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Kabellose Daten黚ertragung

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Kabellose Daten黚ertragung Powered By Docstoc
					Mathias Gastler

                  Kabellose
              Datenübertragung
                  1. Einführung
                     2. WLAN
                   3. Bluetooth
                      4. IrDA
            5. Zusammenfassung Vor-
                  und Nachteile
                 1. Einführung




- ermöglicht kabellose Übertragung von Daten in verschiedenen Variationen
- bekanntesten Standards Bluetooth, IrDA und Wireless LAN
               2. WLAN
•   2.0 Anwendungsgebiete
•   2.1 Geschichte
•   2.2 Betriebsarten
•   2.3 Datensicherheit
o   2.3.1 Verschlüsselung
o   2.3.2 Authentifizierung
•   2.4 Reichweite und Antennen
•   2.5 WDS Bridging und Repeating
•   2.6 Gesellschaftliches
• 2.7 Frequenzen
• 2.8 WLANA
• 2.9 WECA
• 2.10 ETSI
• 2.11 Hyperlan
• 2.12 Vor- und Nachteile
2.0 Anwendungsgebiete
• spontane Netzwerke

  – Z.B. Laptops mit Hilfe einer Ad-hoc-Verbindungen
    Netzwerke aufbauen
     • Sie dienen zum Datenaustausch auf schnelle
       Weise
• drahtlose Büros
   – das sind kleine Netzwerke mit mehren PCs
      • Clients haben gemeinsamen Zugriff auf Dateien
        (Drucker falls vorhanden) im Netzwerk
      • alle PCs können auf das Internet zugreifen wenn
        vorhanden
• Mobile Netzwerke
  – Man kann am Arbeitsplatz oder wichtigen
    Konferenzen mit seinem Laptop im Netz arbeiten
  – Man ist immer mit dem Netz (Internet) verbunden
       2.1 Geschichte
• WLAN bezeichnet ein „drahtloses“
  lokales Funknetz, wobei meistens
  ein Standard der IEEE 802.11-
  Familie gemeint ist
• 1997 IEEE 802.11 Standards auf
  den Markt gebracht
• 1999 IEEE 802.11a/ Standard
      2.2 Betriebsarten
• WLAN zwei Betriebsarten (Modi)
  – Infrastruktur-Modus
  – Ad-hoc-Modus
   Infrastruktur-Modus
• wird eine Basisstation (meist Wireless Access
  Point) speziell ausgezeichnet
• koordiniert einzelne Netzknoten
• meistens dann auch Mittler in ein weiteres
  Netz
• kann sowohl Funknetz als auch klassisches
  Kabelnetz sein
         Ad-Hoc-Modus
• keine Station besonders ausgezeichnet
  (d.h. alle gleichwertig)
• Ad-Hoc-Netze =schnell und leicht aufbauen
• keine Pakete weiterreichen
  - d.h. physikalisch zentral stehende Computer
  erreichen das gesamte Netz, aber ein
  Computer am Randbereich nur einen Teil
     2.3 Datensicherheit

• 2.3.1 Verschlüsselung

• 2.3.2 Authentifizierung
     2.3.1 Verschlüsselung
• WEP (Wired Equivalent Privacy)
  – integrierter Standard von IEEE 802.11
  – arbeitet mit dem RC4 Algorithmus
     • Verschlüssellungssystem mit einem 40 Bit
       oder 104 Bit Schlüssel
  – durch Sammeln von Schlüsselpaaren kann es
    zu Known-Plaintext-Attacken kommen
  – es gibt freierhältliche Programme um die
    Passwörter zu entschlüsseln

• Sicherheitsmethoden: WEP plus, Wi-Fi Protected
  Access (WPA), Fast Packet Keying, Extensible
  Authentication Protocol (EAP), Kerberos, High
  Security Solution
   2.3.2 Authentifizierung


