Pierre-Marcel. Barkhoff

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1 Pierre-Marcel Barkhoff

2 Inhalt 1. Was ist WLAN? 2. Geschichtliche Entwicklung 3. IEEE x Standards 4. Geschwindigkeit und Reichweite 5. Verwendete Technologien 6. Topologien 7. Hardware 8. Sicherheit 9. Vor- und Nachteile 10. Zukunft

3 Was ist WLAN Abkürzung für Wireless Local Area Network Draht- und kabelloses Netzwerk Z.B. in Universitäten, auf Messen, Bahnhöfen, Flughäfen und neuerdings Zügen und Flugzeugen Weitere Beispiele für Anwendungsgebiete sind z.b. die Vernetzung von Häusern oder Unternehmensstandorten

4 Geschichtliche Entwicklung Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): 1963 durch Verbindung zwischen American Institute of Electronical Engineers (AIEE) und Institute of Radio Engineers (IRE) Zusammenschluss von Ingenieuren aus den Bereichen Elektrotechnik und Informatik Veranstaltet Fachtagungen und bildet Gremien für die Festlegung von Standards von Technologien sowie Hard- und Software

5 Geschichtliche Entwicklung 1980: Gründung der IEEE 802 Normen (Netzwerk) 1987: 802.4L (Token Bus) beginnt forschung auf dem Gebiet drahtloser Netze 1990: Existenz proprietärer WLAN-Lösungen 1997: offiziell verabschiedet 1999: Gründung der Wireless Ethernet Compatibility Alliance, später Umbenennung in WiFi-Alliance

6 IEEE x Standards IEEE Einführung 1997 Datentransferrate: 1-2 Mbit/s Frequenzbereich: 2,4 GHz Sendeleistung: max. 100 mw (2,5 GHz Band) Veraltet, nicht mehr breit genutzt

7 IEEE x Standards IEEE a Einführung 1999 Datentransferrate: 54 Mbit/s Frequenzbereich: 5 GHz Sendeleistung: max. 60 / 200 mw (5 GHz Band) Reichweite:15 bis 25m darf (ohne h-Erweiterung) nur im Indoorbereich genutzt werden wenig verbreitet

8 IEEE x Standards IEEE b Einführung 1999 Datentransferrate: 11 Mbit/s Frequenzbereich: 2,4 GHz Reichweite: 300m Kompatibel mit g relative weit verbreitet

9 IEEE x Standards IEEE b+ Kein Offizieller Standard Datentransferrate: 22 Mbit/s Frequenzbereich: 2,4 GHz

10 IEEE x Standards IEEE c auch bekannt als Wireless-Bridging Ermöglicht die Kommunikation zwischen AP s

11 IEEE x Standards IEEE d auch bekannt als World-Mode Harmonisierung div. WLAN-Parameter Ermöglicht autom. Berücksichtigung von länderspezifischen Unterschieden bzw. gesetzlichen Auflagen Ermöglicht Roaming unter versch. länderspezifischen WLAN-Karten

12 IEEE x Standards IEEE e QoS-Dienste (Quality of Service) Interessant für VoIP, sowie Audio- und Video- Streaming

13 IEEE x Standards IEEE f IAPP (Inter Access Point Protocol) Ermöglicht Roaming über mehrere WLAN-Zellen, wenn AP s über LAN-Brigdes verbunden sind

14 IEEE x Standards IEEE g Einführung 2002/2003 Datentransferrate: 54MBit/s Frequenzbereich: 2,4 GHz Reichweite: 600m weit verbreitet Proprietäre Erweiterung auf 108 MBit/s Kein offizieller Standard

15 IEEE x Standards IEEE h Ergänzungsstandard zur Regulierung der Signalstärke und für Dynamische Frequenzwahl TPC (Transmission Power Control) reduziert Sendeleistung auf ein Minimum DFS (Dynamic Frequency Selection) wechselt Frequenz falls Medium gestört / bereits belegt Beschränkung auf Indoorbereich bleibt

16 IEEE x Standards IEEE i Ratifizierung: 25. Juni 2004 Bietet verbesserte Authentisierungs- und Verschlüsselungsverfahren Viele Geräte verfügten durch WPA (WiFi Protected Access) schon vorher über einige Funktionen i. d. R. durch Firmwareupdate nachrüstbar

17 Theoretische Übertragungsraten: nach b 11 MBit/s nach a/g 54 MBit/s Übertragungsraten in der Praxis: nach b 5 MBit/s nach a/g 23 MBit/s Geschwindigkeit Gründe: Dämpfung, Reflektion, Beugung Mehrwegausbreitung Störung Verschlüsselungen

18 Reichweite ist von der Umgebung abhängig Maximalreichweiten laut Hersteller: 30 bis 100 Meter in Gebäuden 100 bis 600 Meter im Freien Wände, Bäume, Elektrogeräte und Anzahl der Benutzer verringern diesen Wert je weiter entfernt die Station, desto schlechter die Signalstärke Folge: die Übertragungsgeschwindigkeit sinkt Installation eines Access-Points an zentralen Punkt

19 Verwendete Technologien FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Sender und Empfänger wechseln zyklisch die Frequenz Pseudozufällige Sprungfolge über 79 Kanäle mit einer Bandbreite von 1 MHz Min. 2,5 Frequenzsprünge/s mit einem Mindestabstand von 6 MHz/Sprung Wird nicht bei IEEE b verwendet

