Bezdrátové sítě přenášejí data rádiovými vlnami, mikrovlnami nebo světlem bez kabelů. V lokálních sítích se používá Wi-Fi podle normy IEEE 802.11, pro osobní zařízení Bluetooth, na velké vzdálenosti mobilní sítě, směrové spoje a satelity. Tato stránka popisuje druhy bezdrátových sítí, normy a pásma Wi-Fi, její součásti, způsob přístupu k médiu a zabezpečení.
Výhody a nevýhody bezdrátových sítí
- Výhody: není potřeba kabeláž (levnější a rychlejší instalace, i tam, kde kabel natáhnout nejde), mobilita uživatelů, snadné připojení mnoha malých zařízení.
- Nevýhody: signál se šíří i mimo budovu, a proto hrozí odposlech a neoprávněný přístup; rušení jinými zařízeními (mikrovlnná trouba, Bluetooth, sousední sítě); útlum zdmi a překážkami; nižší a méně stabilní rychlost než u kabelu; přenosovou kapacitu sdílejí všichni klienti jednoho přístupového bodu.
Druhy bezdrátových sítí
| Typ | Dosah | Technologie |
|---|---|---|
| WPAN – osobní | jednotky metrů | Bluetooth (IEEE 802.15.1), dříve IrDA (infračervené světlo), Zigbee, NFC |
| WLAN – lokální | desítky metrů | Wi-Fi (IEEE 802.11) |
| WMAN – metropolitní | kilometry | WiMAX (IEEE 802.16), směrové mikrovlnné spoje |
| WWAN – rozlehlá | celé státy | mobilní sítě: GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G), 5G; satelitní připojení |
- Bluetooth pracuje v pásmu 2,4 GHz na vzdálenost kolem 10 m (podle třídy až 100 m) a propojuje telefon se sluchátky, klávesnicí, hodinkami, autem.
- Bodové (point-to-point) spoje – mikrovlnné nebo laserové spoje na přímou viditelnost mezi dvěma anténami; propojují budovy nebo připojují vzdálené lokality.
- Mobilní síť GSM se skládá ze systému základnových stanic (vysílače a jejich řadiče), z přepínacího (ústřednového) systému a z operačního a podpůrného systému pro správu sítě.
- Satelitní připojení – geostacionární družice ve výšce asi 36 000 km mají velké zpoždění (kolem 600 ms tam a zpět); družice na nízké oběžné dráze (Starlink) mají zpoždění desítky ms.
Wi-Fi a norma IEEE 802.11
- IEEE 802.11 je norma pro bezdrátové lokální sítě, která popisuje fyzickou vrstvu a podvrstvu MAC linkové vrstvy. Pracuje v bezlicenčních pásmech 2,4 GHz, 5 GHz a 6 GHz – k provozu není potřeba povolení, ale je omezen vysílací výkon.
- Wi-Fi je obchodní značka organizace Wi-Fi Alliance, která certifikuje vzájemnou kompatibilitu zařízení podle IEEE 802.11. WLAN je obecné označení bezdrátové lokální sítě. Tyto tři pojmy tedy nejsou totéž.
Generace Wi-Fi
| Norma | Označení | Rok | Pásmo | Max. teoretická rychlost |
|---|---|---|---|---|
| 802.11 | – | 1997 | 2,4 GHz | 2 Mb/s |
| 802.11b | – | 1999 | 2,4 GHz | 11 Mb/s |
| 802.11a | – | 1999 | 5 GHz | 54 Mb/s |
| 802.11g | – | 2003 | 2,4 GHz | 54 Mb/s |
| 802.11n | Wi-Fi 4 | 2009 | 2,4 a 5 GHz | 600 Mb/s |
| 802.11ac | Wi-Fi 5 | 2013 | 5 GHz | 3,5 Gb/s (až 6,9 Gb/s) |
| 802.11ax | Wi-Fi 6 / 6E | 2019 / 2020 | 2,4, 5 (a 6) GHz | 9,6 Gb/s |
| 802.11be | Wi-Fi 7 | 2024 | 2,4, 5 a 6 GHz | přes 40 Gb/s |
Udávané rychlosti jsou teoretické maximum pro všechny prostorové proudy dohromady; skutečná rychlost jednoho klienta bývá několikrát nižší. Rychlost zvyšují širší kanály, modulace s více stavy (QAM), MIMO – více antén vysílá několik datových proudů současně – a u Wi-Fi 6 OFDMA, která rozdělí kanál mezi více klientů najednou.
Pásma a kanály
- 2,4 GHz – větší dosah a lepší průchod zdmi, ale jen 13 kanálů (v Evropě) širokých 20 MHz a vzdálených od sebe jen 5 MHz, takže se překrývají. Nepřekrývající se jsou kanály 1, 6 a 11 (v Evropě i 1, 5, 9, 13). Pásmo je přeplněné a ruší ho i mikrovlnné trouby a Bluetooth.
- 5 GHz – mnohem více nepřekrývajících se kanálů, které lze slučovat na 40, 80 i 160 MHz; vyšší rychlost, ale menší dosah. Na některých kanálech musí přístupový bod ustoupit radarům (DFS).
- 6 GHz (Wi-Fi 6E a 7) – nové, zatím málo rušené pásmo.
