Sieci bezprzewodowe w kwalifikacji INF.02: najważniejsze zasady, przykłady i 93 powiązane pytania w banku.
Sieć bezprzewodowa dzieli jedno medium radiowe między wszystkie urządzenia pracujące na tym samym kanale. Liczby z pudełka routera opisują chwilową szybkość transmisji w warstwie fizycznej, a nie przepustowość, jaką dostanie pojedynczy laptop. W projektowaniu i diagnozie liczą się cztery wielkości: standard, numer i szerokość kanału, poziom sygnału w dBm oraz sposób szyfrowania. Każdą z nich da się zmierzyć albo policzyć na kartce, bez zgadywania.
Standardy od 802.11b do 802.11ax
802.11b osiąga w paśmie 2,4 GHz 11 Mb/s, 802.11a w 5 GHz 54 Mb/s, tyle samo co 802.11g w 2,4 GHz. 802.11n (Wi-Fi 4) dodaje MIMO, kanały 40 MHz i pracę w obu pasmach, przy czym 600 Mb/s wymaga czterech strumieni przestrzennych i skróconego odstępu ochronnego, a typowa karta 2x2 kończy na 300 Mb/s. 802.11ac (Wi-Fi 5) pracuje wyłącznie w 5 GHz i dokłada kanały 80 oraz 160 MHz i modulację 256-QAM. 802.11ax (Wi-Fi 6) wraca do 2,4 GHz i wprowadza OFDMA, czyli podział kanału na porcje podnośnych przydzielane różnym stacjom w jednej transmisji.
Podane wartości to szybkości warstwy fizycznej dla najlepszego przypadku, a nie przepustowość widziana przez użytkownika. Medium jest półdupleksowe, a potwierdzenia, odstępy międzyramkowe i rywalizacja o dostęp zjadają czas antenowy, więc w b, g i a realny transfer wynosi około połowy liczby ze specyfikacji, a w n i ac dzięki agregacji ramek od 60 do 70 procent. Jeden klient 802.11b w zasięgu wymusza mechanizmy ochronne w postaci RTS/CTS lub CTS-to-self i obniża wydajność całej komórki, także tej pracującej w nowszym standardzie.
Kanały 1, 6 i 11 oraz wybór pasma
Środek kanału n w paśmie 2,4 GHz leży na częstotliwości 2407 + 5n MHz, więc kanał 1 to 2412 MHz, kanał 6 to 2437 MHz, a kanał 11 to 2462 MHz. Sygnał OFDM zajmuje około 20 MHz, starszy DSSS z 802.11b nawet 22 MHz, a odstęp między środkami kanałów 1 i 6 wynosi 25 MHz, dlatego ta trójka praktycznie się nie nakłada. Kanał 3 leży 10 MHz od kanału 1 i 15 MHz od kanału 6, czyli zakłóca jednocześnie oba. W Polsce dostępne są kanały od 1 do 13, a kanał 14 jest dopuszczony tylko w Japonii i wyłącznie dla 802.11b.
Rozłączne kanały są w 2,4 GHz tylko trzy, więc kanał 40 MHz w gęstej zabudowie zwykle szkodzi bardziej, niż pomaga, bo zajmuje dwa z nich i podnosi poziom szumu u sąsiadów. W tym samym paśmie pracują kuchenki mikrofalowe, Bluetooth oraz część kamer i słuchawek. Pasmo 5 GHz daje w Europie 19 kanałów po 20 MHz, ale kanały od 52 do 140 wymagają DFS, czyli nasłuchu radaru i natychmiastowego zejścia z kanału po jego wykryciu, co bywa widoczne jako kilkuminutowa cisza przy starcie punktu dostępowego.
Moc sygnału, EIRP i tłumienie przeszkód
Poziom odbieranego sygnału podaje się w dBm i jest to liczba ujemna: -67 dBm to typowa granica dla wideo i rozmów głosowych, -70 dBm wystarcza do przeglądania stron, a poniżej -80 dBm połączenie się rwie. Sama wartość w dBm nie rozstrzyga jednak o prędkości, bo liczy się odstęp od szumu: przy tle -95 dBm sygnał -67 dBm daje 28 dB zapasu, a obok zakłócającego sąsiada podnoszącego tło do -80 dBm zostaje 13 dB i modulacja spada. Moc wypromieniowana EIRP to moc nadajnika powiększona o zysk anteny i pomniejszona o straty kabla, zatem 20 dBm + 5 dBi - 2 dB daje 23 dBm, czyli około 200 mW. W paśmie 2,4 GHz obowiązuje w Unii limit EIRP 20 dBm, to jest 100 mW, więc taki zestaw wymaga zmniejszenia mocy nadajnika o 3 dB.
Przeszkody zabierają decybele: ścianka gipsowo-kartonowa około 3 dB, mur ceglany od 6 do 8 dB, strop żelbetowy kilkanaście, a blacha lub siatka w tynku niemal wszystko. Klient, który przy punkcie dostępowym widzi -55 dBm, za żelbetem o tłumieniu 12 dB zobaczy około -67 dBm, czyli dokładnie na granicy przydatności do rozmowy głosowej. Na tej samej trasie 5 GHz tłumi się mocniej, bo sama różnica częstotliwości daje około 7 dB straty więcej niż 2,4 GHz, co w wolnej przestrzeni odpowiada zasięgowi krótszemu ponad dwukrotnie.
