlnné rúry;
- deti rádiové monitory;
- monitory s CRT, bezdrôtové reproduktory, bezdrôtové telefóny a iné bezdrôtové zariadenia;
- externé zdroje elektrického napätia, ako sú elektrické vedenia a transformátorové stanice,
- elektromotory;
- káble s nedostatočným tienením, ako aj koaxiálny kábel a konektory používané s niektorými typmi satelitných antén.
Veľké vzdialenosti medzi Wi-Fi zariadeniami
Všetky rádiové zariadenia mají obmedzený dosah. Okrem konštrukčných vlastností bezdrôtového zariadenia môže byť maximálna dosiahnuteľná vzdialenosť znížená vonkajšími faktormi, ako sú prekážky, rádiové rušenie a podobne.
Všetko to vedie k vytvoreniu lokálnych „zón nedosiahnuteľnosti“, kde signál z prístupového bodu „nedosahuje“ na klientské zariadenie.
Prekážky pre priechod signálu
Rôzne prekážky (steny, stropy, nábytok, kovové dvere atď.) medzi Wi-Fi zariadeniami môžu odrážať alebo absorbovať rádiové signály, čo vedie k zhoršeniu alebo úplnej strate spojenia.
Také jednoduché a zjavné veci, ako sú železobetónové steny, kryt z plechu, oceľová konštrukcia, a dokonca zrkadlá a tónované sklá, výrazne znižujú intenzitu signálu.
Zaujímavý fakt: ľudské telo oslabuje signál približne o 3 dB.
Nižšie je uvedená tabuľa straty efektivity Wi-Fi signálu pri prechode rôznymi prostrediami pre sieť 2,4 GHz.
* Efektívna vzdialenosť — označuje rozsah zníženia rádiového dosahu po prechode príslušnou prekážkou v porovnaní s otvoreným priestorom.
Zhrňme medzivýsledky
Ako už bolo povedané vyššie, vysoký výkon signálu sám o sebe nezvyšuje kvalitu Wi-Fi spojenia, ale môže narúšať nadviazanie dobrého spojenia.
Existujú situácie, keď je potrebné zabezpečiť vyšší výkon na stabilný príjem a prenos Wi-Fi rádiových signálov.
Tieto požiadavky sú teda protirečivé.
Užitočné funkcie od Zyxel, ktoré môžu pomôcť
Je zrejmé, že treba využiť zaujímavé funkcie, ktoré pomôžu vyriešiť túto protirečivú situáciu.
DÔLEŽITÉ! O mnohých nuansách pri budovaní bezdrôtových sietí, ako aj o možnostiach a praktickom využití zariadení sa môžete dozvedieť na špecializovaných kurzoch Zyxel — ZCNE. Zistiť o najbližších kurzoch môžete .
Client Steering
Ako už bolo spomenuté, opísané problémy sa najmä dotýkajú pásma 2.4 GHz.
Šťastlivci, ktorí vlastní moderné zariadenia, môžu využiť frekvenčné pásmo 5 GHz.
Výhody:
- viac kanálov, takže je ľahšie vybrať tie, ktoré budú mať minimálny vzájomný vplyv;
- iné zariadenia, ako Bluetooth, toto pásmo nevyužívajú;
- podpora kanálov s šírkou 20/40/80 MHz.
Nevýhody:
- Rádiový signál v tomto pásme horšie prechádza cez prekážky. Preto je želateľné mať nie jednu „super-prekonávajúcu“ prístupovú bod, ale dve až tri prístupové body s skromnejšími silami signálu v rôznych miestnostiach. Na druhej strane to prinesie rovnomernejšie pokrytie než chytanie signálu z jedného, ale „super-silného“ bodu.
Avšak v praxi sa, ako vždy, objavujú nuansy. Napríklad niektoré zariadenia, operačné systémy a softvér stále predvolene ponúkajú na pripojenie „staré dobré“ pásmo 2.4 GHz. Toto sa robí na zníženie problémov s kompatibilitou a zjednodušenie algoritmu pripojenia k sieti. Ak sa pripojenie uskutoční automaticky alebo používateľ si to nestihne všimnúť — možnosť využiť pásmo 5 GHz zostane na vedľajšej koľaji.
Zmeniť túto situáciu pomôže funkcia Client Steering, ktorá predvolene ponúka klientským zariadeniam okamžite sa pripojiť na 5 GHz. Ak toto pásmo klient nepodporuje, stále sa môže pripojiť na 2.4 GHz.
Táto funkcia je dostupná:
- v prístupových bodoch Nebula a NebulaFlex;
- v riadiacich jednotkách bezdrôtovej siete NXC2500 a NXC5500;
- v firewally s funkciou riadiča.
Auto Healing
Vyššie bolo uvedených množstvo argumentov na podporu flexibilného riadenia výkonu. Ale ostáva rozumná otázka: ako to dosiahnuť?
