Офисные компьютерные сети. кабель или wi-fi?

От чего зависит пропускная способность Wi-Fi

Скорость соединения по беспроводной сети можно узнать при подключении к беспроводному адаптеру. Она будет отображена программным обеспечением и будет означать скорость подключения на физическом уровне, которая используется адаптером в данный момент времени при использовании конкретного стандарта.

Влияние на скоростную характеристику могут оказывать различные факторы:

• Использование старых методов шифрования данных типа WEP и WPA/TKIP. Для современных сетей рекомендуют использовать WPA2.
• Изменение ширины пропускного канала с 20 МГц на 40 МГц при использовании протокола 802.11n.
• Нахождение точки доступа беспроводной сети и принимающего адаптера слишком близко друг к другу. Решить проблему можно уменьшением мощности передатчика или повышением расстояния между устройствами.
• Плохая совместимость программного обеспечения адаптера. Рекомендуется попытаться установить другую версию драйверов на сетевую карту. Найти их можно на сайте производителя.
• Использование точки доступа на 802.11n с устаревшими стандартами 802.11b/g.

Пропускная способность Wi-Fi зависит от многих факторов

История

Норман Абрамсон , профессор Гавайского университета , разработал первую в мире сеть беспроводной компьютерной связи ALOHAnet . Система была введена в эксплуатацию в 1971 году и включала семь компьютеров, развернутых на четырех островах, для связи с центральным компьютером на острове Оаху без использования телефонных линий.

PCI-карта WLAN 54 Мбит / с (802.11g)

Аппаратное обеспечение беспроводной локальной сети изначально стоило настолько дорого, что использовалось только как альтернатива проводной локальной сети в тех местах, где прокладка кабеля была затруднена или невозможна. Ранние разработки включали отраслевые решения и проприетарные протоколы, но в конце 1990-х годов они были заменены техническими стандартами , в первую очередь различными версиями IEEE 802.11 (в продуктах, использующих торговую марку Wi-Fi ).

Начиная с 1991 года, Европейская альтернатива, известная как HiperLAN / 1, разрабатывалась Европейским институтом стандартов электросвязи (ETSI) с первой версией, утвержденной в 1996 году. За этим последовала функциональная спецификация HiperLAN / 2 с влиянием ATM, выпущенная в феврале 2000 года. Стандарт достиг коммерческого успеха 802.11, хотя большая часть работы над HiperLAN / 2 сохранилась в физической спецификации ( PHY ) для IEEE 802.11a , которая почти идентична PHY HiperLAN / 2.

В 2009 году 802.11n был добавлен к 802.11. Он работает в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц с максимальной скоростью передачи данных 600 Мбит / с. Большинство новых маршрутизаторов являются двухдиапазонными и могут использовать оба беспроводных диапазона. Это позволяет при передаче данных избегать переполненного диапазона 2,4 ГГц , который также используется устройствами Bluetooth и микроволновыми печами . В диапазоне 5 ГГц также больше каналов, чем в диапазоне 2,4 ГГц, что позволяет большему количеству устройств совместно использовать пространство. Не все каналы доступны во всех регионах .

Группа HomeRF образовалась в 1997 году для продвижения технологии, предназначенной для использования в жилых помещениях, но распалась в январе 2003 года.

Простые радиомодули

Если нужно дешевое решение, чаще всего для соединения точка-точка, оптимальным выбором будут простые радиомодули. Например модули на базе nRF24L01 от Nordic Semiconductor стали своеобразным стандартом. Своей популярностью они обязаны невысокой цене и немалым возможностям. Модули с микросхемой nRF24L01 широко используются в среде Arduino, что также способствует ее большой популярности.