• regelt die Kommunikation zw. 2 IEEE
  802.11 konformen Geräten

• Die 2 wichtigsten : OSA und SKA
                OSA
– (Open System Authentification)
  • auch bekannt unter Null-
    Authentifizierung (immer erforderlich)
  • Client sendet
    Authentifizierungsanforderung an den
    AcessPoint
  • AP authentifiziert die Station und
    überprüft die Identität
  • Client stellt die Verbindung zum AP
    her und damit auch zum Netzwerk
               SKA
– (Shared Key Authentification oder
 Challenge-Response-A.)
  • Client meldet sich beim AccessPoint an
  • kündigt Authentifizierungswunsch an
  • AP schickt eine zufällige Zahl an den
    Client
   (Challenge )
  • Client verschlüsselt diese Zahl mit dem
    WEP- Verfahren und schickt das Ergebnis
    zurück an den AP ( Response )
  • AP entschlüsselt den eingehenden
    Response
  • wenn Response = Challenge =>
    authentifiziert
          2.4 Reichweite und
               Antennen
• Antennen 30 bis 100 m Reichweite auf freier Fläche
  erwarten
• neueste Technik 80 m in geschlossenen Räumen
• gute WLAN-Hardware erlaubt Anschluss einer
  externen Antenne
• externe Rundstrahlantennen 100 bis 300 m im
  Freien
• Leichtbauwände mindern die Reichweite
• Stahl und Beton nicht durchdringbar
• Bäume (insbesondere dicht belaubt) = Hindernisse
  für WLAN-Verbindungen
• WLAN 802.11b = max. 11 Mbit/s
• 802.11g = maximal 54 Mbit/s mit 2,5GHz
• beide mit Wellenlänge von 12,5 cm
• WLAN 802.11a = max. 54 Mbit/s mit 5 GHz
• neue WLAN- Standards liegen in Deutschland
  im lizenzfreien Frequenzbereich
• mit speziellen Richtfunkantennen lassen sich
  bei Sichtkontakt mehrere Kilometer
  überbrücken
• Rekorde mit Verbindungen über mehrere
  hundert Kilometer ohne aktiven Verstärker –
  abgesehen von den Antennen
• Berechnung der Sendeleistung (in dBm)
  :
• + Sendeleistung (dBm)
• + Gewinn Verstärker (dB) (falls
  vorhanden)
• - Dämpfung Kabel (dB)
• - Dämpfung Stecker (dB)
• - Dämpfung Blitzschutz (dB)
• + Gewinn Antenne (dBi)
• ─────────────────────────────
• = Gesamtsendeleistung
    2.5 WDS Bridging und
         Repeating
• durch „Bridging-/Repeating-Modus“ können
  zwei oder mehrere AP‘s zu einem Verbund
  zusammengeschaltet werden
• Bridge Modus (Brücke), bei dem 2 APs
  zusammen-geschlossen werden (Point-to-
  Point)
• Repeating-Modus (Point-to-Multi-Point)
  werden mehrere APs miteinander verbunden
  damit Reichweite eines WLAN-Netzes erhöhen
  (Wireless Distribution System =WDS )
Nachteile:
• 1. Für zusätzliche APs im Bridging-Mode 1/2
  Übertragungsleistung
• 2. keine dynamisch Verschlüsselung möglich
      2.6 Gesellschaftliches
• Provider in eine mächtige Position bei
  der Kontrolle des Datenverkehrs
• Benutzer relativ konsumorientiert
• Wegfall der Kosten der
  kabelgebundenen Infrastruktur
                    2.7 Frequenzen
 Stan-
           Frequenzen                              Kanäle
 dard


IEEE      5.15 GHz bis     Kanäle: 19, alle überlappungsfrei, in Europa mit TPC
802.11a   5.725 GHz        und DFS nach 802.11h


IEEE      2.4 GHz bis      Kanäle: 11 in den USA / 13 in Europa / 14 in Japan.
802.11b   2.4835 GHz       Maximal 3 Kanäle überlappungsfrei nutzbar.


