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Wireless LANs: 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Rech, Jörg 1968- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Hannover Heise 2006
Ausgabe:	2., aktualisierte und erw. Aufl.
Schlagworte:	IEEE 802 > 11 Drahtloses lokales Netz
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XVIII, 532 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3936931291

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adam_text	Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in Funknetzwerke 1 1.1 Einteilung der Funklösungen 3 1.2 Geschichte der drahtlosen Kommunikation 4 1.2.1 Das IEEE Konsortium 4 1.2.2 Der IEEE 802.11 Standard 5 1.3 Weitere Funklösungen 10 1.3.1 HiperLAN 10 1.3.2 HomeRF 12 1.3.3 Bluetooth 12 1.3.4 ZigBee 15 1.3.5 WiMax 16 1.4 WLAN Rechtsgrundlagen 17 1.4.1 Grundstücksübergreifende Datenübertragung ....19 1.4.2 Rechtgrundlage für Hotspots 19 1.5 Drahtlos versus drahtgebunden 23 1.5.1 Multiple Access Problematik 24 1.5.2 Modulationsverfahren 26 1.5.3 Die Frequenz 27 1.5.4 Exkurs Pegelwerte und Dezibel 28 1.5.5 Bitrate und Datenrate 30 1.5.6 Paketvermittlung versus Leitungsvermittlung 30 1.6 Gesundheit 31 1.7 OSI Referenzmodell 33 1.8 Ein Überblick über den Inhalt dieses Buchs 40 2 WLAN Netzwerkformen 43 2.1 Ad hoc Netzwerk 43 2.2 Infrastruktur Netzwerk 45 2.3 Roaming 48 2.4 Datenadressierung 51 2.5 Drahtloser Internetzugang 53 2.6 Drahtlose Gebäudeanbindung 54 2.7 Mesh WLANs 56 2.8 Hotspots 58 2.9 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Steckergesicht 307 5.6.5 TNC Steckergesicht 308 5.6.6 BNC Steckergesicht 309 5.6.7 N Steckergesicht 309 5.6.8 Pigtails 310 5.6.9 Indoor und Outdoor Antennen 311 5.7 Sicherheitsrelevante Bestimmungen 311 5.7.1 Mechanische Sicherheit 312 5.7.2 Elektrische Sicherheit 317 6 WLAN Produkte 321 6.1 WLAN Produktgrundsätze 321 6.2 WLAN Client Adapter 322 6.2.1 PCMCIA Adapter 324 6.2.2 Cardbus Adapter 325 6.2.3 Cardbus Express Adapter 327 6.2.4 Compact Flash Adapter 327 6.2.5 PCI Adapter 328 6.2.6 USB Adapter 329 6.2.7 Mini PCI Module 330 6.2.8 Mini PCI Express Module 330 6.3 Access Points 331 6.3.1 Standard Access Point 334 6.3.2 Erweiterte Access Points (Internet Gateway) .... 335 6.3.3 Modulare Access Points 336 6.3.4 Dualband Access Points 337 6.3.5 Micro Access Point 338 6.3.6 Access Point Kombigeräte 339 6.4 WLAN Switches 340 6.5 Management Plattform 341 6.6 WLAN Telefon 342 6.7 WLAN Produktzertifizierungen 342 6.7.1 Wi Fi 343 6.7.2 CCX Programm 344 7 Praktische WLAN Umsetzung 345 7.1 Reichweitenbetrachtungen 345 7.1.1 Detaillierte Reichweitenbetrachtung 347 7.1.2 Reichweitenberechnung 349 7.1.3 Reichweitenreduzierung durch Signalreflexionen 353 7.2 Funkausleuchtung 354 7.3 Professionelle