Trådlöst lokalt nätverk

Trådlöst lokalt nätverk [ ˈwaɪəlɪs ləʊkl ˈɛəɹɪə ˈnɛtwɜːk ] (kort trådlöst LAN eller W-LAN , vanligtvis WLAN [ ˈveːlaːn ]; tyskt trådlöst lokalt nätverk ) beskriver ett lokalt radionätverk , vanligtvis med hänvisning till en standard från IEEE 802.11- familjen. I allmänhet betyder WLAN på tyska ett trådlöst nätverk ("gratis WLAN"). Det är en pseudo-anglicism eftersom ordet inte används på engelska med denna betydelse. På engelska och andra språk kallas ett trådlöst nätverk i allmänhet Wi-Fi ("gratis WiFi"). Tekniskt hänvisar WLAN och Wi-Fi till två olika saker: WLAN hänvisar till det trådlösa nätverket , medan Wi-Fi hänvisar till certifiering av Wi-Fi Alliance baserat på IEEE 802.11-standarden.

Till skillnad från det trådlösa personliga områdesnätverket (WPAN) har WLAN större överföringseffekter och intervall och erbjuder i allmänhet högre dataöverföringshastigheter . WLAN representerar anpassningar av lager 1 och 2 i OSI -referensmodellen, medan i WPANs z. B. en nätverksanslutning upprättas via en emulering av den seriella gränssnittet tillhandahålls i nätverksprotokollet och PPP eller SLIP . OFDM -moduleringsmetoden används mestadels i WLAN idag .

Denna artikel handlar främst om licensfria standarder och frekvensband.

Driftsätt

WLAN kan - beroende på hårdvaruutrustning och operatörens behov - drivas i olika lägen:

Infrastrukturläge

Infrastrukturläget har liknande struktur som mobilnätet: En trådlös åtkomstpunkt , ofta i form av en router , som samordnas av alla klienter och skickar in justerbara intervaller (vanligtvis tio gånger per sekund) små datapaket, så- kallas engelska "beacons" , Beacon ' (jfr. " Radio beacon "), till alla stationer i receptionen. Fyrarna innehåller bland annat. följande information:

• Nätverksnamn (" Service Set Identifier ", SSID),
• Lista över överföringshastigheter som stöds,
• Typ av kryptering.

Denna "radiofyr" gör det mycket enklare att upprätta en anslutning, eftersom klienterna bara behöver känna till nätverksnamnet och eventuellt några parametrar för krypteringen. Samtidigt gör den konstanta sändningen av beacon -paketen det möjligt att övervaka mottagningskvaliteten - även om inga användardata skickas eller tas emot. Fyrar skickas alltid med den lägsta överföringshastigheten (1 Mbit / s), så framgångsrik mottagning garanterar inte en stabil anslutning till nätverket.

SSID -överföringen (sändning) kan vanligtvis inaktiveras, även om den bryter mot den faktiska standarden. Detta gör den trådlösa åtkomstpunkten osynlig. I denna variant upprättar dock klienterna aktivt anslutningen genom att aktivt söka efter alla lagrade nätverksnamn för "dolda" nätverk när som helst om det inte finns någon anslutning. Problemet här är att denna information enkelt kan utnyttjas för en attack på slutenheterna genom att angriparen simulerar närvaron av åtkomstpunkten .

Eftersom WLAN använder samma adressering som Ethernet på datalänkskiktet (lager 2 i OSI -modellen ) kan en anslutning till trådbundna nätverk (i WLAN -jargong "Distribution System", DS) enkelt upprättas via en trådlös åtkomstpunkt med ett Ethernet förbindelse. Som ett resultat kan ett Ethernet -nätverkskort inte skilja på om det kommunicerar med ett annat Ethernet -nätverkskort eller (via en åtkomstpunkt) med ett WLAN -kort. Du måste dock konvertera mellan 802.11 (WLAN) och 802.3 (Ethernet).

Standarden föreskriver konstruktion av stora WLAN med flera basstationer och oavbruten byte av klienter mellan de olika basstationerna. I praktiken finns det dock problem:

• Basstationernas frekvensområden överlappar varandra och leder till störningar.
• Eftersom - i motsats till mobilnät - hela "intelligensen" finns i klienten, finns det ingen verklig överlämning mellan olika basstationer. En klient söker normalt bara efter en ny basstation om kontakten med den föregående redan har brutits.

En lösning på detta problem är att flytta kontrollfunktionerna till basstationerna eller nätverket: En central instans kan bättre styra frekvenser, överföringseffekt etc. B. initiera en överlämning. Eftersom basstationerna tappar en del av sin funktionalitet i ett sådant scenario och måste kunna kommunicera direkt med den centrala instansen, pågår arbete med motsvarande enhetsklasser (lätt åtkomstpunkt) och protokoll. Egna lösningar har funnits i ett antal år, men öppna standarder (t.ex. Lightweight Access Point Protocol ) arbetar fortfarande på. Diskussioner väcks främst kring frågan om vilken enhet som ska ta över vilka funktioner.

Ad hoc -läge

I ad-hoc- läge skiljer sig ingen station särskilt, men alla är lika. Ad-hoc-nätverk kan installeras snabbt och utan större ansträngning, men annan teknik, till exempel Bluetooth , är vanligare för spontana nätverksanslutningar av färre slutenheter .

