Stavíme bezdrátovou síť - I

17. 9. 2004 | Milan Sedláček | Sítě | 28511×

Tento seriál vás v pěti článcích provede kompletní stavbou zabezpečené bezdrátové Wi-Fi sítě s připojením na internet.

Úvod

Seriál Stavíme bezdrátovou síť vás v pěti dílech provede kompletní stavbou bezdrátové sítě, kde hlavním prvkem je access point (přístupový bod) pro připojení klientů postavený na operačním systému Linux. V následujícím textu se nebudu jednotlivými problémy zaobírat do detailů, ale jen do takové míry, abych ani úplného začátečníka v tomto oboru nezahltil přílišným množstvím informací a nevypěstoval mu alergii na Linux :).

Hardware vs. software

Při stavbě ascess pointu, tzv. APčka, máme před sebou dvě možnosti. Jedna je klasický stolní počítač, který obsahuje všechny potřebné komponenty (síťové karty, wifi karty atd.) a druhá je použití "hardwarového" AP, což je malá krabička, která obsahuje pouze nezbytné minimum součástek pro funkci přístupového bodu, nezřídka běžící pod speciální verzí operačního systému GNU/Linux. Toto AP se chová jako autonomní počítač a stačí mu připojení k páteřní síti pomocí kabelu UTP a nápájení. Konfigurace se provádí většinou přes webové rozhraní pomocí obyčejného prohlížeče, někdy také po sériové lince. Vypadá přibližně takto:

AP D-Link DWL700AP

Tady má před sebou potenciální začátečník velké dilema. Použít malou skladnou krabičku, u které konfigurace zabere slabou čtvrthodinku, či velký hučící počítač s velkou spotřebou energie a mnoho hodin s tím záhadným a nepochopitelným Linuxem? Jak už to bývá, obojí má své pro a proti a vhodnost nasazení jednoho z řešení není jednoznačná a liší se podle konkrétních případů.

• Hardware - malá skladná krabička, v současné době za rozumný peníz, která si vystačí s napájením několika volty, které můžeme poslat i po UTP kabelu. Konfiguraci zvládneme za několik desítek minut a tím máme fungující přístupový bod.
• Software - velká hučící bedna, která vyžaduje 230 střídavých voltů, hodiny práce a při použití harddisku je náchylná na problémy při extrémních klimatických podmínkách. Zato však dostaneme za pár korun výkonný linuxový stroj, který je do budoucna rozšiřitelný po harwarové i softwarové stránce. Kdykoliv můžeme doinstalovat jakékoliv síťové služby (Samba server, FTP, Apache, Postfix, Squid atd.) , vytvářet nové úrovně zabezpečení a monitoringu, případně nasazovat své vlastní skripty a programy.

Distribuce

V současné době máme k dispozici nepřeberné množství distribucí Linuxu. Od komerčních jako SUSE nebo Mandrake, přes volně vyvíjené (Debian), až po specializované distribuce pro jednotlivá nasazení (disketové, routerové, bootovatelné z CD). Já jsem však vybral u nás v Čechách nejrozšířenější distribuci, Mandrake Linux 9.2. Možná zkušený guru poznamená, že na server s nároky na bezpečnost se musí nasadit nějaká "drsnější" verze, kompilovaná na míru jednotlivému stroji. Tento článek je však zaměřen na začátečníka a volba této distribuce zaručuje, že v celém seriálu nemusí začínající uživatel překládat jádro, nemusí dokonce ani stahovat samostatné programy z internetu, neboť všechny použité nástroje jsou obsaženy v balíčcích na čtyřech instalačních CD. Čili takzvaná cesta nejmenšího odporu :).

Žádnej neví, co je to železo...