Site Survey Utilities 357 7.4 Vorbereitung der Funkausleuchtung 361 7.4.1 Wichtige Voraussetzungen für die Funkausleuchtung 362 7.4.2 Störquellenermittlung 362 7.5 Spektrumanalyse 363 7.5.1 Richtige Platzierung von Access Points und Antennen 365 7.5.2 Stör und Reflexionsquellen 365 7.5.3 Polarisation 366 7.5.4 Funkschatten 367 7.5.5 Leckkabel 368 7.5.6 Kanalwahl 368 7.5.7 RF Management 371 7.5.8 Automatische Kanalwahl 372 7.5.9 Bandbreite 373 7.6 Performance Betrachtungen 374 7.6.1 Fallstricke TCP/IP im Wireless LAN 378 7.6.2 Reichweitenbedingte Performance Reduzierung 380 7.6.3 Störungsbedingte Performance Reduzierung 381 7.6.4 Zukünftige Performance Steigerung 382 7.6.5 Performance Betrachtungen bei Richtfunkstrecken 383 7.7 WLAN Parameter 384 7.7.1 Erweiterte Datenrateneinstellung 384 7.7.2 Tx Power 385 7.7.3 Diversity 386 7.7.4 Short Präambel 386 7.7.5 Short Slot Time 386 7.7.6 Maximale Clients 387 7.7.7 Multiple SSIDs 387 7.7.8 Beacon Interval 387 7.7.9 RTS/CTS Threshold 388 7.7.10 Fragmentation Threshold 389 7.7.11 Listen Interval 389 7.7.12 DTIM Window 390 7.7.13 ATIM Window 390 7.7.14 Active Scan Timer 390 7.7.15 Passive Scan Timer 391 7.7.16 Long Retry Limit 391 7.7.17 Short Retry Limit 391 7.7.18 Association Timeout 392 7.7.19 Reassociation Timeout 392 7.7.20 Authentication Timeout 392 8 WLAN Sicherheit 393 8.1 Angriffsszenarien und Sicherheitsmechanismen 394 8.1.1 802.11 Sicherheitsmechanismen 396 8.1.2 War Driving 397 8.2 Problemfall WEP 401 8.2.1 Umgehen des WEP Schlüssels 402 8.2.2 Schwachstellen der WEP Authentifizierung ausnutzen 408 8.2.3 Datenmanipulation 410 8.2.4 MAC Spoofing 410 8.3 WLAN Sicherheitsrisiken aufdecken 411 8.4 Maßnahmen zur Steigerung der Sicherheit 413 8.4.1 802.11i Erweiterung 415 8.4.2 Wi Fi Protected Access 417 8.5 Authentifizierung und Schlüsselmanagement 419 8.5.1 802.1X Authentifizierung 419 8.5.2 802.1X Zugangspunkte 422 8.5.3 Extensible Authentication Protocol 423 8.5.4 EAP Nachrichten 423 8.5.5 EAP over LANs 425 8.5.6 EAP Methoden 427 8.5.7 RSN Informationselement 431 8.5.8 Schlüsselhierarchie 433 8.5.9 PMK und PTK 433 8.5.10 GMK und GTK 435 8.5.11 Ablauf der EAP Authentifizierung 435 8.5.12 4 Wege Handshake 437 8.5.13 2 Wege Handshake 438 8.5.14 PTKSA und GTKSA 439 8.5.15 Pre Shared Key 440 8.5.16 Roaming Verzögerungen 441 8.5.17 RSN Migration 443 8.6 TKIP 443 8.6.1 TKIP Mixing Funktion 444 8.6.2 TSC 445 8.6.3 Message Integrity Check 446 8.6.4 Replay Attackenschutz 448 8.6.5 MIC Fehler 448 8.6.6 TKIP MPDU Format 450 8.7 AES CCMP 451 8.7.1 Rijndael Algorithmus 451 8.7.2 CCMP Replay Schutz 453 8.7.3 CCMP MIC Berechnung 453 8.7.4 CCM Verschlüsselung 454 8.7.5 CCMP MPDU Format 455 8.8 Virtual Private Network im WLAN 456 9 Fehleranalyse im WLAN 459 9.1 Einkreisen