Kraven för ad-hoc-läge är desamma som för infrastrukturläge: Alla stationer använder samma nätverksnamn (" Service Set Identifier ", SSID) och eventuellt samma inställningar för kryptering. Eftersom det inte finns någon central instans (åtkomstpunkt) i ett ad hoc -nätverk måste dess koordineringsfunktion övertas av slutenheterna. Vidarebefordran av datapaket mellan stationerna tillhandahålls inte och är i praktiken inte lätt möjligt, eftersom det i ad hoc-läge inte utbyts information som skulle kunna ge de enskilda stationerna en överblick över nätverket. Av dessa skäl är ad-hoc-läget endast lämpligt för ett mycket litet antal stationer som på grund av sändarnas begränsade räckvidd också måste vara fysiskt nära varandra. Om så inte är fallet kanske en station inte kan kommunicera med alla andra stationer eftersom de helt enkelt inte längre tar emot en signal.

För att åtgärda detta problem kan de deltagande stationerna utrustas med routningskapacitet så att de kan vidarebefordra data mellan enheter som inte ligger inom varandras överföringsområde. Insamling och utbyte av routningsinformation är en del av uppgraderingen av ett ad hoc -nätverk till ett mobilt ad hoc -nätverk: mjukvarukomponenter på varje station samlar in och utbyter data (t.ex. om "stationernas" synlighet ", anslutningskvalitet etc.) från varandra och fatta beslut om vidarebefordran av användardata. Forskning på detta område har ännu inte slutförts och har förutom en lång rad experimentella protokoll ( AODV , OLSR , MIT RoofNet , BATMAN etc.) och standardiseringsförslag ( Hybrid Wireless Mesh Protocol , 802.11s) också några kommersiella lösningar (t.ex. Ciscos Adaptive Wireless Path Protocol ). Se i detta sammanhang också: Gratis trådlöst nätverk .

Trådlöst distributionssystem (WDS) och upprepning

Det finns olika metoder för att öka utbudet av befintliga radionät eller ansluta trådbundna nätverk via radio ( trådlös överbryggning ) → se Trådlöst distributionssystem .

Frekvenser och dataöverföringshastigheter

Frekvenser

Hittills har två licensfria frekvensblock från ISM-banden släppts för trådlösa nätverk :

Dataöverföringshastigheter

Datahastigheter för utvalda moduleringar

Följande tabell listar bara de standarder och frekvensband som är gratis för alla. Licensierade personer, som t.ex. B. IEEE 802.11y i 3,6 GHz -bandet ingår inte.

MIMO

anger antalet antenner som krävs och därmed dataströmmarna för den angivna överföringshastigheten. MIMO 3 × 3 innebär att det finns tre antenner vid både sändnings- och mottagningsstationerna och kan därför sända tre dataströmmar parallellt. Teoretiskt sett tredubblar detta datahastigheten jämfört med SISO (1 × 1); i praktiken ger varje extra antenn mindre och mindre vinst. Ansträngningen för att sända och ta emot enheter ökar linjärt, att för signalbehandling ökar ännu mer linjärt.
Stationen med det mindre antalet antenner bestämmer antalet möjliga dataströmmar och därmed anslutningens bruttodatahastighet. Bruttodatahastigheten är z. B. av 2 × 1, 3 × 1, 4 × 1, 1 × 2, 1 × 3, 1 × 4 identiska med 1 × 1; 3 × 2, 4 × 2, 2 × 3, 2 × 4 identiska med 2 × 2; 4 × 3, 3 × 4 identiska med 3 × 3. För mottagare som bara har en antenn (t.ex. många smartphones och äldre WLAN -pinnar) är endast SISO (1 × 1) eller MISO (2 × 1, 3 × 1, etc.) möjlig. Som ett resultat kan bruttodatahastigheter på maximalt 72 Mbit / s vanligtvis endast uppnås med 11n och 433 Mbit / s med 11ac-kompatibla enheter.
Om z. Till exempel, om åtkomstpunkten har tre antenner (3x3 MIMO) och klienten bara har två antenner (2x2 MIMO), blir resultatet en 3x2 MIMO och nettodatahastigheten för 802.11ac -komponenter ökar med cirka 20 procent jämfört med en 2x2 ström.

Flera mottagande enheter

Det bör noteras att alla enheter delar bandbredden för att skicka och ta emot på samma kanal. Dessutom innehåller de angivna bruttodataöverföringshastigheterna protokollets overhead, det vill säga administrativa data, så även under optimala förhållanden är den uppnådda nettotransmissionshastigheten bara lite över hälften av bruttodata.

802.11g / n i kompatibilitetsläge med 802.11b

Vid blandad drift (802.11b + g) kan överföringshastigheten sjunka betydligt jämfört med ren 802.11g -drift. Nettodataöverföringshastigheterna kan realistiskt uppnås i praktiken under optimala förhållanden. Om möjligt bör du undvika kompatibilitetsläget med 802.11b och istället för 802.11b + g eller 802.11b + g + n, aktivera bara 802.11g eller 802.11g + n i routern.

Dataöverföring på applikationsnivå

Uppmätt applikationsspecifik UDP-dataflöde med 802.11g

Uppmätt applikationsspecifik UDP-dataflöde med 802.11n (40 MHz bandbredd)

Den teoretiskt möjliga genomströmningen på OSI -lager 2 ges ofta . För användaren är dock den faktiska dataflödet på OSI lager 5 relevant. IEEE802.11 -standarden delar WLAN i olika varianter (b, g, n, a), som var och en har olika teoretiskt möjliga datahastigheter. Dessa varianter är igen uppdelade i moduleringstyper. För alla varianter beror dataöverföringen dock inte bara på signalstyrkor och den resulterande moduleringen, utan också till stor del på bl.a. beror på förpackningsstorleken.

