Текст книги "Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%"

Автор книги: Александр Ватаманюк

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

IEEE 802.11g

В начале 2000 года многие ожидали появления стандарта IEEE 802.11g, поскольку наиболее распространенный на то время стандарт IEEE 802.11b уже не удовлетворял своими возможностями как в плане скорости, так и в плане безопасности. И это сдерживало распространение беспроводных сетей.

Оборудование стандарта IEEE 802.11g, как это обычно бывает, появилось на рынке гораздо раньше, чем был принят сам стандарт (он был принят в 2003 году). И надо сказать, ожидание полностью оправдалось: новый стандарт получился очень функциональным, а главное, имел новый уровень безопасности. Кроме того, совместимость IEEE 802.11g со стандартом IEEE 802.11b позволила использовать оборудование стандарта IEEE 802.11b в сетях IEEE 802.11g.

Основные правила и соглашения, описанные в стандарте IEEE 802.11g:

□ для работы в локальной сети используется оборудование, которое функционирует в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц;

□ радиус сети не превышает 300 м;

□ стандартная скорость передачи данных – 1, 5,5, 11, 24, 33 и 48 Мбит/с, опциональная – 2, 9, 12, 18, 36 и 54 Мбит/с;

□ для работы с сигналом применяется усовершенствованный метод прямой последовательности CCK-DSSS и метод двоичного пакетного сверточного кодирования PBCC;

□ в качестве протоколов безопасности и аутентификации используются WPА, WPA2, AES, TKIP и др.;

□ для доступа к передающей среде применяется метод CSMA/CA;

□ максимальное количество подключений – 2048.

Поддержка этого удачного стандарта сразу же была реализована в ноутбуках и переносных устройствах, что также повысило его популярность. Кроме того, как и в случае со стандартом IEEE 802.1 1b, некоторые производители, например D-Link, выпустили на рынок устройства, способные работать на скорости 108 (IEEE 802.1 1g+) и даже 125 Мбит/с, что сделало данный стандарт еще более привлекательным.

IEEE 802.11n

Принятие стандарта IEEE 802.11g на некоторое время решило стоящие задачи. Однако потребности в скорости передачи данных увеличивались с каждым днем, а проводные варианты сетей уже предлагали скорости 100 и даже 1000 Мбит/с. Это привело к тому, что распространение беспроводных сетей опять затормозилось, и они стали актуальны лишь для домашнего применения и малых офисов.

Однако процесс разработки новых стандартов не стоял на месте. Правда, практически все усилия комитета были направлены на решение вопросов безопасности, совместимости, маршрутизации и т. д. Велась также разработка нового стандарта, но его принятие постоянно откладывалось в силу разных причин, в результате чего более пяти лет никаких сдвигов на беспроводном фронте не наблюдалось.

Тем не менее еще в 2006 году на рынке стали появляться несертифицированные устройства еще не принятого стандарта IEEE 802.11n. Такое положение вещей длилось почти год, и в 2009 году наконец-то был принят стандарт IEEE 802.11n, который начал новую эру в развитии беспроводных сетей.

Использование оборудования данного стандарта позволяет достигать значительных скоростей передачи данных, вплоть до 300 Мбит/с (по некоторым данным – до 600 Мбит/с). Такая скорость передачи данных стала возможной благодаря более оптимальному использованию полос радиочастот, а также применению более качественных аналоговых чипов обработки сигналов с раздельным приемным и передающим трактами. Так, в отличие от стандарта IEEE 802.11g, новый стандарт использует деление доступного частотного диапазона на полосы шириной 40 МГц с параллельной передачей данных сразу по нескольким полосам.

Стандарт IEEE 802.11n предусматривает следующие правила:

□ беспроводное оборудование работает в диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц, выбор которых происходит в зависимости от режима работы. Он зависит от стандартов оборудования, которое работает в локальной сети. Например, если в сети используется оборудование разных стандартов, то будет выбран режим совместимости с предыдущими стандартами, и скорость передачи данных при этом будет гораздо ниже стандартной. Если же применяется только оборудование стандарта IEEE 802.11n, то будет выбран режим с максимальной скоростью передачи данных;

□ радиус сети не превышает 450 м;

□ скорость передачи данных зависит от режима использования оборудования и составляет от 54 Мбит/с (в режиме совместимости со стандартами IEEE 802.11a, IEEE 802.11b и IEEE 802.11g) до 300 Мбит/с (при использовании устройств стандарта IEEE 802.11n);

□ для обработки сигнала применяется усовершенствованный метод ортогонального частотного мультиплексирования OFDM и технология многоканальных антенных систем MIMO.