Volbou vhodného hardware se nebudu dlouho zabývat. Je to v celku jednoduché. Jděte na půdu a podívejte se, co tam zbylo z dob minulých. Jestliže bude server poskytovat dvě, tři služby a bude obsluhovat do deseti klientů, můžete s klidným svědomým začít někde u Pentia I 133MHz, 32MB RAM, 500MB disk. Zde bych se přiklonil spíš k rozšíření operační paměti, než k rychlejším procesorům. Mějte na paměti, že server nebude vykreslovat různé omalovánky formou oken, ale bude pracovat převážně s daty. Při swapování z disku by se razantně snížil výkon takového serveru.

Dál budeme potřebovat alespoň jednu obyčejnou síťovou kartu. Přiklonil bych se k volbě PCI slotu a 100Mbit. Při volbě bezdrátové Wi-Fi karty dejte ale pozor. Tady si můžete přivodit množství problémů. Projděte si seznam hardware na AbcLinuxu.cz. Nejlepší volbou je si trochu připlatit a použít výrobky firmy ZCOMAX. Já používám kartu XI-325 do PCMCIA slotu a výborná je též XI-626 s regulací výkonu. Jsou to karty o rychlosti 11mbit/s.

ZCOMAX XI-626

Anténa

Jedna z vyučovaných elektrotechnických pouček říká, že anténa je nejlepší zesilovač. To platí i v našem případě. Pokud vám jde o velké vzdálenosti, je lepší použít profesionální antény. Na malou vesnici bude stačit nějaká ta sektorovka na koleně udělaná, ale mějte na paměti, že ve frekvenčním pásmu 2,4GHz vám jeden závit o milimetr vedle úplně rozhodí vyzařovací diagram. Další nevýhodou je to, že ve velkých městech, kde je hustý radiový provoz, může vaše anténa zbytečně rušit jiné sítě a zařízení, například kvůli "ujetému" laloku vy vyzařovacím diagramu (u směrových antén).

• Všesměrové antény - antény, které vyzařují 360° v horizovntální rovině. Mívají menší zisk 5 - 10dB a z toho plyne menší dosah spoje.
• Sektorové antény - mají kompaktnější rozměry, úhel vyzařování 60° - 90°, zisk 10dB - 16dB a větší dosahy.
• Směrové antény - dost mohutné a drahé antény se ziskem až 24 dB s úzkým vyzařovacím diagramem se hodí pro dlouhé spoje až do 10km.

Kabely a konektory

Tady se dáme na opačnou cestu podle pravidla, kdo šetří, má za tři. Při použití originálních kabelů v cenách okolo 50Kč za metr, pigtail kabelech za 500Kč a konektrorech za 100Kč/kus, by se nám celá akce podstatně prodražila. Tady můžeme klidně použít kvalitnějšího koaxiálního kabelu pro rozvod televize. Jediným podstatným problémem je použití kabelu o stejném odporu, tedy 50 ohmů (RG213/U originál pro WiFi má právě 50 ohmů). Použitý konektor musí být na stejný koaxiální kabel a pro frekvenci vyšší než 2,4GHz. U karty XI-626 jde výborně použít konektor z dodávané anténky. S použitím trošky hrubého násilí ho oddělíme od anténky a použijeme přímo na koaxiální kabel, který vede k našemu serveru.

Výkon

Za to, že si bez jakýchkoliv poplatků můžeme plánovat, zavádět a používat bezdrátové sítě na kmitočtu 2,4 GHz vděčíme Generálnímu povolení, které vydal Český telekomunikační úřad. Samozřejmě musí být tento provoz korigován, proto je podle ČTÚ maximální povolený vysílací výkon stanoven na 100mW. Po přepočtu na decibely je 100mW rovno 20dB. Proto raději nepoužívejte více jak 20dB antény s kartami bez regulace výkonu. Za porušení těchto norem ČTÚ dává doopravdy "mastné " pokuty.