I en typisk situation är en av anslutningens slutpunkter på WLAN, den andra på det trådbundna Ethernet. Därför måste datapaketet passera WLAN (802.11) och z. B. konverterat till Ethernet (802.3) och vice versa. På grund av de olika paketlängderna för mediet påverkar programmets paketstorlek genomströmningen. Små paketapplikationer, t.ex. B. VoIP, ha en sämre dataflöde än de med stora paket, z. B. HTTP -överföringar. Detta kan också ses tydligt i de två graferna och tabellen, som spelades in med ett avstånd på 25 m mellan WLAN -slutpunkterna.

Överföringstyp: enkel transportör (DSSS)

Både frekvens och kodspridning används med följande hastigheter. Priserna med PBCC är valfria tillägg och stöds oftast inte.

Överföringstyp: multibärare (OFDM, 20 MHz kanalbredd)

En konvolutionskod med en informationshastighet på 1/2 används för följande hastigheter . Informationshastigheterna 2/3 och 3/4 uppstår genom efterföljande punktering av den tidigare genererade bitströmmen med informationshastigheten 1/2, dvs. H. några av de uppsägningar raderas.

Frekvenser och kanaler

I Tyskland är Federal Network Agency (BNetzA) ansvarig för frekvensallokering , i Österrike Rundfunk und Telekom Regulierungs-GmbH (RTR), i Schweiz Federal Office of Communication (OFCOM). De nationella myndigheterna är baserade på myndigheter på högre nivå som ETSI i Europa och internationellt enligt ITU .

Frekvenstilldelningarna i 2,4 GHz -bandet och i 5 GHz -bandet finns på BNetzA -webbplatsen för Tyskland och på RTR -webbplatsen för Österrike.

2,4 GHz -anteckningar

Frekvensområdet i 2,4 GHz -bandet var uppdelat i 14 kanaler; i nästan alla länder kan endast de första 13 användas. Tidigare var endast kanaler 10 och 11 tillåtna i Spanien och kanaler 10 till 13 i Frankrike.

Även om kanalavståndet (förutom kanal 14) är 5 MHz, kräver en radioanslutning en bandbredd på 20 MHz (802.11b 22 MHz). För att undvika störningar måste icke-överlappande frekvensområden med ett avstånd på fyra kanalnummer väljas för rumsligt överlappande radioceller. Kanalkombinationerna 1, 5, 9, 13 (i USA 1, 6, 11) måste därför användas för radioceller som inte överlappar varandra.

På grund av FCC: s låga frekvensområde kallas även amerikanska kort för "världskort". Detta för att understryka att de kan användas i de flesta länder.

Det måste beaktas att WLAN -kanalerna 9 och 10 ligger nära toppvärdet för läckfrekvensen för vanliga hushållsmikrovågsugnar (2.455 GHz) och detta kan orsaka störningar i dessa kanaler.

Anteckningar om 5 GHz

Med undantag för USA, där kanalerna 36 till 64 också kan användas utomhus, är 802.11a -standarden endast godkänd för användning i slutna rum över hela världen. I Europa ger dock 802.11h -standarden utökade användningsalternativ.

Kanalerna 155 till 171 är godkända i Tyskland av Federal Network Agency för "Broadband Fixed Wireless Access" (BFWA) för kommersiella offentliga nätverk och är föremål för registrering. De tillåter upp till 4 watt överföringseffekt.

Baserat på SRD -godkännande (Short Range Device) kan frekvensområdet 5725–5850 MHz (kanaler 149 till 165) med en ekvivalent isotrop strålningseffekt på 25 mW användas i Europa.

Enligt EU -beslut 2005/513 / EG får intervallet 5150–5350 MHz (kanalerna 36 till 64 inklusive) med en överföringseffekt på upp till 200 mW endast användas i slutna rum i Europa, medan området 5150–5250 MHz kan kan också användas utan DFS och TPC. Området 5470–5725 MHz kan användas med en ekvivalent isotrop utstrålad effekt (EIRP) på upp till 1,0 W om den automatiska effektkontrollen ( TPC / TPS ) och den dynamiska frekvensvalsmetoden ( DFS ) används. Detta för att säkerställa att primära användare (t.ex. regnradar ) inte störs på samma frekvenser. Liknande regler gällde i Amerika innan dess. Sydafrika antog EU -beslutet oförändrat, och de flesta andra länder runt om i världen har liknande restriktioner.

Villkor

Kanalbredder, icke-överlappande kanaler och spektralmasker

I enlighet med specifikationerna för ETSI -standardiseringsinstitutet har WLAN -applikationen en total bandbredd på 83,5 MHz i 2,4 GHz -bandet (med mindre skillnader i de enskilda EU -länderna).

Icke-överlappande kanaler i 2,4 GHz-bandet

Spektralmasker för 802.11a / b / g / n

IEEE 802.11 -standarder

Är standardiserad trådlös, liksom många andra standarder från IEEE (förkortning för English Institute of Electrical and Electronics Engineers , Institute of Electrical and Electronics Engineers ' ).

Översikt

Termerna "Wi-Fi 1", "Wi-Fi 2" och "Wi-Fi 3" tilldelades inte av Wi-Fi Alliance . 11 standarder (t.ex. "Wi-Fi 1" till 802.11 eller 802.11b, "Wi -Fi 2 "till 802.11b eller 802.11a).

