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Wireless LAN - Mobilität mit Netzwerkanschluss! |
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Haben Sie das Problem entfernte PCs in
ein Netzwerk integrieren zu müssen aber die
Installationskosten sind zu hoch? Oder wollen Sie mit
Ihrem Notebook wirklich mobil sein? Wireless LANs
(WLANs, oder in deutsch: Funknetzwerke) werden immer mehr
zur Alternative zu kabelgebundenen LANs. Bisher haben
unterschiedliche Standards, hohe Kosten und niedrige
Durchsatzraten dieser Entwicklung im Wege gestanden. Mit
den neuesten Generationen und zunehmender Anzahl von
Installationen dürften WLANs bald zu einer echten
Alternative werden. Was steckt dahinter, was sind die
Probleme und Schwierigkeiten und was braucht es für eine
WLAN? |
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Was steckt dahinter? Standards und Kompatibilität.
Wie so oft bei der Einführung neuer Technologien
versuchen mehrere Hersteller ihre eigene, propriätere,
Lösung auf dem Markt einzuführen um diese in einer
zweiten Phase als Standard etablieren zu können. Die IEEE
haben bereits 1997 mit dem Standard IEEE 802.11 die
Grundlage gelegt. Gegenüber den 100 MBit von
kabelgebundenen LANs wirken die damaligen Transferraten
von 1 bis 2 MBit/s noch sehr bescheiden. |
Für den Erfolg eines Funkstandards
ist auch die Wahl des Frequenzbandes von Bedeutung. Die
freie Benutzung von Frequenzbändern sind in jedem Land
unterschiedlich geregelt und Regional (z.B. Europa, USA
und Japan) koordiniert. Grundsätzlich stehen zwei,
sogenannte ISM (Industrial, Science and Medical), bei 2.4
und 5 GHz (nur Indoor, d.h. im Gebäude. Radaranlagen
haben Priorität und dürfen nicht gestört werden
können), zur Verfügung. Leider sind diese (noch) je
nach Region und der damit zuständigen
Standardisierungsbehörde(n) unterschiedlich in
Teilbänder und damit verbundenen maximalen
Sendeleistungen aufgeteilt. Ausserdem teilen sich
unterschiedliche Funkdienste (z.B. Mikrowellenofen,
Bluetooth im 2.4 GHz Band) diese Frequenzen.
Grundsätzlich ist in diesem Zusammenhang für die
Schweiz auf die Bakom-Zulassung zu achten. |
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Ein Hauptproblem bei der
Funkübertragung sind Reflexionen die im Extremfall das
Originalsignal sogar auslöschen können. Unterschiedliche
Kodierungsverfahren wurden deshalb entwickelt. Das sog. FHSS
ist viel unempfindlicher gegen Störungen als DSSS,
benötigt dafür mehr Bandbreite und ist wegen der Zeit
die für das Frequenz-Springen benötigt wird, langsamer.
Noch besser, aber sehr komplex, teuer und stromfressend
ist das OFDM.
Weiter verfeinerte Kodierungsverfahren sind DFS
und TPC.
Sollen unterschiedliche Systeme miteinander verbunden
werden müssen alle ein gleiches Kodierungsverfahren
unterstützen. |
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Die neuen Standards IEEE 802.11a und
802.11b versprechen mit Brutto-Transferraten von bis zu
54 MBit/s Geschwindigkeiten die nahe an traditionelle
LANs herankommen. Die folgende Tabelle zeigt einige
Unterschiede der 802.11x Standards: |
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IEEE 802.11 |
IEEE 802.11a |
IEEE 802.11b |
IEEE 802.11g |
IEEE 802.11h |
Brutto-Übertragungsrate (in MBit/s) |
1, 2 |
54 |
1, 2, 5.5 und 11 |
54 |
54 |
Frequenzband (GHz) |
2.4 |
5 |
2.4 |
2.4 |
5 |
Kodierung des Funksignals |
FHSS, DSSS |
OFDM |
DSSS |
OFDM |
OFDM, DFS und TPC |
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Neben den Standards des IEEE gelten in Europa die HIPERLAN-Standards
der ETSI.
Diese haben kaum eine Verbreitung in Produkten gefunden.
Im Standard IEEE 802.11h fliessen einige Technologien und
Frequenzband-Einschränkungen des HIPERLAN-Standards ein.
Weitere Standardisierungsbemühungen resp.
