شبکه های بی سیم Wi-Fi

فهرست مطالب
1- فصل اول
ـ مقدمه    2
1-1 تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي    2
1-1-1- عوامل مقايسه    3
2-1-1- نصب و راه اندازي     3
3-1-1- هزينه     3
4-1-1- قابليت اطمينان    4
5-1-1- كارائي    4
6-1-1- امنيت     4
2-1 مباني شبكه هاي بيسيم    5
3-1 انواع شبكه هاي بي سيم    6
4-1 شبکه‌های بی‌سیم، کاربردها، مزایا و ابعاد    8
5-1 روش هاي ارتباطي بي سيم     9
1-5-1- شبكه هاي بي سيم Indoor     9
2-5-1- شبكه هاي بي سيم Outdoor     9
3-5-1- انواع ارتباط     10
4-5-1- Point To point     10
5-5-1- Point To Multi Point     10
6-5-1- Mesh     10
6-1 ارتباط بي سيم بين دو نقطه     10
1-6-1- توان خروجي Access Point     10
2-6-1- ميزان حساسيت Access Point     10
3-6-1- توان آنتن     10
7-1 عناصر فعال شبکه‌های محلی بی‌سیم    11
1-7-1- ایستگاه بی سیم    11
2-7-1- نقطه ی دسترسی    11
3-7-1- برد و سطح پوشش    12
فصل دوم :‌
ـ مقدمه    15                 
1-2Wi-fi چيست؟    15   
2-2 چرا WiFi را بکار گیریم؟     16
3-2 معماری شبكه‌های محلی بی‌سيم    17
1-3-2- همبندی‌های 802.11    17
2-3-2-  خدمات ايستگاهی    20
3-3-2- خدمات توزيع    21
4-3-2-  دسترسی به رسانه    22
5-3-2- لايه فيزيكی    23
6-3-2- ويژگی‌های سيگنال‌های طيف گسترده    24
7-3-2- سيگنال‌های طيف گسترده با جهش فركانسی    25
8-3-2- سيگنال‌های طيف گسترده با توالی مستقيم    26
9-3-2- استفاده مجدد از فركانس    28
10-3-2- آنتن‌ها    29
11-3-2- نتيجه    30
4-2 شبکه های اطلاعاتی    31
2-4-1- لايه هاي11 . 802    32   
5-2 Wi-fi چگونه كار مي كند؟    35
1-5-2- فقط كامپيوتر خود را روشن كنيد     37
6-2 802.11 IEEE    37
1-6-2- پذیرش استاندارد های WLAN از سوی کاربران    42
2-6-2- پل بين شبكه‌ای    44
3-6-2- پديده چند مسيری    44
4-6-2- 802.11a     45
5-6-2- افزايش پهنای باند    48
6-6-2- طيف فركانسی تميزتر    49
7-6-2- كانال‌های غيرپوشا802.11g    49
8-6-2- کارایی و مشخصات استاندارد 802.11g    50
9-6-2- نرخ انتقال داده در 802.11g     50
10-6-2- برد ومسافت در 802.11g     50
11-6-2- استاندارد 802.11e    54
7-2 كاربرد هاي wifi    54
8-2 دلايل رشد wifi    55
9-2 نقاط ضغف wifi    56
فصل سوم
ـ مقدمه     58
1-3 امنيت شبكه بي سيم     58
1-1-3- Rouge Access Point Problem    58
2-1-3- كلمه عبور پيش‌فرض مدير سيستم(administrator) را روي نقاط دسترسي و مسيرياب‌هاي بي‌سيم تغيير دهيد.    60
3-1-3- فعال‌سازي قابليت WPA/WEP    61
4-1-3- تغيير SSID پيش فرض    61
5-1-3- قابليت پالايش آدرس MAC را روي نقاط دسترسي و مسيرياب‌هاي بي‌سيم فعال كنيد.    62
6-1-3- قابليت همه‌پخشي SSID را روي نقاط دسترسي و مسيرياب‌هاي بي‌سيم غيرفعال كنيد.    63
2-3 چهار مشکل امنیتی مهم شبکه های بی سیم 802.11     64
1-2-3- دسترسی آسان    65
2-2-3- نقاط دسترسی نامطلوب    67
3-2-3- استفاده غيرمجاز از سرويس    70
4-2-3- محدوديت هاي سرويس و كارايي    71
3-3 سه روش امنيتي در شبكه هاي بي سيم     72
1-3-3- WEP(Wired Equivalent Privacy )     72
2-3-3- SSID (Service Set Identifier )    73
3-3-3- MAC (Media Access Control )     73
4-3-3- امن سازي شبكه هاي بيسيم    73
5-3-3- طراحي شبكه    73
6-3-3- جداسازي توسط مكانيزم هاي جداسازي    74
7-3-3- محافظت در برابر ضعف هاي ساده    76
8-3-3- كنترل در برابر حملات DoS    77
9-3-3- رمزنگاري شبكه بيسيم    77
10-3-3- Wired equivalent privacy (WEP)    78
11-3-3- محكم سازي AP ها    78
4-3 قابلیت‌ها و ابعاد امنیتی استاندارد 802.11       78
1-4-3-  Authentication    80
2-4-3-  Confidentiality    80
3-4-3-  Integrity    80
4-4-3- Authentication    80
 