802.11

Den ursprungliga WLAN-standarden 802.11-1997 och 802.11-1999, som inte längre används, tillhandahålls för tre typer av överföring:

• Först var det frekvenshoppningsprocessen ( FHSS ), där spektrumet som används är uppdelat i många små kanaler. Avsändare och mottagare hoppar synkront från kanal till kanal enligt fördefinierade sekvenser. Detta minskar avsevärt känsligheten för störningar.
• För det andra var det typen av överföring DSSS , en enkelbärarmetod där överföringsenergin fördelas över ett brett frekvensområde. Smala bandstörningar - till exempel från Bluetooth , ZigBee eller modellflygplan - kan praktiskt taget "sväljas". Signalen i en DSSS -kanal sträcker sig över 22 MHz. De störande förlängningarna av moduleringen på toppen och botten av kanalen måste dämpas. Detta resulterar också i ett kanalavstånd på 22 MHz om de områden som används för signalen inte ska överlappa varandra. Detta innebär att tre icke-överlappande kanaler var möjliga i USA och Europa, och fyra i Japan. Vid den tiden användes vanligtvis kanalerna 1, 6 och 11, liksom kanal 14 i Japan.
• För det tredje fanns det den infraröda överföringsmetoden. Detta använde diffust ljus med en våglängd på 850-950 nm. Detta möjliggjorde överföring av upp till 16 Mbit / s över ett maximalt avstånd på 10 meter. Infraröd överföring var endast möjlig i ad hoc -läge.

802.11b

OFDM valdes som modulering vid utveckling av 802.11b. Eftersom OFDM ännu inte var godkänt för 2,4 GHz -bandet när 802.11b utformades och standardiserades, måste DSSS med 22 MHz kanalbredd användas igen. Överföringshastigheten kan dock också ökas med DSSS tack vare en ny typ av kodning. Kanalerna 1, 6 och 11 användes för icke-överlappande drift. Eftersom det var få WLAN -nät i drift när det bara fanns 11b, nämndes också CCK -modulering och kanaler med ett större avstånd från varandra.

Eftersom det idag knappast finns några enheter som bara stöder 802.11b, bör denna standard inte användas. Som ett resultat krävs inte kompatibilitetsläget, dataöverföringen ökar och en fjärde kanal blir överlappningsfri. (se 802.11g )

802,11 g

Efter att OFDM också hade släppts för 2,4 GHz överfördes 20 MHz kanalschemat från 802.11a (5 GHz) till 2,4 GHz. 802.11g -standarden, publicerad 2003, inkluderade också ett kompatibilitetsläge för 802.11b -enheter. Detta har emellertid nackdelen att dataöverföringen för alla enheter i nätverket minskar.

I Europa är 4 istället för 3 icke-överlappande kanaler nu möjliga i 2,4 GHz-bandet tack vare den mindre kanalbredden (1, 5, 9 och 13). Detta kanalschema rekommenderas också av den österrikiska sändningen och Telecom Regulierungs-GmbH (RTR).

I Japan släpptes inte kanal 14 för OFDM, så att med minskningen av användningen av det nu föråldrade DSSS -överföringsläget blir kanal 14 ledig igen för andra användningsområden.

802.11n

Industritiden för produkter och nätverk ( engelsk branschbeteckning för produkter och nätverk ) för Wi-Fi Alliance är Wi-Fi 4 . Med 802.11n har 802.11a och g utökats så att drift med ett kanalavstånd på 40 MHz och en signalbredd på 33,75 MHz nu är möjlig. I detta läge består signalen av 108 underbärare vid 0,3125 MHz. Sex av dessa bärare är lotsbärare. Detta resulterar i en ökning av den maximala bruttoöverföringshastigheten (per ström) till 150 Mbit / s, men antalet icke-överlappande kanaler halveras.

802.11a

När 802.11a utvecklades valdes OFDM , en multi-carrier-metod, som modulering . Det beslutades att använda kanaler med en bredd på 20 MHz. En kanal består av 52 underbärare på 0,3125 MHz vardera, dvs totalt 16,25 MHz, som faktiskt används för signalen. Fyra av dessa mellanliggande bärare är pilotbärare och överför därför inga data. Metoderna för subcarrier -sammanflätning, scrambling och konvolutionskod bidrar till robustheten hos signalen . Delbärarens sammanfletning är en frekvenshoppningsprocedur på underbärarens nivå.

802.11h

Detta är en förlängning av 802.11a -standarden . Det lägger till Transmission Power Control (TPC) och Dynamic Frequency Selection (DFS). Detta säkerställer att radarsystem, satellit- och platstjänster inte störs. Den måste användas i Europa för drift med hög överföringskraft såväl som utanför byggnader.

802.11ac

Branschnamnet för produkter och nätverk för Wi-Fi Alliance är Wi-Fi 5 . I december 2013 godkändes den nya 802.11ac -standarden, vilket möjliggör snabbare dataöverföring med en bruttodatahastighet på 1,3 Gbit / s jämfört med 802.11n. Men bra enheter hanterar fortfarande tre gånger så mycket som 3-stream MIMO-enheter. Dataöverföringen sker uteslutande i 5 GHz -bandet och kräver en större kanalbredd på 80 MHz, eventuellt en kanalbredd på 160 MHz.

