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WLAN: Was es ist und wie es funktioniert

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WLAN ist die geläufige Abkürzung für „Wireless Local Area Network“ und beschreibt sämtliche drahtlosen Netzwerke. In der Regel sind damit Funknetz-Standards aus einer bestimmten Normreihe gemeint. In manchen Ländern außerhalb Deutschlands werden diese WLAN-Standards unter der Bezeichnung Wi-Fi zusammengefasst. Zum WLAN gehören im Prinzip sämtliche Techniken und Standards, mit denen Sie lokale Funknetzwerke aufbauen können, darunter auch Bluetooth und Home RF.

Warum hat das WLAN sich so deutlich durchgesetzt?

Das digitale Zeitalter setzt nicht nur in der Arbeitswelt eine nachhaltige Mobilität voraus. Selbst wenn es hier in erster Linie um die Verarbeitung und Übertragung von Daten betrifft, nimmt das Funknetz auch im privaten Bereich immer größeren Raum ein. Das Wireless LAN erfüllt dabei gleich wenigstens drei unterschiedliche Anforderungen:

1. Der Zugang zum Netz wird für mobile Endgeräte deutlich vereinfacht.
2. Die Reichweite kabelgebundener Netzwerke kann vor allem an Stellen effektiv erweitert werden, die nur schwer zugänglich sind.
3. Für den provisorischen Aufbau eines Netzwerks auf Funktechnik-Basis ist WLAN eine häufig genutzte Option.

Der IEEE-Standard

WLAN

Mithilfe des WLAN das ganze Haus steuern

Der Begriff WLAN wird ausdrücklich für Funknetzwerke verwendet, die auf der IEEE-Norm aufbauen. Die Abkürzung IEEE steht für „Institute of Electrical and Electronics Engineers. Dieses Institut hat im Jahr 1997 zum ersten Mal den heute noch genutzten IEEE 802.11-Standard verabschiedet.

Der mehr als 20 Jahre alte Standard ist längst überholt und wurde zwischenzeitlich mehrfach ergänzt und aktualisiert. So existiert heute zum Beispiel der 802.11 ad. Er ermöglicht sehr hohe Bandbreiten, erlaubt aber lediglich eine Reichweite von einigen Metern.

Seit der Einführung des Standards 802.11 n kann WLAN häufiger auf ein 5 GHz-Band zurückgreifen. Bis dahin stand lediglich das 2,4 GHz-Band zur Verfügung, die Übertragungsraten lagen unter zwei Mbit/s.

Die so genannten Mesh-Netzwerke sind die neueste Entwicklung und tragen die Bezeichnung IEEE 802.11s. Es handelt sich dabei um vermaschte bzw. sich selbst vermaschende Netzwerke, die niemals aus nur einem Access Point bzw. WLAN-Router bestehen, sondern sich immer aus mehreren Access Points zusammensetzen.

Die unterschiedlichen Modi der Datenübertragung

Hinsichtlich der Art und Weise, wie Sie Daten zwischen den Clients im Netzwerk übertragen möchten, stehen Ihnen im WLAN-Betrieb zwei unterschiedliche Modi zur Verfügung: der Infrastruktur-Modus und der Ad-hoc-Modus.

1. WLAN im Infrastruktur-Modus

Den Datenverkehr koordinieren WLAN-Router oder ein Access Point. Diese stellen die so bezeichnete Basisstation dar und steuern grundsätzlich die Kommunikation. Für die Einbindung von Clients in solche Netzwerke benötigen Sie sowohl den Namen des Netzwerks als auch die verwendete Verschlüsselung.

Im Infrastruktur-Modus können Sie die Reichweite des Funknetzes per WLAN-Repeater jederzeit erweitern.

2. Wireless LAN im Ad-hoc-Modus

Sicherheit spielt hier auch eine Rolle

Im Ad-hoc-Netzwerk können sämtliche Clients direkt miteinander Daten austauschen, ohne dass sie auf einen Access Point oder einen Router zugreifen müssen. Die Einrichtung dieses Netzwerks ist vergleichsweise einfach, außerdem zeichnet sich dieser Modus durch ein hohes Übertragungstempo aus.

Auch hier müssen sich die Teilnehmer über den Netzwerknamen sowie über eine Verschlüsselung identifizieren, um sich einschalten zu können. Aufgrund der direkten Kommunikation der einzelnen Clients ist die Reichweite eines Ad-hoc-Netzwerks allerdings stark eingeschränkt.

Die Grundlagen für ein Ad-hoc-Netzwerk schafft ein Wireless Distribution System (WDS). Dabei handelt es sich um ein Adressierungs-Verfahren, das dem IEEE-Standard 802.11 entspricht und auch anspruchsvolle Netzwerk-Aufbauten ermöglicht.