WEP, WPA2 i WPA3
WEP używa szyfru strumieniowego RC4 z 24-bitowym wektorem inicjującym wysyłanym otwartym tekstem. Przestrzeń 16,7 miliona wartości brzmi obiecująco, ale przy ruchu rzędu tysiąca ramek na sekundę wyczerpuje się w kilka godzin, a powtórzenie wektora staje się prawdopodobne już po kilku tysiącach ramek, zgodnie z paradoksem urodzinowym. Integralności pilnuje liniowa suma CRC-32, którą atakujący przelicza razem ze zmienioną treścią, więc podmieniona ramka przechodzi jako poprawna. Odzyskanie klucza z zebranego ruchu jest dziś kwestią minut, a na tym samym RC4 opierał się również wycofany TKIP z pierwszego WPA.
WPA2-Personal szyfruje algorytmem AES w trybie CCMP i pozostaje poprawnym wyborem, ale klucz sesyjny powstaje w czterostopniowym uzgodnieniu wyprowadzanym z hasła, więc przechwycenie tego uzgodnienia, zwykle wymuszone podrobioną ramką rozłączającą, pozwala łamać hasło offline i słabe hasło padnie w kilka minut. WPA3-Personal zastępuje tamto uzgodnienie mechanizmem SAE, w którym każda próba hasła wymaga osobnej wymiany z punktem dostępowym, przez co atak słownikowy z pliku przestaje działać, i dodatkowo wymusza ochronę ramek zarządzania według 802.11w. Osobno należy wyłączyć WPS: ośmiocyfrowy PIN ma ostatnią cyfrę kontrolną, co daje dziesięć milionów kombinacji, lecz sprawdzanie połówkami zbija je do 11000 prób.
Ukryty SSID i filtrowanie adresów MAC
Ukrycie SSID usuwa nazwę sieci wyłącznie z rozgłaszanych ramek beacon. Nazwa nadal jedzie otwartym tekstem w żądaniach i odpowiedziach sondujących oraz w ramce asocjacji, więc nasłuch trzeba prowadzić tylko do chwili, aż podłączy się dowolny klient. Skutek uboczny jest odwrotny do zamierzonego, bo laptop z zapamiętaną ukrytą siecią sam rozgłasza tę nazwę w każdym miejscu, w którym jej szuka, co ułatwia śledzenie użytkownika i podstawienie fałszywego punktu dostępowego o takiej samej nazwie.
Filtrowanie adresów MAC opiera się na polu nagłówka ramki, które przy WPA2 również leci otwartym tekstem, ponieważ szyfrowana jest treść ramki, a nie jej nagłówek. Podsłuchanie dozwolonego adresu i ustawienie go u siebie to jedna komenda w systemie, a sama lista wymaga ręcznej aktualizacji przy każdym nowym urządzeniu, co szybko staje się kosztem bez efektu. Realną ochronę daje dopiero szyfrowanie WPA2 lub WPA3 z długim losowym hasłem albo tryb Enterprise z 802.1X i serwerem RADIUS, w którym każdy użytkownik ma własne poświadczenia i własny klucz sesji.
Tryby pracy punktu dostępowego
W trybie punktu dostępowego urządzenie pracuje jak most i przenosi ramki między siecią radiową a przewodową w obrębie jednej podsieci, a adresy rozdaje osobny router lub serwer DHCP. Tryb routera dokłada NAT, własny serwer DHCP i zaporę, czyli tworzy drugą podsieć za pierwszą. Tryb klienta zamienia punkt dostępowy w kartę radiową dla sprzętu wyposażonego wyłącznie w port Ethernet, na przykład drukarki sieciowej lub telewizora. Most bezprzewodowy łączy radiolinią dwa segmenty sieci, zwykle w dwóch budynkach, i w czystej postaci nie obsługuje przy tym zwykłych klientów.
Wzmacniacz z jednym radiem odbiera ramkę i nadaje ją dalej na tym samym kanale, więc każdy bajt zajmuje czas antenowy dwa razy i przepustowość spada o połowę, natomiast systemy mesh z osobnym radiem na łącze między punktami tej straty nie mają. Przy kilku punktach dostępowych ustawia się wspólny SSID, ten sam typ zabezpieczeń i to samo hasło, ale różne kanały, w 2,4 GHz kolejno 1, 6 i 11. Komórki powinny zachodzić na siebie na tyle, żeby na ich styku sygnał nie spadał poniżej -67 dBm, bo przy słabszym pokryciu klient trzyma się starego punktu zamiast przełączyć się na bliższy.
Z tym działem powiązano 93 pytania w banku INF.02. Na ekranie Wszystkie pytania wybierz jeden z tagów: wifi. Możesz wtedy przejrzeć zadania tylko z interesującego Cię obszaru.