von Fehlerquellen 460 9.1.1 Überprüfung der Verkabelung 462 9.1.2 Überprüfung der aktiven WLAN Komponenten 463 9.1.3 Auswerten der Netzwerkstatistiken 465 9.1.4 Überprüfung externer Antennen 466 9.1.5 Ping Verbindungstest 467 9.2 WLAN Fehlerquellen 469 9.3 Protokollanalyse 471 9.3.1 Ausführungen von Protokollanalysatoren 472 9.3.2 Systemanforderungen für Protokollanalyser 473 9.3.3 Standortfrage 474 9.3.4 Channel Surfing 474 9.3.5 Dashboard 476 9.3.6 Host Table 478 9.3.7 Matrix 478 9.3.8 Application Response Time 480 9.3.9 History 481 9.3.10 Global Statistics 483 9.3.11 Capture Panel 484 9.3.12 Alarm Log 485 9.3.13 Address Book 487 9.3.14 Paketfilter 488 9.3.15 WEP Entschlüsselung 490 9.4 Beispiele einer WLAN Protokollanalyse 490 9.4.1 Beacon Frames 493 9.4.2 Scanning 494 9.4.3 Authentication 495 9.4.4 Assoziierung 496 9.4.5 Datenaustausch über den Access Point 497 9.4.6 Datenaustausch zwischen Access Points 499 9.4.7 Wiederholte Datenaussendung 500 Anhnag Abkürzungen 501 Literatur 507 Index 513
adam_txt	Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in Funknetzwerke 1 1.1 Einteilung der Funklösungen 3 1.2 Geschichte der drahtlosen Kommunikation 4 1.2.1 Das IEEE Konsortium 4 1.2.2 Der IEEE 802.11 Standard 5 1.3 Weitere Funklösungen 10 1.3.1 HiperLAN 10 1.3.2 HomeRF 12 1.3.3 Bluetooth 12 1.3.4 ZigBee 15 1.3.5 WiMax 16 1.4 WLAN Rechtsgrundlagen 17 1.4.1 Grundstücksübergreifende Datenübertragung .19 1.4.2 Rechtgrundlage für Hotspots 19 1.5 Drahtlos versus drahtgebunden 23 1.5.1 Multiple Access Problematik 24 1.5.2 Modulationsverfahren 26 1.5.3 Die Frequenz 27 1.5.4 Exkurs Pegelwerte und Dezibel 28 1.5.5 Bitrate und Datenrate 30 1.5.6 Paketvermittlung versus Leitungsvermittlung 30 1.6 Gesundheit 31 1.7 OSI Referenzmodell 33 1.8 Ein Überblick über den Inhalt dieses Buchs 40 2 WLAN Netzwerkformen 43 2.1 Ad hoc Netzwerk 43 2.2 Infrastruktur Netzwerk 45 2.3 Roaming 48 2.4 Datenadressierung 51 2.5 Drahtloser Internetzugang 53 2.6 Drahtlose Gebäudeanbindung 54 2.7 Mesh WLANs 56 2.8 Hotspots 58 2.9 Mobile IP 62 2.9.1 Mobile IP Architektur 64 2.9.2 Routing 66 3 Der 802.11 Physical Layer 69 3.1 Aufbau des Physical Layers 69 3.1.1 PHY Funktionen 70 3.1.2 Signalspreizung 73 3.2 FHSS Technologie 74 3.2.1 FHSS Modulationsverfahren 77 3.2.2 FHSS Frameformat 79 3.2.3 FHSS PHY Umsetzung 81 3.2.4 FHSS CS/CCA 82 3.2.5 FHSS CCA Empfindlichkeit 83 3.2.6 FHSS PLCP Datenempfang 84 3.2.7 FHSS PMD_SAP 85 3.3 DSSS Technologie 87 3.3.1 DSSS Modulationsverfahren 90 3.3.2 DSSS Spreiz Codes 91 3.3.3 DSSS Frameformat 99 3.3.4 DSSS Short Frameformat 101 3.3.5 DSSS Kanalaufteilung 102 3.3.6 DSSS PMD_SAP 104 3.3.7 DSSS PLCP Sendeprozedur 106 3.3.8 DSSS PLCP Empfangsprozedur 107 3.3.9 DSSS CCA Empfindlichkeit 108 3.3.10 DSSS