Тема: Вводное слово. Стандарты беспроводной связи до-Wi-Fi эпохи. Этапы развития семейства стандартов 802.11. Место Wi-Fi в современных БСПД.
Формат: Обзорная лекция
Задача: дать начальное понятие о Wi-Fi, сформулировать критерии необходимости

Краткое содержимое
Вступительное слово о курсе лекций
История развития Wi-Fi
Виды Wi-Fi сетей
Где можно и нужно применять Wi-Fi

Вступительное слово / о курсе лекций
Добрый день. Меня зовут ___ и я вам прочитаю курс по беспроводным сетям Wi-Fi. Курс рассчитан на 13 лекций, а также 5 практических работ. Курс не входит в число обязательных предметов и на него не существует методичек, планов или шаблонов. Более того, в курсе нет обязательных теоретических знаний, которые я обязан вам дать. Поэтому главной и единственной моей задачей будет дать вам научить вас понимать, что вы делаете и что делают с вами. К сожалению, в моем случае это касается только беспроводных сетей.

Я всегда считал и продолжаю считать, что высшая техническая школа закладывает не конкретные знания, а умение работать с информацией и некое особое понимание сущностей того, что происходит. Гумманитарное образование достаточно однобоко. Историки знают, когда родился Гомер, политологи знают, как собрать людей на митинг, экономисты может быть даже понимают что такое индекс Доу-Джонса. Человек с техническим образованием практически универсален.

Поэтому задача моего курса лекций - это разложить по полочкам основы технологии Wi-Fi. Однако не стоит думать, что это очередной теоретический курс. Уверяю вас, что после него вы сможете работать с сетями Wi-Fi и, более того, вы будете понимать, что вы делаете и что при этом происходит на самом деле.

Еще несколько слов по поводу Wi-Fi
Этой технологии уже больше 10 лет. Если считать от момента когда яйцеголовые придумали его - то и все 20. На одном из практических заданий мы из 8 стандартных микросхем сделаем адаптер Wi-Fi.

Тем не менее, на сегодняшний день в России нет производителей Wi-Fi оборудования. Понимаете? в администрации Президента работают Wi-Fi сети, в воинских частях испытывают аппаратуру связи на Wi-Fi, а вот делать мы её не делаем. И, в 99% процентах случаев, не понимаем, как работают эти сети.

Но вернемся к Wi-Fi
На сегодняшний день большинство тех, кто пользуется компьютерами уже непосредственно общались с этой технологией, а для большинства, я думаю, она уже стала обыденным элементом жизни. Сегодня уже не вызывает особого восторга возможность завалиться с ноутбуком на диван и не запутаться при этом в проводах, а 10 лет назад это было просто невозможно. Благодаря тому, что сегодня Wi-Fi встречается в буквальном смысле на каждом углу он стал прост практически для всех. Кстати, это идеальная технология - незаметная и работающая. Подключить новый ноутбук/телефон/читалку к домашней Wi-Fi сети занимает максимум 5 минут. Если получается, конечно. Немного хуже всё становится, когда не получается, но, в конце концов, не так уж и часто это происходит.

Однако некоторой части общества (и мы с вами относимся к этой части) знания уровня «пользователь» недостаточно и наш курс будет посвящен теоретическому и практическому исследованию всех механизмов работы БСПД Wi-Fi. По окончанию курса вы будете знать уметь настроить любую Wi-Fi сеть практически в любых условиях, найти проблему в работающей сети, а также получить чужую и защитить свою информацию, передаваемую «по воздуху». Замечу, что стандарт Wi-Fi достаточно прост, подробно документирован и в силу этого является прекрасной базой для изучению других современных стандартов БСПД (например, WiMAX или LTE). Наш курс потребует некоторых предварительных знаний - в области стандартов радиосвязи, интернет-протоколов, алгоритмов шифрования. Например, я не собираюсь объяснять, что такое "модуляция сигнала", однако мы довольно подробно рассмотрим QFDM - вид модуляции радиосигнала, используемый в радиомодулях Wi-Fi. Или, например, мы не будем рассматривать в подробностях алгоритм шифрования AES, однако остановимся на особенностях его реализации в современных сетевых платах Wi-Fi некоторых производителей. В первую очередь курс рассчитан на то, что по его окончанию вы сможете на практике работать с программным и аппаратным обеспечением Wi-Fi сетей, причем на уровне, требующем весьма глубокой теоретической подготовки.

Как я уже говорил, в наш курс входит 13 лекций и 5 практических занятий. На лекциях мы рассмотрим теорию сетей Wi-Fi, начиная от основ радиосвязи и заканчивая подробным составом TCP-пакетов, передаваемых в сетях Wi-Fi. Практические занятия будут строится по двойственной схеме: на одних занятиях мы будем настраивать Wi-Fi сети - на других - находить и устранять неисправности; на одних - защищать беспроводные сети, на других - взламывать их или хотя бы нарушать их работу.

История развития Wi-Fi
Ладно, небольшой экскурс в историю. Скажите, вы получаете стипендию на карточки? Замечательно, тогда большинство из вас уже сталкивались с компанией, которая самая первая в мире разработала и даже запустила в производство оборудование для беспроводных сетей. Компания эта называется NCR Corporation и нам она известна в основном по банкоматам ее производства, а в 1986 году эта компания разработала (и в 1988 году выпустила на рынок) технологию WaveLan – первый в мире беспроводной аналог Ethernet-сетей. Работала WaveLan аналогично самым современным сетям Wi-Fi, структура сети также состояла из клиентских устройств и точек доступа, использовалась та же радиочастота и теоретическая скорость передачи данных доходила до 2 Мб/сек. Развитие WaveLan остановилось на уровне Windows 95 и подробно мы её рассматривать не будем.

