استخدام الشبكات اللاسلكية

يشرح هذا الدرس آليات استخدام شبكات 802.11 اللاسلكية. سنشرح منطقة الخدمة الأساسية (basic service area) ومناطق الخدمة الموسعَّة (extended service areas) بخلايا متداخلة للتجوال (roaming) للتغلب على تأثير المسافة على سرعة نقل البيانات؛ المكونات الأساسية التي سنشرحها تتضمن نقاط الوصول والعملاء الذين يتصلون لاسلكيًا؛ وفي نهاية الدرس، سنوضِّح أفضل الممارسات العملية في مراقبة واستكشاف مشاكل الشبكات اللاسلكية الشائعة وإصلاحها.

البنية الأساسية لمخططات شبكات 802.11

يوفِّر معيار 802.11 عدَّة مخططاتٍ أو أنماطًا يمكن أن تُستخدَم في بناء الشبكات اللاسلكية؛ أولها هو نمط «الشبكة المخصصة» (ad hoc)، التي هي بيئةٌ تعتمد على اتصالٍ مباشرٍ بين الأجهزة (الند-للند [peer-to-peer]) إذ تتصل الأجهزة لاسلكيًا بين بعضها بعضًا؛ لكن التغطية فيها محدودة، وهنالك مخاوفٌ أمنيّةٌ يجب أخذها بعين الاعتبار؛ إلا أنَّ هذا النمط ملائمٌ للمكاتب الصغيرة والمنازل والبيئات الأصغر من ذلك (اتصال حواسيب محمولة إلى خادم رئيسي على سبيل المثال).

نمط «البنية التحتية» (infrastructure) يتطلب اتصال العملاء عبر نقاط الوصول؛ وهنالك نمطان من «البنية التحتية» والفرق الرئيسي بينهما هو قابلية التوسع. ففي نمط الخدمة الأساسية (basic service set)، هنالك نقطة وصول وحيدة لوصل العملاء لاسلكيًا، التي تملك مُعرِّف SSID خاص بها تذيعه لتُعلِن عن توفر الشبكة اللاسلكية، لكنها ستعاني من مشاكل في التوسع، لامتلاك نقاط الوصول طاقة استيعاب قصوى من ناحية عدد العملاء الذين يمكنهم الاتصال عبرها، وعدد الرزم المنقولة في الثانية ...إلخ.

أما إذا أردت التوسع لاستيعاب أعدادٍ أكبر وتوفيرٍ تغطيةٍ أفضل في منطقةٍ أوسع، فعليك بنمط الخدمة الموسّعة (extended service set)؛ إذ تتصل مجموعتان من الخدمات البسيطة عبر نظام توزيع أو عبر بنية تحتية سلكية؛ أي أنك تُنشِئ جسرًا بين نقطتَي وصول في نمط الخدمة الموسعة، لكن قد تكون الشبكة الواصلة بينهما سلكيةً؛ وعمومًا، تتشارك نقاط الوصول المختلفة في هذا النمط بمعرِّف SSID نفسه للسماح للعملاء بالتجوال ضمن منطقة التغطية بحرية.

«التغطية الأساسية» (basic coverage) في سياق ما يُعرَف بالخلايا (cells) متوفرةٌ من مجموعة الخدمة الأساسية (basic service set). ومساحة الخلية (cell size) هي مساحة حقل طاقة ترددات الراديو التي تُنشِئها نقطة الوصول، وتُعرَف أيضًا بالمصطلح «منطقة التغطية الأساسية» أو BSA؛ وتُستخدَم المصطلحات BSA و BSS في بعض الأحيان للدلالة على نفس المعنى.

يتمكن العملاء من العثور على الشبكة اللاسلكية عبر مُعرِّف SSID وستمكنون من الحصول على معلوماتٍ حول جميع مناطق التغطية الأساسية المتوفرة (BSAs)؛ وفي حالة نظام ويندوز وغيره من أنظمة التشغيل، ستُعرَض قائمة بالشبكات المُتاحة ويسمح للمستخدم بالاتصال إلى إحداها.