فصل چهارم
ـ مقدمه     83
1-4 تكنولوژي راديوييWIFI     83
2-4 شبكه Walkie_Talkie      84
3-4 به‌كارگيري واي‌فاي در صنعت تلفن همراه     85
1-3-4- اشاره    85
2-3-4- پهناي باند پشتيبان     86
4-4 آنچه شما نياز داريد براي ساختن يك شبكه بيسيم    89
5-4 ترکیب سیستم Wi-Fi با رایانه    90
1-5-4- واي‌فاي را به دستگاه خود اضافه كنيد    91
2-5-4- اشاره      91
3-5-4- مشخصات    93
6-4 به شبكه هاي WiFi باز وصل نشويد    93
1-6-4- به تجهيزات آدرس (IP) ايستا اختصاص دهيد    95
2-6-4- قابليت فايروال را روي تمام كامپيوترها و مسيرياب‌ها فعال كنيد    96
3-6-4- مسيرياب‌ها و نقاط دسترسي را در مكان‌هاي امن قرار دهيد    96
4-6-4- در فواصل زماني طولاني كه از شبكه استفاده نمي‌كنيد تجهيزات را خاموش كنيد    98
7-4 آگاهي و درك ريسك ها و خطرات WIFI    99
1-7-4- نرم افزار     100
2-7-4- سخت افزار    102
استفاده از تكنولوژي MIMO جهت افزايش سرعت WiFi زير دريا    103

