Бежична мрежа је мрежа која користи бежичне технологије за пренос података између чворова. Примери бежичних мрежа за пренос података данас су:
- бежичне персоналне мреже (Bluetooth, ZigBee…),
- бежичне локалне рачунарске мреже (IEEE 802.11 – Wi-Fi),
- бежичне широкопојасне мреже (IEEE 802.16 – WiMax),
- мреже мобилне телефоније (UMTS, LTE…),
- сателитске комуникационе мреже (Starlink, Viasat…),
- бежичне сензорске мреже (IoT мреже, индустријске мреже…) и др.
Тема ове лекције су бежичне локалне рачунарске мреже (WLAN – Wireless Local Area Network) стандарда 802.11.
Кратак историјат развоја бежичних мрежа
Прва бежична мрежа развијена је 1969. године, а постала оперативна 1971. године на Универзитету на Хавајима под називом ALOHAnet. Циљ развоја ове мреже било је бежично повезивање зграда Универзитета које се су налазиле на различитим острвима. ALOHAnet је била бежична мрежа са комутацијом пакета на UHF опсегу. Представља темељ за даљи развој бежичних рачунарских мрежа и мрежа мобилне телефоније.
1986. године компанија NCR, а касније и компаније AT&T, Lucent и Agere започеле су са производњом и продајом хардвера за бежичне локалне рачунарске мреже под називом WaveLAN. Производи су радили на 915 MHz или 2.4 GHz. Развој електронике (конкретно MOS транзистора) и популарност бежичног умрежавања довели су до оснивања радне групе за бежичне локалне рачунарске мреже (IEEE 802.11 Wireless LAN Working Committee) 1991. године ради доношења одговарајућих стандарда. Основна верзија 802.11 стандарда објављена је 1997. године.
IEEE 802.11 стандарди и Wi-Fi
IEEE 802.11 стандардима за бежине локалне рачунарске мреже дефинисани су фреквентни опсези, ширине комуникационих канала, режими рада, механизми шифровања итд. Може се рећи да су IEEE 802.11 стандарди спецификација физичког слоја и слоја везе за бежичне локалне рачунарске мреже.
Wi-Fi је ознака организације Wi-Fi Alliance која тестира и сертификује опрему сагласну са 802.11 стандардима. То значи да сва мрежна опрема по 802.11 стандарднима не мора да носи и ознаку Wi-Fi.
У бежичним локалним рачунарских мрежама најинтересантнији су ISM (Industrial, Scientific and Medical) радио спектри типа B који су слободни за употребу (није неопходна “дозвола” административних државних органа) и то спектри на 2.4 и 5 и 6 GHz.
| Генерација | IEEE стандард | Проток Mbit/s | Година | Фреквенција GHz |
|---|---|---|---|---|
| 0* | 802.11 | 1-2 | 1997 | 2.4 |
| 1* | 802.11b | 1-11 | 1999 | 2.4 |
| 2* | 802.11a | 6-54 | 1999 | 5 |
| 3* | 802.11g | 6-54 | 2003 | 2.4 |
| 4 | 802.11n | 72-600 | 2008 | 2.4 / 5 |
| 5 | 802.11ac | 433-6933 | 2014 | 5 |
| 6 | 802.11ax | 600-9608 | 2019/20 | 2.4 / 5 / 6 |
| 7 | 802.11be | 40000 | ? | 2.4 / 5 / 6 |
Бежичне топологије и режими рада
Да би чвор постао део бежичне локалне рачунарске мреже мора да поседује одговарајући мрежни адаптер. Мрежни адаптери за бежичне мреже WNIC (Wireless Network Interface Controller) могу да раде у више режима рада. Режими рада бежичних мрежних адаптера примењују се у складу са топологијом бежичне мреже. Наравно, сваки бежични мрежни адаптер не мора да буде способан да ради у свим наведеним режимима – који су режими подржани зависи од хардверских могућности адаптера, управљачких програма (драјвера), оперативног система итд.
