Wireless-LAN. Fachseminar WS 09/10 Joachim Urbach

Transkript

1 Wireless-LAN Fachseminar WS 09/10 Joachim Urbach

2 Aufbau: 1. Entstehung des WLAN 2. Grundlagen der WLAN Technik 3. Verschlüsselung

3 Geschichte der drahtlosen Datenübertragung Erste optische Datenübertragung im 12. Jahrhundert v.chr. Von Kleinasien nach Argos (500 km) in der Nacht mit Feuerzeichen Optische Telegrafie 19. Jahrhundert Erzeugung optischer Lichtsignale, die der Empfänger deutete. Probleme lagen bei Tageslicht und bei Nebel

4 ALOHANet Drahtlose Vorläufer des Ethernets 1970 wurden die Universitätseinrichtungen, die auf verschiedenen Inseln in Hawaii standen, zusammengeschlossen Alle Stationen nutzten nur einen Übertragungskanal Aus Kostengründen konnte dies nur auf Basis der Übertragung mit magnetischen Wellen verwirklicht werden

5 IEEE nahm die Arbeitsgruppe des IEEE (Institute of Electrical an Electronic Engeneers) zum Thema WLAN ihre Arbeit auf 1997 lag der erste Standard für die Physical- Layer-Spezifikation vor. Frequenzy Hopping Spread Spectrum (FHSS) mit 1 und 2 MBit/s Direct-Sequenze-Spread-Spectrum-Verfahren (DSSS) mit 1 und 2 MBit/s

6 ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical) Das ISM-Band nutzt den lizenzfreien 2,4 GHz- Bereich. Das Frequenzband 2,4 GHz ist eine offene Frequenz, jeder kann sie nutzen wenn er es bei der FCC anmeldet Dass IEEE hat nach jahrelangem Ringen mit der FCC, die Annerkennung als ordentlicher Funkdienst verloren

7 Einige IEEE-Standards (1997) a (2001) b (1999) g (2003) n (2009) Protokoll und Übertragungsverfahren für drahtlose Netze. WLAN mit bis zu 54 Mbit/s im 5 GHz-Bereich Modulation OFDM) WLAN mit bis zu 11 Mbit/s im 2,4 GHz-Bereich Modulation: DSSS WLAN mit bis zu 54 Mbit/s im 2,4 GHz-Bereich, Modulation: OFDM WLAN mit bis zu MBit/s im 2,4 bzw. 5 GHz-Bereich Modulation: OFDM

8 Grundlagen der WLAN-Technik ISO-Referenzmodell FHSS (Frequenzy-Hopping-Spread-Spectrum) DSSS (Direct-Sequenze-Spread-Spectrum) OFDM (Orthogonal-Frequency-Division-Multiplex)

9 Ziel: ISO-OSI-Referenzmodell (1) Zusammenschalten unterschiedlicher Stationen (verschiedener Hersteller) in der Datenfernverarbeitung. Durchführung: Schematisierung und Gliederung des Kommunikationsprozesses in definierte hierarchischen Ebenen (Schichten, Layers). Ergebnis: Die ISO hat für offene Netzte das 7 Schichtenmodel Open- System-Interconnection-Model (OSI-Modell) als Designgrundlage von Kommunikationsprotokollen entwickelt.

10 OSI-Referenzmodell (2)

11 OSI (vereinfacht dargestellt) Arabien 1 Wissenschaftliche Ebene [Wissenschaftliche Diskussion] China 1 2 Übersetzung Arabisch/Englisch Ebene in gleicher Sprache Konversation in Englisch 2 Übersetzung Englisch/Chinesisch Übertragungsebene Techniker Übermittlung als Brief, Fax, , usw 3 3 Techniker

12 FHSS (Frequenzy-Hopping-Spread Spectrum) 2,4 GHz-Bereich ( MHz) 79 Kanäle mit einer Bandbreite von 1 MHz Nutzsignal wird auf ein permanent die Frequenz wechselndes Trägersignal aufmoduliert. Der Frequenzwechsel muss vorher festgelegt werden (sichere Methode, benötigt allerdings hohen Synchronisationsaufwand)

13 FHSS (2)

14 DSSS (Direct-Sequenze-Spread-Spectrum) Ein schmalbandiges Signal wird durch einen Code in ein breitbandiges (gespreiztes Signal) umgewandelt. Das Signal wird kontinuierlich auf einem breiten Band versendet und nicht wie bei FHSS zeitlich versetzt und auf verschiedene Kanäle verteilt. Die Spreizung reduziert die Intensität des Signals. Das Signal liegt somit unter der Rauschgrenze und minimiert Störungen andere Systeme. Nur der Empfänger der den Pseudo-Noise-Code kennt kann das Signal erkennen. Das Frequenzband (2,4000 bis 2,4835) wir in 13 Breitbandkanäle aufgeteilt mit einer Bandbreite von 5 MHz.

15 DSSS (2)

16 DSSS (3)

17 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) OFDM basiert auf paralleler Datenübertragung im Frequenzmultiplex, des so genannten FDM (Frequenzy Division Multiplexing). Band wird in mehrere Kanäle aufgeteilt. 1 Kanal wird in mehrere Unterkanäle aufgeteilt, in denen 1 Symbol parallel versendet wird. Vorteil: Unempfindlichkeit gegen Störungen Hohe Datenraten

18 OFDM (2) FDM-Kanäle brauchen als Puffer eine Sperrfrequenz, damit es keine Signalüberlagerungen gibt. OFDM-Kanäle brauchen keine Sperrfrequenz und dürfen sich überschneiden.

19 OFDM (3) Die Signale der Unterkanäle sind orthogonal zueinander. wenn 1 Unterkanal sendet ist die Sendeleistung der anderen Unterkanäle gleich Null.

20 Verschlüsselungen WEP (Wired Equivalent Privacy) WPA (Wi-Fi Protected Access) WPA2

21 WEP (Wired Equivalent Privacy) IV = Initialisierungsvektor K BSS = Schlüssel M = Nachricht

22 WPA (Wi-Fi Protected Access) Gleiche Architektur wie WEP, bringt jedoch zusätzlichen Schutz durch dynamische Schlüssel (TKIP) mit. Der Initialisierungsvektor wurden von 24 auf 48 Bit erhöht. Zusätzlich gibt es eine PSK (Pre-Shared-Key) um Benutzer zu Authentifizieren

23 WPA2 Nutzt neuen Verschlüsselungsstandard AES Neben dem Verschlüsselungsprotokoll TKIP wurde CCMP eingeführt (Ad-hoc)

24 ENDE Gibt es noch Fragen???