IEEE      2.4 GHz bis      Kanäle: 11 in den USA / 13 in Europa / 14 in Japan.
802.11g   2.4835 GHz       Maximal 3 Kanäle überlappungsfrei nutzbar.

Die Kanalbandbreite beträgt bei allen Standards zwischen 10 und 30 MHz.
           2.8 WLANA
• Wireless LAN Association
• Die WLANA ist eine gemeinnützige
  Handels-Vereinigung, Leiter und
  Wegbereiter für öffentlich drahtlose
  Netzwerke
  (unterstützt IEEE 802.11 Standards )
             2.9 WECA


• Wireless Ethernet Compatibility Alliance
• WECA macht eine Kommunikation
  zwischen den nach IEEE 802.11
  kommenden Standards möglich
• daraus folgt eine uneingeschränkte
  Nutzung der Wireless LAN Umgebungen
            2.10 ETSI
• European Telecommunications
  Standards Institute
• Die ETSI ist eine nicht Gewinn
  orientierte Organisation, die sich die
  Standardisierung Datenfernübertragung
  zu Aufgabe gemacht hat
          2.11 Hyperlan

• High Performance Radio Local Area
  Networks
• HiperLAN Typ 1
  – HLAN 1 Standard ist ein drahtloser
    Netzwerk Standard im 5,15-5,30 GHz
    Frequenzbereich mit einer
    Übertragungsgeschwindigkeit von
    20Mbit/s und wurde 1996 von der ETSI
    verabschiedet
• Hiperlan Typ 2
  – 2000 wurde HLAN Typ 2 Standard
    durch BRAN (Broadband Radio Access
    Network) verabschiedet
  – Übertragungsgeschwindigkeit von bis
    zu 54Mbit`s
  – 5 GHz Frequenzspektrum
  – HLAN 2 Netzwerk besteht aus
    mehreren APs mit denen die
    Funkversorgung eines bestimmten
    Gebietes gewährleistet wird
  – Aufbau einer HLAN 2
    Netzwerkumgebung = WLAN
   2.12 Vor- und Nachteile
• Vorteile:
  – Kaum Hardware benötigt
  – Schnelle Verbindungen unter einzelnen
    Geräten
  – Geringer Energieverbrauch
  – Kommunikation ohne Kabel
  – Benutzerfreundlich
  – geringe Störempfindlichkeit
• Nachteile:
  – kleine Übertragungsraten
  - kleine Reichweite zw. Benutzern
                3. Bluetooth
•   3.1   Herkunft
•   3.2   Technische Merkmale
•   3.3   Systemarchitektur
•   3.4   Bluetooth-Modul
•   3.5   Bluetooth-Hotspot
•   3.6   Abhörsicherheit
•   3.7   Verbindungsaufbau
•   3.8   Bluetooth-Profile
•   3.9   Vor- und Nachteile
           3.1 Herkunft

• stammt vom dänischen König Harald
  Blåtand ( 940 – 981 ) ( bedeutet soviel
  wie Blauzahn )
• schaffte es große Teile Skandinaviens
  zu christansieren und unter seine
  Herrschaft zu bekommen
• so wie er Skandinavien einte sollte
  Bluetooth die Landschaft der
  Kommunikationsgeräte einen
     3.2 Technische Merkmale
• max. Übertragungsgeschwindigkeit 1 Mbit/s
• Geräte senden auf dem lizensfreien ISM-Band (
  Industrial-, Scientific-, Medical-Band )
• Sendefrequenzen zw. 2,402 GHz und 2,480 GHz
• bis zu 8 Geräte können zusammengeschlossen
  werden ( Piconetz)
• Bluetooth unterstützt die Übertragung von
  Sprache und Daten
• Verschlüsselung der Daten ist möglich
• unterschiedliche Sendeleistung:
  1 mW (bis 10m),
  2.5 mW (bis 50m),
  10 mW (bis 100m)
                                   Bluetooth-Tastatur
Standard                                                   Übertragungs-
                                                           geschwindigkeit