После ряда реорганизаций, подразделение, занимавшееся созданием и развитием Wi-Fi было расформировано, однако еще в 1988 году разработчики WaveLan передали описание технологии в Комитет по стандартизации IEEE и предложили сделать на основе этой технологии международный стандарт для организации беспроводных сетей, аналогичных Ethernet. В Комитете по стандартизации была создана рабочая группа, результатом деятельности которой стало перерождение в 1997 году WaveLan в виде действующего стандарт IEEE 802.11 (так называемый "базовый стандарт"). Технические характеристики 802.11 совпадали с WaveLan - частота 2,4 ГГц, скорость - 1-2 Мб/сек.

По большому счету, весь этот исторический хлам под названием "история беспроводных сетей" нас должен интересовать весьма мало, проблема в том, что встретить Wi-Fi сеть стандарта 802.11a сейчас абсолютно не проблема. Поэтому будьте любезны, перенесите данную таблицу в ваши конспекты.

Дальше работа закипела. Уже в 1999 году вышло улучшение стандарта, позволившее достигнуть скоростей в 5,5 и 11 Мб/сек, при этом улучшение было столь значительно, что получило отдельный индекс - 802.11b. В 2001 году в очередной версии стандарта 802.11а использовали частоту 5,5 ГГц и достигли скорости в 54 Мб/сек, правда ценой совместимости с предыдущими версиями. В 2003 году удалось получить такую же скорость (54 Мб/сек) на частоте 2,4 ГГц, причем оборудование было обратно совместимо с 802.11b. Этот вариант получил название 802.11g и до сих пор остается наиболее широко распространенным среди производителей оборудования и покупателей. Последней на сегодняшний день разработкой Комитета 802.11 IEEE стал стандарт 802.11n, позволяющий достигать скорости в 600 Мб/сек, работать с использованием частот 2,4 или 5 ГГц, да к тому же являющийся обратно совместимым со стандартами a/b/g. Конечно, не стоит думать, что на этом семейство стандартов 802.11 заканчивается. На самом деле, на сегодняшний день в семейство входит 24 стандарта и 2 рекомендации, просто большинство из них регламентируют отдельные аспекты беспроводных сетей и не являются основополагающими.

Виды Wi-Fi сетей
Wi-Fi вовсе не универсальная штука. Эта технология - как продукция Apple - практически идеально выполняет свои функции, но не дает сделать ни шагу в сторону. Точнее, что бы сделать этот шаг - систему нужно сломать. Впрочем, это тема последующих лекций.

Итак, существует всего навсего два варианта использования Wi-Fi для связи между компьютерами:

1. Во-первых, с помощью Wi-Fi можно соединить два компьютера между собой. (примитив на доске). Самое приятное, что это для этого ничего больше, кроме собственно компьютеров, и не нужно, да и настраиваются компьютеры за 3 минуты. Оба. Если повезет.

2. Во-вторых, в Wi-Fi сеть можно соединить произвольное количество компьютеров. Правда, для этого понадобится дополнительное устройство - точка доступа. (примитив на доске).

Все. На этих двух вариантах строится вся индустрия wi-fi.

Где можно и нужно применять Wi-Fi
В начале этого века (2002-2004гг.) Wi-Fi пророчили важнейшую роль в будущем, однако на сегодняшний день – это все лишь одна из технологий БСПД, и об этом нельзя забывать.

Вообще ситуация вокруг Wi-Fi на сегодняшний день несколько парадоксальна. С одной стороны существует ряд людей (и, соответственно, организаций, им подчиненных), настойчиво стремящийся использовать Wi-Fi сети везде, где только можно. Их аргументы достаточно серьезны:

Сети развертываются быстро
Сети развертываются недорого
С другой стороны, очень многие Wi-Fi не выносят "на дух". Аргументы не менее весомые:

Надежность

Безопасность
Истинна, как всегда, где-то рядом. Многим из вас придется в какой-то момент принимать решение об архитектуре и технологии будущей сети и здесь нужно четко понимать одну вещь - какие требования будут предъявляться к этой сети.

Во время лабораторных работы вы увидите каждое из этих свойств воочию, а сейчас запишите и запомните:

Wi-Fi - это быстро и дешево, но очень-очень-очень ненадежно.
Сегодня Wi-Fi это не просто технология связи - Wi-Fi используют для рекламы (вспомните разные кафешки с логотипом "Wi-Fi Free"), существуют Wi-Fi сообщества (между прочим - десятки тысяч человек), обменивающихся доступом к Wi-Fi сетям (некоторые еще и зарабатывают на этом). Эту технологию используют даже для определения координат и, как утверждается, точность при этом выше GPS. Ну, или ГЛОНАСС.

Примером такой навигационной системы можно назвать сервис altergeo, позволяющий получать данные о местонахождении по результатам сканирования близлежащих хот-спотов Wi-Fi. (стоит ли вспоминать про гугл?)

Материалы, полезные для самостоятельного изучения:
1. ru.wikipedia.org
2. wi-fi.org