شبکه های بدون کابل

• شبکه های بدون کابل : نوع و نحوه ارتباط فيزيکی عناصر موجود در يک شبکه کامپيوتری می تواند تاثير مستقيمی در نحوه اشتراک فايل ها ، عملکرد سرويس دهندگان و سرويس های ارائه شده بر روی يک شبکه را به دنبال داشته باشد . در شبکه های سنتی انعطاف لازم برای جابجائی يک کامپيوتر، محدود به ساختمان محل نصب شبکه و نوع رسانه استفاده شده برای محيط انتقال است . با معرفی شبکه های بدون کابل ، امکان ارتباط کامپيوترها در محدوده بيشتری فراهم و سناريوئی ديگر به منظور برپاسازی شبکه های کامپيوتری مطرح گرديد. انعطاف شبکه های بدون کابل يکی از مهمترين ويژگی های اين نوع شبکه ها محسوب می گردد ، گرچه همچنان اين نوع شبکه های دارای چالش هائی در زمينه امنيت و سرعت بالای انتقال داده می باشند .

کابل ها دارای مشخه های متفاوتی می باشند که اهم آنان عبارتند از :
• سرعت انتقال داده : نرخ انتقال داده از طريق کابل را مشخص می نمايد که يکی از پارامترهای بسيار مهم در شبکه های کامپيوتری است .
• نوع انتقال داده : نحوه ارسال اطلاعات ( ديجيتال و يا آنالوگ ) را مشخص می نمايد .انتقال اطلاعات به صورت ديجيتال يا Baseband و يا آنالوگ يا Broadband دارای تاثيری مستقيم بر نحوه ارسال اطلاعات در يک شبکه کامپيوتری است .

• حداکثر مسافت انتقال داده : حداکثر مسافت ارسال يک سيگنال بدون اين که
• تضعيف و يا دچار مشکل گردد را مشخص می نمايد

مقدمه
نياز روز افزون به پويايي كارها ، استفاده از تجهيزاتي مانند تلفن همراه ، پيجرها و … بواسطه وجود شبكه هاي بي سيم امكان پذير شده است.
اگر كاربر يا شركت يا برنامه كاربردي خواهان آن باشد كه داده و اطلاعات مورد نياز خود را به صورت متحرك در هر لحظه در اختيار داشته باشند شبكه هاي بي سيم جواب مناسبي براي آنها ست. اين مقاله دربخش‌هاي مختلفي ارائه ميشود، در بخش حاضر فقط به بيان كلياتي در رابطه با شبكه‌هاي بي‌سيم و كابلي پرداخته شده، در بخش‌هاي بعدي به جزئيات بيشتري در رابطه با شبكه‌هاي بي‌سيم خواهيم پرداخت.

تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي
شبكه هاي محلي (LAN ) براي خانه و محيط كار مي توانند به دو صورت كابلي (Wired ) يا بي سيم (Wireless ) طراحي گردند . درابتدا اين شبكه ها به روش كابلي با استفاده از تكنولوژي Ethernet طراحي مي شدند اما اكنون با روند رو به افزايش استفاده از شبكه هاي بي سيم با تكنولوژي Wi-Fi مواجه هستيم .
در شبكه هاي كابلي (كه در حال حاضر بيشتر با توپولوژي ستاره اي بكار مي روند ) بايستي از محل هر ايستگاه كاري تا دستگاه توزيع كننده (هاب يا سوئيچ ) به صورت مستقل كابل كشي صورت پذيرد(طول كابل ازنوع CAT5 نبايستي ۱۰۰ متر بيشتر باشد در غير اينصورت از فيبر نوري استفاده ميگردد) كه تجهيزات بكار رفته از دونوع غير فعال (Passive ) مانند كابل ، پريز، داكت ، پچ پنل و………. . و فعال (Active )مانند هاب ،سوئيچ ،روتر ، كارت شبكه و……….. هستند