Součásti bezdrátové sítě
- Bezdrátová síťová karta – vestavěná v notebooku či telefonu, jako karta do slotu PCIe nebo USB adaptér.
- Přístupový bod (AP, access point) – vysílá síť, klienti komunikují přes něj a AP je propojuje s kabelovou sítí.
- Bezdrátový router – domácí zařízení, které spojuje přístupový bod, switch (obvykle 4 porty), router s NAT, DHCP server a firewall.
- Antény – všesměrové pro pokrytí okolí, směrové pro spoje na delší vzdálenost.
- Kontrolér (controller) – ve větších sítích centrálně spravuje desítky přístupových bodů.
Režimy sítě
- Infrastrukturní režim – klienti se připojují k přístupovému bodu (základní sada služeb BSS). Více přístupových bodů se stejným názvem sítě tvoří rozšířenou sadu ESS, ve které se klient může volně pohybovat (roaming).
- Ad-hoc režim (IBSS) – klienti spolu komunikují přímo, bez přístupového bodu.
- Mesh – přístupové body se propojují mezi sebou bezdrátově a pokrývají tak velký prostor bez kabelů.
Síť se identifikuje jménem SSID (Service Set Identifier); konkrétní přístupový bod má identifikátor BSSID, kterým je jeho MAC adresa.
Přístup k médiu: CSMA/CA
Rádiová stanice při vysílání neslyší ostatní, takže kolizi nedokáže zjistit jako Ethernet (CSMA/CD). Wi-Fi proto kolizím předchází metodou CSMA/CA: stanice naslouchá, zda je kanál volný, a pak ještě počká náhodnou dobu; každý správně přijatý rámec příjemce potvrdí zprávou ACK, a když potvrzení nepřijde, rámec se vyšle znovu. Volitelně si stanice médium předem „zamluví“ – pošle přístupovému bodu žádost RTS a vysílá až po odpovědi CTS, kterou slyší všechny stanice v dosahu AP. To řeší problém skryté stanice (dvě stanice slyší přístupový bod, ale ne sebe navzájem). Postup je podrobně popsán na stránce počítačové sítě – definice a dělení.
Wi-Fi je vždy poloviční duplex – v jednom kanálu v jednu chvíli vysílá jen jedno zařízení.
Zabezpečení Wi-Fi
Prostor, kde lze signál zachytit, se nedá přesně omezit, a hlavními hrozbami jsou proto odposlech provozu a neoprávněný přístup do sítě.
| Metoda | Hodnocení |
|---|---|
| otevřená síť | bez šifrování – kdokoli v dosahu vidí veškerý nešifrovaný provoz |
| skrytí SSID | neúčinné – název sítě se dá zachytit z provozu klientů |
| filtrování MAC adres | neúčinné – povolenou MAC adresu lze odposlechnout a nastavit si ji |
| WEP | zastaralé, prolomeno v roce 2001; heslo se dá zjistit během minut |
| WPA (TKIP) | přechodné řešení, dnes již nebezpečné |
| WPA2 (AES-CCMP) | bezpečné při dostatečně dlouhém heslu; krátké heslo lze uhodnout útokem hrubou silou |
| WPA3 (SAE) | současný standard; odolné proti hádání hesla, šifruje i otevřené sítě (OWE) |
- Personal (PSK) – všichni používají stejné sdílené heslo; vhodné pro domácnost.
- Enterprise (802.1X) – každý uživatel se přihlásí vlastním účtem, který ověří server RADIUS; vhodné pro firmy a školy (např. síť eduroam).
- Další zásady: změnit výchozí heslo správy routeru, vypnout WPS (snadno prolomitelné), oddělit hosty do samostatné sítě, aktualizovat firmware.
Otázky k opakování
- Jaký je rozdíl mezi pojmy WLAN, IEEE 802.11 a Wi-Fi? WLAN je obecně bezdrátová LAN, IEEE 802.11 je norma, Wi-Fi obchodní značka certifikovaných zařízení
- Jaké jsou výhody a nevýhody pásma 2,4 GHz oproti 5 GHz? 2,4 GHz má větší dosah a lépe prochází zdmi, ale jen 3 nepřekrývající se kanály a je rušené; 5 GHz je rychlejší a méně rušené, ale má menší dosah
- Které kanály v pásmu 2,4 GHz se nepřekrývají? 1, 6 a 11
- Jaký je rozdíl mezi infrastrukturním a ad-hoc režimem? v infrastrukturním komunikují klienti přes přístupový bod, v ad-hoc přímo mezi sebou
- Proč Wi-Fi používá CSMA/CA a k čemu slouží RTS/CTS? rádiová stanice při vysílání neslyší kolizi; RTS/CTS zamluví médium a řeší problém skryté stanice
- Proč skrytí SSID a filtrování MAC nejsou skutečné zabezpečení? SSID i povolené MAC adresy lze zachytit z provozu a MAC adresu si útočník nastaví
- Jaké zabezpečení Wi-Fi je dnes doporučené a proč se nepoužívá WEP? WPA3, případně WPA2 s dlouhým heslem; WEP byl prolomen a heslo z něj lze rychle získat
- Čím se liší WPA2-Personal a WPA2-Enterprise? Personal má jedno sdílené heslo, Enterprise ověřuje každého uživatele zvlášť přes 802.1X a RADIUS