في الحالات الأكثر تعقيدًا وتأمينًا، ربما يكون لكل نقطة وصول أكثر من SSID واحد لتعريف شبكات مختلفة لمجموعات مختلفة من المستخدمين؛ وهذا شبيه بالشبكات المحلية الوهمية (VLAN) في الشبكات السلكية؛ يمكن إنشاء عدِّة شبكات لاسلكية عبر استخدام مُعرِّفات SSID مختلفة، وقد تُستخدَم آليات استيثاق مختلفة لكل شبكة لاسلكية، ويتم عزل البيانات المنقولة وفصلها عن بقية الشبكات اللاسلكية.

إن لم توفِّر خليةٌ واحدةٌ تغطيةً كافيةً، فيمكن إضافة أيّ عددٍ من الخلايا لزيادة المدى؛ المدى الناتج عن مجموعة خلايا معروفٌ بالمصطلح «منطقة التغطية الموسعة» أو ESA؛ ومن المستحسن عند تصميم مناطق التغطية الموسعة تعريف عدد نقاط الوصول بناءً على سرعة الاتصال، وكمية البيانات المنقولة المتوقعة، وعدد العملاء؛ ولا تنسَ أيضًا تعريف مناطق تداخل بين الخلايا تتراوح بين 10 و 15 بالمئة للسماح للمستخدمين المتصلين بالتجوال (roam) دون فقدان الاتصال.

فعندما تقترب من فقدان الاتصال بسبب ضعف الإشارة، فستدخل إلى مجالٍ جديد بإشارةٍ أقوى قادمةٍ من خليةٍ أخرى؛ يجب أخذ الاحتياط في هذه الحالة، فأنت عندما تتجول، فقد تدخل في شبكة وهمية (VLAN) مختلفة، وستحصل على عنوان IP مختلف من خادم DHCP على تلك الشبكة الوهمية.

معدلات نقل البيانات في شبكات 802.11b اللاسلكية

تمتلك معايير 802.11 (بما فيها معيار 802.11b كمثال) إجراءاتٍ تُمكِّن العملاء من التبديل بين مختلف معدلات نقل البيانات عند تحركهم؛ فتسمح هذه التقنية لنفس العميل -في حالة شبكات 802.11b- أن ينقل البيانات بمعدَّل ‎11 Mbps، ثم التبديل إلى ‎5.5 Mbps ثم إلى ‎2 Mbps، ويمكن التواصل أيضًا قريبًا من نهاية منطقة التغطية بمعدَّل ‎1 Mbps؛ يحدث تبديل معدل نقل البيانات دون فقدان الاتصال، ودون تفاعل من المستخدم؛ وهذا يعني أنَّه يمكن لنقاط الوصول أن تتصل بعدِّة عملاء بسرعاتٍ مختلفة تعتمد على مكان كل عميل. أي أنَّ سرعة نقل البيانات تعتمد على المسافة الفاصلة بين العميل ونقطة الوصول.

تَذكَّر القواعد التي تحكم عمل تقنيات 802.11 للشبكات اللاسلكية: تتطلب المعدلات العالية لنقل البيانات إشاراتٍ أقوى عند المُستقبِل، ولهذا يكون مدى المعدلات المنخفضة لنقل البيانات كبيرًا؛ وهذا هو السبب وراء إمكانية التواصل مع الشبكة عند مدى بعيد لكن بمعدل نقل صغير -1 ميغابت في الثانية في حالة 802.11b-. والعملاء أذكياء للتواصل بأعلى معدل نقل بيانات ممكن تبعًا للمسافة التي يبعدون فيها عن نقطة الوصول؛ ويمكن أن يقلل العملاء من معدل نقل البيانات إن كانت هنالك أخطاء في النقل أو عند إعادة محاولة النقل. واعتباراتٌ مشابهة تنطبق على تقنيات 802.11 الأخرى مثل 802.11a و 802.11b.