.
موسسه مهندسي IEEE استانداردهاي ۸۰۲٫۳u را براي Fast Ethernet و ۸۰۲٫۳ab و۸۰۲٫۳z را براي Gigabit Ethernet ( مربوط به كابلهاي الكتريكي و نوري ) در نظر گرفته است. شبكه هاي بي سيم نيز شامل دستگاه مركزي (Access Point ) مي باشد كه هر ايستگاه كاري مي تواند حداكثر تا فاصله ۳۰ متر ي آن (بدون مانع ) قرار گيرد. شبكه هاي بي سيم (Wlan ) يكي از سه استاندارد ارتباطي Wi-Fi زير را بكار مي برند:
• ۸۰۲٫۱۱b كه اولين استانداردي است كه به صورت گسترده بكار رفته است
• ۸۰۲٫۱۱a سريعتر اما گرانتر از ۸۰۲٫۱۱b مي باشد.

• ۸۰۲٫۱۱g جديدترين استاندارد كه شامل هر دو استاندارد قبلي بوده و از همه گرانتر ميباشد.
هر دونوع شبكه هاي كابلي و بي سيم ادعاي برتري بر ديگري را دارند اما انتخاب صحيح با در نظر گرفتن قابليتهاي آنها ميسر مي باشد.
عوامل مقايسه
در مقايسه شبكه هاي بي سيم و كابلي مي تواند قابليتهاي زير مورد بررسي قرار گيرد:
• نصب و راه اندازي
• هزينه
• قابليت اطمينان
• كارائي
• امنيت
نصب و راه اندازي
در شبكه هاي كابلي بدليل آنكه به هر يك از ايستگاههاي كاري بايستي از محل سويئچ مربوطه كابل كشيده شود با مسائلي همچون سوارخكاري ، داكت كشي ، نصب پريز و……… مواجه هستيم در ضمن اگر محل فيزيكي ايستگاه مورد نظر تغيير يابد بايستي كه كابل كشي مجدد و …….صورت پذيرد شبكه هاي بي سيم از امواج استفاده نموده و قابليت تحرك بالائي را دارا هستند بنابراين تغييرات در محل فيزيكي ايستگاههاي كاري به راحتي امكان پذير مي باشد براي راه اندازي آن كافيست كه از روشهاي زير بهره برد:

• Ad hoc كه ارتباط مستقيم يا همتا به همتا (peer to peer ) تجهيزات را با يكديگر ميسر مي سازد.
• Infrastructure كه باعث ارتباط تمامي تجهيزات با دستگاه مركزي مي شود.
بنابراين ميتوان دريافت كه نصب و را ه اندازي شبكه هاي كابلي يا تغييرات در آن بسيار مشكلتر نسبت به مورد مشابه يعني شبكه هاي بي سيم است .

هزينه
تجهيزاتي همچون هاب ، سوئيچ يا كابل شبكه نسبت به مورد هاي مشابه در شبكه هاي بي سيم ارزانتر مي باشد اما درنظر گرفتن هزينه هاي نصب و تغييرات احتمالي محيطي نيز قابل توجه است . قابل به ذكر است كه با رشد روز افزون شبكه هاي بي سيم ، قيمت آن نيز در حال كاهش است .
قابليت اطمينان