فصل پنجم
ـ مقدمه     105
1-5 اينتل قرار است چيپ‌ست Wi-Fi tri-mode بسازد    105
2-5 قاب عكس واي‌فاي     107
1-2-5- اشاره     107
3-5 بررسی مادربرد جدید ASUS مدل P5E3 Deluxe/Wifi    107
4-5 تراشه‌هايي با قابليت ريزموج براي ارتباطات بي سيم    109
1-4-5- پتانسيل بالا     110
2-4-5- به جلو راندن خط مقدم فناوري     110
فصل ششم
ـ مقدمه     114
1-6 اشاره    114
2-6 مروری بر پیاده‌سازی‌ شبکه‌های WiMax    115
3-6 پیاده سازی WiMAX      119
4-6 آیا وای مکس با وای فای رقابت خواهد کرد    121
ضمائم
1-7  واژه نامه شبکه های بیسیم      124
مقدمه
نياز روز افزون به پويايي  كارها ، استفاده از تجهيزاتي مانند تلفن همراه ، پيجرها و ... بواسطه وجود شبكه هاي بي سيم امكان پذير شده است.
اگر كاربر يا شركت يا برنامه كاربردي خواهان آن باشد كه داده و اطلاعات مورد نياز خود را به صورت متحرك در هر لحظه در اختيار داشته باشند شبكه هاي بي سيم جواب مناسبي براي آنها ست.
تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي
شبكه هاي محلي (LAN ) براي خانه و محيط كار مي توانند به دو صورت كابلي (Wired ) يا بي سيم (Wireless ) طراحي گردند . درابتدا اين شبكه ها به روش كابلي با استفاده از تكنولوژي Ethernet طراحي مي شدند اما اكنون با روند رو به افزايش استفاده از شبكه هاي بي سيم با تكنولوژي Wi-Fi  مواجه هستيم .
در شبكه هاي كابلي (كه در حال حاضر بيشتر با توپولوژي ستاره اي بكار مي روند ) بايستي از محل هر ايستگاه كاري تا دستگاه توزيع كننده (هاب يا سوئيچ ) به صورت مستقل كابل كشي صورت پذيرد(طول كابل ازنوع CAT5  نبايستي 100 متر بيشتر باشد در غير اينصورت از فيبر نوري استفاده ميگردد) كه تجهيزات بكار رفته از دونوع غير فعال (Passive ) مانند كابل ، پريز، داكت ، پچ پنل و.......... . و فعال (Active )مانند هاب ،سوئيچ ،روتر ، كارت شبكه و........... هستند .
موسسه مهندسي IEEE استانداردهاي  802.3u را براي Fast Ethernet  و 802.3ab و802.3z را براي Gigabit Ethernet ( مربوط به  كابلهاي الكتريكي و نوري ) در نظر گرفته است.
شبكه هاي بي سيم نيز شامل دستگاه مركزي (Access Point )  مي باشد كه هر ايستگاه كاري مي تواند حداكثر تا فاصله 30 متر ي آن (بدون مانع ) قرار گيرد. شبكه هاي بي سيم (Wlan ) يكي از سه استاندارد ارتباطي Wi-Fi زير را بكار مي برند:
    802.11b كه اولين استانداردي است كه به صورت گسترده بكار رفته است .
    802.11a سريعتر اما گرانتر از 802.11b مي باشد.
    802.11g جديدترين استاندارد كه شامل هر دو استاندارد قبلي بوده و از همه گرانتر ميباشد.
 هر دونوع شبكه هاي كابلي و بي سيم ادعاي برتري بر ديگري را دارند اما انتخاب صحيح با در نظر گرفتن قابليتهاي آنها ميسر مي باشد.
عوامل مقايسه
در مقايسه شبكه هاي بي سيم و كابلي مي تواند قابليتهاي زير مورد بررسي قرار گيرد:
    نصب و راه اندازي
    هزينه
    قابليت اطمينان
    كارائي
    امنيت
نصب و راه اندازي
در شبكه هاي كابلي بدليل آنكه به هر يك از ايستگاههاي كاري بايستي از محل سويئچ  مربوطه كابل كشيده شود با مسائلي همچون سوارخكاري ، داكت كشي ، نصب پريز و......... مواجه هستيم  در ضمن اگر محل فيزيكي ايستگاه مورد نظر تغيير يابد بايستي كه كابل كشي مجدد و .......صورت پذيرد