802.11ad

Sedan 2014 har IEEE 802.11ad -standarden kunnat uppnå upp till 7 Gbit / s i 60 GHz -intervallet över några meters avstånd utan hinder i anslutningslinjen. De höga datahastigheterna i 60 GHz -intervallet är möjliga tack vare de mycket breda kanalerna jämfört med 5 GHz -intervallet. Enheter som är lämpliga för 60 GHz -intervallet bör kunna växla till 5 GHz- eller 2,4 GHz -intervallet för större avstånd med reducerad datahastighet.

802.11ax

Branschnamnet för produkter och nätverk för Wi-Fi Alliance är Wi-Fi 6 . Denna standard är en efterträdare till 802.11ac och levererar teoretiskt 37 procent mer bandbredd under samma gränsvillkor. Han har fokus på den centrala koordineringen av radiocellen för att öka hastigheten med samtidig användning av många enheter och för första gången använder OFDMA och färgning . Det finns z. För närvarande används ISM -banden på 2,4 GHz och 5 GHz. Den teoretiskt uppnåbara bruttodatahastigheten är 9 600 Mbit / s.

Räckvidd och antenner

54 MB WLAN PCI -kort (802.11b / g) med dipolantenn (låsgryta), till vänster om kortfästet

54 Mbit WLAN USB -adapter (802.11b / g) med integrerad antenn

Trådlöst LAN Cardbus -kort typ II (802.11b / g) med integrerad antenn

Åtkomstpunkt, kan användas som en bro och repeater, med en rundstrålande antenn utformad som en dipolantenn (låsgryta)

IoT WLAN -modul med tryckt antenn för 2,4 GHz

Den tillåtna ekvivalenta isotropa utstrålade effekten ( EIRP ) på 100 mW (2,4 GHz) eller 500 mW (5 GHz) kommersiellt tillgängliga 802.11 -enheter föreslår en räckvidd på 30 till 100 meter i öppet utrymme. Vissa WLAN -enheter tillåter anslutning av en extern antenn. Med riktningsantenner kan flera kilometer överbryggas med visuell kontakt utomhus. I slutna rum är räckvidden starkt beroende av hinder och byggnadens typ och form.

Lätta väggar minskar räckvidden genom dämpning och kan - beroende på vilken (metall) stolpkonstruktion som används och typ av väggkonstruktion (isolering med aluminiumlaminering, ångspärrar etc.) - vara ett stort hinder. Särskilt massiva murverk och armerade betongväggar har en stark dämpande effekt, främst på grund av fukt - liksom metallbelagda glasrutor eller brandskyddskonstruktioner. Ju högre elektrisk konduktivitet materialet har desto starkare dämpning.

Ytor kan dock också fungera som en reflektor och därmed förbättra räckvidden.

WLAN enligt IEEE 802.11h (max 54 Mbit / s brutto) fungerar i 5 GHz-bandet, där ett större frekvensområde (455 MHz bandbredd) är tillgängligt och 19 icke-överlappande frekvenser (i Tyskland) kan användas utan licens . (Se även USA: U-NII ) Vid normal drift i byggnader enligt IEEE 802.11h är 200 mW ekvivalent isotrop strålningseffekt (EIRP) tillåten. Men bara en liten del av frekvensområdet kan användas utan ytterligare krav (TPC, sändareffektkontroll och DFS, dynamiskt frekvensval ). Utanför är endast ett litet frekvensområde med TPC och DFS tillåtet. I detta är högre ekvivalenta isotropa strålningseffekter på upp till 1 watt EIRP också tillåtna. TPC och DFS är utformade för att säkerställa att satellitlänkar och radar inte störs. Som primärlicensinnehavare har de förmånen att använda för WLAN.

Antenner

Med speciella riktningsantenner kan flera kilometer överbryggas med visuell kontakt. I vissa fall sätts rekord med anslutningar på upp till hundra kilometer, där inga överföringsförstärkare används, utan endast antenner med hög förstärkning. Detta fungerar dock bara med en kvasi-optisk vy och den första Fresnel-zonen som är så fri som möjligt . Den tillåtna ekvivalenta isotropa strålningseffekten (EIRP) överskrids vanligtvis klart.

Antenner ger både en överförings- och en mottagningsförstärkning ( antennförstärkning , specificerad i dBi) genom att bunta ihop elektromagnetiska vågor . Därför måste istället för överföringseffekten den så kallade ekvivalenta isotropa strålningseffekten användas för begränsningen.

I Europa är ekvivalent isotrop utstrålad effekt för WLAN -system 2,4 GHz till 100 mW (= 20  dBm ) EIRP, vid 5,15–5,35 GHz över 5,25 GHz med TPC och DFS till 200 mW (= 23 dBm) EIRP, eller vid 5,47 –5.725 GHz med TPC och DFS begränsad till 1000 mW (= 30 dBm) EIRP. För EIRP se också: Ekvivalent isotrop strålningseffekt, avsnitt Praktisk beräkning .

Räckvidd

säkerhet

Öppna WLAN-nätverk utsätts för attacker som snarfing eller man-in-the-middle attacker . Användningen av kryptering och lösenord (autentisering) försöker förhindra detta eller åtminstone göra det mycket svårare.

Kryptering

Olika standarder som Wired Equivalent Privacy (WEP), WEPplus eller Wi-Fi Protected Access (WPA) användes tidigare för kryptering , men dessa är inte längre säkra. Kända klartextattacker är möjliga genom att samla nyckelpar . Det finns fritt tillgängliga program som kan dekryptera lösenordet även utan ett komplett paketkörning, förutsatt att du har en snabb dator. Varje användare av nätverket kan också läsa hela trafiken.

