Wireless LAN: Grundlagen und Funktionsweise

INHALTSVERZEICHNIS

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

2 Wireless Local Area Network (WLAN)
2.1 Die Bedeutung der Abkürzung WLAN
2.2 WLAN historisch
2.3 Wire oder wireless?

3 Das Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. und die Wi-Fi Alliance
3.1 Das IEEE und seine Historie
3.2 Die Wi-Fi Alliance - Herkunft, Zusammensetzung und Aufgabe

4 Die Technologie
4.1 Das OSI-Referenzmodell oder ISO/OSI-Modell
4.1.1 Drei Breitbandtechnologien in den PHYs
4.1.1.1 Direct Sequence Spread Spectrum
4.1.1.2 Frequency Hopping Spread Spectrum
4.1.1.3 Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing
4.2 IEEE Standards und Geschwindigkeiten bei WLAN
4.3 WLAN-Netzwerkformen
4.3.1 Das Ad-hoc-Netzwerk
4.3.2 Das Infrastruktur-Netzwerk

5 Risiken und Lösungen zum Thema Sicherheit für WLANs
5.1.1 Die WEP-Verschlüsselung
5.1.2 Die WPA-Verschlüsselung

6 Perspektiven für die Zukunft

7 Fazit

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Das OSI-Referenzmodell

Abb. 2: Eine grafische Darstellung des FHSS

Abb. 3: Die Evolution der IEEE 802.11-Standards

Abb. 4: WLAN im Ad-hoc-Modus (Peer-to-Peer)

Abb. 5: WLAN im Infrastrukturmodus (Netzwerk mit Zugriffspunkt)

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Die drei aktuellen Funktechnologien im Vergleich

Tab. 2: Gegenüberstellung von verkabelter und kabelloser Technik

Tab. 3: Aktuelle 802.11-Standards und Eigenschaften

1 Einleitung

Im Laufe der letzen Jahrzehnte hat sich unsere Gesellschaft immer schnelleren und auch sehr bedeutsamen Wandeln unterzogen. Die Komplexität der individuell zu bewältigenden Aufgaben steigert sich zunehmend. Einerseits wird das Streben nach immer mehr Flexibilität und Mobilität den Mitgliedern der Gesellschaft auferlegt, andererseits werden diese Attribute zunehmend aus Eigeninitiative heraus gewünscht und auch gefordert. Der technologische Status Quo erlaubt bereits große Schritte in eine sukzessiv steigerbare räumliche Unabhängigkeit, birgt jedoch noch viel ausbaufähiges Potential.

Noch vor wenigen Jahren fristete das Thema WLAN ein Schattendasein, da es für die breite Masse weder erschwinglich war, noch eine tatsächliche Alternative zu den bestehenden kabelgebunden Netzwerken bot, was die Entwicklung und Sicherheit belangte. Die Popularität und Verfügbarkeit hat in der Zwischenzeit eine enorme Entwicklung hinter sich, weshalb sich diese Arbeit mit der Thematik auseinandersetzt und erste Einblicke bieten soll.

In Kapitel 2 findet zunächst eine Heranführung an das Thema WLAN statt. Hier werden ein genereller Überblick und ein Exkurs in die Historie von drahtlosem Netzwerken beschrieben und ein Vergleich zu Ethernet gezogen. An der rasanten Entwicklung bzw. Verbreitung von WLAN sind zwei Institutionen maßgeblich beteiligt. Zum einen handelt es sich dabei um das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), zum anderen um die Wi-Fi Alliance. Aufgrund dieser Relevanz werden diese beiden Organisationen in Kapitel 3 kurz erläutert. Kapitel 4 betrachtet WLAN dann etwas dezidierter und detaillierter und geht auf die Funktionsweise der Technologie ein. Da jedoch Innovationen in der Regel (noch) nicht ganz ausgereift sind, was auch in diesem Fall zutrifft, treten mit der neu erlangten, weitläufigeren Freiheit auch Sicherheitslücken auf, deren Problemstellung und Lösung sich Kapitel 5 annimmt. Wie bereits oben erwähnt, steckt der technische Fortschritt erst in seinen Kinderschuhen und wird sich in den nächsten Jahren erwartungsgemäß weiterentwickeln. In diese Zukunft erfolgt daher schließlich eine kurze Vision in Kapitel 6. Aber zunächst geht es zurück zu den Grundlagen.