Bluetooth                                                  0,125 MByte/s

Wireless LAN 11 MBit/s IEEE-802.11                         1,375 MByte/s

USB 1.1                                                    1,5   MByte/s

Wireless LAN 54 MBit/s IEEE-802.11                         6,75 MByte/s

Ultra ATA/33 (ATA/ATAPI-4 UDMA mode 2)                     33,3 MByte/s

IEEE1394 / Firewire / i.Link bei S400                      50    MByte/s

USB 2.0                                                    60    MByte/s

Ultra ATA/66 (ATA/ATAPI-5 UDMA mode 4)                     66,7 MByte/s

IEEE1394b / Firewire 800                                   100   MByte/s

Ultra ATA/100 (ATA/ATAPI-6 UDMA mode 5)                    101   MByte/s

SATA (Serial ATA)                                          150 MByte/s

Beim Vergleich geht man von Maximalwerten der Bandbreite
     3.3 Systemarchitektur
• Bluetooth-Netzwerke können bis zu 255
  Geräte umfassen davon können 8 gleichzeitig
  aktiv sein
• bestehend aus 1 Master und 7 Slaves
• Master steuert die Kommunikation und vergibt
  Sendeslots an die Slaves
• ein Gerät kann in mehreren Netzen als Slave
  angemeldet sein aber nur in einem als Master
• bis zu 10 Piconetze bilden ein Scatternetz
  – Teilnehmer können untereinander in Kontakt treten
• jedes Piconetz wird durch Frequenz-Hopping-
  Folge identifiziert
      3.4 Bluetooth-Modul
• Basis eines Bluetooth-Systems =
  Mikrochip (Bluetooth-Modul =B-M)
• B-M benötigt wenig Energie, bietet
  integrierte Sicherheitsmechanismen +
  günstige Herstellung
• Reichweite von 10 m bis 100 m
• Kanalbreite von 1 MHz
• Bluetooth Klasse-1 USB-Stick
     3.5 Bluetooth-Hotspot
• Seit 2005 Verbreitung von öffentlichen
  Bluetooth Hotspots, über die man mit
  Bluetooth-Geräten kostenlos
  ortsbezogenen Daten empfangen kann
• Bluetooth-Hotspots werden vielfach von
  Unternehmen als Mobile Marketing-
  Instrument eingesetzt
•Bluetooth-Hotspots sind also Punkte in der
Öffentlichkeit an denen man ortsgebundene
Daten empfangen kann
       3.6 Abhörsicherheit

• israelische Forscher A. Wool und Y.
  Shaked beschrieben das die
  Abhörsicherheit leicht zu umgehen ist
• als Schutz vor solchen Angriffen
  empfehlen die Autoren die Verwendung
  von PINs mit deutlich mehr als 4
  Zeichenlänge
• Benutzer sollten Gegenstellen möglichst
  selten mit PIN-Eingabe
  anmelden, besser ist es sie in der
  Authentifzierungsliste zu speichern
       3.7 Verbindungsaufbau
• identifizieren der einzelnen Geräte innerhalb von
  2s über 48 Bit lange Seriennummer
• im Stand-By-Modus hören Geräte alle 1.28s
  nach Nachrichten und kontrollieren 32
  Frequenzen
• Kontakt zu den Slaves werden mit einer Inquiry-
  Nachricht hergestellt ( Erkundigung ) danach
  senden einer Page-Message falls die
  Hardwareadresse der Geräte unbekannt ist
• Im Pagezustand sendet der Master 16 gleiche
  Pagetelegramme auf unterschiedlichen
  Frequenzen (für Slaves )  danach bekommen
  sie den Status „Verbunden“
•   im Durchschnitt dauert Verbindungsaufnahme 0,6s