Generální licence 12/R/2000

Napájení

Napájení vašich zařízení také dokáže zkomplikovat celou instalaci. Při použití hardwarového řešení je situace nejjednodušší. Potřebujete 5 - 12V dostat na střechu a k tomu vám klidně postačí i UTP kabel pro připojení k páteřní síti. Na trhu jsou krabičky, které vám k tomu dopomohou, ovšem nejsou zrovna laciné. Šikovnému kutilovi bude stačit informace, že 2 vodiče v UTP kabelu (piny 4 a 5) počítač vůbec nevyužívá, tudíž je lze použít pro napájení nebo třeba pro telefon :).

Horší je to s 230V pro server. Tady musí každý zvolit nejvhodnější cestu sám. Jen dodávám, že podle platných norem je v ČR zakázáno používat volné kabely po obvodu vnější zdi. Z toho plyne, že všechno musí být taženo vnitřkem objektu a nejlépe zakryto do elektro lišt připevněných na zdi.

Závěr

Dnešní článek byl spíš takovou úvodní omáčkou a nutným minimem do začátku. V příštím pokračování se už budeme věnovat nastavení sítě, routování, NAT, směrování pomocí bran a vytváření podsítí.

       

Komentáře

[Marek]

No tak sem si precetl tenhle uvodni clanek a nevim jestli to autor pojal opravdu tak "lidove" nebo tomu vubec nerozumi....

V clanku je spousta nepresnosti a polopravd !!

KABELAZ - pouzivat TELEVIZNI koaxialni kabel na jakoukoliv delsi vzdalenost (tak do 2 metru mozna) je zhovadilost !!- utlum takoveho kabelu bude v jednotkach dB/metr a to je nepripustne. Dale autor pise o nejakem "odporu" kabelu - predpokladam ze myslel impedance. Impedance 50 Ohm neni kritická kdyz se smirime s malym utlumem na kazdem precho¨du 75/50 Ohm - daleko podstatnejsi je mit kvaltni kabelaz ktera ma na 2.4 Ghz primerene nizky utlum (Belden H-100 RLA-10 typicky 0.2 dB-metr)

Konektory - zde souhlasim daji se vyhodne pouzit N konektory na kabel H213 - jen se musi trosku upravit kabel pred naltovanim , jinac na nej nejde nasasit pin.

Vykon - rada pouzivat anteny ktere nepresahnou zisk 20 dB je taky "skvela" - pokud pocitam vykon na konektoru bezne neregolovane karty kolem 15 dB - utlum na kabelech a konektorech , pigtailech napr - 2 dB a rpipoctu zisk i blbe plechovky cca 10 dB 15-2+10=23 dB jse o 3 dB nad limitem. Nicmene nic jineho nam ani nezbyde protoze drtiva vetsina uzivatelu a ISP "SOLI" co to da jelikoz jedine tak jim to aspon nejak funguje a CTU to stejne moc nekontgroluje protoze by asi museli nasolit pokuty skoro vsem...

Chapu , ze autor chce problematiku WIFI priblizit i ubycejnym userum ,nicmene byjim nemnel motat hlavu nesmysly. Taky je dalsi vec jestli je to dobre aby kazdy BFU mnel za oknem antenu a jeste vice zhorsoval BALAST na 2.4Ghz co uz tu mame.....

[M.i.l.d.a]

Zdravim Vas,
Vasich pripominek si vazim,ale chtel bych na ne zareagovat.Jasne, ze cely clanek je pojat lidove:)Kdyz bych chtel navod na profi sit,tak si nakoupim stohy odborne literatury a rozhodne to nelze stestnat na par radek.

Televizni kabelaz - vite,ja nepredpokladam,ze access point bude 50m od anteny,vetsinou byva na pude do 5m.

Konektory - tady jsme se shodli.

Vykon - asi mate pravdu,tady jsem to trochu podcenil,nicmene jsem pouze doporucoval pouziti.Kdyz si to ale prepocteme s vetsi ztratou na televiznim kabelu, tak uz se tam vejdeme:)

[Honza Houštěk]

Ja tedy prilis neznam technickou terminologii, ale AFAIK tak impedance udava pomer komplexnich amplitud napeti a proudu na danem prvku, pricemz utlum je urcen prave jeji realnou slozkou, coz neni nic jineho nez ohmicky odpor. Tak jak je to ve clanku to IMHO spatne neni.