2 Wireless Local Area Network (WLAN)

2.1 Die Bedeutung der Abkürzung WLAN

WLAN ist der Inbegriff schnell verfügbarer, unkomplizierter und erschwinglicher Technik geworden. Die Abkürzung an sich steht für Wireless Local Area Network, also lokale Netzwerke, deren Kommunikation nicht mittels Kabeln erfolgt. Das Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) hat diese drahtlosen Netzwerke unter der Oberbezeichnung 802.11 standardisiert und spezifiziert^[1], worauf in Kapitel 3.1 näher eingegangen wird.

Grundsätzlich kann man von einem Netzwerk sprechen, sobald mindestens zwei Computer miteinander in Verbindung zu treten. Es muss also mindestens ein Sender und ein Empfänger beteiligt sein, die beide mit dem selben Modulationsverfahren über die selbe Frequenz senden, dann spricht man von einem Basic Service Set (BSS). Die Zeitkomponente/Dauer ist dabei irrelevant^[2]. In Kapitel 2.3 wird kurz angerissen, dass jedoch nicht immer automatisch vom Standard 802.11 des IEEE, der später noch behandelt wird, die Rede ist, wenn Wireless oder Radio Local Area Networks erwähnt werden. WLAN kann auch einfach als Oberbegriff aller nicht drahtgebundenen Technologien verwendet werden.

2.2 WLAN historisch

Während WLAN Mitte der 90er Jahre noch unbedeutend für die breite Masse und auch kaum einer Privatperson ein Begriff war, hat sich dies seit der Jahrtausendwende rapide gewandelt. Die Verbreitung ist nicht aufzuhalten und die Entwicklung macht große Schritte. Dennoch ist der Gedanke einer drahtlosen Vernetzung keine Innovation. Bereits Ende der 60er/Anfang der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts gab es einen Vorreiter, der sich Alohanet nannte^[3]. Der Name lag nahe, da der renommierte US-Amerikaner Norman Abrahamson dieses System an der Universität von Hawaii entwickelte^[4]. Das Alohanet verband sieben Campus-Standorte auf vier Inseln Hawaiis miteinander, der Zentralrechner befand sich auf Oahu. Nach der Implementierung des Alohanets dauerte es dennoch über 20 Jahre, bis erste kommerzielle, drahtlose Möglichkeiten für LANs auf dem Markt erschienen. Und selbst diese boten noch keine wirkliche Alternative zu den verkabelten Varianten, unter anderem aufgrund der eingeschränkten Reichweite und geringen Datenrate^[5].

2.3 Wire oder wireless?

Wie bereits kurz erwähnt, haben drahtlose Netzwerke in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung hinter sich gebracht und sind mittlerweile zu einer interessanten Alternative, oder zumindest attraktiven Ergänzung, kabelgebundener Netzwerke gereift. Die Technologien sind mittlerweile erschwinglich geworden und qualitativ hochwertiger. Entscheidet man sich also gegen eventuellen Kabelsalat, stehen derzeit drei Möglichkeiten zur Verfügung, nämlich WLAN, aber auch Infrarot oder Bluetooth.

In der folgenden Tabelle sind diese drei Technologien, nach Geschwindigkeit absteigend sortiert, aufgeführt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 1: Die drei aktuellen Funktechnologien im Vergleich

Quelle: Vgl. Bernstein, L.: Drahtlos vernetzt mit Wireless LAN, 2., überarbeitete Auflage,

Bonn 2005, S. 19

Über die Differenzen zwischen den drei kabellosen Technologien haben sie jedoch auch zwei Gemeinsamkeiten. Sie sind in ihrer räumlichen Anwendbarkeit limitiert und weisen Nachteile beim Thema Sicherheit auf. Wie man der Problematik Sicherheit bei WLAN begegnen kann, wird in Kapitel 5 nähert erläutert.

Im weiteren Verlauf soll auch hier der Fokus auf WLAN gerichtet sein. Vergleicht man also WLAN mit kabelgebundenen Netzwerken, stößt man in der Literatur auf unterschiedliche, zu berücksichtigende Aspekte, die hier veranschaulicht werden sollen:

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Tab. 2: Gegenüberstellung von verkabelter und kabelloser Technik

Quelle: Vgl. Rech, J.: Wireless LANs - 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail, 1. Auflage, Hannover 2004, S. 4 f. und

Vgl. Bernstein, L.: Drahtlos vernetzt mit Wireless LAN, 2., überarbeitete Auflage, Bonn 2005, S. 20 f.