شبكه هاي بي سيم از امواج استفاده نموده و قابليت تحرك بالائي را دارا هستند بنابراين تغييرات در محل فيزيكي ايستگاههاي كاري به راحتي امكان پذير مي باشد براي راه اندازي آن كافيست كه از روشهاي زير بهره برد:
    Ad hoc  كه ارتباط مستقيم يا همتا به همتا (peer to peer ) تجهيزات را با يكديگر ميسر مي سازد.
    Infrastructure كه باعث ارتباط تمامي تجهيزات با دستگاه مركزي مي شود.
بنابراين ميتوان دريافت كه نصب و را ه اندازي شبكه هاي كابلي يا تغييرات در آن بسيار مشكلتر نسبت به مورد مشابه يعني شبكه هاي بي سيم است .
هزينه
تجهيزاتي همچون هاب ، سوئيچ يا كابل شبكه نسبت به مورد هاي مشابه در شبكه هاي بي سيم ارزانتر مي باشد اما درنظر گرفتن هزينه هاي  نصب و تغييرات احتمالي محيطي نيز قابل توجه است .
قابل به ذكر است كه با رشد روز افزون شبكه هاي بي سيم ، قيمت آن نيز در حال كاهش است .
قابليت اطمينان
تجهيزات كابلي بسيار قابل اعتماد ميباشند كه دليل سرمايه گذاري سازندگان از حدود بيست سال گذشته نيز همين مي باشد فقط بايستي در موقع نصب و يا جابجائي ، اتصالات  با دقت كنترل شوند.
تجهيزات بي سيم همچون Broadband Router ها  مشكلاتي مانند قطع شدن‌هاي پياپي، تداخل امواج الكترومغناظيس، تداخل با شبكه‌هاي بي‌سيم مجاور و ... را داشته اند كه روند رو به تكامل آن  نسبت به گذشته(مانند 802.11g ) باعث بهبود در قابليت اطمينان  نيز داشته است .
كارائي
شبكه هاي كابلي داراي بالاترين كارائي هستند در ابتدا پهناي باند 10 Mbps سپس به پهناي باندهاي بالاتر( 100 Mbps و 1000Mbps ) افزايش  يافتند حتي در حال حاضر سوئيچهائي  با پهناي باند 1Gbps  نيز ارائه شده است .
شبكه هاي بي سيم با استاندارد 802.11b حداكثر پهناي باند 11Mbps و با 802.11a و 802.11g  پهناي باند 54 Mbps را پشتيباني مي كنند  حتي در تكنولوژيهاي جديد اين روند با قيمتي نسبتا بالاتر به 108Mbps  نيز افزايش داده شده است علاوه بر اين كارائي Wi-Fi  نسبت به فاصله حساس مي باشد يعني حداكثر كارائي با افزايش فاصله نسبت به َAccess Point پايين خواهد آمد. اين پهناي باند براي به اشتراك گذاشتن اينترنت يا فايلها كافي بوده اما براي برنامه هائي كه نياز به رد و بدل اطلاعات زياد بين سرور و ايستگاهاي كاري (Client to Server ) دارند كافي نيست .
امنيت
بدليل اينكه در شبكه هاي كابلي كه به اينترنت هم متصل هستند، وجود ديواره آتش از الزامات است و تجهيزاتي مانند هاب يا سوئيچ به تنهايي قادر به انجام وظايف ديواره آتش نميباشند، بايستي در چنين شبكه هايي ديواره آتش مجزايي نصب شود.
تجهيزات شبكه هاي بي سيم مانند  Broadband Routerها ديواره آتش بصورت نرم افزاري وجود داشته و تنها بايستي تنظيمات لازم صورت پذيرد. از سوي ديگر به دليل اينكه در شبكه‌هاي بي‌سيم از هوا بعنوان رسانه انتقال استفاده ميشود، بدون پياده سازي تكنيك‌هاي خاصي مانند رمزنگاري، امنيت اطلاعات بطور كامل تامين نمي گردد  استفاده از رمزنگاري  WEP (Wired Equivalent Privacy ) باعث بالا رفتن امنيت در اين تجهيزات گرديده است .
جدول مقايسه اي :
 
