Wireless Networks

Kommunikation zwischen Terminals ohne Kabelverbindung

Ein Wireless Network oder auch ein drahtloses Netzwerk beschreibt ein Netzwerk, in dem eine Kommunikation von mindestens zwei Terminals möglich ist, ohne dass eine Kabelverbindungen bestehen muss. Durch Wireless Networks hat der Benutzer eine gewisse Mobilität, da er sich innerhalb des Abdeckungsbereichs des Netzwerks frei bewegen kann und überall die Verbindung aufrecht erhalten wird.

Die Verbindung der Wireless Networks wird durch radioelektrische Wellen, anstatt durch die herkömmlichen Kabel erzeugt. In diesem Bereich gibt es mehrere Technologien, die sich in gewissen Punkten wie der Datenübertragungsrate voneinander differenzieren.

Da Arbeiten, wie das Kabelverlegen, bei der Installation von Wireless Networks wegfallen, sind diese Netzwerke sehr beliebt und man ist dadurch erpicht rasche Weiterentwicklungen und Innovationen in den Technologien zu erzielen.

Wireless Networks – die Vorteile im Überblick

  • Geringere Ausgaben, da man sich durch die drahtlosen Netzwerke die Kosten und zeitintensive Verkabelung des Netzwerkes, aber auch von Zusatzgeräten wie Druckern sparen kann.
  • Der Zugang ist von jedem beliebigen Ort innerhalb des Abdeckungsbereiches möglich.
  • Wireless Networks bieten bei richtigen Sicherheitseinrichtungen eine genauso hohe Sicherheit vor unerwünschten Zugriffen Dritter wie kabelgebundene Netzwerke. Dies ist durch bestimmte Sicherheitsfunktionen gewährleistet, wie die Datenverschlüsselung beim Übertragen von Informationen, die Benutzerauthentifizierung und dem separaten Zugang für Gäste.

Wireless Networks – die drei gängigsten Betriebsarten

  1. Infrastruktur Modus
    Diese Betriebsart ist die am weitesten verbreitet und wird vor allem in Privathaushalten genutzt. Ein WLAN Access Point oder ein drahtloser Router ist dafür zuständig, alle WLAN Clients zu koordinieren. Dies geschieht durch die mehrmalige Sendung von kleinen Datenpakten (Beacons) pro Sekunde an die Stationen im Abdeckungsbereich des Netzwerks. Diese Beacons (deutsch = Leuchtfeuer) enthalten u.a. die Art der Verschlüsselung und den Netzwerknamen (SSID). Durch die Beacons wird nicht nur der Verbindungsaufbau erheblich erleichtert, sondern auch die Überwachung der Empfangsleistung überprüft. Der Empfang der Beacons ist allerdings noch keine Gewährleistung für eine stabile Verbindung.

  2. Ad-Hoc-Modus
    Jeder Teilnehmer in einem Ad-Hoc-Netzwerk ist gleichwertig und es gibt nicht wie beim Infrastruktur Modus einen Access Point, der die anderen koordiniert. Somit übernimmt jeder Client zur gleichen Zeit die Aufgaben und Funktionen zur Koordinierung, die sonst der Access Points ausführt.

    Die Ad-Hoc-Netze lassen sich wie die Netze des Infrastruktur Modus‘ schnell und einfach einrichten und aufbauen. Alle teilnehmenden Stationen im Netz benutzen ebenfalls denselben Netzwerknamen und Verschlüsselung. Der Ad-Hoc-Modus eignet sich nur für eine geringe Anzahl von Stationen, die sich auch relativ nahe beieinander befinden müssen, da ansonsten keine Verbindung zustande kommen kann. Ein Beispiel hierfür wären Bluetooth oder Infrarot Verbindungen.

    Um eine Lösungen für diese Problematik zu finden werden zurzeit Stationen mit Routing Funktionen getestet und erforscht. So wäre es möglich Daten oder Informationen auszutauschen, ohne dass sich die Stationen in einer bestimmten physischen Reichweite zueinander befinden müssten.

  3. Wireless Distribution System (WDS)
    Diese Betriebsart wird meist mit zwei getrennt voneinander im Infrastruktur Modus arbeitenden Netzwerken verwendet. Somit besitzen beide Netzwerke einen eigenen Access Point. Diese beiden Access Points verbinden dann die WLANs miteinander, wodurch eine größere Netzabdeckung erreicht wird. Dieser Effekt lässt sich auch durch einen Repeater-Modus erzielen. Hier dient ein extra Access Point als Repeater, der das vorhandene Signal wiederholt und somit verstärkt.

Kategorische Unterteilung der Wireless Networks nach Abdeckungsbereich

Der Abdeckungsbereich eines Wireless Networks definiert den Raum der Konnektivität. Die drahtlosen Netzwerke lassen sich aufsteigend nach ihrem Abdeckungsbereichs wie folgt einteilen:

  1. Wireless Personal Area Network (WPAN) z.B. Bluetooth
  2. Wireless Local Area Network (WLAN) z.B. Wi-Fi
  3. Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) z.B. Wimax
  4. Wireless Wide Area Network (WWAN) z.B. UMTS

Frequenzen

Bei den WLAN Standards 802.11a, b, g und h beträgt die Kanalbandbreite 20MHz, bei 802.11n schon 40MHz und bei 802.11ac sogar 80 bis 160 MHz.

Datenübertragungsraten

Bei den Datenübertragungsraten sind nicht die eigentlichen Brutto Werte aussagekräftig, sondern die Netto Werte. Alle Teilnehmer in einem Netz benutzen nämlich ein und dieselbe Kanalbandbreite für Up- und Downloads. Somit sind die Netto Beträge in der Praxis als realistisch anzusehen und entsprechen im besten Fall der Hälfte der Brutto Beträge.Desweiteren unterscheidet man noch zwischen zwei Arten der Übertragung: Zum einen ist die Übertragung via Einzelträger(DSSS) und zum anderen via Mehrträger (OFDM) möglich.

Sicherheit der Wireless Networks

Ohne Vorkehrungen zur Gewährleistung der Netzwerksicherheit, sind Wireless Networks sehr anfällig gegen Angriffe von außen. Zwei unumgängliche Maßnahmen sind die Verschlüsselung und die Authentifizierung mit Kennwörtern, um die Sicherheit des Netzwerkes deutlich zu erhöhen.

  1. Verschlüsselung
    Wired Equivalent Privacy (WEP) gilt als Standard des WLAN 802.11 und dient zur Verschlüsselung, die durch einen Algorithmus erfolgt. Diese Verschlüsselungen haben eine Länge von 64 bis 256 Bit. Allerdings reichen diese nicht aus, um vor einem Zugriff von Dritten zu schützen, deshalb wurden Ergänzungen wie WEPplus oder Wi-Fi entwickelt. Als Nachfolger des WEP wird der neue Standard bei 802.11i angesehen, namens Advanced Encryption Standard (AES), der bis dato als nicht entschlüsselbar gilt.

  2. Authentifizierung
    Zur Authentifizierung von Clients dient das Extensible Authentication Protocol (EAP), welchem es möglich ist auf RADIUS-Server zurückzugreifen.