تجهيزات كابلي بسيار قابل اعتماد ميباشند كه دليل سرمايه گذاري سازندگان از حدود بيست سال گذشته نيز همين مي باشد فقط بايستي در موقع نصب و يا جابجائي ، اتصالات با دقت كنترل شوند. تجهيزات بي سيم همچون Broadband Router ها مشكلاتي مانند قطع شدن‌هاي پياپي، تداخل امواج الكترومغناظيس، تداخل با شبكه‌هاي بي‌سيم مجاور و … را داشته اند كه روند رو به تكامل آن نسبت به گذشته(مانند ۸۰۲٫۱۱g ) باعث بهبود در قابليت اطمينان نيز داشته است .
كارائي
شبكه هاي كابلي داراي بالاترين كارائي هستند در ابتدا پهناي باند ۱۰ Mbps سپس به پهناي باندهاي بالاتر( ۱۰۰ Mbps و ۱۰۰۰Mbps ) افزايش يافتند حتي در حال حاضر سوئيچهائي با پهناي باند ۱Gbps نيز ارائه شده است .
شبكه هاي بي سيم با استاندارد ۸۰۲٫۱۱b حداكثر پهناي باند ۱۱Mbps و با ۸۰۲٫۱۱a و ۸۰۲٫۱۱g پهناي باند ۵۴ Mbps را پشتيباني مي كنند حتي در تكنولوژيهاي جديد اين روند با قيمتي نسبتا بالاتر به ۱۰۸Mbps نيز افزايش داده شده است علاوه بر اين كارائي Wi-Fi نسبت به فاصله حساس مي باشد يعني حداكثر كارائي با افزايش فاصله نسبت به َAccess Point پايين خواهد آمد. اين پهناي باند براي به اشتراك گذاشتن اينترنت يا فايلها كافي بوده اما براي برنامه هائي كه نياز به رد و بدل اطلاعات زياد بين سرور و ايستگاهاي كاري (Client to Server ) دارند كافي نيست .
امنيت
بدليل اينكه در شبكه هاي كابلي كه به اينترنت هم متصل هستند، وجود ديواره آتش از الزامات است و تجهيزاتي مانند هاب يا سوئيچ به تنهايي قادر به انجام وظايف ديواره آتش نميباشند، بايستي در چنين شبكه هايي ديواره آتش مجزايي نصب شود.
تجهيزات شبكه هاي بي سيم مانند Broadband Routerها ديواره آتش

بصورت نرم افزاري وجود داشته و تنها بايستي تنظيمات لازم صورت پذيرد. از سوي ديگر به دليل اينكه در شبكه‌هاي بي‌سيم از هوا بعنوان رسانه انتقال استفاده ميشود، بدون پياده سازي تكنيك‌هاي خاصي مانند رمزنگاري، امنيت اطلاعات بطور كامل تامين نمي گردد استفاده از رمزنگاري WEP (Wired Equivalent Privacy ) باعث بالا رفتن امنيت در اين تجهيزات گرديده است .
انتخاب صحيح كدام است؟

با توجه به بررسي و آناليز مطالبي كه مطالعه كرديد بايستي تصميم گرفت كه در محيطي كه اشتراك اطلاعات وجود دارد و نياز به ارتباط احساس مي شو د كدام يك از شبكه هاي بي سيم و كابلي مناسبتر به نظر مي رسند .
• WLANS(Wireless Local Area Networks )
اين نوع شبكه براي كاربران محلي از جمله محيطهاي(Campus) دانشگاهي يا آزمايشگاهها كه نياز به استفاده از اينترنت دارند مفيد مي باشد. در اين حالت اگر تعداد كاربران محدود باشند مي توان بدون استفاده از Access Point اين ارتباط را برقرار نمود .در غير اينصورت استفاده از Access Point ضروري است.مي توان با استفاده از آنتن هاي مناسب مسافت ارتباطي كاربران را به شرط عدم وجود مانع تاحدي طولاني تر نمود.