ضبط نقطة الوصول

عند تصميم الشبكة اللاسلكية، يجب أن تخطط لعملية ضبط الأجهزة الشبكية والعملاء؛ تتعلق بعض خصائص الضبط الأساسية بنقاط الوصول؛ فعليك -على الأقل- تحديد مُعرِّف SSID، وقنوات ترددات الراديو، وعليك اختياريًا تحديد «طاقة البث»، التي تُعرَّف في كثيرٍ من الأحيان من الهوائي والعتاد الموجود في نقاط الوصول، بالإضافة إلى الخاصيات المتعلقة بالاستيثاق والحماية. يتعلق ما سبق بنقاط الوصول؛ أما العميل فيحتاج فقط إلى معلوماتٍ عن ترددات الراديو المُستعمَلة ومُعرِّف SSID فقط؛ لكن تذكر أن العملاء قادرون على البحث عن ترددات الراديو المتوفِّرة، وتحديد قناة ترددات الراديو، ثم بدء عملية الاتصال؛ ويتمكنون أيضًا من اكتشاف مُعرِّفات SSID للشبكات اللاسلكية التي تذيعها نقاط الوصول.

إذا أردت تأمين عملية الاتصال (وهذا ما يجدر بك فعله في كثيرٍ من الأوقات)، فستحتاج إلى ضبط مختلف نماذج الحماية؛ فيمكنك مثلًا أن تستخدم مفاتيح مشاركة مسبقًا (pre-shared keys) في بيئة شبكيّة تستعمل WPA أو مفاتيح لكل مستخدم في كل جلسة باستخدام ‎.1x أو عبر تشفير WEP بسيط، ولكن قلّ استعمال ما سبق كثيرًا في شبكات الشركات. إذا استخدمت آليات الحماية المتقدمة مثل WPA و 802.1x و EIP، فستحتاج إلى خدماتٍ تعمل كسندٍ خلفي (back-end)، التي ربما تكون على شكل خادوم AAA ذي دعمٍ للشهادات الرقمية.

ستمنحك الشبكات اللاسلكية اتصالًا في الطبقتين الأولى والثانية، لكن يجب أن تُهيِّئ الطبقة الثالثة أيضًا، فعليك التخطيط لخادوم DHCP لمنح عناوين IP. تكون نقاط الوصول عادةً خواديم DHCP.

خطوات استخدام شبكة لاسلكية

أمثل طريقة تطبيقٍ لاستخدام الشبكات اللاسلكية هي ضبط الشبكة ووظائفها تدريجيًا؛ فإن اتبعت هذه الطريقة، فربما ستتأكد من أن الشبكة المحلية السلكية تعمل جيدًا قبل أن تصل نقاط الوصول إليها.

يجب التحقق من عمل خدمات الشبكة مثل DHCP؛ حيث يأتي تثبيت نقاط الوصول في الخطوة التالية، آخذين بعين الاعتبار حماية المعدات فيزيائيًا، وبعد إجراء فحص لموقع العمل.

إن كنت تتبع الطريقة التدريجية في الضبط، فربما تجرِّب نقاط الوصول دون ضبط حماية لاختبار قابلية اتصال العملاء إليها؛ فإن أجري الاتصال في الطبقتين الأولى والثانية، فربما تريد الآن تأمينها باستخدام التشفير والاستيثاق، ثم اختبار عمل الشبكة ككل والتأكد من قابلية الاتصال بعد ضبط الحماية في نقاط الوصول.

عملاء الشبكة اللاسلكية

هنالك أشكالٌ عدِّة لإمكانية إضافة قابلية الاتصال اللاسلكية إلى الأجهزة الموجودة. فيمكنك استخدام جهاز يعمل عبر USB يحتوي على هوائيات وبرمجيات تساعد على إتمام الاتصال اللاسلكي والتحكم بعمل العتاد وتوفير خيارات لضبط الاستيثاق والتشفير؛ تحتوي أغلبية الحواسيب المحمولة الجديدة على آلية للاتصال اللاسلكي، وأتمتةً لضبطه والارتباط بنقاط الوصول اللاسلكية.

تحتوي أنظمة ويندوز الحديثة على عميل أساسي للاتصال اللاسلكي اسمه WZC (اختصار للعبارة wireless zero configuration)، الذي يُسهِّل الاتصال إلى الشبكات اللاسلكية باكتشافه لمعرفات SSID التي تُذاع، ويسمح للمستخدمين بإدخال المفتاح المُشارك مسبقًا المُطابِق لنوع الحماية المُستعمَل في نقطة الوصول، وتحديد نوع التشفير، إن كانت مبنيًا على WEP أو WPA؛ وهذا ملائمٌ للاستعمال المنزلي أو في مكتبٍ صغير، لكننا نحتاج إلى المزيد من الإمكانيات والوظائف في بيئةٍ شبكيّةٍ في شركةٍ كبيرة.

