SVEUILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE VARAŽDIN. Saša Šopar DIPLOMSKI RAD VARAŽDIN, 2004.

Transcription

1 SVEUILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE VARAŽDIN Saša Šopar DIPLOMSKI RAD VARAŽDIN, 2004.

2

3 SVEUILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE VARAŽDIN Saša Šopar LOKALNE BEŽINE MREŽE PO IEEE STANDARDU DIPLOMSKI RAD VARAŽDIN, 2004.

4 SVEUILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE VARAŽDIN Saša Šopar Izvanredni student Broj indeksa: 30910/96-I Smjer: Obrada podataka VI/1 stupanj LOKALNE BEŽINE MREŽE PO IEEE STANDARDU DIPLOMSKI RAD Voditelj rada: mr.sc. Antun Brumni VARAŽDIN, SVIBANJ 2004.

5 1. SADRŽAJ 5 2. UVOD 7 1. SADRŽAJ 3. DEFINICIJA IEEE STANDARDA ŠTO TONO DEFINIRA STANDARD FHSS DSSS Usporedba FHSS i DSSS modulacije PODSTANDARDI b a d e f g h i ARHITEKTURA BEŽINIH MREŽA OSNOVNI SKUP USLUGA PROŠIRENI SKUP USLUGA SKUP USLUGA ARHITEKTURE Skupina usluga stanice Skupina distribuiranih usluga CSMA-CA mehanizam RTS/CTS mehanizam Potvrda prijama podataka Upravljanje fragmentacijom Upravljanje snagom Roaming CENTRALIZIRANA I DISTRIBUIRANA ARHITEKTURA WLAN-a SIGURNOST OPENITO O SIGURNOSTI Kraa Kontrola pristupa Autentifikacija Enkripcija Osiguranje SIGURNOST U IEEE SSID Filtriranje po MAC adresama WEP PRAKTINI DIO Odabir prave tehnologije Prijenos podataka Pozicioniranje AP-a i napajanje Odabir i pozicioniranje antene Prikaz pokrivenosti signalom

6 6.2. REZULTATI TESTIRANJA SIGURNOSNI ASPEKTI ZAKLJUAK POPIS LITERATURE 56 6

7 2. UVOD Cilj je ovog rada da odgovori na pitanja o mogunostima, tehnologiji i nainu implementacije bežinih mreža definiranim po IEEE standardu te da prikaže nain razvoja i izgradnje jedne takve mreže. U ovom radu, po poglavljima, razmatramo: - definiciju IEEE standarda, odnosno što sve standard podrazumijeva, kako bežina komunikacija funkcionira, te pregled po podstandardima, - skup usluga koje arhitektura nudi; koji su elementi bežine komunikacije, mehanizme prijenosa podataka te prednosti i mane koje proizlaze iz bežinih mreža i mobilnosti koje pružaju, - sigurnosne aspekte, u kojima prikazujemo osnove sigurnosti raunalnih mreža te se posebice fokusiramo na sigurnosne mehanizme u mrežama izgraenim po standardu, - praktinu implementaciju bežine mreže u jednom poslovnom okruženju, gdje koristimo znanja steena kroz teorijski dio rada te razvijamo metodologiju dizajna, testiranja i implementacije bežine mreže. 7

8 3. DEFINICIJA IEEE STANDARDA Prije no što je usvojen standard, sva bežina oprema bila je razliita, tj. svaki je proizvoa proizvodio opremu prema vlastitim standardima. Osim što je korisnik bio osuen na samo jednog dobavljaa, nije postojalo mogunosti za meusobnu povezivost ureaja dvaju razliitih proizvoaa. Zbog toga bežina oprema nije ulazila u široku upotrebu te je postala nešto što si samo bogate kompanije mogu priuštiti. Zbog svega nareenog, radna grupa standarda 802 IEEE 1 -a uzela je svoj jedanaesti izazov kako bi standardizirala prijenos podataka u radijskom spektru od 2.4 GHz i 5.1 GHz. Tako je 26. lipnja IEEE ratificirao standard za bežine lokalne mreže. Od tada su cijene ureaja mnogostruko pale, a WLAN-ovi se sve brže i više pojavljuju u školama, uredima pa ak i domovima ŠTO TONO DEFINIRA STANDARD Kao što prikazuje slika 1., standard definira MAC podsloj, MAC servise i protokole te tri fizika sloja. Slika 1. prikaz fizikih slojeva standarda Tri fizika sloja unutar standarda ukljuuju: - infracrveni frekvencijski pojas zbog prirode tehnologije (nužnosti direktne optike vidljivosti izmeu ureaja), vrlo je malo ulagano u razvoj infracrvenog fizikog sloja, - FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum 2, - DSSS Direct Sequence Spread Spectrum. 1 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers udruga koja razvija standarde za gotvo sve što ima veze s elektronikom. IEEE pokriva podruja od automobliske industrije do neuralnih meža i supervodia. Radne grupe i Grupe tehnoloških savjetnika izrauju operativne modele koji omoguuju meusobnu kompatibilnost izmeu razliith proizvoaa.. 2 Spread Spectrum prošireni spektar. Frekvencija prenošenog signala ciljano je promjenjiva, što rezultira daleko širim pojasom no što bi ga signal zauzimao da frekvencija nije promjenjiva. 8

9 FHSS FHSS sustav dijeli frekvencijski pojas u uže podpojaseve ili kanale, i skae s kanala na kanal prilikom emitiranja. Princip rada je takav da prilikom skoka signala paket biva emitiran na jednoj frekvenciji, a nakon skoka na drugu frekvenciju, drugi paket biva emitiran, itd. FHSS se na svakom dijelu spektra zadržava odreeni vremenski period, koji je u sluaju standarda 300 ms. Niz preskakanja dogaa se pseudo-sluajno 3, a nizovi i uzorci preskakanja djelomino su definirani geografskom lokacijom 4. Ovo preskakanje ima nuspojavu koja sudjeluje u spreavanju nastanka kolizije; kako signal biva emitiran na nekom kanalu u relativno kratkom vremenskom periodu, kolizije se pojavljuju puno rjee. U FHSS implementaciji postoji još jedna važna stvar; prije nego se ponovi emitiranje na nekom kanalu, emitiranje se moralo ostvariti na svim ostalim kanalima, odnosno, postoji ravnomjerno iskorištenje frekvencijskog pojasa. Na slici 2. vidimo frekvencijski spektar FHSS signala. Predložak prema kojem se mijenja frekvencija noseeg vala poznat je i predajniku i prijamniku te se uz pravilnu sinkronizaciju uspostavlja jedan logiki kanal. Prijamniku koji sluajno ili neovlašteno primi takav signal, FHSS izgleda kao kratkotrajni impuls šuma. Slika 2. frekvencijski spektar signala FHSS modulator pretvara niz bitova dobivenih iz enkodera u niz simbola u kojem svaki simbol predstavlja jednog ili više bitova. Signal se modulira metodom frekvencijskog 3 Raunala ne mogu generirati potpuno sluajan broj, ve samo približno sluajan, zbog ega se koristi termin pseudo-sluajno. 4 Primjerice, Japan je odredio 3 niza s 4 uzoraka; Španjolska 3 niza s 9 uzoraka, Francuska 3 niza s 11 uzoraka, dok ostatak Europe i SAD imaju definirana 3 niza s 26 uzoraka. 9