[ozub]

copak je to ta "komplexni amplituda"??? :o)

[Cupy]

Ad Vykon: a to nebereme v potaz spektralni hustotu vykonu, ze? tedy pocitejte (zjednodusene) radeji max. 17dBm, nechcete-li byt nadlicencne urvani nemam rad paste and copy, tedy pro presnejsi popis doporucuji klasicky odkaz .

[Mirec]

No neviem, neviem ci mas uplne pravdu. Ja mam s kamosom karty Asus WL-130b, vzdialenost medzi nami 250m. Ako anteny pouzivame plechovky(o tom si uz asi pocul) a tieto anteny nemaju ani priamu viditelnost - ide to cez jedno okno(u mna) a dve steny. Ako kabel mame pouzity 75 Ohmovy televizny koaxial - u mna 3 metre a u kamosa 7m. A predstav si, ze to ide (chybovost 1%).

[Ladislav Müller]

Bez páteřního rozvodu?

[Marek]

Asi myslite WDS - nasazeni tohoto je vcelku problematicke , WDS neni zadny standard a tak spolu chodi jen stejna APcka , degraduje to propustnost site "vsecko chodi vsude" - proste HNUS . Hodi se to tak maximalne na rozvod inernetu a to jen v nejake male lolalite. Pro dnesni cene WIFI nevidim duvod proc neudelt pater hezky tak jak ma byt a to P2P - propustnost a robustnost site je uplne nekde jinde...

[J]

Dodam, ze samozrejme i HW AP bezici na linuxu je mozne rozsirit o dalsi sluzby (pripadne vyhodit ty ktere netreba), takze IMO je to lepsi volba, pokud nechci vylozene provozovat fileserver, pripadne nejaky vetsi web.

Prikladem budiz WRT54G, WL500G a dalsi (existuji samozrejme i v b variante). "Firmware" je bezny linux a na siti lze sehnat prislusne modifikace a rozsireni, k nekterym lze pripojit i externi disk/flash pres USB port.

Jen cena u nas je ponekud vyssi (v nekterych pripadech i vice jak 2x) nez v zahranici :( .

[fikus]

A kolik teda krabicka AP stoji? kdyz vemu ze se mi pentia 150 vali jen tak, tak bych asi krabicce prednost nedal.

[Stanislav Brabec]

Dobře vyladěné Pentium = 40W. Za den je to 1kWh. Za rok 365kWh. Z 4 roky je to cca 4000Kč. Je tedy relativní, co je levnější?

[......]

No že nesmím vést kabeláž vnějškem je pravda, ale nedodržuje to snad ani kabelová televize, nehledě že u některých objektů to snad ani jinudy nejde. Jinak 220V bych venkem teda radši netahal.

[......]

jinak dodatek ...to bych nesměl vést ani ten kousíček kabelu co mám od antény na zdi k oknu, nebo jiní lidi koax od televize už i to je volný kabel na obvodové zdi

[ozub]

To, že se nesmí vést kabeláž (samozřejmě metalická) venkem není tak docela pravda. Pokud nejlépe oba konce opatříte bleskojistkami tak je to ok. BTW každý, kdo má anténu venku, má bleskojistku alespoň na "vnitřním" konci anténního kabelu.

[Zdeněk Štěpánek]

Zdravim

My mame 30m kabel 220 spolu s twistem prispinkovanej na 30m komine. Jede to uz 14 dni bez potizi. CEZ snad taky taha 220 venkem ne?

http://gavanet.arachne.cz/komin/instalace/30.jpg

Zdenek

[Ondroid]

ČEZ sice používá i venkovní vedení 230V ale pokud vám po něm vlítne přepětí do PC a odpálí ho tak se s váma nebudou o náhradě škody bavit pokud nemáte patřičnou přepěťovou ochranu (docela drahá záležiost). Ono se to přepětí bude asi šířit trochu jinak po 230V venkovním vedení a jinak po svodu od wifi antény. Rozdíly impedancí v trase tu přepěťovou vlnu odrážejí a nejrazantnější účinky má na koncích vedení.