•   Modi bei Bluetooth Geräten :




Modus         Aufgabe

HOLD          Wenn keine Datenübertragung vorhanden ist dann
              setzt der Master die Slaves in diesen Modus damit
              sie Strom sparen
SNIFF         Arbeitet in einem reduzierten Zyklus

PARK          Gerät ist synchronisiert aber nimmt nicht am
              Verkehr teil ( z.B. Datenverkehr )
         3.8 Bluetooth-Profile
ABKÜRZUNG BEDEUTUNG                             VERWENDET FÜR

A2DP      Advanced Audio Distribution Profile   Übermittlung von Audiodaten

AVRCP     Audio Video Remote Control Profile    Fernbedienung für Audio/Video
BIP       Basic Imaging Profile                 Übertragung von Bilddaten
BPP       Basic Printing Profile                Drucken
CIP       Common ISDN Access Profile            ISDN Verbindungen über CAPI
CTP       Cordless Telephony Profile            Schnurlose Telefonie
DUN       Dial-up Networking Profile            Internet-Einwahlverbindung
ESDP      Extended Service Discovery Profile    Erweiterte Diensteerkennung
FAXP      FAX Profile                           Faxen
FTP       File Transfer Profile                 Dateiübertragung
GAP       Generic Access Profile                Zugriffsregelung
GAVDP     Generic AV Distribution Profile       Übertragung von Audio-/Videodaten
GOEP      Generic Object Exchange Profile       Objektaustausch
HCRP   Hardcopy Cable Replacement Profile       Druckanwendung

HSP    Headset Profile                          Sprachausgabe per Headset

HFP    Hands Free Profile                       Schnurlose Telefonie im Auto

HID    Human Interface Device Profile           Eingabe

INTP   Intercom Profile                         Sprechfunk

LAP    LAN Access Profile (nur Version < 1.2)   PPP Netzwerkverbindung

OPP    Object Push Profile                      Visitenkarten-/Terminaustausch

PAN    Personal Area Networking Profile         Netzwerkverbindungen

SAP    SIM Access Profile                       Zugriff auf SIM-Karte

SDAP   Service Discovery Application Profile    Geräteauffindung

SPP    Serial Port Profile                      Serielle Datenübertragung

Sync   Synchronisation Profile                  Datenabgleich
          3.9 Vor- und Nachteile
• Vorteile:
   –   Niedriger Energieverbrauch
   –   keine Kabelverbindung
   –   Geringe Störempfindlichkeit
   –   billig in der Produktion
   –   kleine Module bei Verarbeitung im Gerät
   –   gute Verschlüsselungsmethoden
   –   schnelle Einrichtung der Verbindung
• Nachteile:
   –   Geringe Bandbreite
   –   Niedrige Sendeleistung
   –   Eingeschränkte Reichweite
   –   Begrenzte Anzahl von Netzteilnehmer
            4. IrDA
• 4.0 Allgemeines und
  Geschwindigkeit
• 4.1 Geschichte
• 4.2 Spezifikationen
• 4.3 Fast IrDA
• 4.4 VFIR
• 4.5 Anwendung
    4.0 Allgemeines und
      Geschwindigkeit
• Heute haben die meisten
  Notebooks, viele Handys, Drucker
  und andere Geräte eine Infrarot-
  Schnittstelle. Ursprünglich hat HP
  die Idee gehabt, Drucker drahtlos
  mit PCs bzw. Notebooks zu
  verbinden. HP-Drucker sind auch
  die ersten, die diese Schnittstelle
  integriert hatten.
         4.1 Geschichte
• IrDA = Infrared Data Association
• 08.1993 schlossen sich ca. 30
  Unternehmen
  ( z.B. HP, IBM und Digital ) zu einer
  Gruppe zusammen  IrDA
  Gruppe wollte ein einheitliches
  Protokoll für die Datenübertragung per
  Infrarot schaffen
• z.B. Drucker von HP mit einem Rechner
  von IBM mittels Infrarot kommunizieren
            4.2 Spezifikationen
• Reichweite bis zu 1 m dadurch ist Abhörsicherheit gegeben