• WPANS(Wireless Personal Area Networks )
دو تكنولوژي مورد استفاده براي اين شبكه ها عبارت از :IR (Infra Red ) و Bluetooth (IEEE 802.15 ) مي باشد كه مجوز ارتباط در محيطي حدود ۹۰ متر را مي دهد البته در IR نياز به ارتباط مستقيم بوده و محدوديت مسافت وجود دارد .
• WMANS(Wireless Metropolitan Area Networks )
توسط اين تكنولوژي ارتباط بين چندين شبكه يا ساختمان در يك شهر برقرار مي شود براي Backup آن مي توان از خطوط اجاره اي ،فيبر نوري يا كابلهاي مسي استفاده نمود .
• WWANS(Wireless Wide Area Networks )
براي شبكه هائي با فواصل زياد همچون بين شهرها يا كشورها بكار مي رود اين ارتباط از طريق آنتن ها ي بي سيم يا ماهواره صورت مي پذيرد .
امنيت در شبكه هاي بي سيم
سه روش امنيتي در شبكه هاي بي سيم عبارتند از :
– WEP(Wired Equivalent Privacy )
در اين روش از شنود كاربرهايي كه در شبكه مجوز ندارند جلوگيري به عمل مي آيد كه مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا نياز به تنظيمات دستي( KEY ) مربوطه در هر Client مي باشد.
اساس رمز نگاري WEP بر مبناي الگوريتم RC4 بوسيله RSA مي باشد.
– SSID (Service Set Identifier )
شبكه هاي WLAN داراي چندين شبكه محلي مي باشند كه هر كدام آنها داراي يك شناسه (Identifier ) يكتا مي باشند اين شناسه ها در چندين Access Point قرار داده مي شوند . هر كاربر براي دسترسي به شبكه مورد نظر بايستي تنظيمات شناسه SSID مربوطه را انجام دهد .

– MAC (Media Access Control )
ليستي از MAC آدرس هاي مورد استفاده در يك شبكه به AP (Access Point ) مربوطه وارد شده بنابراين تنها كامپيوترهاي داراي اين MAC آدرسها اجازه دسترسي دارند به عبارتي وقتي يك كامپيوتر درخواستي را ارسال مي كند MAC آدرس آن با ليست MAC آدرس مربوطه در AP مقايسه شده و اجازه دسترسي يا عدم دسترسي آن مورد بررسي قرار مي گيرد .اين روش امنيتي مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا در شبكه هاي بزرگ امكان ورود اين آدرسها به AP بسيار مشكل مي باشد.
انواع استاندارد ۸۰۲٫۱۱
اولين بار در سال ۱۹۹۰ بوسيله انستيتيو IEEE معرفي گرديد كه اكنون تكنولوژيهاي متفاوتي از اين استاندارد براي شبكه هاي بي سيم ارائه گرديده است .
براي روشهاي انتقال FHSS(frequency hopping spared spectrum ) يا DSSS (direct sequence spread spectrum ) با سرعت ۱ Mbpsتا ۲Mbps در كانال ۲٫۴ GHz قابل استفاده مي باشد.
براي روشهاي انتقال OFDM (orthogonal frequency division multiplexing ) با سرعت ۵۴Mbps در كانال ۵GHz قابل استفاده است.

اين استاندارد با نام WI-Fi يا High Rate 802.11 قابل استفاده در روش DSSS بوده و در شبكه هاي محلي بي سيم نيز كاربرد فراواني دارد همچنين داراي نرخ انتقال ۱۱Mbps مي باشد.
اين استاندارد براي دستيابي به نرخ انتقال بالاي ۲۰Mbps در شبكه هاي محلي بي سيم و در كانال ۲٫۴GHz كاربرد دارد.
Bluetooth
نوع ساده اي از ارتباط شبكه هاي بي سيم است كه حداكثر ارتباط ۸ دستگاه را با تكنولوژي Bluetooth پشتيباني مي كند دستگاههايي از قبيل PDA ، نوت بوك ، تلفن هاي همراه و كامپيوترهاي شخصي از جمله اين موارد هستند مي دهد اگرچه اين تكنولوژي ممكن است در صفحه كليدها ،موس ها و Headset و Hands-free تلفن هاي همراه نيز ديده شود اين تكنولوژي در سال ۱۹۹۴ توسط شركت اريكسون ايجاد شد در سال ۱۹۹۸ تعداد كوچكي از كمپانيهاي مشهور مانند اريكسون ،نوكيا ، اينتل و توشيبا استفاده شد . بلوتوس در فواصل كوتاهي بين ۹ تا ۹۰ متر كار مي كنند اين فاصله پشتيباني به امنيت اين تكنولوژي مي افزايد .چرا كه اگر كسي بخواهد ارتباط

شما را شنود كند گر چه به ابزار خاصي نياز ندارد اما بايستي در فاصله نزديكي از شما قرار بگيرد مهمتري ويژگي بلوتوس اين است كه بر خلاف Infrared موانعي مانند ديوار تاثيري بر روي سيگنال آن ندارند از تكنولوژي راديوئي استفاده كرده كه خيلي گران نبوده و مصرف برق خيلي كمي دارد .
يك شبكه Personal Area Network(PAN)
Bluetooth يك تكنولوژي PAN است. از يك باند فركانس راديويي ديجيتالي كوتاه براي فراهم كردن مكانيزمي براي برقراري ارتباط بي سيم در فواصل كوتاه بر مبناي ad hoc استفاده مي كند.

