Wiesław Gliński - Uniwersytet Warszawski

Bluetooth, WLAN, IrDA
Krzysztof SUROWIEC
Instytut Informacji Naukowej i Studiów Bibliologicznych, Uniwersytet Warszawski
BEZPRZEWODOWE PROTOKOŁY KOMUNIKACYJNE
Ostatni rok przyniósł popularyzację bezprzewodowych protokołów komunikacyjnych. Ten krótki artykuł
przedstawia trzy najbardziej popularne rozwiązania: transmisję w oparciu o port podczerwieni, sieci
Bluetooth oraz koncepcję standardu WLAN. Celem artykułu jest prezentacja i porównanie zasięgu, typu
transmisji, zabezpieczenia transmisji danych, typów połączenia, możliwości budowy sieci strukturalnej i
podatności na zakłócenia każdego z trzech protokołów.
Starsi stażem użytkownicy przenośnych komputerów z pewnością pamiętają czasy,
w których nieustannie towarzyszył im kłąb różnych kabli. Brak jednego z nich mógł
skutecznie utrudnić, a nawet uniemożliwić jakąkolwiek pracę.
Każdy przenośny komputer jest wyposażony w zestaw portów komunikacyjnych. Te
najbardziej rzucające się w oczy to modem i karta sieciowa. Od ponad dziesięciu lat
producenci dołączają do tej kolekcji także port podczerwieni (IrDA).
Przez długi czas port podczerwieni był jedynym bezprzewodowym portem
komunikacyjnym. Tymczasem niedawno na rynku pojawiły się dwa nowe rozwiązania,
dzięki którym termin bezprzewodowa transmisja danych nabiera nowego znaczenia.
Zarówno Bluetooth, jak i wLAN (wireless LAN, czyli bezprzewodowa sieć w standardzie
LAN), to połączenia inicjowane i realizowane za pomocą fal radiowych, dzięki czemu nie
straszne im są ani kilkunastometrowe (Bluetooth, kilkusetmetrowe - WLAN) odległości, ani
nawet przeszkody w postaci ścian czy mebli.
Największa rolę w upowszechnianiu standardów bezprzewodowej komunikacji
odgrywa jej zasięg, czyli odległość między współpracującymi urządzeniami pozwalająca na
efektywną wymianę danych.
W przypadku podczerwieni ów dystans wynosi ok. 1 metra, dodatkowo obydwa
urządzenia muszą się “widzieć”, czyli przestrzeń między nimi musi być pozbawiona
jakichkolwiek fizycznych przeszkód. Dodatkowo, w trakcie transmisji danych nadajnik i
odbiornik nie mogą się względem siebie przemieszczać. Poza niewielkim kosztem i dużym
nasyceniem rynku modułami podczerwieni trudno jest znaleźć jakiekolwiek zalety
standardu IrDA. Biorąc pod uwagę brak konieczności autoryzacji transmisji wnet okazuje
się, że port podczerwieni jest niebezpieczny i najlepiej w ogóle go wyłączyć (dla przykładu,
pobranie treści wszystkich smsów, listy połączeń i zawartości książki adresowej z telefonu
komórkowego leżącego na stoliku w kawiarni przez nieuprawnioną osobę zajmie raptem
kilkadziesiąt sekund i nie pozostawi żadnych śladów. Wystarczy mieć palmtop).
Bluetooth,
pierwszy
z
dwóch
najnowszych
protokołów
bezprzewodowych
skutecznie zabezpiecza użytkownika przed nieuprawnionym dostępem do danych. To
poparte praktyczną ideą łączenia pozostających w pobliżu urządzeń rozwiązanie nie dość,
że szyfruje przesyłane dane, to w trakcie inicjacji połączenia wymaga wprowadzenia
czterocyfrowego kodu PIN. Sam kod PIN wymyśla użytkownik (nie zachodzi konieczność
wcześniejszej definicji czy jakiejkolwiek instalacji czy rejestracji urządzeń); warunkiem
połączenia jest podanie identycznego kodu w obydwu łączonych urządzeniach. Przy
kolejnym połączeniu urządzenia mogą się “zapamiętać” i łączyć bez uwierzytelniania –
bowiem każdy moduł Bluetooth
posiada unikalny numer seryjny, który może zostać
zapisany w pamięci innych urządzeń z którymi się łączy – i na tej podstawie traktowany jak
urządzenie, w przypadku którego podawanie kodu PIN jest niepotrzebne. W takiej sytuacji,
podczas kolejnego połączenia autoryzacja nie będzie wymagana. Bluetooth jest także
pierwszym protokołem, który umożliwia jednoczesne połączenie do ośmiu urządzeń. Taka
sieć nosi wówczas nazwę Personal Area Network, czyli “sieć osobista”.