Модуль с nRF24L01

Блок-схема ядра модуля nRF24L01, показана на рисунке ниже. Схема работает в диапазоне ISM 2,4 — 2,5 ГГц с модуляцией GFSK. Это модифицированная версия модуляции FSK, в которой поток входных данных фильтруется в цифровом виде с помощью фильтра Гаусса (фильтр GFSK). Схема имеет встроенный радиотракт с синтезатором частот, усилителем промежуточной частоты и антенным усилителем. Он может действовать как передатчик и приемник в полудуплексном режиме. Доступный радиодиапазон разделен на 125 каналов. Время переключения между каналами менее 200 мкс.

Блок-схема модуля nRF24L01

Есть два режима работы: Shock Burst и Direct (прямой).

• В режиме Shock Burst хост (микроконтроллер) записывает внутренний буфер FIFO размером 256 байт с выбранной скоростью передачи через интерфейс SPI. После того, как все данные были отправлены в FIFO, управляющая логика инициирует радиопередачу со скоростью 1 Мбит / с или 250 Кбит / с.
• В прямом режиме данные отправляются со скоростью, которую хост отправляет на чип nRF24L01.

Также возможно сгенерировать контрольный полином (CRC) аппаратно в схеме передатчика и подтвердить передачу на основе этого CRC в приемнике. Модули с микросхемой nRF24L01 достаточно технически продвинуты и могут успешно использоваться для более серьезных задач, несмотря на отсутствие поддержки радиопротоколов.

Комплект трансивера на диапазон 433 МГц

На рынке есть и более простые модули, работающие в диапазонах 433 МГц и 868 МГц. Чаще всего это набор из двух модулей: один — передатчик, другой — приемник. Это довольно существенное ограничение функциональности, потому что в такой конфигурации невозможно реализовать двустороннюю передачу. Пример очень простого приемопередатчика для диапазона 433 МГц показан на фотографии. Здесь использовалась модуляция ASK, то есть амплитудная.

Использование ключей для доступа и шифрование трафика

Первоначально беспроводные сети работали в открытом режиме, потом появился WEP (Wired Equivalent Privacy, который впоследствии оказался весьма ненадежным), потом WPA, WPA2…

Популярный сейчас WPA2-PSK (pre-shared key) использует единственный ключ для всех клиентов сети. Помимо того, что при компрометации злоумышленник получает доступ ко всей сети, такой ключ достаточно сложно менять — нужно перенастроить все клиенты. Тем не менее из-за простоты реализации такой метод защиты применяется в домашних сетях и малом бизнесе.

До появления WiFi 6 c WPA3 самым защищенным считался WPA2 Enterprise с использованием индивидуальных динамических ключей, которые могут периодически обновляться без разрыва соединения. Для организации работы с такими ключами используется сервер авторизации (обычно RADIUS).

В Nebula для точек AX появилась функция Dynamic Personal Pre-Shared Key (DPPSK) — усовершенствованная аутентификация через облако, позволяющая использовать разные пароли (PSK) для каждого клиента. Можно указать срок действия для каждого пароля, что позволяет гибко управлять доступом к сети WiFi для большого числа устройств.

Безопасность собственного сетевого оборудования

Беспроводная сеть особенно нуждается в защите, потому что сигнал уходит за пределы помещения, и посторонние могут получить доступ. Для безопасности маршрутизатора нужно изменить пароль, выданный по умолчанию, а также имя пользователя. Инструкция, как это делать, должна прилагаться к оборудованию. Следует настроить ключ безопасности и для беспроводной сети (к примеру, протокол WPA2).

Обратите внимание! В ПК с различными версиями Windows: XP, 7, 8 или 10 есть брандмауэр — программа, защищающая от вирусов и постороннего доступа. Таким образом, настроить беспроводную Сеть можно разными способами

Каждый выбирает для себя подходящий вариант, взвесив плюсы и минусы. Главное — учесть условия и стоимость настройки

Таким образом, настроить беспроводную Сеть можно разными способами. Каждый выбирает для себя подходящий вариант, взвесив плюсы и минусы. Главное — учесть условия и стоимость настройки.