Инфраструктурни режим (Infrastructure)
У најједноставнијем облику инфраструктурна бежична локална рачунарска мрежа са једном приступном тачком обележава се са BSS (Basic Service Set), где SSID (Service Set Identifier) представља име мреже, а BSSID (Basic Service Set Identifier) представља MAC адресу приступне тачке. BSA (Basic Service Area) представља област домета сигнала приступне тачке. BSA се често назива и ћелија (Cell).
У инфраструктурној бежичној мрежи бежични мрежни адаптери могу бити y режиму приступне тачке AP (Access Point) или режиму станицe STA (Station). Режим када се бежични адаптер налази у приступној тачки која комуницира са станицама назива се и главни (Master) режим, односно, режим када се бежични адаптер налази у станици који комуницира са приступном тачком назива се и клијентски (Client) режим.
Инфраструктурна бежична локална рачунарска мрежа може бити изграђена са више приступних тачака и тада се обележава са ESS (Extended Service Set). Бежичне приступне тачке повезују се на дистрибутивни систем DS (Distribution System), обично Етернет. Може се рећи да је ESS унија два или више BSS-а који имају заједнички SSID. На овај начин станице постају мобилне у целом ESS-у.
Ад хок режим (Ad Hoc)
У ад-хок бежичној мрежи чворови су део децентрализоване бежичне мреже у којој не постоји приступна тачка те се оваква мрежа обележава са IBSS (Independent Basic Service Set). Режим рада бежичног мрежног адаптера у ад хок мрежи такође се назива ад хок режим. Ретко се користи, а у пракси може да подржи бежично повезивање највише 10 чворова.
Режим моста (Bridge)
У режиму моста, приступне тачке се користе за повезивање мрежа – приступне тачке комуницира само међусобно и одбијају конекције са станицама.
Режим репетитора (Repeater)
Приступна тачка у режиму репетитора се назива још и проширивач домета (Range Extender) – комуницира и са станицама и са приступном тачком чији сигнал “понавља”.
Меш режим (Mesh)
Повезивање приступних тачака каблом на дистрибутивни систем није увек практично. Уместо тога, приступне тачке могу се конфигурисати у меш режиму. Меш режим подразумева мрежу међусобно бежично повезаних приступних тачака. Свака од приступних тачака ради као BSS на једном каналу, а остале канале користи за комуникацију са осталим приступним тачкама. Меш мреже користе посебне динамичке рутинг протоколе како би одредиле најбоље путање.
Бежичини дистрибутивни систем (WDS)
Слично бежичним меш мрежама, WDS (Wireless Distribution System) такође омогућује бежично повезивање приступних тачака. У случају WDS-а приступна тачка може бити главна базна станица (AP1 на слици испод), релејна базна станица (AP2 на слици испод) или удаљена базна станица (AP3 на слици испод). Главна базна станица обично повезана је каблом на Етернет, а бежично са станицама, релејним базним станицама и/или удаљеним базним станицама. Релејна базна станица преноси податке између станица, удаљених базних станица или других релејних станица на главну или другу релејну базну станицу. Удаљена базна станица повезује станице са релејним станицама или са главном станицом.
Режим надгледања (Monitor) и остали режими
Режим надгледања (Monitor) подразумева да се адаптер налази у станици који “слуша” мрежни саобраћај на одређеном каналу (или каналима). Овај режим се често назива и RFMON (Radio Frequency MONitor). Ово је специфичан режим који је могућ само у бежичним мрежама, јер станица који има бежични адаптер у овом режиму не мора да се повеже са приступном тачком (или у ад хок мрежу) и потпуно је невидљива. Са аспекта (не)безбедности, ово је режим рада који је увек у фокусу, па ће о њему бити више речи у оквиру предмета Заштита информационих система.
Остали режими рада бежичних мрежних адаптера специфични су за друге типове мрежа (нпр. Mesh режим за хибридне бежичне меш мреже), за одређене потребе (нпр. TDLS режим за стримовање) или за власничке протоколе (нпр. за Mikrotik Nstreme).