На сегодняшний день стандарт IEEE 802.11n является наиболее перспективным, тем более что стоимость оборудования этого стандарта вполне доступна. Кроме того, по некоторым данным, ждать появления нового стандарта, который позволит вдвое увеличить пропускную способность сети, придется ни много ни мало – до 2016 года.

Глава 11
Спецификации Bluetooth

Слово Bluetooth слышал, наверное, каждый (возможно, даже не понимая, что это такое). Мало того: каждый пользователь мобильного телефона и любого переносного устройства знает, что с помощью Bluetooth он может передавать и получать данные. Однако почти никто не задумывается о том, что с помощью технологии Bluetooth можно даже строить беспроводные локальные сети, пусть и с небольшим количеством подключенных устройств. В настоящий момент разрабатывается технология, позволяющая посредством Bluetooth объединять устройства любого типа с целью быстро получить или передать нужные данные.

История появления названия Bluetooth достаточно интересна. В начале нашего тысячелетия в Дании правил король Гаральд Блютус (Harald Bluetooth), который прославился тем, что разными законными и не очень путями, в том числе и военным, объединил многие разрозненные земли Дании и Норвегии. Видимо, создатели технологии Bluetooth также замахнулись на то, чтобы разработать стандарт, с помощью которого можно было бы объединить компьютерную и телекоммуникационную индустрии. Нужно сказать, в этом они преуспели.

Работа над спецификацией Bluetooth («синий зуб») как средства связи в персональных беспроводных сетях WPAN (Wireless Personal Area Network, персональная беспроводная сеть) началась еще в средине 90-х годов прошлого века. Изначально разработкой Bluetooth занималась только одна компания, а именно Ericsson Mobile Communication. Создавалась эта технология для нужд компании, но в итоге своими возможностями заинтересовала многих.

Таким образом, в конце 90-х годов прошлого века была сформирована рабочая группа Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group), под эгидой которой для совместных разработок объединились крупнейшие производители телекоммуникационной и компьютерной техники, такие как Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Когда и другие компании сообразили, что за технологией Bluetooth кроется большое будущее, ряды SIG пополнились более чем 1000 новых членов. Конечно, большая часть из них лишь хотели получить свой «кусок пирога» от славы, но, тем не менее, столь грандиозный консорциум сделал свое дело.

Чтобы иметь возможность пользоваться Bluetooth, необходимо иметь адаптер Bluetooth. Для персональных компьютеров он чаще всего выполнен в виде USB-адаптера, подключаемого к свободному USB-порту. Портативные или переносные устройства, такие как ноутбук, нетбук, наладонники и т. д., часто оборудованы интегрированными контроллерами Bluetooth.

Существует три класса контроллеров Bluetooth, которые отличаются мощностью передатчика и, соответственно, расстоянием действия.

□ Class 1. Мощность передатчика 100 мВт (20 дБм), расстояние действия 100 м.

□ Class 2. Мощность передатчика 2,5 мВт (4 дБм), расстояние действия 10 м.

□ Class 3. Мощность передатчика 1 мВт (0 дБм), расстояние действия 1 м.

Чаще всего встречаются устройства первого и второго классов, которые позволяют обмениваться данными на максимальном расстоянии.

Технология Bluetooth использует так называемый ISM-диапазон частот (Industry, Science and Medicine, промышленность, наука и медицина) 2,4-2,4835 ГГц, предназначенный для промышленного, медицинского и научного оборудования. Однако, поскольку данный диапазон не является жестко регламентируемым, в этом диапазоне частот работают тысячи разнообразнейших устройств, включая оборудование беспроводных сетей.

Как и в беспроводных локальных сетях, технология Bluetooth для обработки сигнала использует метод скачкообразного изменения рабочей частоты FHSS и схему модуляции сигнала GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying, кодирование Гаусса со сдвигом частоты). При этом доступный диапазон частот разбивается на полосы шириной в 1 МГц, а смена несущей частоты, то есть полосы частот, происходит 1600 раз в секунду. О схеме переключения частот отправитель и получатель договариваются на этапе установки связи, поэтому вероятность того, что передаче данных помешают другие рядом работающие устройства, достаточно низкая.

За все время работы группы Bluetooth SIG было разработано шесть стандартов Bluetooth, которые по договоренности с IEEE в 2002 году стали частью стандартов IEEE 802.15.