WPA2 motsvarar Wi-Fi Alliance till 802.11i , som fungerar med krypteringsalgoritmen AES (Advanced Encryption Standard med nyckellängder på 256 bitar), som nu ses som delvis osäker, se WPA2 # Security . Efterträdaren WPA3 bör användas när det är tillgängligt.

I öppna radionät ( hotspots ) Opportunistic Trådlös kryptering bör (OWE) användas.

Ett alternativt tillvägagångssätt är att flytta all kryptering till IP -nivån. Här är trafiken till exempel genom att använda en VPN - tunnelskyddad .

Vid så kallad wardriving används en WLAN-aktiverad anteckningsbok för att söka efter öppna eller osäkra WLAN. (surfa gratis och under ett främmande namn).

Autentisering

Extensible Authentication Protocol är ett protokoll som används för att autentisera klienter. Den kan använda RADIUS -servern för användaradministration . EAP används främst inom WPA för större WLAN -installationer.

Autentisering är också möjlig med hjälp av MAC -adressen för det trådlösa nätverkskortet . MAC -adressen är en hårdvaruidentifierare som kan användas för att identifiera varje ansluten nätverksadapter. De flesta åtkomstpunkter eller routrar erbjuder möjligheten att bara tillåta åtkomst för vissa MAC -adresser. Alla obehöriga MAC -adresser tilldelas då ingen IP -adress, eller så blockeras åtkomst till åtkomstpunkten. Att säkra med MAC -adressfiltrering ensam är dock inte säkert, eftersom sådana adresser kan ställas in utan problem. Giltiga MAC -adresser kan t.ex. B. hittas genom avlyssning av datatrafik från andra deltagare. Men kryptering kan också knäckas på detta sätt.

Grundläggande säkerhetsåtgärder

Detta inkluderar några grundläggande inställningar på routern eller åtkomstpunkten:

• Aktivering av kryptering med en säker krypteringsmetod, d. H. åtminstone WPA2 , om möjligt WPA3 . Med WPA3 bör det noteras att äldre enheter ofta ännu inte stöder denna standard (från och med 2021). Innan motsvarande enheter antingen får en uppdatering eller byts ut, rekommenderas användning av blandat läge ( övergångsläge , blandat ), där både WPA2 och WPA3 är aktiva parallellt på samma nätverk
• Tilldelning av en säker nätverksnyckel
• Byte av fabriksinställda router- eller åtkomstpunktslösenord, eftersom dessa t.ex. B. på Arcadyan (vissa Easybox- och Speedport -modeller) kan beräknas med BSSID
• Tillåt endast dessa klienter åtkomst till det hemmanätverk som du litar på ( definiera SSID -listan över alla auktoriserade enheter i routern, t.ex. bara din egen dator, familjen, den delade plattan etc.). Då skulle angripare först behöva fiska en av de auktoriserade SSID: erna från WIFI -trafiken och sedan få sin åtkomstenhet för att förfalska detta SSID (den förra mer krävande än den senare).
• Inaktivera Wi-Fi Protected Setup om funktionen inte längre behövs
• Ändring av fabriksinställda SSID-namn (exempelvis FritzBoxXXX, SpeedportXXX, etc.), så att inga slutsatser kan dras om hårdvara som används, syftet eller platsen för användningen (minimal vinst i säkerhet, eftersom slutsatser brukar dras om hårdvaran baserad på BSSID -burken )
• Inaktivering av routerns fjärrkonfiguration, om tillgänglig (särskilt i privata hushåll)
• Om möjligt, konfigurera åtkomstpunkten endast via kabelanslutningar eller inaktivera konfigurationen via WLAN
• Stänga av WLAN -enheter så länge de inte används (tidshantering)
• Regelbundna firmwareuppdateringar av åtkomstpunkten för att få säkerhetsrelevanta förbättringar
• Separation av åtkomstpunkten från resten av (trådbunden) nätverksdel med hjälp av VLAN och samtidig användning av en brandvägg mellan nätverksdelarna

Social relevans

Den utbredda användningen av trådlösa nätverk under de senaste åren understryker trenden mot mer rörlighet och mer flexibla arbetsförhållanden. Redan 2005 såldes fler bärbara datorer än stationära datorer i Europeiska unionen, de flesta med inbyggda WLAN-chips. Offentliga och kommersiella WLAN-åtkomstpunkter med Internetanslutning, så kallade " hot spots ", möjliggör åtkomst till det globala datanätverket på många ställen. Deras sociala betydelse visas till exempel genom Wifi4EU -initiativet, med vilket EU subventionerar tillhandahållandet av gratis WiFi -nätverk i offentliga anläggningar i sina medlemsstater.

Med privata användare finns DSL- åtkomstenheter med inbyggda åtkomstpunkter nästan överallt , vilket telekommunikationsleverantörer ofta erbjuder till reducerat pris tillsammans med internetanslutningen.

• 

  Den här anteckningsboken med WLAN -kort är trådlöst ansluten till WLAN -routern .

• 

  Skyltat WLAN på Wiens internationella flygplats .

• 

  Det finns gratis WLAN (eller Wi-Fi ) på denna plats i Estland .