10 pomaka (FSK 5 ), ovisno o broju željenih moduliranih frekvencija. Koristimo li dvije modulirane frekvencije, koristimo binarni FSK. Želimo li etiri modulirane frekvencije, koristimo skup sastavljen od etiri FSK-a. Ovaj FSK modulirani signal je onaj koji vrši skakanje po frekvenciji prilikom prijenosa podataka. Posljedica ovakvog naina modulacije je relativno neefikasno korištenje širine frekvencijskog pojasa, tako da sustavi bazirani na FHSS-u postižu brzine izmeu 1 i 2 Mb/s DSSS DSSS modulacija razlikuje se od FHSS modulacije po tome što umjesto da dijeli prijenosni kapacitet u kanale i skae po njima, DSSS svoj signal širi po cijeloj širini frekvencijskog pojasa. Isto kao i kod FHSS-a, bitovi se pretvaraju u niz simbola koji predstavljaju jedan ili više bitova. DHSS koristi metodu faznog pomaka (PSK 6 ). Bitovni uzorak naziva se chip ili chipping code, koji omoguuje prijamniku da profiltrira signale koji ne koriste jedan bitovni uzorak, ukljuujui šum i smjetnje. Chipping code vrši dvije osnovne uloge: - identificira podatke tako da ih prijamnik može prepoznati kao pripadajue odreenom predajniku. Predajnik generira chipping code koji mogu prepoznati samo prijamnici kojima je on poznat. - Chipping code raspršuje podatke preko itavog raspoloživog pojasa. Duži chipovi zahtijevaju veu širinu frekvencijskog pojasa, ali omoguuju i veu vjerojatnost da e originalni podaci biti primljeni. U sluaju da je je jedan ili više bitova unutar chipa ošteen prilikom prijenosa, originalni podaci mogu se korištenjem statistikih postupaka obnoviti, a bez potrebe za ponovnim emitiranjem. Sluajni ili neovlašteni prijamnik ignorirati e DSSS signale kao slabi širokopojasni šum. Na svakom bitovnom uzorku vrši se XOR operacija s pseudo-sluajnim brojem (PN). Na slici 3. vidimo kako izgleda karakteristika signala nakon te operacije. PN sekvenca raspršuje signal po frekvencijskom spektru i smanjuje njegovu vršnu snagu, ali ukupna snaga signala ostaje nepromjenjena. Na prijamnoj strani, signalu se pridružuje odgovarajua PN sekvenca kako bismo dobili odgovarajui binarni uzorak (slika 4.). 5 FSK Frequency shif keying 6 PSK Phase shift keying. 10

11 Slika 3. efekt PN sekvence na spektar Slika 4. regeneriranje binarnog uzorka Usporedba FHSS i DSSS modulacije Usporedimo li ove dvije modulacije, ve na prvi pogled možemo uvidjeti prednosti DSSS-a; DSSS modulacija mnogo je robustnija, ima vei doseg pokrivenosti, ak i kada radi s pola izlazne snage u odnosu na FHSS modulaciju. Iako skakanje po kanalima koje koristi FHSS nudi više iskoristivih frekvencija, postoji poveana mogunost smetnji ukoliko koristimo više ureaja na nekom prostoru, a koji koriste ovu modulaciju. S druge strane, kako FHSS modulacija nije toliko raspršena, možemo je koristiti u uvjetima u kojima postoji puno smetnji u komunikacijskom kanalu. Snaga FHSS moduliranog signala koncentrirana je u užem frekvencijskom podruju, što znai da je amplituda signala vea, a samim time je i mogunost penetracije kroz smetnje vea. Još jedna prednost FHSS modulacije je u samoj njenoj prirodi; mogunost kolizije je manja. Ipak, te prednosti bivaju umanjene injenicom da DSSS može raditi na puno veim udaljenostima, kao što se vidi na slici 5. 11

12 Slika 5. usporedba FHSS i DSSS modulacije. Vratimo li se opet na prednosti DSSS-a, tada možemo rei da je efikasnost ove modulacije vea. DSSS-om možemo dobiti bolju iskoristivost s manjim brojem bežinih pristupnih toaka, a opet DSSS omoguuje korištenje veeg broja pristupnih toaka za potpuno iskorištenje kapaciteta bez meusobnog generiranja smetnji, kao što vidimo na slici 6. (tokasta linija predstavlja ukupan kapacitet, pune linije predstavljaju efektivnu propusnost mreže za vrstu modulacije). Razlika izmeu ukupnog i efektivnog kapaciteta javlja se zbog potrebe za ponavljanjem prijenosa, kolizija prilikom prijenosa, isl. Slika 6. ukupni kapacitet u odnosu na broj AP-ova 12

13 PODSTANDARDI Iako je standardizirao fiziki sloj, MAC sloj, frekvencije, brzine prijenosa, itd., to još uvijek ne znai da e oprema razliitih proizvoaa biti u potpunosti kompatibilna. Razlog tome je što su proizvoai ugradili tehnologiju na koju su zadržali pravo upotrebe samo za sebe (npr. jaa enkripcija, prilagodba brzini prijenosa ovisno o kvaliteti prijenosa, itd.). Da bi se osigurala interoperabilnost ureaja razliitih proizvoaa, organizacija WECA 7 testira i certificira opremu. Njihov simbol na nekom ureaju oznaava interoperabilnost s ureajima drugih proizvoaa. Budui je standard uveden, u smislu razvoja informatike industrije, daleke godine, pojavila se potreba za nadogradnjama. Tako su osnovane nove radne podgrupe iji je cilj rad na poboljšanju i ubrzanju bežinih mreža bez potrebe da ponovno izmišljaju MAC sloj standarda; b inicijaliziran nakon definiranja samog standarda, a omoguava do 5 puta brži protok podataka u odnosu na b tehnologiju, d usredotoena na razvoj opreme koja e se upotrebljavati na tržištima koja ne podržavaju trenutni standard, f razvija Inter-Acces Point Protocol koji se bavi otklanjanjem ogranienja koja trenutno postoje zbog nemogunosti da klijent ue u roaming izmeu dvaju AP-ova razliitih proizvoaa, g razvija vee brzine prijenosa u frekvencijskom spektru od 2.4 GHz, h razvija proširenja glede frekvencijskog spektra i izlaznih snaga u Europi za a standard b Ovaj standard koristi slobodni, nelicencirani ISM 8 spektar od 2.4 GHz podijeljen u etrnaest kanala, koristei DSSS za odašiljanje. Tablica 1. prikazuje frekvencije koje su korištene, ovisno o zemlji u kojoj se koristi. Kanal Frekvencija Sjeverna Amerika Europa Španjolska Francuska Japan Wireless Ethernet Compatibility Alliance 8 Industrial, Scientific, and Medical band 13

14 Tablica 1. prikaz korištenja frekvencija u b spektru Postoji niz razliitih ureaja koji se natjeu za prostor u frekvencijskom spektru. Veina njih nalazi se u domainstvima; od mikrovalnih penica do bežinih telefona, što svakako treba uzeti u obzir prilikom dizajniranja bežine mreže. S druge strane, ukoliko u nekom odreenom prostoru postoji više lokalnih mreža koje rade na b standardu, potrebno je uzeti u obzir mogunost da bi mogli smetati jedna drugoj u radu. Nazivna brzina korištena ovim standardom je 11 Mb/s za svaki kanal, iako je realna brzina otprilike dvostruko manja, stoga što je kapacitet dijeljen od svih korisnika koji koriste taj kanal, ime onda propusnost po korisniku pada ovisno o udaljenosti izmeu korisnika i pristupne toke. Postoji bitna stvar koju je potrebno naglasiti. Na slici 7. vidimo prikaz komunikacijskih kanala. 14

15 Slika 7. komunikacijski kanali u b standardu Vidimo da su crvenom bojom oznaeni kanali 1, 6 i 11. Ovo su jedini kanali u ovom frekvencijskom opsegu meu kojima ne dolazi do meusobnog preklapanja, što znai da bismo u sluaju kada postoji vea gustoa AP-ova na nekom podruju, frekvenciju njihovog rada trebali birati shodno ovoj injenici, kako bismo imalo što manje smetnji izmeu njih a Zbog trenda porasta zahtjeva za što veim kapacitetom komunikacijskog kanala i rasta broja ureaja koji funkcioniraju u frekvencijskom spektru od 2.4 GHz, a standard kreiran je kako bi u Sjevernoj Americi postao standardna tehnologija za bežine lokalne mreže. Ovaj standard omoguava komunikacijski kanal širine od 25 do 54 Mb/s po kanalu u frekvencijskom spektru U-NII 9 od 5 GHZ. Ovaj spektar odabran je iz razloga što trenutno u njemu ne postoji velika konkurencija te su mogunosti interferencije izmeu razliitih ureaja male a je nadogradnja standarda na fizikom sloju, stoga što koristi OFDM 10 tehniku enkodiranja. Iako je nazivna brzina 54 Mb/s, stvarna brzina je otprilike dva puta manja iz istog razloga kao i kod b standarda. U tablici 2. je popis kanala i pripadajuih frekvencija. 9 U-NII - Unlicensed national information infrastructure spectrum 10 Orthogonal Frequency Division Multiplexing 15