Необходимая оговорка

По приведенному списку плюсов и минусов получается так, что проводная сеть выглядит гораздо предпочтительнее беспроводной. Ну, абстрактно это действительно так: если нужна именно «скорость, стабильность и надежность», то приходится выбирать проводное подключение. Но у Wi-Fi есть огромное преимущество, которое перевешивает многие недостатки. Это преимущество — удобство.

Многие работодатели склонны его преуменьшать, мол «и на своем месте посидит, не развалится». Удобство — с одной стороны, штука эфемерная, ее в цифрах не выразишь. С другой стороны, при комфортных условиях работы работник, как правило, больше делает и меньше устает. Но решение нужно принимать исходя из того, чем занят сотрудник. Для инженера, который работает на ПК с двумя большими мониторами, и при этом постоянно работает с проектами по сети — проводное подключение является наилучшим выбором. А для менеджера по продажам, который проводит в офисе мало времени и не нуждается в отдельном рабочем месте, лучше организовать беспроводной доступ. Это лишь один из примеров, на самом деле их гораздо больше.

Что такое беспроводные сети?

Эксперты утверждают, что беспроводные сети — это технологии, предназначенные для отправки информации без применения проводов. Расстояние между приемником и передатчиком может быть различным — от нескольких сантиметров (для блютуз) до десятков или сотен тысяч километров. Такие технологии применяют в разных сферах жизни — для подключения к Интернету, создания мобильной сети, дистанционного управления разными механизмами и т. д.

Беспроводные компьютерные сети — группа устройств, обеспечивающих подключение устройств друг к другу или Интернету без применения кабельной продукции. В роли носителя данных выступают радиоволны.

Электромагнитный спектр

Радиоприемники AM и FM и другие электронные устройства используют электромагнитный спектр . Частоты радиочастотного спектра , которые доступны для использования для связи, рассматриваются как общедоступный ресурс и регулируются такими организациями, как Американская федеральная комиссия по связи , Ofcom в Соединенном Королевстве, международный ITU-R или европейский ETSI . Их правила определяют, какие частотные диапазоны могут использоваться для каких целей и кем. В отсутствие такого контроля или альтернативных механизмов, таких как приватизированный электромагнитный спектр, может возникнуть хаос, если, например, у авиакомпаний не будет определенных частот для работы, а радиолюбитель будет мешать пилоту посадить самолет. Беспроводная связь охватывает диапазон от 9 кГц до 300 ГГц.

Wi-Fi

Стандарт беспроводной передачи данных Wi-Fi был создан специально для объединения нескольких компьютеров в единую локальную сеть. Обычные проводные сети требуют прокладки множества кабелей через стены, потолки и перегородки внутри помещений. Также имеются определенные ограничения на расположение устройств в пространстве. Беспроводные сети Wi-Fi лишены этих недостатков: можно добавлять компьютеры и прочие беспроводные устройства с минимальными физическими, временными и материальными затратами. Для передачи информации беспроводные устройства Wi-Fi используют радиоволны из спектра частот, определенных стандартом IEEE 802.11. Существует четыре разновидности стандарта Wi-Fi (табл. 4). 802.11n поддерживает работу сразу в двух частотных диапазонах одновременно на четыре антенны. Суммарная скорость передачи данных при этом достигается 150–600 Мбит/с.

Плюсы и минусы

Сформулируем некоторые ключевые особенности стандарта Wi-Fi. К его достоинствам относятся:

• высокая скорость передачи данных;
• компактность;
• большое разнообразие модулей под разные задачи;
• высокий уровень стандартизации и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей;
• защита передаваемых данных.

Основные недостатки таковы:

• большое энергопотребление и невозможность работы в течение длительного времени от автономных источников питания;
• относительно высокая стоимость (по сравнению с Bluetooth и ZigBee).