• 

  Karta med WLAN -täckning i Goettingen stats- och universitetsbibliotek , 2005

• 

  Kartläggning av WiFi -åtkomstpunkter i Seattle genom att köra med NetStumbler , 2004

• 

  Världskarta med WiFi -åtkomstpunkter, insamlad data från 2007

Andra användningsområden

WLAN kan också användas som en plattform för lokalisering i städer och byggnader. Sedan början av 2008 har Fraunhofer Institute for Integrated Circuits drivit en testmiljö på ett område på 25 kvadratkilometer i Nürnberg . Efter en inledande driftsfas ska systemet utökas till andra tyska och europeiska städer som Berlin, München, Frankfurt, London, Paris och Milano.

Google och Apple använder data från WLAN för att hitta användare. De erbjuder därmed ett alternativ till lokalisering via GPS .

Intensiv forskning pågår i vilken utsträckning WLAN också kan användas i offentlig vägtrafik för att öka trafiksäkerheten.

Abonnenternas rättsliga situation i Tyskland

Frågan om i vilken utsträckning ägaren av en WLAN -anslutning är ansvarig för intrång från tredje part som begås enligt anslutningsägarens IP -adress var kontroversiell. I detta sammanhang finns det också den juridiska frågan om vilka skyddsåtgärder en abonnent måste vidta och var, om tillämpligt, rimliga skyddsåtgärder (så kallade "inspektions- och övervakningsskyldigheter") slutar.

berättelse

Hanseatiska högsta domstolen slog fast att en förälder med vårdnad som störare också är ansvarig för intrång i upphovsrätten som begås av deras barn. Det är rimligt att föräldrar vidtar tekniska åtgärder för att förhindra användning av olagliga fildelningssajter (beslut av den 11 oktober 2006 - 5 W 152/06). Högsta regionala domstolen i Köln såg också ansvar för upphovsrättsintrång inte bara för en GmbH som prenumerant, utan dömde också verkställande direktören för GmbH till personligt ansvar ur synpunkt om störningsansvar (beslut av den 8 maj 2007-6 U 244/06).

Den högre regionala domstolen i Frankfurt am Main ansåg motsatt uppfattning . Domarna beslutade att ägaren till en internetuppkoppling inte är ansvarig som störare för obehörig användning av en WLAN -anslutning av obehöriga tredje parter som inte på något sätt är anslutna till honom. Enligt regiondomstolen i München I är en radiostation inte heller ansvarig för lagöverträdelser som begås av en volontär, eftersom inget företag kan uppfylla obegränsade skyldigheter för anställdas övervakning (dom av den 4 oktober 2007-7 O 2827/07).

Denna inkonsekventa rättspraxis innebar att ett sådant ärende var under behandling vid förbundsdomstolen . Den bl.a. Civil senat I, ansvarig för upphovsrätten, meddelade ett grundläggande beslut om ansvarsfrågor den 12 maj 2010. Enligt detta kan privatpersoner krävas för underlåtenhet , men inte för skador , om deras otillräckligt säkrade WLAN -anslutning används av obehöriga tredje parter för intrång i upphovsrätten på Internet. Ett beslut om vilken rättssituation som är för WLAN, som leverantören avsiktligt riktar till allmänheten, har ännu inte fattats.

Dessutom uppstår frågan om någon som använder ett öppet, tredjeparts WLAN utan tillstånd kan bli åtalat. Denna obehöriga användning kallas ibland "black surfing" med en anspelning på "fare dodging". Den tingsrätt Wuppertal beslutade 2007 att en "svart surfer" är skyldig att åtal för att bryta §§ 89, S. 1 148 I en TKG och §§ 44, 43 II nr 3 BDSG . Enligt en dom från samma lokala domstol 2010 är ”svart surfing” inte längre ett brott. Den tingsrätt Wuppertal bekräftade detta beslut. Svart surfning är inte straffbart enligt någon juridisk synvinkel.

Med ändringen av Telemedia Act som antogs den 21 juli 2016 klargjorde en ändring av avsnitt 8 (3) att åtkomstleverantörer som förser användare med internetåtkomst via ett trådlöst lokalt nätverk också har privilegier att vara ansvariga. Detta reglerar att WLAN-operatörer faller under den så kallade leverantörsrätten. Det faktiska avskaffandet av ansvaret för störningar kom dock inte in i lagtexten från början. I stället indikerade lagförklaringen bara att lagstiftaren skulle vilja se att WLAN -operatörer inte längre kan varnas för lagöverträdelser från tredje part och att krav kan göras för att upphöra och upphöra.

Verklig rättssäkerhet för öppna radionät har ännu inte uppnåtts. Till skillnad från själva lagtexten är motiveringen inte bindande. Domstolar kan använda dem för tolkning, men behöver inte nödvändigtvis dela den synvinkel som presenteras där. Därför uppnådde TMG -ändringen från 2016 ännu inte ett genombrott i justeringen av störningsansvar. För detta ändamål borde lagstiftaren uttryckligen ha undantagit operatörerna från föreläggande i lagen.

För närvarande

Detta uppstod bara genom en ytterligare lagändring i mitten av 2017. Enligt den nya versionen av avsnitt 7 (4) mening 3 TMG gör det klart att åtkomstleverantörerna till tredje part inte längre är ansvariga för beteendet hos WLAN -användare. Trots denna förnyelse av rättsläget finns det fortfarande ett antal lagkrav för drift av offentliga WLAN -nätverk, till exempel dataskydd. För den aktuella rättsläget, se Störerhaftung # Today .

Diskussion om hälsoeffekter

Radiofrekvenserna som används av WLAN -enheter är cirka 2,4 GHz och 5,4 GHz, dvs. inom mikrovågsområdet . WLAN diskuteras därför i samband med möjliga hälsoeffekter i samband med elektromagnetisk miljökompatibilitet .