Bluetooth 1.0, 1.0А, 1.0В

Стандарт Bluetooth 1.0 (IEEE 802.15.1) появился в 1998 году (последняя версия 1.0В была принята в 1999 году). В данной ситуации справедлива пословица «первый блин – комом». Данный стандарт явно поспешили выпустить в свет только затем, чтобы привлечь внимание общественности к разработке вообще.

Спецификация версии 1.0В предусматривает обмен данными между устройствами, физические адреса (идентификаторы устройств) которых заранее известны. Это является одним из недостатков, поскольку невозможен анонимный обмен данными. Однако это не так критично, как проблемы с совместимостью устройств. Именно они обусловили провал Bluetooth 1.0. Главной причиной этого стали недоработки и несоблюдения производителями соглашений спецификации. Это привело к тому, что широкополосные и узкополосные варианты устройств оказались полностью несовместимы между собой.

Однако в любом случае цель была достигнута – обмен данными между совместимыми устройствами был обеспечен. При этом теоретическая скорость передачи данных составляла 732,2 Кбит/с с расстоянием действия до 100 м.

Bluetooth 1.1

Через два с половиной года, в 2002 году, произошло «второе пришествие» Bluetooth в виде спецификации 1.1 (IEEE 802.15.1-2002). Данная спецификация стала более успешной, поскольку было решено множество проблем, связанных с ошибками и несовместимостью устройств.

Самым значительным нововведением стала поддержка работы по незашифрованным каналам и возможность выбора наиболее подходящего канала для передачи данных благодаря поддержке индикации уровня мощности сигнала RSSI (Radio Signal Strength Indicator).

Bluetooth 1.2

Спецификация Bluetooth 1.2, появившаяся в 2003 году, является дальнейшим развитием технологии Bluetooth, и нужно сказать, она стала настолько удачным решением, что во многие переносные и портативные устройства начали встраивать контроллер Bluetooth 1.2. Их до сих пор можно встретить в устройствах, приобретенных несколько лет назад.

Главными особенностями новой версии Bluetooth стали:

□ ускоренный поиск устройств и ускоренное подключение к ним;

□ внедрение поддержки технологии eSCO (Extended Synchronous Connections, расширенное синхронное соединение), улучшающей качество связи со звукопередающей и воспроизводящей гарнитурой;

□ внедрение технологии адаптивного изменения канала AFH (Adaptive Frequency Hopping, скачкообразная адаптация частоты), позволяющей выбирать канал связи исходя из количества препятствий по ходу сигнала;

□ обратная совместимость с устройствами предыдущих версий;

□ увеличенная реальная скорость передачи данных;

□ поддержка до 8 устройств.

Bluetooth 2.0

Начиная с версии 2.0, которая появилась в 2004 году, технология Bluetooth стала совершенствоваться как в плане возможностей, так и в плане скоростных характеристик.

Основными нововведениями этой версии Bluetooth стали:

□ технология EDR (Enhanced Data Rate, увеличенная пропускная способность), позволившая значительно увеличить скорость передачи данных. По этой причине данную версию Bluetooth часто называют Bluetooth 2.0+EDR;

□ скорость передачи данных до 3 Мбит/с;

□ обратная совместимость со старыми версиями Bluetooth;

□ поддержка механизма Multi-Cast, позволяющего отправлять данные сразу нескольким устройствам;

□ сервис качества QoS (Quality of Service), контролирующий качество связи и устраняющий эффект торможения при работе с несколькими устройствами;

□ распределенный контроль доступа к передающей среде, позволяющий поддерживать работу с 256 устройствами;

□ уменьшенное энергопотребление.

Как видите, в версии 2.0 действительно произошли значительные изменения. В результате распространение Bluetooth приобрело массовый характер, как в мобильных устройствах, так и в компьютерной технике.

Bluetooth 2.1

В 2007 году в свет вышла новая доработанная версия – Bluetooth 2.1, основными нововведениями в которой стали:

□ технология NFC (Near Field Communication), делающая соединение более безопасным и исключающим возможность перехвата данных третьими лицами;

□ технология уменьшения энергопотребления Sniff Subrating, благодаря которой энергопотребление снизилось в 3-10 раз по сравнению со старыми версиями Bluetooth;

□ обновление ключа шифрования без разрыва соединения.

Как и в версии 2.0, в Bluetooth 2.1 имеется поддержка технологии EDR, в связи с чем повсеместно используется название Bluetooth 2.1+EDR.