16 Regulatorno Frekvencijski podruje spektar Kanal Frekvencija SAD U-NII Donji spektar GHz SAD U-NII Srednji spektar GHz SAD U-NII Gornji spektar GHz Tablica 2. prikaz korištenja frekvencija u a standardu Naveli smo prije da a nadograuje standard na fizikom sloju koristei OFDM modulaciju. Standard je specificirao fiziki sloj OFDM-a tako da dijeli signal kroz 52 razliita podnositelja podataka uz brzinu prijenosa od 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 ili 54 Mb/s. etiri podnositelja sustav koristi kao referencu kojom se služi kako bi nadišao pomake u frekvenciji ili u fazi tijekom prijenosa. U a standardu, pseudo-binarna sekvenca poslana je kroz nosee potkanale kako bi sprijeila nastanak spektralnih linija. Ostalih 48 kanala pružaju odvojene puteve kroz koje se mogu slati informacije u paralelnom nainu rada. Rezultirajua frekvencija podnoseeg signala je 0,3125 Mhz (u spektru od 20 MHz, daje mogunost 64 podnositeljska kanala). Fiziki sloj OFDM-a se sastoji od dvije protokolske funkcije; prva je konvergencijska funkcija, koja prilagoava mogunosti fizikog medija potrebama fizikog sloja. Ova je funkcija podržana od strane PLCP 11 -a, koji definira metode mapiranja bežinog PSDU 12 -a u format okvira koji je primjeren za slanje i primanje podataka te upravljanje izmeu dviju ili više baznih stanica koje koriste PMD sustav. Druga funkcija definira karakteristike i metode prijenosa i prijama podataka kroz bežini medij izmeu dviju ili više stanica koje koriste OFDM sustav prijenosa. 11 Physical layer convergence procedure 12 PHY sublayer data units 16

17 d Ovo je nadogradnja standarda na MAC sloju standarda, iji je cilj da pristupne toke mogu meusobno razmjenjivati podatke o slobodnim komunikacijskim kanalima s dovoljno snažnim signalom, a da istovremeno ne rasipaju energiju. Stoga što je standard ogranien u nekim zemljama, ova nadopuna omoguava korištenje bežinih ureaja i u tim podrujima, prilagoavanjem legislativi e Ovaj je standard nadogradnja na standard, s time da zadržava kompatibilnost s b i a standardom. Poboljšanja ukljuuju QoS 13 implementaciju za prijenos multimedijalnih sadržaja te poboljšanja na podruju sigurnosti. Ovo znai da pružatelj usluga korištenjem ovog standarda može korisniku ponuditi korištenje tehnologija tipa: video na zahtjev, audio na zahtjev, brzi pristup Internetu te korištenje VoIP 14 usluga. QoS kljuna je tehnologija ugraena u e standard jer omoguava funkcionalnost vremenski kritinih aplikacija. QoS ukljuuje kontrolu zastoja, modeliranje prometa te kreiranje rasporeda korištenja komunikacijskog kanala, što znai da se ovisno o tipu podataka odreuje prioritet korištenja komunikacijskog kanala f Svrha ovog standarda je postizanje meusobne interoperabilnosti izmeu ureaja razliitih proizvoaa. Ovaj standard odreuje nain na koji se pristupne toke registriraju unutar mreže te nain na koji pristupne toke razliitih proizvoaa razmjenjuje podatke o korisniku koji prilikom korištenja istih prelazi s podruja pokrivenosti jednog u podruje pokrivenosti drugog (roaming) g Ovaj standard koristi OFDM enkodiranje, ali se zadržala kompatibilnost s ureajima po b standardu. Standard pruža nazivne brzine kao i a standard, s kojim je takoer kompatibilan. Kod modulacije može doi do nekih problema izmeu ureaja razliitih proizvoaa, a koji koriste ili ODFM ili PBCC modulacije. Kompromis koji nadilazi ovaj 13 Quality of Service 14 Voice over IP 17

18 problem je korištenje CCK 15 modulacija, što na kraju znai da ureaji ovog standarda podržavaju tri razliita naina moduliranja te da ureaji mogu raditi na dva frekvencijska spektra; 2.4 GHz i 5 GHz korištenjem OFDM-a, ime se smanjuju dodatni troškovi h Cilj je ovog standarda zadovoljenje europske regulative o dozvoljenim snagama odašiljaa u frekvencijskom spektru od 5 GHz. Ureaji koji podržavaju ovaj standard moraju imati mogunost reguliranja izlazne snage, TPC 16, i mogunost dinamikog odabira frekvencija, DFS 17. TPC odreuje najmanju koliinu potrebne snage za emitiranje signala, a da bi signal stigao do najudaljenijeg korisnika. Nakon toga, DFS odabire radijski kanal na pristupnoj toki ne bi li se mogunost meusobne interferencije s drugim sustavima svela na najmanju moguu mjeru i Kljuni element poboljšanja MAC sloja i sigurnosti te alternativa WEP nainu zaštite je ovaj standard. Mnogi proizvoai isporuuju svoje proizvode bez postavljanja ikakvih zaštita. Korisnik poinje koristiti nesiguran proizvod, bez enkripcije, a mnogi korisnici ni ne znaju kako implementirati najosnovnije mjere sigurnosti. Standard bi trebao omoguiti nivo sigurnosti koji bi podržavao rješenja koja bi ukljuivala protokol privremenog kljua kontrole integriteta, TKIP 18, u kombinaciji s naprednim standardima enkripcije. Korporativne mreže koje su doslovce stalno u razvoju moraju integrirati standarde enkripcijskih modulacijskih tehnika koje omoguavaju viši stupanj zaštite integriteta podataka prilikom bežinih komunikacija. 15 Complementary Code Keying 16 Transmission Power Control 17 Dynamic Frequency Selection 18 Temporal key integrity protocol 18

19 4. ARHITEKTURA BEŽINIH MREŽA Arhitekturu ovih mreža najlakše bismo mogli opisati, ako bismo rekli da je to skup meusobno povezanih elija, a sastoji se od sljedeeg: pristupne toke (AP), bežinog medija, distribucijskog sustava (DS 19 ), osnovnog skupa usluga (BSS 20 ), proširenog skupa usluga (ESS 21 ), klijenata te skupa usluga. Zajedniko funkcioniranje svih ovih imbenika, pruža bežinim ureajima mogunost da lutaju kroz WLAN koristei se svim mogunostima kao i ureaji prikljueni na fiksnu mrežu OSNOVNI SKUP USLUGA Sukus IEEE standarda je osnovni skup usluga, BSS. Kao što se vidi na slici 8., ovaj model sastoji se od jednog ili više bežinih klijenata koji komuniciraju s pristupnom tokom, funkcionirajui kao jedna radio elija. Slika 8. osnovni skup usluga Ukoliko ne postoji veza na žinu mrežu, ovakav sustav nazivamo neovisnim skupom osnovnih usluga. Ukoliko u eliji ne postoji pristupna toka (kao na slici 9.), tada taj skup nazivamo ad-hoc mrežom. 19 Distribution System 20 Basic Service Set 21 Extend Service Set 19

20 Slika 9. - ad hoc mreža U ovakvom se sustavu sva komunikacija odvija direktno izmeu klijenata ad-hoc mreže. Ukoliko postoji veza BSS-a na neku lokalnu mrežu, posredstvom pristupne toke, tada govorimo o infrastrukturnom BSS-u, kao što je prikazano na slici 10. Slika 10. infrastrukturni skup osnovnih usluga 20

21 Iz ovog je modela vidljivo da AP funkcionira kao most izmeu bežinih klijenata i žinog dijela mreže. Kako u mreži postoji više pristupnih toaka, bežini klijenti više meusobno ne komuniciraju u peer-to-peer modu, ve se promet s jednog bežinog klijenta na drugi preusmjeruje preko AP-ova PROŠIRENI SKUP USLUGA Skrivena snaga uporabe WLAN-a leži u injenici da uporabom arhitekture bežini klijenti postaju mobilni, bez potrebe za razmišljanjem kako pronai prikljuno mjesto, a ujedno i kako ostvariti vezu sa žinom mrežom. Ako bismo koristili BSS, naša bi mobilnost bila uvjetovana pokrivenošu jedne pristupne toke. Korištenjem ESS-a, arhitektura omoguava da se korisnici kreu kroz više infrastrukturno povezanih BSS-ova. U ESS-u, pristupne toke meusobno komuniciraju, odnosno prosljeuju promet, a isto tako vode rauna o tome koji AP e preuzeti kojeg klijenta. Ova mogunost ostvaruje se korištenjem distribucijskog sustava, DS-a. DS ini kralježnicu WLAN-a, odluujui o tome hoe li se mrežni promet prosljeivati od jednog BSS-a na žinu mrežu i natrag ili e proslijediti drugom AP-u ili BSS-u. Jedinstvenost WLAN-ova je u transparentnoj interakciji razliitih dijelova ESS-a. Klijenti na žinom LAN-u uope ne znaju komuniciraju li s bežinim mobilnim klijentima niti su svjesni promjena koje se dogaaju nakon što jedan bežini klijent bude pridružen s jednog AP-a na drugi. Jedino što klijenti na žinom LAN-u znaju je MAC adresa s kojom komuniciraju, baš kao što to ine s bilo kojom drugom MAC adresom na žinom dijelu SKUP USLUGA ARHITEKTURE U ovom skupu postoji devet razliitih vrsta usluga koje pružaju potporu iz sjene. Od ovih devet, njih etiri pripadaju skupini usluga stanice 22, a preostalih pet u skupinu distribuiranih usluga Skupina usluga stanice Ove usluge obuhvaaju funkcionalnosti koje prema IEEE standardu imaju žine mreže: - autentifikaciju; definira identitet bežinog ureaja. Bez jasno odreenog identiteta, potencijalnom bežinom klijentu nije dozvoljen pristup na WLAN. Autentifikacija se 22 Station service group 23 Distribuition service group 21