Na to majú kontroléry bezdrôtovej siete Zyxel špeciálnu funkciu: Auto Healing.
Kontrolér pomocou nej kontroluje stav a funkčnosť prístupových bodov. Ak sa zistí, že jeden z nich nefunguje, susedné body dostanú pokyn zvýšiť výkon signálu, aby vyplnili vzniknutú tichú zónu. Po tom, čo sa chýbajúci prístupový bod opäť uvedie do prevádzky, susedné body dostanú pokyn znížiť výkon signálu, aby navzájom nerušili svoj chod.
Táto funkcia je taktiež prítomná v špeciálnych modeloch kontrolérov bezdrôtovej siete: NXC2500 a NXC5500.
Chránená bezdrôtová hranica siete
Susedné prístupové body z paralelnej siete nielenže vytvárajú rušenie, ale môžu byť aj využité ako základňa pre útok na sieť.
Kontrolér bezdrôtovej siete by sa s tým mal vysporiadať. V arzenále kontrolérov NXC2500 a NXC5500 je dostatok prostriedkov, ako je štandardná autentifikácia WPA/WPA2-Enterprise, rôzne implementácie rozšíriteľného autentifikačného protokolu (EAP) a integrovaný firewall.
Takto kontrolér nielen nájde neoprávnené prístupové body, ale aj blokuje podozrivé aktivity v firemnej sieti, ktoré s veľkou pravdepodobnosťou nesú zlý úmysel.
Funkcia Detekcia Rogue AP (Rogue AP Containment)
Na začiatok si objasníme, čo to je Rogue AP.
Rogue AP sú cudzí prístupové body, ktoré nie sú pod kontrolou správcu siete. Napriek tomu sú prítomné v dosahu Wi-Fi siete podniku. Napríklad to môžu byť osobné prístupové body zamestnancov, zapnuté bez povolenia v sieťových zásuvkách pracovnej kancelárie. Takéto konanie má negatívny dopad na bezpečnosť siete.
V skutočnosti také zariadenia vytvárajú kanál pre externé pripojenie do siete podniku obchádzajúce hlavný ochranný systém.
Napríklad, cudzia prístupová pena (RG) sa formálne nenachádza v sieti podniku, ale na nej je vytvorená bezdrôtová sieť so rovnakým názvom SSID, ako na legálnych prístupových bodoch. V dôsledku toho sa bod RG môže používať na zachytávanie hesiel a iných tajných informácií, keď sa klienti podnikovej siete omylom pokúsia pripojiť k nej a snažia sa odovzdať svoje autentifikačné údaje. V dôsledku toho sa autentifikačné údaje používateľov dostanú do rúk majiteľa „phishingovej“ prístupovej bázou.
Väčšina prístupových bodov spoločnosti Zyxel má zabudovanú funkciu skenovania rádiových frekvencií na identifikáciu cudzích bodov.
DÔLEŽITÉ! Detekcia cudzích bodov (AP Detection) bude fungovať iba vtedy, ak je aspoň jeden z takýchto „strážnych“ prístupových bodov nastavený na monitorovací režim siete.
Akonáhle prístupový bod Zyxel, pracujúci v monitorovacom režime, detekuje cudzí body, môže byť vykonaná procedúra blokovania.
Predpokladajme, že Rogue AP napodobňuje legálny prístupový bod. Ako bolo spomenuté vyššie, útočník môže duplikovať na falošnom bode podnikové nastavenia SSID. V takom prípade sa prístupový bod Zyxel pokúsi zabrániť nebezpečnej aktivite rušením prostredníctvom rozosielania falošných paketov. To povedie k neschopnosti pripojiť klientov k Rogue AP a zachytiť ich autentifikačné údaje. A „špehovský“ prístupový bod nebude schopný splniť svoju misiu.
Ako vidíme, vzájomný vplyv prístupových bodov nielenže vytvára nepríjemné rušenie pri ich vzájomnom fungovaní, ale môže sa tiež použiť na ochranu pred útokmi útočníkov.
Záver
Materiál v rámci malého článku neumožňuje rozprávať o všetkých nuansách. Ale aj pri rýchlom prehľade je jasné, že návrh a údržba bezdrôtovej siete majú dosť zaujímavé nuansy. Na jednej strane je potrebné bojovať s vzájomným vplyvom zdrojov signálu, vrátane znižovania výkonu prístupových bodov. Na druhej strane je potrebné udržiavať úroveň signálu na dostatočne vysokej úrovni pre stabilné spojenie.
Túto protirečenie je možné obísť použitím špeciálnych funkcií kontrolérov bezdrôtovej siete.
Je potrebné poznamenať, že spoločnosť Zyxel pracuje na zlepšovaní technológií, ktoré pomáhajú dosiahnuť kvalitné pripojenie bez vysokých nákladov.
Zdroje
Zdroj: habr.com