Empfängerempfindlichkeit 109 3.3.11 DSSS Channel Agility 110 3.3.12 DSSS versus FHSS 111 3.4 OFDM Technologie 112 3.4.1 OFDM Frameformate 117 3.4.2 OFDM PPDU Codierungsprozess 119 3.4.3 OFDM Datenempfang und Decodierung 128 3.4.4 OFDM Übertragungsverfahren 129 3.4.5 OFDM Modulationsverfahren 134 3.4.6 OFDM PMD_SAP 139 3.4.7 OFDM PLCP Sendeprozedur 139 3.4.8 OFDM PLCP Empfangsprozedur 140 3.4.9 OFDM CCA Empfindlichkeit 141 3.4.10 OFDM Empfängerempfindlichkeit 141 3.4.11 OFDM Kanalaufteilung 142 3.5 PBCC Technologie 146 3.5.1 PBCC 5,5 und PBCC 11 147 3.5.2 PBCC 22 150 3.5.3 PBCC 33 151 3.6 Die 802.1 lg PHY Erweiterungen 152 3.6.1 802.1 lg PPDU Frameformat 155 3.6.2 802.11g Signalspektrum 158 3.6.3 802.11g Empfängerempfindlichkeit 158 3.7 Die IEEE Infrarot Technologie 159 3.7.1 IR Frameformat 161 3.8 802.11n 163 3.8.1 MIMO und SIMO 164 3.8.2 Beamforming 165 3.8.3 Raum Zeit Codes 166 3.8.4 Raum Multiplex Verfahren 167 3.8.5 TGn Sync versus WWiSE 168 4 Der 802.11 MAC Layer 173 4.1 Problematik eines Funkmediums 173 4.2 Distribution Coordination Function 175 4.2.1 CSMA/CA 175 4.2.2 Virtuelle Carrier Sense Funktion 176 4.2.3 Acknowledgement 178 4.2.4 Interframe Space 178 4.3 Das Hidden Station Problem 183 4.4 Fragmentierung 185 4.5 802.11 Frameformat 187 4.5.1 Datenframes 194 4.5.2 Kontrollframes 195 4.5.3 Managementframes 199 4.5.4 Informationselemente 207 4.5.5 Managementframetypen 216 4.5.6 Frameklassen 221 4.6 Managementfunktionen 222 4.6.1 Passives und aktives Scanning 222 4.6.2 Power Management 226 4.6.3 Wired Equivalent Privacy Algorithmus 230 4.6.4 Authentifizierung 235 4.6.5 Assoziierung 238 4.6.6 Protection Mechanismus 240 4.6.7 Datenratenunterstützung 242 4.6.8 Transmit Power Control 243 4.6.9 Dynamic Frequency Selection 244 4.7 Point Coordination Function 247 4.8 802.1 ld Erweiterung 251 4.9 802.1 le MAC Erweiterung 252 4.9.1 Enhanced Distribution Coordination Function 253 4.9.2 EDCF TXOP Bursting 256 4.9.3 Hybrid Coordination Function 257 5 Antennentechnik 259 5.1 Grundlagen der drahtlosen Kommunikation 260 5.2 Antennenprinzip 260 5.3 Antennenparameter 263 5.3.1 Impedanz 263 5.3.2 VSWR/Rückflussdämpfung 264 5.3.3 Polarisation 264 5.3.4 Antennengewinn 266 5.3.5 Strahlungsdiagramme 267 5.3.6 Halbwertsbreite 269 5.3.7 Vor Rück Verhältnis 270 5.4 Reichweiten von Richtfunkstrecken 270 5.4.1 Sendeleistung 271 5.4.2 Antennengewinn 272 5.4.3 Antennendiagramm 273 5.4.4 Freiraumdämpfung 273 5.4.5 Fresnel Zone 277 5.4.6 Erdkrümmung 281 5.4.7 Witterungseinflüsse 282 5.4.8 Empfängerrauschen 284 5.4.9 Notwendiges Signal Rauschverhältnis 284 5.4.10 Verluste auf Antennenkabel und Verbindungskomponenten 285 5.4.11 Position und Ausrichtung der Antennen 286 5.5 Antennentypen 288 5.5.1 Omnidirektionale Antennen 288 5.5.2 Notebook