22 može potvrivati iz kreirane liste MAC adresa kojima je dopušten pristup mreži. Ta lista može biti pohranjena ili na AP-u, ili negdje na mreži. Jedan ureaj može se prijaviti na više AP-ova. - deautentifikaciju; koristi se za uništenje prethodno poznatog identiteta nekog bežinog ureaja. Jednom kada je proces deautentifikacije pokrenut, klijent više nema mogunost spajanja na WLAN. Ovaj se proces pokree kada se bežini klijent iskljui ili kada izae iz podruja pokrivenosti AP-a. - dostavu podataka; servis koji se brine da podatkovni okviri budu preneseni od jedne MAC adrese do druge. - privatnost; služi za osiguranje podataka koji kruže WLAN-om. Iako koristi RC4 enkripcijsku shemu, njegova svrha nije da bude jedini nain zaštite podataka, ve da služi kao osnovni sigurnosni nivo Skupina distribuiranih usluga Izmeu LLC podsloja i MAC sloja, postoji pet usluga koje odluuju o tome gdje e koji podatkovni okvir biti proslijeen. Ovu skupinu ine: - asociranje; ovu uslugu klijent koristi odmah nakon prikljuenja na AP, a ona kreira logiku vezu izmeu ureaja te odreuju put koji distribucijski sustav treba znati kako bi mogao kontaktirati bežini ureaj. Ukoliko bežini klijent ne ostvari asociranje s AP-om, DS nee znati gdje je taj klijent, niti kako da mu dostavi podatkovne okvire. Kao što se vidi na slici 11., jedan bežini klijent može biti autentificiran na više APova, ali može biti asociran na samo jedan. Slika 11. autentifikacija i asocijacija klijenta - reasociranje; kako bi se sprijeio gubitak podataka prilikom roaminga ili situacija kada dolazi do variranja u napajanju klijenta, koristi se usluga reasociranja. Ova je usluga slina asociranju, ali ukljuuje i trenutnu informaciju koja postoji o bežinom klijentu. U sluaju roaminga, ova informacija govori trenutnom AP-u na koji je 22

23 prethodni AP ovaj klijent bio asociran. Takav podatak novom AP-u omoguuje da kontaktira prethodni AP i preuzme eventualne postojee podatkovne okvire koji tom bežinom klijentu moraju biti proslijeeni. - disasociranje; koristi se za prekidanje veze izmeu AP-a i bežinog klijenta, iz razloga što je klijent izašao iz podruja pokrivenosti AP-a, zbog iskljuivanja AP-a, ili bilo kojeg drugog razloga. Ukoliko želi nastaviti komunikaciju se mrežom, bežini e klijent ponovno koristiti uslugu asociranja ne bi li pronašao novi AP. - integracija; vrši pretvorbu podatkovnih okvira formata u format koji se koristi na žinoj mreži na koji je bežina infrastruktura prikljuena, odnosno, vrši obrnutu pretvorbu; s žinog LAN-a na WLAN. - distribucija; odreuje hoe li neki podatkovni okvir biti proslijeen unutar bežine mreže (drugom AP-u ili nekom bežinom klijentu) ili e biti proslijeen s WLAN-a na žini LAN CSMA-CA mehanizam Osnovni pristupni mehanizam za je CSMA-CA 24 mehanizam. Ovaj je mehanizam vrlo slian CSMA-CD mehanizmu koji koriste žine lokalne mreže (Ethernet, po standardu 802.3), no, s nekoliko bitnih razlika. Za razliku od Etherneta, koji šalje signale dok god ne detektira neki drugi paket, CSMA-CA nee poeti s odašiljanjem tako dugo dok bilo koja druga druga stanica emitira i tako dok dugo dok ne dobije povratnu informaciju da odredišna stanica sluša (metoda LBT 25 ). Prije no što je paket emitiran, bežini e ureaj oslušati komunikacijski kanal ne bi li ustanovio emitira li koji drugi ureaj. Ukoliko neki drugi ureaj emitira, priekat e sluajno generirani vremenski odsjeak i slušati ponovno. Ukoliko nitko drugi ne koristi medij, ureaj e poeti s emitiranjem. U suprotnom, opet e priekati sluajno generirani vremenski odsjeak RTS/CTS mehanizam Ne bi li se sprijeila kolizija koja nastaje istovremenim emitiranjem dvaju ureaja, u dizajn standarda uklopljen je RTS/CTS 26 mehanizam. 24 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance 25 Listening Before Talking 26 Request To Send/Clear To Send 23

24 Slika 12. primjer RTS/CTS komunikacije Primjerice, ukoliko je na neki AP stigao podatak koji je adresiran na nekog bežinog klijenta, AP e poslati RTS okvir tom klijentu, tražei vrijeme za predaju tog podatka. Klijent odgovara sa CTS okvirom, ime kaže AP-u da je spreman primiti njegovu transmisiju i da u tom vremenskom periodu nee održavati komunikaciju ni s kim drugim, tako dugo dok AP ne završi prijenos. Primjer ove komunikacije vidi se na slici 13. Slika 13. RTS/CTS mehanizam 24

25 Istovremeno, i drugi bežini klijenti uju ovaj dogovor te se suzdržavaju od komunikacija. Na ovaj nain podaci se prenose s minimalnom mogunošu dolaska do kolizije. Istovremeno, ovako se rješava problem takozvanog skrivenog klijenta. Situacija skrivenog klijenta javlja se kada imamo dva ili više klijenta koji nisu u meusobnom dosegu, ali su svi u dosegu AP-a, kao što vidimo na slici 14. Pojam skrivenog klijenta jedinstven je za bežine mreže jer za razliku od klasinog LAN-a gdje svaki klijent direktno vidi svakog drugog klijenta, udaljenosti koje se kod bežinih mreža javljaju, uzrokuju tu pojavu, tako da klijenti mogu komunicirati iskljuivo posredovanjem AP-a. Slika 14. skriveni klijent Postoji još jedna prednost korištenja ovog mehanizma; korištenjem RTS/CTS-a, u g prijenosnom sustavu, AP može motriti postoji li u komunikacijskom kanalu još neki ureaj koji podržava g komunikaciju te mu se prilagoditi. Ovo je bitno stoga što g ureaji mogu raditi i po b i po g standardu. Stoga što se prilikom razmjene RTS/CTS paketa javljaju i još neki podaci, g ureaj može otkriti kojem standardu koji ureaj pripada i automatski mu se prilagoditi Potvrda prijama podataka Kada se podaci šalju radio signalom, zbog problema sa smetnjama, izgledi za gubitak paketa izmeu pošiljatelja i primatelja mnogo su vei nego u žinim mrežama. Kako bi se izbjegli ovakvi gubici, ugraen je signal potvrde prijama, ACK. Korištenje ovog mehanizma znai da e nakon što primatelj primi odreeni paket, poslati potvrdu prijama, ACK, pošiljatelju. Ukoliko pošiljatelj nikada ne primi ACK, znati e da paket nije isporuen i ponoviti e slanje. Sve se ovo odvija u MAC sloju ime pošiljatelj, nakon što ustanovi da nije primio ACK, može zauzeti radio medij prije svih ostalih i ponoviti slanje. Ovakav nain pruža 25