Spezifikation   Übertragungsrate       Bemerkung




IrDA 1.0        9,6 bis 105.2 kBit/s   Short-Infrared, Serial Infrared



IrDA 1.1        bis zu 16 Mbit/s       Mid-Infrared (MIR) (1,152 MBit/s)
                                       Fast-Infrared (FIR) (4 MBit/s)
                                       Very-Fast-Infrared (VFIR) (16 MBit/s)
          4.3 Fast IrDA

• Fast Infrared Data Association
  Standard

• Bezeichnung für Version 1.1 des IrDA-
  Standards für Infrarot-
  Datenübertragungen

• Übertragungsraten bis zu 4 MBit/s
               4.4 VFIR
• Very Fast Infrared

• Spezifikation der IrDA für die Infrarot -
  Datenübertragung; im Prinzip eine
  Erweiterung von FIR(Fast IrDA)

• VFIR ist abwärtskompatibel zu FIR

• Übertragungsraten von 16 MBit/s
        4.5 Anwendung
• in heutigen PC-Systemen integriert

• in viele Geräte integriert z.B.
  Handys, Notebooks
Gemeinsamkeiten von Bluetooth
        und WLAN
• ???????????????????????????
                                          5.
                         Bluetooth                              Wireless Lan
Gemeinsam-        -   beide nutzen das 2,4 GHz Frequenzband
  keiten          -   versuchen beide Geräte mit einander zu verbinden
                  -   haben beide keine lästigen Kabelverbindungen
                  -   beide dienen zur Daten- und Sprachübertragung
                  -   beide haben eine geringe Störempfindlichkeit
Vorteile     -   gute Reichweite                  -   Kaum Hardware benötigt
             -   hohe Übertragungsrate            -   Schnelle Verbindungen unter einzelnen
             -   keine Kabelverbindungen              Geräten
             -   WLAN = Kabelnetzwerken           -   Sehr hohe Reichweite
                                                  -   Geringer Energieverbrauch
                                                  -   Kommunikation ohne Kabel
                                                  -   Benutzerfreundlich
Nachteile    -   Störung durch andere Geräte      -   kleine Übertragungsraten
                 mit selber Frequenz              -   kleine Reichweite zw. Benutzern ohne
             -   Viel Hardware und Kenntnisse         Antenne
                 nötig für Inbetriebnahme         -   begrenzte Anzahl von Netzbenutzern
             -   Unsichere Datenübertragung (
                 wenn kaum Fachkenntnisse
                 vorhanden )
                Meine Quellen
•   www.richtfunk-wireless.de
•   www.informationsarchiv.net
•   http://www.at-mix.de/irda.htm
•   http://www.at-mix.de/vfir.htm
•   http://www.at-mix.de/fast_irda.htm
•   http://de.wikipedia.org/wiki/Irda
•   http://de.wikipedia.org/wiki/Infrarot#Anwendung_in_der_Co
    mputertechnik
•   www.netgear.de
•   http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
•   http://de.wikipedia.org/wiki/Wireless_LAN
•   http://www.informationsarchiv.net/statisch/wlan/
•   www.chip.de
•   http://www.abcdata.de/wlan_Standards_einleitung.htm
•   http://www.bsi.de/literat/doc/wlan/
•   www.bluetooth-infos.de
•   http://www.netzwerktotal.de/wlansicherheit.htm
•   www.google.de
•   Vortrag von Stephan Wolfgram (Jahrgang 2005 )
•   eigene Erfahrungen^^
  ENDE
Danke, für Ihre
Aufmerksamkeit!

				
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