20 Verwendete Technologien DSSS (Direct Sequenz Spread Spectrum) Schmalbandiges Signal wird in ein breitbandiges Signal umgewandelt 13 überlappende Kanäle mit einer Bandbreite von 22 MHz Jedes Datenbit wird mit einem 11 Bit Barker Code XOR verknüpft

21 Verwendete Technologien Für FHSS und DSSS werden je nach Datenübertragungsrate verschiedene Modulationsverfahren eingesetzt. FHSS: - 2GFSK (2-Level Gaussian Frequency Shift Keying) 1MBit/s - 4GSFK (4-Level Gaussian Frequency Shift Keying) 2MBit/s DSSS: - DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) 1MBit/s - DQSP (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 2MBit/s, 5,5MBit/s, 11MBit/s b CCK (Complementary Code Keying) 5,5 MBit/s, 11 MBit/s

22 Verwendete Technologien Der Medienzugriff erfolgt über den CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)- Mechanismus: - Ermöglicht gemeinsamen Zugriff auf das Medium - Empfang wird bei korrekter Übertragung bestätigt - Bei fehlerhafter Übertragung wird die Übertragung wiederholt

23 Topologien Ad-hoc-Modus Verbindungen zwischen Computern werden nach Bedarf hergestellt keine Strukturen oder Fixpunkte im Netzwerk kein Access-Point Netzwerkpakete werden direkt von den vorgesehenen Übertragungs- und Empfangsstationen gesendet und empfangen Peer-to-Peer

24 Topologien Infrastructure-Mode Datentransfer läuft über den Access-Point der AP dient als Bridge zum drahtgebundenen Netz und als Repeater kann bei zentraler Aufstellung Reichweite verdoppeln

25 Topologien Ad-hoc-Modus Vorteile: einfache Methode zur Verbindung einzelner WLAN-Clients kostengünstig leicht konfigurierbar keine weitere Hardware erforderlich Nachteile: sehr begrenzte Reichweite keine Verschlüsselungsmethoden

26 Topologien Infrastructure-Mode Vorteile: Hohe Reichweite Automatischer Übergang in anderen Access-Point bei Verlassen des Ursprünglichen Unendliche Anschlussmöglichkeiten Nachteile: Anschaffung teuer Anspruchsvollere Konfiguration

27 Hardware PCMCIA Steckkarten für Notebooks Antenne steht meist etwas aus dem Schacht heraus teurere Steckkarten haben Anschluss für externe Antenne CompactFlash oder SD-Cards für PDA, z. B. Pocket PC erweiterung um W-LAN-Fähigkeit (mini)pci-steckkarten für stationäre Computer haben deutlich sichtbare Antenne

28 Hardware Access-Points (AP) für Aufbau einer WLAN- Infrastruktur Netzwerkressourcen werden mobilen Endgeräten zugänglich gemacht 3 Betriebsarten: Access-Point-Betrieb Client-Betrieb mit Anschluss an Computer Repeater-Funktion W-LAN Router -Kombinationen aus WAN- Router und Access-Point - ermöglichen neben AP- Funktionalität den Zugang zum Internet oder einem Netzwerk über Routing

29 Sicherheit ESSID (Extended-Service-Set-Identifier) Name eines drahtlosen Netzes Broadcast der ESSID deaktivieren MAC-Adresse (Media Access Control) Eindeutige und einmalige Identifikationsnummer Wird vom jeweiligen Hersteller vergeben ACL (Access Control List) einpflegen DHCP (Dynamic-Host-Configuration-Protocol) Weist Clients entsprechend dem Netzwerk eine gültige IP, Subnetmask, Gateway und DNS-Server zu DHCP deaktiveren

30 Sicherheit Authentisierungsverfahren: Open System es wird jeder Client zugelassen Shared System Authentisierung durch WEP

31 Sicherheit WEP (Wired Equivalent Privacy) Verfahren zur Datenverschlüsselung und Authentifizierung Beruht auf RC4 Algorithmus, dessen Schwächen seit 1994 bekannt sind nicht besonders sicher Schlüssellänge sollte mindestens 128Bit betragen in regelmäßigen Abständen Schlüssel ändern WPA (Wi-Fi Protected Access) Standard für Verschlüsselung und Authentifizierung entwickelt um grundlegende Schwächen von WEP zu beheben Nachfolger von WEP Parallel zu WEP einsetzbar VPN (Virtual Private Network) Ermöglicht sichere Datenübertragung durch einen verschlüsselten IPv4- bzw. IPv6-Tunnel

32 Sicherheit Firewall Paketfilter, oft mit Intrusion Detection System Essentiell, entweder als Hardware-Lösung zwischen WAN und (W)LAN oder als Software-Lösung auf jedem Client IPsec Security-Erweiterung für das IP-Protocoll Log-Funktion des AP s nutzen und regelmäßig überprüfen Platzierung des AP s planen Selber die Sicherheit des WLAN s überprüfen

33 Vor- und Nachteile Vorteile: Keine lokalen Kabel Keine Verkabelungskosten Mobilität Nachteile: hohe Anschaffungskosten geringe Sicherheit Verfügbare Bandbreite geringe Reichweite zuviele Lösungen am Markt

34 Zukunft IEEE n - in Planung - 5 GHz (geplant) - bis zu 540Mbit/s - Konkurrenz für LAN

35 Quellen - O Reilly Wireless Networks: TheDefintive Guide - Jean Tourrilhes: WEP Unsecure at any key size - Westermann - IT-Handbuch f. IT-Systemelektroniker, Fachinformatiker - -

36 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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