Różnorodność urządzeń peryferyjnych, możliwość nawiązywania połączeń ad hoc
oraz sprzętowa identyfikacja dobrze wróży sieciom wykorzystującym protokół Bluetooth.
Wątpliwości wzbudza jedynie przepustowość łączy (patrz tabela poniżej), lecz trwają już
pracę nad zwiększeniem przepustowości tego standardu.
Kolejny z protokołów wykorzystujący fale radiowe, to WLAN (zwany także Wi-Fi).
Oferowany przezeń zasięg wynosi od 100 do 300 metrów i
pozwolił na realizację
podstawowego postulatu Wireless LAN(bezprzewodowej sieci lokalnej): każdy sieciowy
kabel został zastąpiony łączem radiowym.
Analogicznie do rozwiązań LAN, sieci WLAN oferują możliwość bezpośredniego
połączenia dwóch urządzeń, ale w celu podłączenia większej ich liczby wymagane jest
urządzenie pełniące rolę koncentratora (huba, switcha) – w terminologii WLAN takie
urządzenie nosi nazwę punktu dostępowego.
Każdy punkt dostępowy może podłączyć do 128 urządzeń; punkty dostępowe można
też wzajemnie łączyć. WLAN skutecznie zastępuje tradycyjne sieci LAN, ustępuje im w
kwestii prędkości – ta maleje wraz ze wzrostem odległości od punktu dostępowego (im
dalej do punktu dostępowego – tym transfer danych jest wolniejszy). Zakłada się, że w
budynkach odległość, powyżej której występuje zauważalny spadek prędkości transmisji,
wynosi 40 m.
Podsumowując, do budowy typowej sieci komputerowej dla większości komputerów
osobistych, laptopów i palmtopów optymalnym rozwiązaniem jest WLAN. Mniejszy zasięg,
oferowany przez rozwiązanie Bluetooth doskonale sprawdzi się w konieczności łączenia
rozmaitych urządzeń peryferyjnych. IrDA – “bezprzewodowy kabel” – umożliwia transfer
danych na niewielkie odległości. W przypadku tego ostatniego protokołu można się
spodziewać, że zostanie zastąpiony przez Bluetooth.
Zestawienie wybranych cech protokołów bezprzewodowej komunikacji
IrDA
Częstotliwość
Bluetooth
WLAN
Podczerwień, 0.85 – 0.9 2,4 GHz, (dodatkowo 5,7 2,4 – 2,5 GHz
mm
GHZ w przyszłej wersji
3.0)
Zasięg
Ok. 1 m
Do
ok.
10
m.
(ze 100 m. – do ok. 300 m.
wzmacniaczem sygnału – (na otwartej przestrzeni).
do ok.100 m.)
Zasięg
zależy
od
konstrukcji
i
umiejscowienia anten(y).
Typ transmisji
Urządzenia
muszą
się Transmisja
dookolna, Jak Bluetooth
widzieć, kat nie większy także przez ściany
niż 30 stopni
Standardowe szyfrowanie Brak
Tak, kodowanie
Tak, kodowanie
transmisji
Typ połączenia
Punkt – punkt
Punkt – punkt, lub punkt Punkt – punkt, lub LAN
– wiele punktów
Możliwość budowy sieci Nie
Tak, z Bluetooth Hub Tak,
strukturalnej
(master), pełniącym rolę punktów dostępowych
przy
pomocy
koncentratora
Podatność na zakłócenia
Wysoka, źródła ciepła i Wysoka, inne urządzenia Jak Bluetooth
inne urządzenia, np. pilot radiowe w tym paśmie
TV
Prędkość transmisji
115 Kbps (wersja 1.0) do 1 Mbps; przyszłe wersje 1, 2, 5, 11 Mbps w
4 Mbps (wersja 1.1)
2, 20 i 45 Mbps
zależności od odległości
od punktu dostępowego.
Istotne rozbieżności w specyfice poszczególnych rozwiązań zapewniających
bezprzewodową komunikację mobilnych urządzeń nie wykluczają wcale ich wzajemnego
łączenia. Przykładem hybrydowego urządzenia dostępowego jest punkt sieci LAN/WLAN
zaopatrzony w port IrDA, bądź wspólna antena Bluetooth i WLAN.
Użytkownicy bezprzewodowej komunikacji prędko odzwyczajają się od krępujących
kabli
i
stają
gorliwymi
entuzjastami
nowych
rozwiązań.
Instalacja
modułów
bezprzewodowej łączności (w starszych urządzeniach, które nie posiadają wbudowanych
nadajników) oraz korzystanie z nich nie nastręcza bowiem żadnych problemów.
ABSTRACT
There are some cordless communication protocols that become popular last year. The paper presents three
different solutions: Infrared transmission, Bluetooth and Wi-Fi (WLAN) standard. The purpose of the
article is to present and compare the general issues of these three protocols: type and range of the
transmission, the security, its establishment, link types, and the noise-resistance.