[......]

No třeba já osobně po náhradě škody netoužím...byla to moje blbost mít kabel venku? Byla. Dobře mi pak tak, když něco odejde. Jediné co od nich chci, aby mi do toho nikdo nekafral . Už tak je těch klacků pod nohy od státu (ČTÚ, ČEZ atd. atd.) až až. A souhlasím s příspěvkem výše že ISP to teda "solí" fest a na nějakých 20dB neberou ohled. To je pak umění to s těma 20dB "prostřelit" vůbec k protějšímu baráku.

[Zdeněk Štěpánek]

Zdravim

Kdyz jsme videl ten titulek clanku dost jsem se zhrozil co to bude za bludy a nesmysly. Nastesti to vypada dobre, doporucuje 626ku a linux. Zatim to byly vicemene obecne veci, to je v pohode. Co se tyce anten, tak to taky ujde, jenom je potreba zduraznit ze ke klientum co jsou do 100m je vhodny trell a k tem co jsou dal jen a pouze smerova antena. Cim vetsi smerovka tim lepsi (mensi uhel = mensi ruseni = mensi prijem sumu), samozrejme je nutne potom regulovat vyjkon. Prosim autora at se neopovazuje rikat ze kdyz to se stavajici antenou funguje tak je to dobry. No a ten televizni koax, to je fakt goool. Normalni clovek pouziva H155 (slabej) nebo RLA-10 (tlustej). Zadny jiny nedoporucuju. Snad jenom RG58 (ale ten medenej, je lepsi) na kraticky (20cm) pigtaily z antenek.

Zdenek

[watslaw]

[flame] Kdyz uz Mandrake, tak aspon ne tu nepovedenou verzi 9.2, a nebo s vanilla jádrem, ale to na CD neni a muselo by se kompilovat. [/flame]

[Michal Marek (twofish)]

Ahoj,

mám trochu BFU dotaz (nejsa fyzik): Fungovalo by Wi-Fi v bytě kde jsou ,,trochu`` silnější zdi (jedna má 85 ) a z jednoho pokoje do druhého není vidět přímo? Odráží se ten signál od zdí, nebo prochází skrz (potom by asi neprošel). Nebo by byl lepší Bluetooth?

Ta vzdálenost je jen pár metrů, ale jsou tam dvě zatáčky kolem té zdi

[Stepan]

Bluetooth? Stejna frekvence, nizsi vykon, nizsi rychlost, dosah par metru... Takze urcite ne.
WiFi? Pokud jsou ty zdi zelezobetonove (jakoze asi jo), tak pocitej spis s tema odrazama, nez s propustnosti... Fungovat to muze s vhodne umistenym AP (na par desitek kbps na internet to bude stacit temer urcite, na to staci minimalni kvalita signalu. Pokud to chces na kopirovani vetsich souboru (sdileni dat, filmu, mp3 atd.) a mas to v ramci bytu, radsi si tam nekde pod kobercem natahni 100Mbps ethernet pres UTP kabelaz)... Kazdopadne tyhle bezdratove technologie mas vzdycky bez zaruky, nejlepsi je proste si nekde pujcit prislusny HW a proste to vyzkouset. Pokud se muzes bezdratu vyhnout a chces to na neco vic, nez na sdileni nekolika kbps internetu, radsi investuj do UTP kabelaze.

(Jsem na sracky, serte na me...)

[Michal Marek (twofish)]

My už UTP kabeláž máme, já to myslel spíš jako doplněk kvůli notebooku (kabely nejsou všude). Tak já to vyzkouším.