نوع سرويس    شبكه هاي كابلي    شبكه هاي بي‌سيم
نصب و راه اندازي    نسبتا مشكل    آسان
هزينه    كمتر    بيشتر
قابليت اطمينان    بالا    متوسط
كارائي    خيلي خوب    خوب
امنيت    خوب    نسبتا خوب
پويايي حركت    محدود    پوياتر

مباني شبكه هاي بيسيم

شبکه های بی سیم (Wireless) یکی از تکنولوژی های جذابی هستند که توانسته اند توجه بسیاری را بسوی خود جلب نمایند و عده ای را نیز مسحور خود نموده اند. 
ارائه سرويس بدون سيم اينترنت يا WiFi، که امروزه در بسياري نقاط دنيا به منظور جذب مشتري و به عنوان خدمتي نوين در جهت ارتقاي سازمان در بازار رقابت، انجام مي‌گيرد. خدمات اينترنت بي‌سيم علاوه بر مکان‌هاي متعدد مانند هتل‌ها، نمايشگاه‌ها، بنادر، سالن‌هاي همايش و فرودگاه‌ها در منازل و محل‌هاي کار نيز عرضه مي‌گردد و موجبات رضايت خاطر مشتريان و مسافران، به‌خصوص مشتريان و مسافران خارجي را فراهم آورده است.
بر اساس آمار تعداد کاربران اين سرويس از 12 ميليون نفر در سال 2002 به حدود 700 ميليون نفر در سال 2008 برآورد مي‌گردد. از طرفي META Group و In-Stat/MDR تخمين مي‌زنند که در 99%از توليدات شرکت‌‌هاي توليد کنندة کامپيوترهاي laptop که در سال 2007 به فروش خواهند رسيد، قابليت استفادة بي‌سيم (WiFi) بطور پيش‌فرض لحاظ خواهد گرديد. اينترنت بي‌سيم که تحت نام WiFi نيز شناخته مي‌شود، يک تکنولوژي شبکه‌ پرسرعت است که بطور وسيعي در خانه‌ها، مدارس، کافه‌ها، هتل‌ها و ساير مکان‌هاي عمومي مانند کنگره‌ها و فرودگاه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. WiFi امکان دسترسي به اينترنت، بدون نياز به کابل يا سيم را براي وسايلي مانند کامپيوترهاي کيفي (Laptop) ، کامپيوتر‌هاي جيبي (PDA) و کامپيوتر‌هاي شخصي (PC) داراي کارت Wireless فراهم مي‌کند. بدين ترتيب مسافر بدون آنکه مجبور به اتصال کامپيوتر خود به خط تلفن يا شبکة اتاق خود باشد، مي‌تواند در محل هتل با آسودگي از اينترنت استفاده نمايد.
امروزه، حدود 50% از لپ تاپهای جدید با توانایی کارکردن بصورت بی سیم به بازار ارائه میشوند. تمام محصولات جدید لپ تاپهای اپل (Apple) هم با امکانات بی سیم و هم بلوتوث ساخته شده در درونشان به بازار عرضه میشوند. بسیاری از لپ تاپهای با سیستم عامل ویندوز مایکروسافت بطور مشابه با توانایی کار کردن بصورت بی سیم میباشند.
انواع شبكه هاي بي سيم
)WLANS(Wireless Local Area Networks
 
اين نوع شبكه براي كاربران محلي از جمله محيطهاي(Campus) دانشگاهي يا آزمايشگاهها كه نياز به استفاده از اينترنت دارند مفيد مي باشد. در اين حالت اگر تعداد كاربران محدود باشند مي توان بدون استفاده از Access Point اين ارتباط را برقرار نمود .در غير اينصورت استفاده از Access Point ضروري است.مي توان با استفاده از آنتن هاي مناسب مسافت ارتباطي كاربران را به شرط عدم وجود مانع تاحدي طولاني تر نمود.
)WPANS(Wireless Personal Area Networks
دو تكنولوژي مورد استفاده براي اين شبكه ها عبارت از :IR (Infra Red ) و Bluetooth (IEEE 802.15 ) مي باشد كه مجوز ارتباط در محيطي حدود 90 متر را مي دهد البته در IR نياز به ارتباط مستقيم بوده و محدوديت مسافت وجود دارد .
) WMANS(Wireless Metropolitan Area Networks
 توسط اين تكنولوژي ارتباط بين چندين شبكه يا ساختمان در يك شهر برقرار مي شود براي Backup  آن مي توان از خطوط اجاره اي ،فيبر نوري يا كابلهاي مسي استفاده نمود .
)WWANS(Wireless Wide  Area Networks
براي شبكه هائي با فواصل زياد همچون بين شهرها يا كشورها بكار مي رود اين ارتباط از طريق آنتن ها ي بي سيم يا ماهواره صورت مي پذيرد .
جدول و شكل زير  كاربرد انواع شبكه هاي بي سيم در فواصل متفاوت را نشان مي دهد:
 
 
Meters    Network
0-10      Personal Area Network
0-100      Local Area Network
0-10000      Wide Area Network






 
شبکه‌های بی‌سیم، کاربردها، مزایا و ابعاد
تکنولوژی شبکه‌های بی‌سیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بی‌سیم بازه‌ی وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌یی چون شبکه‌های بی‌سیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده می‌شود- و شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌یی چون هدفون‌های بی‌سیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلید‌ها،  ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و هم‌چنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بی‌سیم به سه دسته تقسیم می‌گردند : WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بی‌سیم بالاست. نمونه‌یی از این شبکه‌ها، ساختار بی‌سیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه است.  WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانه‌گی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.