Anwendungsziele verfolg(t)en HomeRF
und Wi-Fi. |
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Was ist zu berücksichtigen, Grenzen, Möglichkeiten, Sicherheit
Die effektive Bandbreite kann durch Umwelteinflüsse (andere Sender wie z.B. Bluetooth,
Mikrowellenofen etc.) stark herabgesetzt werden. Auch Hindernisse und die Distanz haben
einen grossen Einfluss. WLANs überbrücken in Gebäuden je nach Empfangsbedingung und
Bausubstanz bis zu 30 Meter, bei Sichtkontakt (Line of Sight) können es unter optimalen
Bedingungen bis zu 300 Meter sein. |
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Da Funknetzwerkadapter in alle Richtungen gleich
ausstrahlen und diese Strahlen auch Wände durchdringen
ist das Abhören mit einem Notebook und einer
Funklankarte sehr einfach. Eine Verschlüsselung des
Datenverkehrs ist deshalb zwingend. WEP
ist die verwendete Verschlüsselungsmethode in
802.11-Netzwerken. Für einen Stromverschlüsseler wie
den in WEP verwendeten RC4-Algorithmus ist es essenziell,
dass er für jedes neue Datenpaket einen neuen Schlüssel
erhält. Ansonsten würden gleiche Klartext-Pakete zu
gleichen Schlüsseltext-Paketen kodiert. Doch genau hier
hapert es. Zu oft wird der gleiche, nur 24 Bit lange
Schlüssel verwendet, so dass Cracker-Tools wie z.B.
AirSnort ohne Probleme in der Lage sind durch eine
längere Beobachtungsphase den verwendeten Schlüssel,
der Netzwerkweit verwendet und nicht gewechselt wird, zu
bestimmen und damit den ganzen Datenverkehr zu
entschlüsseln. Je nach Hersteller wird das Problem
unterschiedlich angegangen (z.B. längere Schlüssel,
regelmässiges Wechseln des Schlüssels usw.), denn eine
neue Verschlüsselung sollte auf der bestehenden Hardware
durch Firmware- oder Treiber-Updates lauffähig sein. |
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Aufbau eines WLANs |
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Ad-hoc-Betriebsart: Jeder WLAN-Adapter bildet
eine Zelle. Sind zwei oder mehr mobile Funkstationen in
Reichweite, dh. die Zellen überschneiden sich, bilden
sie ein sogenanntes Peer-to-Peer-Netz. In einem solchen
Ad-hoc Netzwerk können belieg viele Stationen mitmachen
solange sich die Zellen überschneiden. Durch die
verwendeten Mechanismen zur verteilten Steuerung des
Funkverkehrs (MAC)
wird der effektive Durchsatz jedoch immer geringer. |
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Infrastruktur-Betriebsart: Im
Infrastruktur-Modus wird ein Access Point (AP) benötigt.
Durch die eingebaute Ethernet-Schnittstelle des APs
erhalten die Funk-Clients Zugriff auf das drahtgebundene
Netzwerk, der AP wirkt als Bridge. Dabei übernimmt der
AP die Steuerung des Funkverkehrs in seiner Zelle und
bestimmt wieviele Arbeitsstationen er unterstützt. Ein
Funknetz kann mittels mehreren überlappenden
Access-Point-Zellen auch räumlich vergrößert werden.
Zwischen diesen können die Clients wandern (Roaming). |
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Schliesslich können zwei Access Points als
Funk-Brücken miteinander kommunizieren und so zwei
drahtgebundene LANs koppeln, die zum Beispiel in zwei
Gebäuden liegen. Dabei dürfen auch Grundstücksgrenzen
überbrückt werden (Bakom-Zulassung beachten). |
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In der Regel transportieren die Access Points
beliebige Netzwerkprotokolle, beispielsweise AppleTalk,
IPX oder TCP/IP - ein Wireless LAN ist ebenso als
protokolltransparent definiert wie das drahtgebundene
Ethernet (spezifiziert in der IEEE-Norm 802 mit ihren
Spielarten). Dennoch kann der Betrieb mancher Anwendungen
über das WLAN Probleme bereiten. Ursache dafür sind die
gegenüber einem Kabelnetz höheren Bitfehlerraten (die
Fehlerwahrscheinlichkeit liegt zwischen 10-5 bis
10-3 und längeren Reaktionszeiten beim
Funkverkehr. Bis in einem herkömmlichen LAN eine
Ping-Anfrage beantwortet ist, vergeht oft nicht mehr als
nur eine Tausendstel Sekunde. Bei Funksystemen, die auf
den Standards 802.11 oder 802.11b gründen, kann dieselbe Aktion schon
die vierfache Zeit benötigen. |