Antenne 290 5.5.3 Dipol Antennen 290 5.5.4 Omnidirektionale Antennen mit Gewinn 291 5.5.5 Patch Antennen 294 5.5.6 Yagi Antennen 296 5.5.7 Panel Antennen 298 5.5.8 Parabolantennen 299 5.5.9 Sektorantennen 300 5.5.10 Kreuzpolarisierte Antennen 302 5.5.11 Zirkularpolarisierte Antennen 302 5.5.12 Dualbandantennen 303 5.5.13 Aktive Antennen 303 5.5.14 Diversity Antennen 304 5.6 Antennenstecker 305 5.6.1 MC Card Steckergesicht 305 5.6.2 MMCX Steckergesicht 306 5.6.3 U.FL Steckergesicht 306 5.6.4 SMA Steckergesicht 307 5.6.5 TNC Steckergesicht 308 5.6.6 BNC Steckergesicht 309 5.6.7 N Steckergesicht 309 5.6.8 Pigtails 310 5.6.9 Indoor und Outdoor Antennen 311 5.7 Sicherheitsrelevante Bestimmungen 311 5.7.1 Mechanische Sicherheit 312 5.7.2 Elektrische Sicherheit 317 6 WLAN Produkte 321 6.1 WLAN Produktgrundsätze 321 6.2 WLAN Client Adapter 322 6.2.1 PCMCIA Adapter 324 6.2.2 Cardbus Adapter 325 6.2.3 Cardbus Express Adapter 327 6.2.4 Compact Flash Adapter 327 6.2.5 PCI Adapter 328 6.2.6 USB Adapter 329 6.2.7 Mini PCI Module 330 6.2.8 Mini PCI Express Module 330 6.3 Access Points 331 6.3.1 Standard Access Point 334 6.3.2 Erweiterte Access Points (Internet Gateway) . 335 6.3.3 Modulare Access Points 336 6.3.4 Dualband Access Points 337 6.3.5 Micro Access Point 338 6.3.6 Access Point Kombigeräte 339 6.4 WLAN Switches 340 6.5 Management Plattform 341 6.6 WLAN Telefon 342 6.7 WLAN Produktzertifizierungen 342 6.7.1 Wi Fi 343 6.7.2 CCX Programm 344 7 Praktische WLAN Umsetzung 345 7.1 Reichweitenbetrachtungen 345 7.1.1 Detaillierte Reichweitenbetrachtung 347 7.1.2 Reichweitenberechnung 349 7.1.3 Reichweitenreduzierung durch Signalreflexionen 353 7.2 Funkausleuchtung 354 7.3 Professionelle Site Survey Utilities 357 7.4 Vorbereitung der Funkausleuchtung 361 7.4.1 Wichtige Voraussetzungen für die Funkausleuchtung 362 7.4.2 Störquellenermittlung 362 7.5 Spektrumanalyse 363 7.5.1 Richtige Platzierung von Access Points und Antennen 365 7.5.2 Stör und Reflexionsquellen 365 7.5.3 Polarisation 366 7.5.4 Funkschatten 367 7.5.5 Leckkabel 368 7.5.6 Kanalwahl 368 7.5.7 RF Management 371 7.5.8 Automatische Kanalwahl 372 7.5.9 Bandbreite 373 7.6 Performance Betrachtungen 374 7.6.1 Fallstricke TCP/IP im Wireless LAN 378 7.6.2 Reichweitenbedingte Performance Reduzierung 380 7.6.3 Störungsbedingte Performance Reduzierung 381 7.6.4 Zukünftige Performance Steigerung 382 7.6.5 Performance Betrachtungen bei Richtfunkstrecken 383 7.7 WLAN Parameter 384 7.7.1 Erweiterte Datenrateneinstellung 384 7.7.2 Tx Power 385 7.7.3 Diversity 386 7.7.4 Short Präambel 386 7.7.5 Short Slot Time 386 7.7.6 Maximale Clients 387 7.7.7 Multiple SSIDs 387 7.7.8 Beacon Interval 387 7.7.9 RTS/CTS Threshold 388 7.7.10 Fragmentation Threshold 389 7.7.11 Listen Interval 389 