ولهذا السبب أنشَأت سيسكو برنامج «Cisco compatible extensions» لدعم إضافات وتحسينات سيسكو لتقنيات الشبكات اللاسلكية؛ والذي هو شهادةٌ تتأكد أنَّ المصنعين يبنون عملاء متوافقين مع إضافات وتحسينات سيسكو؛ وهذا يتضمن التوافقية مع تقنيات Wi-Fi مثل 802.11 و 802.1x و WPA، بالإضافة إلى أخذ التوجهات الجديدة في نقل الصوت عبر الشبكات اللاسلكية بعين الاعتبار. من بين تلك الأشياء هنالك التحكم في قبول المكالمة (call admission control) وجودة نقل الصوت، وآليات جودة الخدمة (quality of service) على شكل وسائط Wi-Fi متعددة (Wi-Fi multimedia) أو WMM؛ وأصبحت توفر سيسكو الآن برمجيةً مساعدةً للشبكات السلكية وللاسلكية اسمها «Cisco Secure Services Client»

مشاكل شائعة في الشبكات اللاسلكية

تتعلق بعض المشاكل الشائعة بمرحلة التصميم، فإذا لم تأخذ مسحًا كافيًا عن الموقع، فلن تتمكن من تحديد مصادر التداخل أو المناطق التي فيها كميّةٌ كبيرةٌ من العملاء الذين يحتاجون إلى نوعٍ مختلفٍ من نقاط الوصول؛ وسيختلف أيضًا مدى الإشارات بين الأماكن المغلقة والأماكن المفتوحة (في الهواء الطلق)؛ أمثلة أخرى متعلقة بالتخطيط السيء لمكان تخديم الشبكة اللاسلكية تتضمن التداخلات في ترددات الراديو، والاختيار السيء لأماكن الهوائيات.

تتعلق المشاكل الأخرى بأخطاءٍ في الضبط؛ فقد لا يدعم بعض عملاء الشبكة اللاسلكية آلية الحماية المُستخدمَة في الشبكة من ناحية التشفير أو نوع كلمة المرور؛ وهذه أمرٌ واقعٌ بسبب العدد الكبير من نسخ (flavors) بروتوكولات الاستيثاق الموسعة (extensible authentication protocols).

ويجب أن يكون اختيار القناة تلقائيًا؛ لكن قد يُضبَط بعض العملاء إلى قناةٍ ثابتة محددة، التي قد لا تكون متوفرةً. وإن لم تكن مُعرِّفات SSID مذاعةً من نقاط الوصول، فربما يُخطِئ العميل في كتابتها، وهذه المُعرِّفات حساسةٌ لحالة الأحرف. لكن استخدام النهج الطبقي (layered approach) سيساعد عمومًا في استكشاف المشاكل على التعرف عليها بسهولة.

استكشاف الأخطاء في الشبكات اللاسلكية وإصلاحها

ستكون عملية استكشاف الأخطاء مرتبةً إن اتبعنا النهج الطبقي؛ يمكننا محاولة تتبع المشاكل في الطبقة الأولى، ومحاولة الاتصال دون مفاتيح حماية أو استيثاق؛ وعلينا أن نتأكد من عدم حدوث تداخل في موجات الراديو، وهنالك عدِّة أدوات وطرق للعثور على مصادر التداخل. ويمكنك تجاهل المشاكل الناتجة عن المدى بتواجدك قرب نقطة الوصول.

حاول أيضًا أن تكون نقطة الوصول في مجال بصرك عندما تتصل إليها، لتجنب تأثير الأجهزة الأخرى والعوائق على الاتصال؛ تذكر أن مصادر التداخل تتراوح بين أفران المايكرويف إلى أجهزة الهاتف المحمول؛ خذ بعين الاعتبار التغييرات التي تطرأ على التقنيات اللاسلكية فربما عليك أن تُحدِّث برمجيات نقاط الوصول، فقد تكون قديمةً أو فيها علل.

ترجمة -وبتصرّف- للمقال Implementing a WLAN.