Efter flera studier, inklusive från Federal Office for Radiation Protection , finns det inga indikationer inom de lagliga gränsvärdena för exponering enligt det aktuella vetenskapliga tillståndet att dessa högfrekventa elektromagnetiska fält utgör hälsorisker.

Den enda säkra biologiska effekten är den termiska uppvärmningen. Den associerade processen kallas dielektrisk uppvärmning . För att undvika skador orsakade av termisk uppvärmning definierades ett gränsvärde för den specifika absorptionshastigheten . Vid normal drift är detta gränsvärde långt under denna gräns när det körs bort från kroppen. Endast bärbara användare kommer nära gränsvärdena när de placerar sin enhet på låren.

Ett stort antal studier på celler och djur visade en trend att även lågdoselektromagnetiska fält orsakade av radiofrekvenser kan leda till störningar i den cellulära oxidativa balansen ( oxidativ stress ). Men hittills (från och med 2021) finns det ingen vetenskaplig enighet om frågan om möjliga effekter på människors hälsa. Detta beror på det faktum att celler normalt har en mångsidig förmåga att själva kompensera för sådana balansstörningar. Människor med systemiska sjukdomar som diabetes eller neurodegenerativa sjukdomar har dock mindre förmåga att göra det. Mycket unga och gamla individer är också mer mottagliga i detta avseende.

Federal Office for Radiation Protection rekommenderar generellt att man minimerar personlig strålningsexponering genom att använda WLAN för att inte utsätta sig själv för onödiga hälsorisker och rekommenderar användning av kabelanslutningar närhelst man undviker trådlös teknik för att minimera möjliga men tidigare okända hälsorisker att behålla.

Se även

• IEEE 802.11 - IEEE -standard som används av vanliga WLAN.
• Wi -Fi - Märkesstandard för certifierade WLAN enligt IEEE 802.11, i vissa länder
• HIPERLAN och HomeRF - alternativa standarder
• Industriellt trådlöst lokalt nätverk (IWLAN)
• WLAN -sniffer
• WiMAX
• Wireless Metropolitan Area Network (WMAN)
• Auto backback
• Riktningsradio för bakgrundsinformation om vågutbredning
• Carrier Sense Multiple Access / Collision Undvikande (CSMA / CA RTS / CTS)
• WLAN-baserad plats
• Gratis trådlöst nätverk

litteratur

• Ulf Buermeyer: Det straffrättsliga skyddet för trådlösa datornät (WLAN). I: HRRS nummer 8/2004, s. 285.
• Federal Office for Information Security: Sidan är inte längre tillgänglig , sök i webbarkiv: Trådlösa kommunikationssystem och deras säkerhetsaspekter. (PDF, 2009; 14,5 MB).@1@ 2Mall: Toter Link / www.bsi-fuer-buerger.de
• Armin Medosch: Gratis nätverk - historia, politik och kultur för öppna WLAN -nätverk. (PDF), Heise, Hannover 2004, ISBN 3-936931-10-0 .
• Thomas Otto: Nätverksautentisering i WLAN. (PDF; 1,5 MB), TU Braunschweig april 2004.
• Stiftung Warentest (utgivare): PC -specifik - konfigurera och säkra WLAN . 11/06 utgåva. ISBN 978-3-937880-52-5 ( test.de den 13 november 2006 ). 
• Jörg Roth: Mobile Computing. dpunkt, Heidelberg 2005, ISBN 3-89864-366-2 .
• Thomas Sassenberg, Reto Mantz: WLAN och lag - konstruktion och drift av internet -hotspots. Erich Schmidt Verlag, Berlin 2014, ISBN 978-3-503-15660-3 .
• Martin Sauter: Grundkurs i mobila kommunikationssystem. September 2004, ISBN 3-528-05886-2 .
• Mathias Hein: Trådlöst LAN. Radionätverk i praktiken. ISBN 3-7723-6696-1 .
• Jörg Rech: Trådlösa LAN. 802.11 WLAN -teknik och praktisk implementering i detalj. 2: a upplagan. Heise, 2006, ISBN 3-936931-29-1 .
• Peter Jöcker: Datanätverk , LAN, WLAN, Internet. 3. Utgåva. VDE VERLAG GMBH, Berlin och Offenbach 2004, ISBN 3-8007-2739-0 .
• Samer Abdalla: Standarder och risker för trådlös kommunikation - Riskanalys av IEEE 802.11 -standarden. ISBN 3-86550-855-3 .

webb-länkar

• Omfattande information om WLAN, standarder, vanliga frågor och chipset
• Stora vanliga frågor om trådlösa radiolänkar för 5 GHz WiFi (802.11a / b / g / h)
• Wave catcher - så fungerar antenner. Antennteori upp till antennkonstruktion (inkl. "Socket antenna calculator "), på heise online
• Konrad Lischka: Surfare föraktar Stadt-W-Lans . I: Spiegel Online . 6 juni 2007.
• Trådlöst nätverk i utvecklingsvärlden - detaljerad engelsk manual till WLAN under Creative Commons Attribution -ShareAlike 2.5 -licens (engelska)
• Federal Office for Information Security : Säkerhetstips för privat WLAN -användning.
• Stiftung Warentest: Öppna WiFi -nätverk: Surfa säkert. test.de 30 augusti 2012.
• Stiftung Warentest: Osäker WiFi - Så skyddar du dig själv . test.de, 16 september 2011

Individuella bevis