Области применения

Характерные особенности стандарта Wi-Fi диктуют основные области его применения. Это:

• Автомобильная электроника. Модули Wi-Fi могут применяться в системах мониторинга автотранспорта и в бортовых автомобильных системах, поскольку тут практически отсутствуют ограничения по потреблению энергии.
• Системы удаленного управления и телеметрии. Модули Wi-Fi могут применяться наряду с модулями технологий Bluetooth, ZigBee, Short Range RF 434/868 МГц. Главные преимущества — высокая скорость передачи данных и высокий уровень стандартизации.
• Компьютерная и офисная техника. Построение компьютерных сетей для обмена большими потоками данных с высоким уровнем безопасности.

Все перечисленные применения в одинаковой мере актуальны для России и других стран с достаточным уровнем технического оснащения.

Устройства Wi-Fi

Одним из наиболее популярных в России производителей модулей Wi-Fi является тайваньская компания WIZnet. В линейке ее продукции присутствует четыре их основных разновидности (табл. 5). Модуль WIZ610wi  был одной из первых разработок компании. В нем имеется богатый функционал, предоставляемый встроенным стеком Wi-Fi высокого уровня с поддержкой командного интерфейса. Но модуль имел некоторые технические проблемы: очень высокое энергопотребление, сильный нагрев во время работы и большое время загрузки после включения питания. Большинство этих проблем было устранено в модуле WIZ620wi , который, по сути, представляет собой улучшенную и усовершенствованную версию модуля WIZ610wi. Кроме того, WIZ620wi стал поддерживать Wi-Fi 802.11n (2,4 ГГц), на что не был способен его предшественник.

Модуль WizFi210  — самый новый и самый перспективный в линейке. Функционал его ограничен только поддержкой режима работы Serial–Wi-Fi, благодаря чему удалось значительно снизить энергопотребление устройства. Добавлены режимы пониженного энергопотребления (в режиме Standby всего 5 мкА). По этим показателям модуль приближается к некоторым разновидностям модулей Bluetooth и даже ZigBee. Это еще один пример попытки нескольких беспроводных стандартов Short Range RF вступить в конкуренцию.

Модуль WizFi220 — полный аналог модуля WizFi210, но с увеличенной выходной мощностью. Дальность связи может достигать нескольких сотен метров, что позволит ему в ряде случаев конкурировать с модулями, поддерживающими радиосвязь в частотных диапазонах 434/868 МГц и с Bluetooth-модулем WT41 компании Bluegiga (табл. 3).

Как найти беспроводную сеть, которой нет в списке

Если компьютер уже подключался к сети, убедитесь, что он расположен в зоне действия сети, и маршрутизатор или точка доступа (в случае их использования), а также беспроводной переключатель на компьютере включены. (Не все компьютеры имеют такой переключатель. Он (при наличии) обычно расположен на корпусе компьютера спереди или сбоку). Если компьютер ранее подключался к сети, возможно, отключена широковещательная передача, и сеть следует добавить вручную.

Чтобы добавить сеть при отсутствии широковещательной передачи, выполните следующие действия:

1. Откройте окно «Управление беспроводными сетями».
2. Нажмите кнопку Добавить и выберите Создать сетевой профиль вручную.
3. Введите сведения о сети.

Если нужно, чтобы Windows осуществляла автоматическое подключение к достижимой сети, установите флажок Устанавливать это подключение автоматически.

Установите флажок Подключаться, даже если сеть без широковещательной передачи, нажмите кнопку и щелкните Закрыть.

Примечание: Если выбран этот параметр, конфиденциальность компьютера может быть под угрозой. Чтобы лучше защитить компьютер и предотвратить транслированию его расположения, не следует настраивать скрытые сети.

Сеть будет добавлена в список сетей, и к ней можно будет подключиться, когда компьютер попадет в зону ее действия.

Чтобы подключиться к сети, выполните следующие действия:

1. Откройте окно «Подключение к сети».
2. Щелкните Сеть без названия и введите сведения о сети.

Сеть будет добавлена в список сетей, и она станет доступной для подключения, когда ваш компьютер попадет в пределы его действия.

