Funktionsweisen des Wi-Fi oder 802.11
Wi-Fi ist die Bezeichnung für zertifizierte Geräte mit Funkschnittstellen, die für die Einrichtung eines WLAN geeignet sind. Dabei gilt der Standard 802.11 des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Technische Voraussetzungen für ein Wi-Fi-Netzwerk
Es gibt verschiedene Aurüstungsarten für die Einrichtung eines Drahtlosnetzwerks.
Netzwerkkarten oder NIC (Network Interface Controller: Es handelt sich um eine der Norm 802.11 entsprechende Netzwerkkarte, die einem Gerät die Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk ermöglicht. Wi-Fi-Adapter sind in verschiedenen Formaten erhältlich, zum Beispiel als PCI-Karte, PCMCIA-Karte, USB-Adapter oder CompactFlash. Jedes mit einer solchen Karte ausgestattes Gerät bezeichnet man als Station.
Access Points oder abgekürzt AP: Sie ermöglichen benachbarten, mit Wi-Fi-Karten ausgestatteten Stationen den Zugriff auf ein an den Access Point (mittels Kabel) angeschlossenes Netzwerk.
Funktionsweisen des Wi-Fi-Netzwerks
Die Norm 802.11 spezifiziert zwei Arbeitsmodi:
den Infrastruktur-Modus, in dem drahtlose Clients mit einem Access Point verbunden sind (dies ist der standardmäßig eingestellte Modus von 802.11b-Karten), und
den Ad-hoc Modus, in dem Clients ohne jeglichen Access Point direkt untereinander verbunden sind.
Der Infrastruktur-Modus
Im Infrastruktur-Modus verbindet sich jede Station (STA) mittels Drahtlosverbindung mit einem Access Point. Die Summe der Access Points und der Stationen in ihrer Reichweite nennt man BSS (Basic Service Set). Jedes BSS stellt eine Zelle dar und wird identifiziert durch eine BSSID, eine Identifizierung aus 8 Bytes (48 Bits). Im Infrastruktur-Modus entspricht die BSSID der MAC-Adresse des Access Points.
Es ist möglich, mehrere BSS untereinander zu verbinden durch ein sogenanntes DS(Distribution System). Dadurch entsteht ein ESS (Extended Service Set). Das DS kann ein verkabeltes Netzwerk sein, ein Kabel zwischen zwei Access Points oder auch ein drahtloses Netzwerk.
Ein ESS wird identifiziert durch eine ESSID, eine 32 Zeichen lange Identifizierung im ASCII-Format, die als Netzwerkname dient. Die ESSID wird oft abgekürzt als SSID. Dieser Netzwerknamen stellt gewissermaßen eine erste Ebene der Sicherheit dar, weil die SSID bekannt sein muss, damit eine Station sich mit einem erweiterten Netzwerk verbinden kann.
Wenn ein mobiler Benutzer von einem BSS zu einem anderen wechselt, während er sich im ESS bewegt, ist die Netzwerkkarte dazu fähig, den Access Point je nach Empfangsqualität der verschiedenen Access Points zu wechseln. Die Access Points kommunizieren untereinander mit Hilfe des DS, um Informationen über die Stationen auszutauschen und gegebenenfalls die Daten mobiler Stationen zu übermitteln. Diese Eigenschaft erlaubt den Stationen, auf "transparente Art und Weise" von einem Access Point zu einem anderen zu wechseln. Man spricht dabei von Roaming (von englisch to roam, umherwandern).
Die Kommunikation mit einem Access Point
Beim Eintritt einer Station in eine Zelle strahlt sie auf jedem Kanal eine Anfrage aus (probe request), inklusive der ESSID, für die sie konfiguriert ist, sowie der von ihrer Netzwerkkarte unterstützten Übertragungsrate.
Wenn keine ESSID konfiguriert ist, hört die Station das Netzwerk auf der Suche nach einer SSID ab, denn jeder Access point straht regelmäßig (ungefähr alle 0,1 Sekunden) einen Beacon (auf Deutsch Signalfeuer) aus, der Informationen über seine BSSID, seine Eigenschaften und eventuell seine ESSID enthält. Die ESSID wird in der Standardeinstellung automatisch ausgestrahlt, es ist aber möglich (und empfohlen), diese Option zu deaktivieren.
Bei jeder Anfrage überprüft der Access Point die ESSID und die gewünschte Übertragungsrate im Beacon. Wenn die ESSID jener des Access Points entspricht, übermittelt dieser eine Antwort mit Informationen über seine Auslastung und Synchronisierungsdaten. Die empfangende Station kann so die Signalqualität des Access Points beurteilen und seine Entfernung einschätzen. Im Allgemeinen gilt, je näher ein Access Point, desto besser die Übertragungsrate.
Eine Station, die sich innerhalb der Reichweite mehrerer Access Points befindet (natürlich mit derselben SSID) kann so den Access Point wählen, der die beste Kombination aus Übertragungsrate und Auslastung bietet, und sich mit ihm verbinden.
Der Ad-hoc-Modus
Im Ad-hoc Modus verbinden sich drahtlose Client-Geräte untereinander, um ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk (Peer to Peer) zu formen, also ein Netzwerk, in dem jedes Gerät gleichzeitig die Rolle des Client und die Rolle des Access Point spielt.
Die Summe der verschiedenen Stationen in dieser Art Netzwerk wird IBSS (Independant Basic Service Set) genannt. Ein IBSS ist ein drahtloses Netzwerk, das zumindest aus zwei Stationen besteht und keinen Access Point verwendet. IBSS ist also ein flüchtiges Netzwerk, das Personen in einem Raum den Austausch von Daten ermöglicht. Es wird identifiziert durch eine SSID, wie im Falle des ESS im Infrastruktur-Modus.
In einem Ad-Hoc-Netzwerk wird die Reichweite des unabhängigen BSS von der Reichweite jeder Station bestimmt. Das bedeutet, dass zwei außerhalb ihrer jeweiligen Reichweite liegende Stationen nicht miteinander kommunizieren können, selbst wenn sie andere Stationen im Netzwerk "sehen". Das liegt daran, dass der Ad-hoc-Modus im Gegensatz zum Infrastruktur-Modus kein DS anbietet, das Frames von einer Station zur anderen übertragen kann. Daher ist IBSS definitionsgemäß ein eingeschränktes Drahtlosnetzwerk.
Foto: © Pixabay.
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