7.7.12 DTIM Window 390 7.7.13 ATIM Window 390 7.7.14 Active Scan Timer 390 7.7.15 Passive Scan Timer 391 7.7.16 Long Retry Limit 391 7.7.17 Short Retry Limit 391 7.7.18 Association Timeout 392 7.7.19 Reassociation Timeout 392 7.7.20 Authentication Timeout 392 8 WLAN Sicherheit 393 8.1 Angriffsszenarien und Sicherheitsmechanismen 394 8.1.1 802.11 Sicherheitsmechanismen 396 8.1.2 War Driving 397 8.2 Problemfall WEP 401 8.2.1 Umgehen des WEP Schlüssels 402 8.2.2 Schwachstellen der WEP Authentifizierung ausnutzen 408 8.2.3 Datenmanipulation 410 8.2.4 MAC Spoofing 410 8.3 WLAN Sicherheitsrisiken aufdecken 411 8.4 Maßnahmen zur Steigerung der Sicherheit 413 8.4.1 802.11i Erweiterung 415 8.4.2 Wi Fi Protected Access 417 8.5 Authentifizierung und Schlüsselmanagement 419 8.5.1 802.1X Authentifizierung 419 8.5.2 802.1X Zugangspunkte 422 8.5.3 Extensible Authentication Protocol 423 8.5.4 EAP Nachrichten 423 8.5.5 EAP over LANs 425 8.5.6 EAP Methoden 427 8.5.7 RSN Informationselement 431 8.5.8 Schlüsselhierarchie 433 8.5.9 PMK und PTK 433 8.5.10 GMK und GTK 435 8.5.11 Ablauf der EAP Authentifizierung 435 8.5.12 4 Wege Handshake 437 8.5.13 2 Wege Handshake 438 8.5.14 PTKSA und GTKSA 439 8.5.15 Pre Shared Key 440 8.5.16 Roaming Verzögerungen 441 8.5.17 RSN Migration 443 8.6 TKIP 443 8.6.1 TKIP Mixing Funktion 444 8.6.2 TSC 445 8.6.3 Message Integrity Check 446 8.6.4 Replay Attackenschutz 448 8.6.5 MIC Fehler 448 8.6.6 TKIP MPDU Format 450 8.7 AES CCMP 451 8.7.1 Rijndael Algorithmus 451 8.7.2 CCMP Replay Schutz 453 8.7.3 CCMP MIC Berechnung 453 8.7.4 CCM Verschlüsselung 454 8.7.5 CCMP MPDU Format 455 8.8 Virtual Private Network im WLAN 456 9 Fehleranalyse im WLAN 459 9.1 Einkreisen von Fehlerquellen 460 9.1.1 Überprüfung der Verkabelung 462 9.1.2 Überprüfung der aktiven WLAN Komponenten 463 9.1.3 Auswerten der Netzwerkstatistiken 465 9.1.4 Überprüfung externer Antennen 466 9.1.5 Ping Verbindungstest 467 9.2 WLAN Fehlerquellen 469 9.3 Protokollanalyse 471 9.3.1 Ausführungen von Protokollanalysatoren 472 9.3.2 Systemanforderungen für Protokollanalyser 473 9.3.3 Standortfrage 474 9.3.4 Channel Surfing 474 9.3.5 Dashboard 476 9.3.6 Host Table 478 9.3.7 Matrix 478 9.3.8 Application Response Time 480 9.3.9 History 481 9.3.10 Global Statistics 483 9.3.11 Capture Panel 484 9.3.12 Alarm Log 485 9.3.13 Address Book 487 9.3.14 Paketfilter 488 9.3.15 WEP Entschlüsselung 490 9.4 Beispiele einer WLAN Protokollanalyse 490 9.4.1 Beacon Frames 493 9.4.2 Scanning 494 9.4.3 Authentication 495 9.4.4 Assoziierung 496 9.4.5 Datenaustausch über den Access Point 497 9.4.6 Datenaustausch zwischen Access Points 499 9.4.7 Wiederholte Datenaussendung 500 Anhnag Abkürzungen 501 Literatur 507 Index 513
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