Преимущества технологии Wi-Fi

• Для развертывания сети и подключение к Интернет не нужна прокладка кабелей, как в технологии проводной связи, что уменьшает стоимость устройства сети;
• Возможно установление сетей в зданиях, где запрещена прокладка кабелей (например, исторические здания);
• Технология Wi-Fi освобождают пользователя от привязки к конкретному месту;
• Различные Wi-Fi-устройства могут взаимодействовать на уровне серверов независимо от производителя;
• Устройства Wi-Fi могут работать в разных странах, так как это не только оборудование, но и набор глобальных стандартов;
• Появление и принятие стандарта IEEE 802.11n в устройствах Wi-Fi, позволило  увеличить скорость обмена до 300 Мбит/с.

Режимы функционирования беспроводных сетей

Как правило, к оборудованию, которое нужно для развёртывания беспроводной сети, относят беспроводную точку доступа и беспроводные адаптеры. Однако в простейшем случае для развёртывания беспроводной сети не требуется даже использования точки доступа. Дело в том, что существуют два режима функционирования беспроводных сетей: режим Infrastructure и режим Ad Hoc.

В режиме Ad Hoc, который также называют Independent Basic Service Set (IBSS) или режимом Peer to Peer (точка-точка), узлы сети непосредственно взаимодействуют друг с другом без участия точки доступа. Этот режим требует минимального оборудования: каждый клиент сети должен быть оснащён только беспроводным адаптером. При такой конфигурации не требуется создания сетевой инфраструктуры. Основными недостатками режима Ad Hoc являются ограниченный диапазон действия получаемой сети и невозможность подключения к внешней сети (например, к Интернету). К примеру, если оба беспроводных клиента (ПК с беспроводными адаптерами) находятся в одной комнате в пределах прямой видимости, то режим Ad Hoc позволяет объединить этих клиентов в беспроводную сеть. Это может оказаться удобным, когда нужно оперативно скачать данные с одного ПК на другой (к примеру, к вам зашёл друг со своим ноутбуком). Но вот если ставится задача объединить в локальную беспроводную сеть компьютеры, расположенные в разных комнатах и разделённые бетонной стеной с арматурой, то режим Ad Hoc скорее всего не подойдёт, поскольку мощности передатчиков и чувствительности приёмников для обеспечения устойчивого соединения беспроводных адаптеров будет недостаточно. В этом случае для организации беспроводной сети потребуется стационарная точка доступа. Впрочем, преимущество точки доступа заключается не только в том, что она позволяет существенно расширить зону покрытия (радиус действия) беспроводной сети.

Точка доступа в беспроводной сети выполняет функцию, аналогичную функции коммутатора традиционной кабельной сети, и позволяет объединять всех клиентов в единую сеть. Задача точки доступа – координировать обмен данными между всеми клиентами беспроводной сети и обеспечить всем клиентам равноправный доступ к среде передачи данных.

Режим функционирования беспроводной сети на базе точки доступа называется режимом Infrastructure Mode. Рассматривают два режима Infrastructure — основной режим BSS (Basic Service Set) и расширенный режим ESS (Extended Service Set). В режиме BSS все узлы сети связываются между собой только через одну точку доступа, которая может выполнять также роль моста к внешней сети. В расширенном режиме ESS существует инфраструктура нескольких сетей BSS, причём сами точки доступа взаимодействуют друг с другом, что позволяет передавать трафик от одной BSS к другой. Между собой точки доступа соединяются при помощи либо сегментов кабельной сети, либо радиомостов.

Вопросы безопасности беспроводной сети

Проблемы безопасности касаются не только передачи информации по радиоканалам. Это глобальный вопрос связанный с работоспособностью любой системы и, тем более, открытой. Всегда есть вероятность прослушать эфир, удаленно перехватить сигнал, взломать систему и провести анонимную атаку. Чтобы избежать несанкционированное подключение разработаны и применяются методы шифрования информации, вводятся пароли для получения доступа на подключение, запрещается транслирование имени точки доступа (SSID), ставятся фильтр на подключаемых клиентов и прочие меры.