26 transparentan nain korekcije prijenosa, odnosno krajnji korisnik ni ne zna da je došlo do bilo kakvih problema prilikom slanja podataka. Jedna od prednosti standarda je brzina ACK reagiranja, stoga što se manipulacija ACK paketom vrši na MAC sloju te prijenos ACK paketa ima vei prioritet u prijenosu od ostalih paketa. Na slici 15. vidimo princip korištenja potvrde prijama podatka. Vrijeme koje protee izmeu završetka prijenosa podatkovnog okvira i poetka prijenosa ACK paketa je jedan SIFS 27. Prijenosi koji nisu ACK moraju ekati najmanje jedan DIFS 28. Slika 15. potvrda prijenosa Upravljanje fragmentacijom U okruženju osjetljivom na smetnje postoji mogunost da neki bitovi u paketu budu neispravno preneseni. Bez obzira na koliinu neispravnih bitova, paket e morati biti ponovno poslan. Stoga što u bežinim komunikacijama smetnje nisu mogunost, ve realnost, logino je u komunikaciji koristiti manje podatkovne pakete nego u klasinim žinim mrežama. Ovo omoguava brže ponavljanje slanja neispravnog paketa. Mana ovakvog naina je što je ukupna cijena koštanja u sluaju ispravnog prijenosa vea za manje pakete no što bi bila za vee pakete. No, zahvaljujui standardu, veliine paketa mogue je proizvoljno podešavati, odnosno administrator, može, ovisno o situaciji, negdje staviti manju, a negdje veu veliinu paketa. 27 SIFS Short inter frame space 28 DIFS DCF inter frame space 26

27 Upravljanje snagom Iz razloga što se cijela filozofija WLAN-ova temelji na mobilnosti, nužan preduvjet za njeno funkcioniranje je dostatno elektrine snage u bežinim klijentima, odnosno njihovim baterijama. Ne bi li napravio što bezbolnijom ovu toku, IEEE je u standard ugradio naine upravljanja elektrinom snagom, na nain da bežini klijent odlazi u nain rada s niskom ili nikakvom potrošnjom energije, a bez gubitaka veze s bežinom infrastrukturom. Kako bi klijent najavio odlazak u štedni mod rada, on AP-u šalje 20-bitni PS-Poll okvir. AP e sve podatke koji e biti namijenjeni tom klijentu pohraniti u meumemoriju za sve vrijeme koje je klijent u štednom nainu rada. Periodiki e se klijent prebacivati iz štednog naina rada u normalni kako bi provjerio ekaju li ga kakvi paketi. Nakon provjere i eventualnog primanja istih, klijent e ponovno poslati PS-Poll okvir i vratiti se u štedni nain rada. Prednosti ovog pristupa su u tome što je vrijeme trajanja baterijskih izvora energije klijenta produženo, a samim time produžena je i autonomija rada Roaming Još jedna od mogunost WLAN-a je da se bežini klijent može kretati iz elije u eliju kako se kree bilo kroz urede, zgradu, dom ili ak i otvorene prostore, a bez potrebe da mijenja svoje mrežne postavke. Roaming izmeu AP-a u ESS-u vrlo je važna karakteristika standarda. Roaming se temelji na mogunosti bežinog ureaja da odredi kvalitetu signala prema bilo kojem AP-u u ijem se podruju odašiljanja nalazi te na temelju toga odlui da se prebaci s jednoga na drugi, koji ima bolji i iši signal. Ova mogunost bazirana je na prije opisanom odnosu signal-šum. Kako bi bežini ureaj mogao odrediti odnos signal-šum, za svaki AP u mreži, AP-ovi šalju takozvanu beacon poruku u kojoj je sadržana informacija o AP-u kao i podaci o kvaliteti veze. Bežini ureaj osluškuje te poruke i odreuje koji AP ima najbolji i najiši signal. Nakon što odredi najoptimalniji signal, klijent šalje informaciju o autentifikaciji i šalje zahtjev za reasocijacijom. Tijekom reasocijacijskog procesa, novi AP odreuje s kojeg AP-a klijent dolazi te provjerava eventualne zaostale pakete na starom AP-u koji klijentu moraju biti preneseni. Nakon toga novi AP šalje poruku starom da više ne treba sakupljati podatke za tog odreenog klijenta. Iako standard pokriva koncept komunikacije izmeu AP-a i DS-a, on ne definira u potpunosti kako bi se ta komunikacija trebala odvijati, stoga što postoje mnogobrojni naini za implementaciju iste. Iako ova mogunost ostavlja slobodne ruke proizvoaima bežine 27

28 opreme da odaberu nain odvijanja te komunikacije, moglo bi doi do situacije u kojoj APovi razliitih proizvoaa ne bi znali kako razmijeniti nareene podatke. Trenutno unutar IEEE-a postoji radna grupa koja razvija standard f, koji bi odreivao standarde komunikacije izmeu AP-ova CENTRALIZIRANA I DISTRIBUIRANA ARHITEKTURA WLAN-a Kada govorimo o distribuiranoj arhitekturi AP-ova, tada mislimo na originalni dizajn standarda. U ovom okruženju AP-ovi cjelokupno okružje WLAN-a predstavljaju kao jednu cjelinu, odnosno funkcioniraju kao most 29 na drugom sloju OSI modela izmeu žinog i bežinog dijela mreže. S druge strane, tzv. enterprise level AP-ovi pružaju i napredne mogunosti vezane uz više slojeve OSI modela; konfiguracija preko WEB, telnet ili SSH suelja, filtriranje po protokolu, filtriranje po adresama, liste kontrole pristupa, QoS, implementacija sigurnosnih protokola, isl. Distribuirana arhitektura je prikazana na slici 16. Slika 16. distribuirana arhitektura Kod centralizirane arhitekture (ili prespojene 30 arhitekture) trebamo najmanje dva ureaja za njenu implementaciju. AP još uvijek služi kao most na drugom sloju OSI modela, dok je sva druga funkcionalnost preseljena na prespojnik WLAN-a. Odabir implementacije funkcionalnosti obino je takav da AP ima funkciju mosta, enkripcije podataka i kontrolu pristupa, dok sve ostalo preuzima prespojnik. Ovakva arhitektura znai da sav odlazni i dolazni promet prema AP-u mora proi preko prespojnika, što znai da prespojnik ima ulogu potpunog nadgledanja prometa na bežinoj mreži. Centralizirana arhitektura tretira WLAN kao prespojnik na Ethernet mrežu. Ova arhitektura zahtijeva posebnu mrežu, odnosno, dio 29 eng. bridge 30 WLAN switch architecture 28

29 mreže za bežini promet i obino se implementira kao VLAN 31. Ovakav nain rada je nužan stoga što sav bežini promet mora proi kroz prespojnik na putu do svog krajnjeg odredišta, a i konfiguracija je na taj nain neusporedivo lakša. Postoje dva naina implementacije centralizirane arhitekture. Na slici 17. prikazana su dva nivoa prespajanja izmeu AP-ova i bežinog prespojnika. Slika 17. centralizirana arhitektura s dva nivoa prespajanja Ovakva se arhitektura koristi kada bežini prespojnik ima odreen i ogranien broj portova. Ovakav nain implementacije naješe se koristi u malim mrežama 32. Neki proizvoai opreme preporuaju da bežini i žini dio mreže dijeli portove na bežinom prespojniku. Ova arhitektura prikazana je na slici Virtual LAN 32 SOHO small office, home office 29

30 Slika 18. centralizirana arhitektura s prespajanjem Ovakva arhitektura omoguava veu propusnost prema WLAN-u. Uzmimo primjer kada bežini prespojnik ima samo dva 100 Mb/s Ethernet porta. Recimo da koristimo AP-ove koji funkcioniraju po b standardu; svaki od njih generira promet od 6 Mb/s, što znai da bi jedan 100 Mb/s port mogao opsluživati 16 AP-ova gore navedenih karakteristika. Kako bi se omoguilo prikljuenje još više AP-ova, oba ova porta moraju biti rezervirana za bežini promet. 30

31 5. SIGURNOST Sigurnost i problemi vezani uz njeno postizanje, jedni su od najvažnijih faktora koje treba uzeti u obzir prilikom implementacije WLAN-ova. U žinim mrežama, nemogunost pristupa neovlaštenim osobama u prostorije ve je sama po sebi jedna velika prednost pri osiguranju mreže. Kod WLAN-a je ovo nemogue jer AP ne može odrediti poziciju klijenta koji se želi spojiti, AP ne zna je li on u uredu, prolazi hodnikom ili sjedi parkiran u autu ispred zgrade ili postrojenja OPENITO O SIGURNOSTI Slika 19. faktori sigurnosti Na slici 19. prikazani su faktori sigurnosti jedne mreže Kraa Neautorizirani korisnik esto e željeti pristupiti korporativnoj ili nekoj drugoj mreži s ciljem krae informacija. Jedan od naina spreavanja je da se vodi rauna o korisnikim raunima; postojanje zaporki koje se periodiki mijenjaju, da se stari rauni brišu nakon što se više ne upotrebljavaju, isl. 31