Nach Abwägung der oben stehenden Punkte in der Übersicht, kann man entnehmen, dass eine neutrale Argumentation nach wie vor für eine verkabelte Variante sprechen würde, wenn man sich für ausschließlich eine Variante entscheiden müsste. Daher muss der Anwender individuell eruieren, welche Aspekte für ihn besonders bedeutsam sind.

3 Das Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. und die Wi-Fi Alliance

3.1 Das IEEE und seine Historie

Bei dem Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) handelt es sich um eine Non-Profit-Organisation, den weltweit größten technischen Berufsverband.^[6] Das IEEE verzeichnet über 365.000 Mitglieder in etwa 150 Ländern.^[7]

Die Vorläuferorganisationen des IEEE gehen bis in das Jahr 1884 zurück. Dabei handelte es sich um die beiden Ingenieursverbände American Institute of Electrical Engineers (AIEE) und Institute of Radio Engineers (IRE), die beide aus den USA stammen. Anfang der 60er Jahre beschlossen diese Organisationen dann, sich zusammenzuschließen, was dann am 1. Januar 1963 freigegeben war und umgesetzt werden konnte.^[8] Das IEEE befasst sich mit umfangreichen elektro- und informationstechnischen Themen, bildet u.a. Fachgremien und Projektgruppen, die dann zu einer Verbreitung und Standardisierung verhelfen, wovon die betreffenden Berufsgruppen, aber auch die gesamte Menschheit profitieren.^[9]

3.2 Die Wi-Fi Alliance - Herkunft, Zusammensetzung und Aufgabe

Hinter der Wi-Fi Alliance steckt ebenfalls eine Non-Profit-Organisation. Die Organisation wurde im August 1999 ins Leben gerufen und hieß ursprünglich Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)^[10]. Mitglieder der Allianz sind, unter anderem, führende Hersteller von (Wireless LAN) Technologie, Elektronik oder Konsumgütern. Die Wi-Fi Alliance testet WLAN Technologien auf Kompatibilität und zertifiziert diese dann, sofern die Anforderungen nach festgelegten Richtlinien erfüllt sind. Diese Produkte dürfen dann mit dem geschützten Logo versehen werden, was eine Identifizierung erleichtert. Da jedoch nur Produkte von Mitgliedern getestet werden, ist eine Mitgliedschaft unumgänglich. Mittlerweile verzeichnet die Organisation über 200 Unternehmen als Mitglieder, darunter befinden sich Microsoft, Sony, Texas Instruments, Intel, Dell, Philips oder Nokia, um nur ein paar Namen zu nennen.

[...]

^[1] Vgl. Sauter, M.: Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme - Von UMTS, GSM und GPRS zu Wireless LAN und Bluetooth Piconetzen, 1. Auflage, Wiesbaden 2004, S. 237

^[2] Vgl. Bernstein, L.: Drahtlos vernetzt mit Wireless LAN, 2., überarbeitete Auflage, Bonn 2005, S. 19

^[3] Vgl. Rech, J.: Wireless LANs - 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail, 1. Auflage, Hannover 2004, S. 4

^[4] Vgl. Langenscheidt KG, Berlin und München, online, http://www.networds.de/cgi-bin/n2dbi_sel_anzeige.pl?sword=alohanet&, 05.10.2005

^[5] Vgl. Rech, J.: Wireless LANs - 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail, 1. Auflage, Hannover 2004, S. 4

^[6] Vgl. Wikimedia Foundation, Inc.: http://de.wikipedia.org/wiki/IEEE, 04.10.2005

^[7] Vgl. IEEE, online: http://www.ieee.org/portal/site/mainsite/menuitem.818c0c39e85ef176fb2275875bac26c8/index.jsp?&pName=co rp_level1&path=about&file=index.xml&xsl=generic.xsl, 04.10.2005

^[8] Vgl. IEEE, online: http://www.ieee.org/portal/site/mainsite/menuitem.818c0c39e85ef176fb2275875bac26c8/index.jsp?&pName=co rp_level1&path=about/whatis&file=index.xml&xsl=generic.xsl, 04.10.2005

^[9] Vgl. IEEE, online: http://www.ieee.org/portal/site/mainsite/menuitem.818c0c39e85ef176fb2275875bac26c8/index.jsp?&pName=co rp_level1&path=corporate&file=vision.xml&xsl=generic.xsl, 04.10.2005

^[10] Vgl. Wikimedia Foundation, Inc.: http://de.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Alliance, 05.10.2005