Bluetooth امكان تبادل سريع و مطمئن داده و صدا را فراهم مي كند. ابزارهاي با قابليت Bluetooth اين امكان را به كاربران مي دهند كه كابل را از ابزار ديجيتال موجود حذف كنند و در هم ¬ريختگي كابل ها را به فراموشي بسپارند. هدف Bluetooth مرتبط كردن ابزارهاي مختلف بي سيم به يكديگر در يك محيط كوچك مثل دفتر كار يا منزل است. Bluetooth هم چنين مي تواند براي اتصال هر ابزاري به ديگري مثل اتصال يك PDA به يك موبايل استفاده شود.
Bluetooth ارزان است و مصرف انرژي پاييني دارد.
استاندارد Bluetooth به طور موثري كارهاي زير را انجام مي دهد:
-حذف كابل و سيم بين دستگاه ها و ابزارهاي بي سيم

-تسهيل ارتباطات داده و صدا
-فراهم كردن امكان شبكه هاي ad hoc و همگام سازي بين ابزارهاي شخصي

Operating Band
ابزارهاي Bluetooth در باند ۲٫۴۵ GHz ISM كار مي كنند كه براي استفاده¬هاي صنعتي، علمي و پزشكي رزرو شده است. اين باند در اغلب مناطق دنيا قابل دسترس است. در امريكا و اروپا محدودة فركانس ۲۴۰۰ تا ۲۴۸۳٫۵ MHz با كانال هاي فركانس راديويي ۷۹ ۱-MHz RF مي باشد. در عمل محدودة ۲۴۰۲ تا ۲۴۸۰ MHz استفاده مي شود. در ژاپن محدودة فركانس ۲۴۷۲ تا ۲۴۹۷ MHz با كانال¬هاي ۲۳ ۱-MHz RF استفاده مي شود. باند مورد استفاده، مشابه باند ابزارهاي شبكه هاي محلي بي سيم و ديگر ابزارهاي سازگار با IEEE 802.11 مي باشد. جدول ۱ مشخصات Bluetooth را به¬طور خلاصه نشان مي دهد.
جدول ۱٫ مشخصات کليدی تکنولوژی Bluetooth
مشخصات توصيف
لايه فيزيکي Frequency Hopping Spread Spectrum) FHSS(
باند فرکانسي باند ISM (2.4 GHz-2.45GHz)
فرکانس hop 1600 hops/sec
نرخ انتقال داده ۱Mbps
محدوده کاری حدود ۱۰ متر، قابل گسترش تا ۱۰۰ متر

 

چگونه ابزارهاي Bluetooth را شبكه كنيم؟
شبكه هاي Bluetooth برخلاف شبكه محلي بي سيم كه از ايستگاه هاي كاري بي سيم و Access Point تشكيل مي شود، فقط از client ها يا ايستگاه هاي كاري بي ¬سيم تشكيل مي شود. يك client مي تواند هر ابزار با قابليت Bluetooth فعال باشد.
ابزارهاي با قابليت Bluetooth به طور خودكار يكديگر را شناسايي كرده و شبكه تشكيل مي دهند. مشابه تمام شبكه هاي ad hoc، توپولوژي¬هاي شبكه¬ هاي Bluetooth مي توانند خودشان را بر يك ساختار موقت تصادفي مستقر كنند.
شبكه¬ هاي Bluetooth يك ارتباط master-slave را بين ابزارها برقرار ¬مي كنند.