32 Kontrola pristupa Potrebno je postaviti nivoe mogunosti pristupa razliitim podacima ovisno o tipu korisnikog rauna Autentifikacija Da bi se sprijeio neovlašten pristup, potrebno je moi jednoznano identificirati korisnika. Kod bežinih mreža mogue je postaviti autentifikaciju prema MAC adresi bežinog ureaja korisnika Enkripcija Ako neovlašteni korisnik nije u mogunosti spojiti se na bežinu mrežu, on još uvijek može koristiti takozvane sniffere prometa, odnosno prisluškivati promet. Iz tih podataka može presresti i preuzeti važne podatke, ali i neije korisniko ime i zaporku i time se legalno ulogirati na mrežu. Korištenjem enkripcijskih algoritama ova se mogunost otklanja Osiguranje Osiguranje je zapravo implementacija svih moguih rješenja kako bi bežinoj mreži mogle pristupati, i koristiti je, samo ovlaštene osobe. Osiguranje mreže ne staje na implementaciji algoritama za autentifikaciju, enkripcije isl., ve je stalan proces u kojem mrežni administrator kontrolira log datoteke u kojima traži znakove neovlaštenog pristupa; kontrola prometa na mreži i eventualne neobinosti u tome prometu (npr. neobino veliki protok podataka, isl.) 5.2. SIGURNOST U IEEE IEEE standard pruža tri razliita naina zaštite od neovlaštenog pristupa i primjena jednog ili svih dostatno e smanjiti, ali ne i u potpunosti otkloniti, mogunost zlouporabe SSID 33 Ova metoda omoguuje grupiranje jednog ili više AP-ova s ciljem kreiranja WLAN segmenta. Ovi segmenti mogu biti u vezi s odjelom, katom, poslovnom jedinicom ili nekom drugom organizacijskom strukturom na koju se odnose. 33 Service Set Identifier 32

33 Stoga što je SSID prisutan prilikom procesa autentifikacije, on funkcionira kao neka vrsta grube zaporke jer bežini klijent koji se želi spojiti na njega mora dati oznaku SSID-a. Nedostaci ovog pristupa su: SSID može saznati i trea osoba; SSID je podložan promjenama pa je promjena/obavijest/rekonfiguracija klijenata opsežan posao, pogotovo ako se promjene dogaaju esto ili je organizacija velika Filtriranje po MAC adresama Kao što je ve prije spomenuto, AP može autentificirati korisnike po MAC adresama. Stoga što je MAC adresa jednoznana i jedinstvena za jedan ureaj ovo je naelno vrlo siguran nain autentifikacije. Lista ovlaštenih MAC adresa može biti pohranjena ili na AP-u ili na nekom serveru. Nedostaci ovog pristupa su što održavanje baze MAC adresa može postati vrlo teško, posebice ako su fluktuacije korisnika velike. S druge strane, MAC adresu je vrlo lako mogue krivotvoriti. Odnosno, dovoljno je da postoji mogunost prisluškivanja prometa, izdvojiti MAC adresu iz tog prometa i promijeniti MAC adresu na raunalu kojim se želi kompromitirati neki WLAN WEP 34 Trei mehanizam zaštite odnosi se na zaštitu privatnosti prometa, odnosno enkripciju korištenjem RC4 algoritma. Kao što je isto ve prije spomenuto, primjena ove zaštitne mjere nije zamišljena kao end-toend solucija. Razlog je u tome što je WEP klju lako probiti. Na slici 20. vidimo proces WEP enkripcije. 34 Wired Equivalent Privacy 33

34 Slika 20. Proces WEP enkripcije Ve smo rekli da WEP koristi RC4 algoritam kriptiranja. RC4 je simetriki algoritam i princip funkcioniranja poiva na jednom zajednikom kljuu koji koriste i pošiljatelj za enkripciju i primatelj za dekripciju. RC4 klju sastoji se od dva dijela: - KSA 35 kljua, - algoritma generatora pseudo-sluajnih brojeva. RC4 funkcionira na nain da duljinu kratkog kljua (od 64 ili 128 bitova) proširi na beskonano veliki, pseudo-sluajno generirani, niz. Proces enkripcije sastoji se od sljedeih koraka: - na osnovni tekst se izvrši 32-bitna CRC kontrola kako bi se iz teksta derivirao ICV 36, koji se zatim pridodaje istom tekstu, - inicijalizacijski vektor, IV, sluajno se generira za svaki paket podataka, ime osiguravamo jednoznanost oznake svakog paketa. IV se kombinira sa zajednikim kljuem te se pušta kroz generator pseudo-sluajnih brojeva (PRNG 37 ) ne bi li se dobio niz kljueva. Duljina niza kljueva jednaka je duljini istog teksta koji mora biti enkriptiran. - Niz kljueva, zajedno s istim tekstom, pušta se kroz XOR (ekskluzivno ILI) sklop, na ijem se izlazu dobija kriptirani podatak. 35 Key scheduling algorithm 36 Integrity check value 37 Pseudo-random number generator 34

35 Svaki poslani podatak sadrži IV u nekriptiranom obliku. Primatelj koristi IV u kombinaciji sa zajednikim kljuem kako bi dekriptirao dobiveni podatak. 35

36 6. PRAKTINI DIO Praktini dio ovog diplomskog rada zamišljen je kao analiza i stvarna implementacija bežine lokalne mreže u jednom proizvodnom poduzeu u kojem se pojavila potreba za uvoenjem privremenog pristupa korporativnoj mreži za odreeni skup raunala u jednom dijelu proizvodnog pogona, u kojem prilikom projektiranja nije bilo predvieno montiranje fiksnih pristupnih toaka lokalnoj Ethernet mreži. Na slici 21. vidimo prikaz tvornikog pogona u kojem je potrebno implementirati bežino rješenje. Slika 21. prikaz tvornikog pogona 36

37 Ukoliko bismo tonije opisivali ovu situaciju, tada vidimo kako imamo pet raunala (oznaeno od PC 1 do PC 5) koje je potrebno prikljuiti na korporativnu mrežu, od kojih je troje u laboratoriju bojadisaonice i ije je spajanje na korporativnu mrežu zapravo najvažnije i kroz koje e se odvijati veina prometa kroz novu mrežu. Možemo rei da brojani sufiks iza oznake PC oznaava prioritet spajanja. U blizini ovog laboratorija dva su mogua izvora smetnji; pristupna toka za bežinu mrežu u skladištu gotovih proizvoda (Cisco Aironet 350) te RF sušnica. RF sušnica je u biti velika mikrovalna penica snage 35 kw koja se koristi u proizvodnom procesu bojadisanja materijala, odnosno kao ureaj koji obojenu robu suši. Iz razloga što ona emitira radio valove na bliskom frekvencijskom opsegu kao i AP, obavezno se mora uzeti u obzir kao imbenik koji bi mogao uzrokovati smetnje u komunikaciji. Tu je i AP u skladištu gotovih proizvoda koji bi mogao uzrokovati smetnje, odnosno preklapanja i meusobne smetnje izmeu podruja pokrivanja dviju toaka bežinog pristupa. U nastavku, razmatramo osnovna pitanja o funkcionalnosti na koja je potrebno dati odgovor prilikom projektiranja i implementiranja ove bežine mreže u obliku tablice, s pitanjima i odgovorima. Pitanje Zašto je organizaciji potrebna bežina lokalna mreža? Odgovor Ova je organizacija proizvodno poduzee, a zbog poveanja trenutnog opsega poslova pojavila se potreba za otvaranjem proizvodnog pogona bojadisaonice. Kako je ovaj pogon smješten na mjestu na kojem nije bilo predvieno ništa osim puta kolanja robe u skladište gotovih proizvoda, nije projektnom dokumentacijom bilo predvieno ugraivanje bilo prikljuaka na korporativnu organizacijsku mrežu bilo naponskih utinica. Ovaj je pogon samo privremenog vremena trajanja, a implementacija bežine mreže nametnula se kao najbrže i najjeftinije rješenje s najmanjom potrebom za dodatnim graevinskim zahvatima. 37