[Stemar]

Podle mych zkusenosti to spis pujde. Spise nez samotne zdi vadi to co je v nich (silove rozvody, trubky, ...). Jestli ma jedna ze zdi 85cm pak to asi nebude panelak, kde signal skrz zelezobeton opravdu moc nechodi. Osobne mam ve starem cihlovem dome signal vicemene po celem 3+1 i pri pouziti "zadnych" anten tj. standardne dodavaneho minipendreku a interni (?) anteny v notebooku. Na nekterych kritickych mistech se uz, pravda, projevi i to kdyz v ceste signalu nekdo (manzelka) projde, nebo nevhodne natoceni notebooku. Ale stejne, mit internet i na zachode a v koupelne je parada

[Dement]

Zatím marně přemýšlím... :o)))

[Zdeněk Štěpánek]

Zdravim

Obecne oblybeny mytes (a pekna kravina) je to ze WiFi je dobre pouzivat na zasitovani domu/bytu protoze neni nutne vrtat diry a tahat kabely. To je takovej problem provrtat zed? Tyhle argumenty jsou nesmyslny, za mnohem vetsi cenu clovek ziska mnohem min sluzeb (pomaly, nespolehlivy, odposlouchatelny).

WiFi (bezdratove technologie obecne) by se meli pouzivat tam kde NENI MOZNE natahnout kabel.

Zdenek

[Jiří Svoboda]

IMHO rikas ted kraviny ty. Provrtat jednu zed je neco jineho, nez zasitovat celej byt/barak.

A kdyz uz zasvecene mluvis o tom, k cemu by se WiFi melo a k cemu nemelo pouzivat, tak by stalo za to rict, ze by se WiFi predevsim nemelo pouzivat k tomu, k cemu nikdy nebylo urceno, a k cemu ho pouziva vetsina lidi. A to je masove pokryvani vnejsich prostor a provoz venku vubec.

[......]

no jo ..to je fakt ..tato technologie nebyla nikdy dělaná pro provoz venku...je to tak.

[Zdeněk Štěpánek]

Zdravim

Samozrejme mas pravdu, vim ze to byla technologie puvodne urcena k internimu provozu. Nicmene podminky se meni a situace a nabidka na trhu take. Samozrejme se mnou muzete nesouhlasit, ale myslim si ze je trochu rozdil obalit barak mracnem WiFi smogu jenom proto abys prostrelil jednu zed a nemusel vrtat diry nez rozsvitit AP napr. v konferencni mistnosti kam prijde spousta kravataku s notebooky.

Mam ke strejdovi 60m kabelu v zemi...

Zdenek

[Milan Hejpetr]

Priznavam se, zasitoval jsem si byt pomoci jedne 626 ky (regulace vykonu, antena 1dBi) v Linux routeru :-O. Ze by zlocin?
Nez mne zacnete spilat, zamyslete se nad tim, zda byste si tedy u me neudelal brigadu a neroztahal UTP do 4 mistnosti, v kazde mistnosti aspon 2 zasuvky. A prosim peclive, aby ty kabely nebyly, pokud mozno, videt.
U tech kravataku bych si naopak WiFi dukladne rozmyslel - ac na to mnohdy nevypadaji, mivaji na noteboocich citliva data a jeden nikdy nevi.

[VícNežNic]

Bratr chce spojení se sousedem (maximálně 6 metrů plus docela hodně uvnitř obou stavení) a já nevím jak to řešit. Wi-fi by přeci jen vyšlo na nějaké ty peníze (sice ne tak moc, ale přec). Na druhou stranu ethernetový kabel by znamenal spoustu děr a nevím jak s ním překonat betonový základ plotu.

A tak nevím nenapadá jak to sesíťovat ...

[Zdeněk Burda]

asi pred 6 lety jsem to resil laserovyma diodama na 150m po seriovem portu

[VícNežNic]

To se mi líbí, je někde dostupné schéma zapojení ? (neříkám pro tenhle účel) Musím taky občas zničit pár součástek

[Zdeněk Štěpánek]

Zdravim

Po nekolika letech upgradovani se tomu rika ronja

Zdenek