Sicherheit und Verschlüsselung

WLAN-Netze müssen insofern abgesichert werden, dass weder ein unerlaubter Zugriff von außen noch ein Abfangen der Datenströme möglich ist. Handelsübliche Router ermöglichen dem Nutzer dazu drei unterschiedliche Verschlüsselungs-Varianten:

– WPA
– WPA2
– WPA + WPA2

Die drei Standards wirken sich sowohl auf die Sicherheit des Netzwerks aus als auch auf die Geschwindigkeit der Datenübertragung im WLAN. WPA steht für Wireless Protected Access.

Mit WPA nutzen Sie die Methode TKIP zur Verschlüsselung. TKIP steht für Temporal Key Integrity Protocol. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist hier auf 54 Mbit/s beschränkt. Die aktuell sicherste Verschlüsselung erreichen Sie mit WPA2. Diese nutzt die Methode CCMP. Hier sind Geschwindigkeiten von mehr als 150 Mbit/s möglich.

Darüber hinaus gibt es den Mixed Mode, der sich aus WPA und WPA2 zusammensetzt. Damit können Sie sowohl ältere als auch moderne Geräte ins Netzwerk einbinden. Die Geschwindigkeit der Funkverbindung ist allerdings langsamer.

WEP: veraltet und nicht sicher

Das WLAN sollte verschlüsselt sein

WEP steht für Wired Equivalent Privacy. Dieser Verschlüsselungsstandard stammt aus dem Jahr 1999 und entspricht dem Standard IEEE 802.11. Seit 2013 dürfen Access Points die Verschlüsselung per WEP nicht mehr anbieten; seit 2014 dürfen auch WLAN-Geräte wie Sticks und Notebooks kein WEP mehr unterstützen.

Das grundsätzliche Problem liegt darin, dass WEP für die Verschlüsselung, für die Authentifizierung und für die Integritätsprüfung immer die gleichen Schlüssel verwendet. Der WEP-Schlüssel lässt sich verhältnismäßig einfach berechnen, und selbst ein nicht professioneller Hacker hat sich innerhalb weniger Minuten Zugriff zum WLAN verschafft.

Der neue Standard: WPA3

Dieser Standard stammt aus dem Jahr 2018 und kann als Update des WPA2 betrachtet werden. Er enthält neue Funktionen, vereinfacht die Authentifizierung und erhöht die Sicherheit der Verschlüsselung.

Insgesamt bietet der neue Standard folgende Vorteile:

– Die Authentifizierung ist robuster, die Kryptografie deutlich verbessert.
– Jedes einzelne Gerät lässt sich individuell verschlüsseln.
– Die Verschlüsselung der Geräte ohne Bedienelemente lässt sich einfacher konfigurieren.
– WPA3-Geräte können mit WPA2-Geräten zusammenarbeiten.

Optimierung des WLAN durch effiziente Maßnahmen

1. MIMO-Technologie (MIMO = Multiple Input Multiple Output)

WLAN ist kabellos

WLAN-Router arbeiten mit Funkwellen, die gelegentlich interferiert und reflektiert werden. Trifft ein Funkwellenberg auf ein Wellental, löschen die Wellen einander aus, der Funkverkehr bricht zusammen.

Router mit der MIMO-Technik verfügen über mehrere Antennen und können die Reflexionen aktiv für die Datenübertragung nutzen. Aktuell sind Router mit der Multi-User-MIMO-Technik auf dem Markt. Diese Technologie ermöglicht es den Basis-Stationen, bis zu vier Clients gleichzeitig anzufunken. Bei Bedarf können Sie entsprechende Repeater nutzen, um die Reichweite zu verstärken.

2. Band Steering

Das Band Steering ist die aktuellste Entwicklung, mit der sowohl die Stabilität als auch die Leistungsfähigkeit eines Wireless LAN signifikant verbessert werden. Diese Technik konzentriert vor allem auf Dual-Band-Geräte wie Smartphones und Tablets: Entweder werden diese mobilen Endgeräte gleich einer weniger stark belasteten WLAN-Frequenz zugeordnet, oder sie werden bei Bedarf dorthin umgebucht.

Die beiden Frequenzbänder weisen unterschiedliche Reichweiten auf. Nutzen Sie einen Router oder einen Access Point mit integriertem Band Steering, berücksichtigt er dies. Er weist den Dual-Band-Geräten das jeweils optimale Frequenzband zu – auch in Abhängigkeit der jeweiligen Signalstärke.