38 Koliko klijenata e biti spojeno na ovu Ukupno e biti spojeno 5 klijenata od koji su mrežu? 2 malo dislocirana. Kakav tip prometa e se odvijati ovom Uglavnom e se odvijati promet prijenosa bežinom mrežom? podataka iz i u bazu podataka. Postoji li potreba za roamingom klijenata? Ne postoji. Minimalno 5 Mb/s, s minimalnim gubljenjem paketa prilikom prijenosa zbog specifinosti Minimalni kapacitet prijenosnog pojasa podataka koji se prenose (baza podataka, (bandwidth)? zakljuavanje zapisa unutar nje, isl.) Po mogunosti upotrijebiti QoS. Postoji. U neposrednoj blizini postoji jedan AP Cisco Aironet 350 s omnidirekcijskom Postoji li unutar organizacije još AP-ova? antenom, dok na udaljenosti od 400 m postoje još dva AP-a Cisco Aironet 350. Hoe li AP-ovi biti od istog proizvoaa i Da. hoe li biti interoperabilni? Postoji li potreba za meusobnim Ne postoji. povezivanjem AP-ova? Da. Postoji potreba za povezivanjem na Postoji li potreba za povezivanjem s nekim korporativni Novell NetWare server na kojem mrežnim servisima na lokalnoj mreži? se vrte servisi: DHCP, DNS, mail server, proxy i Radius server. Tablica 3. zahtjevi kojima oprema treba udovoljiti U nastavku razmatramo tehnike pretpostavke koje e nam pomoi oko odabira prave tehnologije bez rasipanja resursa i novca Odabir prave tehnologije Za veinu potreba ostaju nam dvije tehnologije koje možemo upotrijebiti; a i b standard b standard omoguava prijenos do 11 Mb/s što bi trebalo zadovoljiti veinu potreba a standard omoguava brži prijenos (do 54 Mb/s), meutim još nisu do kraja definirani WECA standardi o interoperabilnosti izmeu razliitih proizvoaa i što je još važnije, trenutno frekvencijski opseg od 5 GHz na kojem ova oprema radi nije zakonski 38

39 licenciran kao slobodan pa i samim time upotrebljiv bez reguliranja (i plaanja) korištenja s nadležnim državnim tijelima u Republici Hrvatskoj Prijenos podataka Kako je brzina prijenosa podataka uvjetovana udaljenošu klijenta od AP-a, vrlo je važno da AP ima mogunost prilagoavanja brzine prijenosa shodno toj udaljenosti. Za b standard taj niz ide od 1 Mb/s do 11 Mb/s, sa etiri koraka, dok je kod a standarda taj niz od 6 Mb/s do 54 Mb/s u sedam koraka. Bežine kartice u klijentu moraju biti u mogunosti same odabrati najveu brzinu prijenosa prema AP-u. Nain na koji je ovo implementirano ovisi od proizvoaa do proizvoaa. Stoga što svaka brzina prijenosa ima odreen opseg pokrivenosti (što je vea brzina prijenosa, manji je radijus pokrivenosti i obrnuto), nužno je prilikom faze dizajna odrediti najmanju brzinu prijenosa, sukladno njenom radijusu pokrivenosti. elije, odnosno radijus pokrivenosti, možemo vizualizirati kao koncentrine krugove koji se udaljavaju od antene AP-a ovisno o brzini prijenosa koji pružaju Pozicioniranje AP-a i napajanje Kao što je vidljivo na prikazu tvornikog pogona, ve smo na samom poetku ogranieni na odreenu toku gdje možemo pozicionirati AP, jer samo tamo postoji mjesto za Ethernet prikljuak korporativnoj mreži i što je još važnije samo tamo postoji mjesto za prikljuak napajanja. Ovakva situacija nalaže nam da što je mogue bolje odaberemo antenu i njenu poziciju koja e morati nadoknaditi nemogunost proizvoljnog pozicioniranja AP-a Odabir i pozicioniranje antene Svaki AP ima mogunost odabira odreene antene. U sluaju a standard koji koristi U- NII 1 spektar, moramo imati antenu koja je direktno spojena na AP. Nadalje, postoji mogunost da antenu spojimo na AP putem koaksijalnog voda ime je ona udaljena od AP-a. No, ovdje moramo uzeti u obzir injenicu da koaksijalni vodovi koji se koriste u RF, a pogotovo na ovako visokim frekvencijama, imaju velike gubitke signala te je dislokacija antene od AP-a mogue u okvirima udaljenosti od najviše jednog do dva metra. Odabir ispravne antene i njezino pravilno smještanje, napraviti e razliku od mreže koja radi i mreže 39

40 koja odlino radi. Isto tako, pravilno odabrana i smještena antena smanjiti e potrebu za dodatnim AP-ovima ne bi li se radijus pokrivenosti poveao. Sustav antena nazvan diversity antena koristi dvije odvojene antene ili, u nekim sluajevima, dvije antene u jednom kuištu. Ovdje radio sustav AP-a može odabirati antenu s kojom ima najbolji prijam signala. Diversity antene nam drastino mogu pomoi u sluajevima kada dolazi do distorzije vala zbog višestrukog puta. Iako je veliina elije važan faktor odabira pravilne antene, nije i jedini. U obzir moramo uzeti i konstrukciju zgrade, zapreke koje se javljaju na putu, itd., a nije nevažan faktor estetskog izgleda fizike implementacije AP-a i antene. Betonske i eline konstrukcije imaju razliite osobine propagacije radio signala pa su stoga i to važni imbenici koje treba uzeti u obzir prilikom odabira antene. Zapreke unutar zgrade, kao što su stalaži, pregradni zidovi ili u našem sluaju RF sušnica, takoer treba uzeti u obzir. Primjerice, ukoliko unutar zgrade postoji ureaj koji u sebi sadrži vodu, on e apsorbirati snagu signala na frekvencijskom opsegu od 2.4 GHz, što e nainiti podruja nepokrivenosti, odnosno elije e imati sjenke u kojima e pristup mreži biti otežan ili nemogu Prikaz pokrivenosti signalom Pregled pokrivenosti signalom pružit e nam pravu sliku o stanju elija i brzini prijenosa podataka koju možemo oekivati. Ovaj pregled ukljuuje skiciranje podruja testiranja i kreiranje dijagrama koji pokazuju odnos signal-šum Dok nam snaga signala govori samo o tome koliki je signal na nekom odreenom mjestu, odnos signal-šum govori nam o iskoristivosti tog signala. Iako može postojati jaki signal na nekom mjestu, ukoliko u komunikacijskom kanalu postoji jako visoka razina šuma, ni 100%-na jaina signala nee nam omoguiti zadovoljavajui prijenos podataka. Moramo izmjeriti još jednu karakteristiku prijenosa; broj prenesenih paketa koji nam govori o tome koliko je potrebno ponavljanja da bi jedan podatkovni paket bio uspješno prenesen, odnosno govori nam o broju izgubljenih paketa. Da bismo neku eliju definirali kao iskoristivom, ponavljanje prijenosa paketa mora biti manje od 10%. Kako bismo uspješno testirali kvalitetu mreže potrebno je pripremiti sljedee: - prikaz prostorije s rasporedom klijenata, - mogunosti pozicioniranja AP-a ili antene, 40

41 - definiranje elija i eventualnih podruja preklapanja s nekim drugim bežinim ureajima, - testirati bežinu opremu (AP + kartice za klijente) koja e biti istovjetna onoj koja e stvarno biti implementirana, - testirati nekoliko tipova antena. Ono što je važno napomenuti prilikom dizajna i implementacije bežinih mreža je to da je iz niza razloga nemogue napraviti dobru studiju WLAN-a bez praktinog testiranja. Za testiranja, koristiti e se sljedea oprema: - prijenosno raunalo IBM ThinkPad A31, - PCMCIA klijent kartica Cisco Aironet AIR-PCM352 38, - testiranje kvalitete signala; o NetworkStumbler V , o generika aplikacija za upravljanje Cisco Aironet skupinom kartica

42 Slika 22. aproksimacija pokrivenosti signalom s postojeeg AP-a Toke mjerenja signala definirane su položajem klijenata na slici (PC 1 PC 5), a kako e ovi klijenti biti na fiksnoj poziciji, nije nužno da se testira cijelo podruje proizvodnog pogona. Testiranje je potrebno provesti u radno vrijeme pogona kako bi se u obzir uzeli svi faktori eventualnih smetnji (npr. RF sušnica, protok ljudi, roba, viliara, mijenjanje pozicije paleta u visinu i širinu, isl.) Metodologija ukljuuje mjerenje sljedeeg (tablica 4.): 42