Основную угрозу представляют собой:

• «Чужаки» или несанкционированные устройства, которые получили доступ к точке доступа в обход средств защиты.
• Нехарактерная природа подключения позволяет мобильным устройствам автоматически подключаться к доверенной (а иногда и не очень) сети. Таким образом для доступа к информации злоумышленник имеет возможность переключить пользователя на свою точку доступа с последующей атакой или для поиска тонких мест в защите.
• Уязвимости, связанные с конфигурацией сетей и подключаемых устройств. Риск возникает при использовании слабых механизмов защиты, простых паролей и пр.
• Некорректно настроенная точка доступа. Многие пользователи сети оставляют значение паролей, IP-адреса и другие настройки в том виде, в котором они были настроены на заводе. Преступнику не составляет труда проникнуть в защищенную зону, перенастроить сетевое оборудование под себя и пользоваться ресурсами сети.
• Взлом криптозащиты сети позволяет использовать передаваемую внутри сети информацию. Для взлома шифрования сейчас не нужно иметь специальных знаний или навыков. Можно найти огромное количество программ сканирующих и подбирающих защитные коды.

Следует также отметить, что технологии взлома постоянно совершенствуются, постоянно находятся новые способы и варианты атак. Существует также большой риск утечки информации позволяющий узнать топологию сети и варианты подключения к ней.

Итоги и выводы

Когда какие сети выбрать? Ну, если отбросить аргументы типа «лень тянуть кабели, поэтому пусть будет WiFi» или «все равно денег на точки доступа нормальные не дали, поэтому у всех будет кабель плюс WiFi в переговорке для финдира на б/у точке доступа с рынка», и сосредоточиться на объективных характеристиках…

Если нужна стабильность и высокая скорость доступа, если работа ведется с использованием сетевых сервисов или вообще организована через тонкие клиенты, то без полноценной проводной инфраструктуры не обойтись, и создавать ее все равно придется — включая протяжку кабелей, организацию коммутации и размещение соответствующего оборудования.

Если сотрудников относительно немного, они не нуждаются в полноценном рабочем месте (того же ноутбука достаточно), если количество работников в офисе и структура их размещения частенько меняются, а потребности в скорости и стабильности доступа невелики — то проще и удобнее использовать Wi-Fi. Тем более, что при такой схеме у работников скорее всего будут ноутбуки, где адаптеры уже есть, а точку доступа Wi-Fi можно просто воткнуть в одну из свободных розеток.

Главное — помнить о тонких моментах (и, например, ставить надежное шифрование заранее, а не после взлома сети), правильно составить проект и грамотно подбирать оборудование.

Ну и хорошо бы строить сеть исходя из потребностей и нужд работников и предприятия, а не имеющегося бюджета и степени самодурства руководителей, но это уже как повезет.

В современном мире практически не осталось электронных устройств не связанных между собой или глобальной сетью интернет. К сетям подключается все: от привычных нам мобильных телефонов до ядерных реакторов и космических аппаратов. Можно связать в общую сеть любое устройство в Вашем офисе или квартире если это будет иметь хоть малейший смысл. Хотите увидеть, чем занимается няня с ребенком в Ваше отсутствие? Пожалуйста. Или пару снимков неудачливых воришек на случай квартирной кражи? Тоже легко. Все зависит только от Вашей фантазии и финансовых возможностей.

Локальная вычислительная сеть — это компьютерная сеть, охватывающая относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, квартиру, офис или офисы компании и т.д.).
В зависимости от способа физического соединения можно выделить проводные (медные, оптические) и беспроводные сети. Не будем вдаваться в подробности различных технологий использующих эти типы физического соединения оконечных устройств. Для создания домашних и офисных сетей используются в основном технологии и беспроводной собрат .

Какой тип сети лучше подойдет для создания домашней сети, а какой лучше использовать для создания офисной сети? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте кратко рассмотрим преимущества и недостатки проводной и беспроводной сети.