43 Statistika prijama Multicast paketa Broj uspješno primljenih multicast paketa. Broadcast paketa Broj uspješno primljenih broadcast paketa. Unicast paketa Broj uspješno primljenih unicast paketa. Broj dvostruko primljenih paketa Broj dvostruko primljenih paketa. Broj paketa primljenih za vrijeme Greška u prijemu zbog preljeva meuspremnika kada ih prijamni meuspremnik nije mogao pohraniti. Broj fragmenata koji su bili odbaeni Djelomino primljenih paketa jer podatkovni paket nije bio uspješno primljen. Greška u asocijaciji zbog SSID-a Broj asocijacija na AP s drugim SSID-om. Greška zbog asocijacije na krivi AP Broj asocijacija na neki drugi AP. Greška zbog krive brzine prijenosa Broj grešaka zbog razliite brzine prijenosa izmeu klijenta i AP-a. Odbijena autentifikacija Broj odbijanja autentifikacije klijenta na AP. Broj odbijanja autentifikacije klijenta Greška u autentifikaciji na AP zbog nedovoljne brzine odziva AP-a. Odbijena asocijacija na AP Broj odbijanja asocijacije klijenta na AP. Broj odbijanja asocijacije klijenta na Greška u asocijaciji na AP AP zbog nedovoljne brzine odziva AP-a. Statistika predaje Multicast paketa Broj odaslanih multicast paketa. Broadcast paketa Broj odaslanih broadcast paketa. 43

44 Unicast paketa Broj odaslanih unicast paketa. Jednostrukih kolizija Broj paketa koje je trebalo ponovno poslati zbog jednostruke kolizije. Višestrukih kolizija Broj paketa koje je trebalo ponovno poslati zbog višestruke kolizije. Broj paketa ije je odašiljanje trebalo privremeno odgoditi zbog Broj pauziranih paketa - zbog protokola protokola (npr. nedovoljno vremena za slanje ostalog u vremenskom odsjeku). Broj paketa ije je odašiljanje trebalo privremeno odgoditi zbog detekcije Broj pauziranih paketa - zbog detekcije RF energije emisije RF energije (npr. emisija mikrovalne penice ili RF sušnice). Broj ponovno odaslanih paketa Broj ponovno odaslanih paketa. Broj ponovno poslanih RTS paketa Broj ponovno poslanih RTS paketa Broj paketa koji nisu uspješno Broj neuspješno poslanih paketa poslani zbog toga što je dostignut maksimum ponovnih pokušaja slanja paketa (maximum number of retries). Broj paketa s ACK povratom Broj paketa za koje je vraen ACK povrat. Broj paketa bez ACK povrata Broj paketa za koje nema povratnog ACK paketa. Broj odbaenih paketa zbog toga što Broj odbaenih paketa nisu uspješno poslani u periodu od 5 sekundi. Tablica 4. podaci o radu bežine opreme Ova mjerenja vršiti e se pomou generike aplikacije za upravljanje Cisco Aironet klijentskim karticama na nain da se od klijenta prema AP-u šalju ICMP echo paketi veliine bytea, u trajanju od 10 minuta. 44

45 Kvalitetu pokrivenosti podruja signalom mjeriti emo aplikacijom Network Stumbler, ne bismo li dobili grafiki prikaz kvalitete signala. Shodno mogunostima spajanja na postojeu Ethernet mrežu i prikljuivanje na izvor napajanja, na slici 23. je prikazana pozicija AP-a i antene koja ini bežinu mrežu iju pokrivenosti i funkcionalnost treba testirati. Slika 23. pozicija AP-a i antene U sljedeoj tablici (tablica 5.) napravit emo upitnik o opremi koju bismo trebali nabaviti, implementirati i testirati, kako bi zadovoljavala prethodno nareene potrebe. Bežina pristupna toka - AP Hoe. Nakon što ovaj pilot pogon prestane s Hoe li u budunosti postojati potreba za radom, AP e se implementirati za druge implementacijom a ili g svrhe gdje e vjerojatno trebati vei protok standarda? podataka. Mora li AP podržavati QoS? Mora. Veina podataka koji e biti preneseni 45

46 Mora li postojati podrška proizvodu u vidu nadogradnje programske podrške, drivera, isl? Mora li postojati kvalitetna služba tehnike podrške i dostupnost rezervnih dijelova? Upravljanje ureajem Ureaj mora pružati mogunost što detaljnije biti e od kljune važnosti za organizaciju (praenje proizvodnje), a i sam nain distribuiranja podataka zahtijeva stabilnu vezu (komunikacija s bazom podataka). Da. Kako se podrazumijeva da programska podrška nikad nije došla do posljednje verzije, mora postojati mogunost nadogradnje operativnog sustava AP-a za vrijeme životnog vijeka proizvoda. Da. Stoga što e AP pružati podršku mission critical aplikacijama, mora postojati 7/24/365 podrška krajnjem korisniku, kao i dostupnost rezervnih dijelova unutar životnog vijeka proizvoda. Ne bismo li im više olakšali upravljanje WLAN-om, razliiti proizvoai u svoju opremu ugrauju razliite naine udaljenog upravljanja i kontrolu funkcionalnosti putem WEB suelja. Korištenjem te tehnologije, na raspolaganju je niz alata za koji omoguavaju nesmetano funkcioniranje bežine mreže. Pa ipak, samo nekolicina proizvoaa omoguava napredno upravljanje i konfiguraciju bežinih ureaja na ovaj nain (razliiti servisi, sinkroniziranja, kreiranje virtualnih mreža, kreiranje klastera, distribuiranje konfiguracije putem LAN-a, isl.) Naposljetku, bežini ureaj trebao bi podržavati SNMP 40 koji omoguava kontrolu rada i udaljeno upravljanje bežinim ureajem. Kako bi se uvidjele i otklonile eventualne 40 Simple network management protocol 46

47 analize rada izvještaje o greškama u radu, analizu mrežnog prometa, pregled spajanja klijenata s njihovim detaljnim karakteristikama, isl. greške u radu, ureaj mora pružati što je moguu detaljniju statistiku o mrežnom prometu, greškama koje su se javile. Isto tako nužan je uvid u pregled spajanja ili pokušaja spajanja na AP kako bi se sprijeili neovlašteni upadi u mrežu. Izmeu ostalog, ovo podrazumijeva Ureaj mora blagotvorno utjecati na mogunost kreiranja VLAN-ova unutar poveanje i kvalitetu prometa unutar mreže. bežinih klijenata. Ureaj mora sadržavati inteligentnu i prilagodljivu tehnologiju. Ureaj se mora moi direktno integrirati u postojeu infrastrukturu. Tehnologija mora funkcionirati bez potrebe Rad ureaja mora biti transparentan krajnjim da krajnji korisnici moraju biti u interakciji s korisnicima. njom. Ureaj mora imati mogunost provjere i filtriranja mrežnog prometa u realnom vremenu. Ugraena tehnologija mora biti sposobna pratiti promet kroz WLAN i eventualno ga filtrirati shodno prije podešenim postavkama. Da. Cisco Sytems. Razlog leži u injenici što organizacija posjeduje ureaje ovog proizvoaa i nikada do sada nije imala bilo kakvih problema s funkcioniranje istih. S Postoji li preferirani proizvoa bežine druge strane Cisco Systems vodei je i jedan opreme? od najboljih proizvoaa bežinih ureaja te je svaki njihov proizvod popraen s brdo dokumentacije. Omjer cijene koštanja i dobivene kvalitete je najbolji. Antena Koliko mora biti pojaanje signala? od 5 dbi do 7 dbi Koji tip antene mora biti? Zbog konfiguracije terena najbolja bi bila diversity antena. Postoji li preferirani proizvoa opreme? Da. Cisco Systems, zbog prije navedenih 47

48 razloga. Tablica 5. karakteristike bazne bežine opreme Prema gore navedenim karakteristikama, a uz konzultaciju s dobavljaima, odlueno je da se koristi sljedea oprema: - AP: Cisco Aironet, serija antena: Cisco 6 dbi diversity patch AIR-ANT2012 za 2.4 GHz frekvencijski opseg, ije su karakteristike Frekvencijski opseg GHz Pojaanje 6 dbi Polarizacija vertikalna Azimut 80 Podešavanje nagiba 55 Dimenzije 16.6x11.9x2.05 cm Nain montiranja zidni Tablica 6. karakteristike antene Na slici 24. vidimo karakteristike vertikalnog i horizontalnog zraenja. Slika 24. a) vertikalno zraenje antene b) horizontalno zraenje antene

49 Nakon što nareenu opremu postavimo na predviena mjesta, trebali bismo dobiti ovakvo aproksimirano podruje pokrivanja (slika 25.). Slika 25. aproksimirano podruje pokrivanja 49

50 6.2. REZULTATI TESTIRANJA Slika 26. prikaz izmjerene kvalitete signala (NetStumbler) Statistika prijama PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 Multicast paketa Broadcast paketa Unicast paketa Broj dvostruko primljenih paketa Greška u prijemu zbog preljeva meuspremnika Djelomino primljenih paketa