Bluetooth 3.0

Спецификация Bluetooth 3.0, или Bluetooth High Speed, принятая в 2009 году, на сегодняшний день является наиболее перспективной в плане использования для организации обмена данными между устройствами.

Новая версия Bluetooth имеет следующие нововведения:

□ скорость передачи данных до 24 Мбит/с;

□ уменьшенное энергопотребление;

□ использование альтернативных протоколов IEEE 802.11;

□ применение профилей;

□ поддержка работы одновременно с 7 устройствами, при этом 255 устройств могут находиться в режиме ожидания;

□ технология EPC (Enhanced Power Control, улучшенное управление питанием), позволяющая уменьшить количество обрывов при перемещении Bluetooth-устройств даже при кратковременном пропадании сигнала.

Устройства нового стандарта уже вполне могут составить конкуренцию сетям Wi-Fi, тем более что стоимость самих устройств очень низка. Данный стандарт просто незаменим для быстрого соединения двух компьютеров и передачи данных.

Глава 12
Спецификации HomePNA

В последнее время наблюдается бурное развитие локальных сетей: компьютеры все чаще объединяются в единую структуру для получения доступа к общим ресурсам, периферии и Интернету.

Появлению локальных сетей способствует доступность их создания. Существует достаточно много способов это сделать, даже не прибегая к услугам специалистов. Кроме чисто сетевых способов, которые используются уже достаточно продолжительное время, существуют и некоторые, можно сказать, экзотические методы создания сети. Один из них – применение стандарта HomePNA.

История появления стандарта HomePNA достаточно проста. Мысль использовать существующую инфраструктуру, точнее – телефонную проводку, для создания дешевого способа передачи нужных данных возникала уже давно. Не хватало только знаний и возможностей, чтобы это сделать. Кроме того, пугала неоднородность и неопределенность структуры подобного функционирования, ведь характеристики телефонной проводки могут изменяться, при этом ее топология становится все более запутанной. В таких условиях возможность создания сколь-нибудь подходящего способа для передачи данных была очень сомнительной. Тем не менее рано или поздно такой способ должен был быть найден, что и случилось.

В 1996 году некоторые телекоммуникационные компании, такие как AT&T, 2Wire, Motorola, CopperGate, Scientific Atlanta, K-micro и др., объединились в альянс, получивший название HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance). Заданием альянса было продвижение технологий домашних сетей, построенных с применением телефонной проводки или коаксиального кабеля. При этом альянс лишь создает спецификации стандартов, а их стандартизацией занимается международный союз телекоммуникации ITU (International Telecommunication Union) – известная в телекоммуникационных кругах организация.

Стоит отметить, что HomePNA изначально была ориентирована на обслуживание небольшого количества подключений, что явно отслеживается в некоторых ее характеристиках. Именно этот факт и определил возможные сферы ее использования – домашние сети, небольшие офисы, рестораны и кафе и т. п.

Технология HomePNA получила достаточно широкое распространение, особенно в «домашних» сетях. Так, она часто используется в качестве «последней мили», когда к квартире подводится Ethernet-кабель, устанавливается конвертер Ethernet в HomePNA, а для подключения компьютеров в квартире используется сетевой адаптер HomePNA. Плюсом этого способа подключения является то, что подобным образом к одному Ethernet-кабелю можно подключить все компьютеры, находящиеся в квартире.

Рассмотрим некоторые спецификации HomePNA.

HomePNA 1.0

Спецификация HomePNA 1.0 была разработана компанией Tut Systems в 1998 году, то есть два года спустя после образования альянса ITU.

Данная спецификация подразумевает использование топологии «звезда» и метода доступа к передающей среде CSMA/CD. Часто можно встретить мнение, что на самом деле это не что иное, как Ethernet, но по телефонной линии.

Спецификацией HomePNA определяются следующие правила функционирования локальной сети:

□ используется топология «звезда», подразумевающая применение коммутатора;

□ в качестве среды передачи данных используется обычная телефонная проводка с двумя проводниками;

□ для доступа к передающей среде применяется метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружения коллизий CSMA/CD;

□ для передачи данных используется диапазон частот 4,5-9,5 МГц, что не мешает работать остальным устройствам, подключенным к линии, например модемам, факсам и т. п.;

□ применяется кодировка одиночного битового импульса PMM (Pulse Position Modulation), позволяющая подстраиваться под условия среды;

□ максимальная скорость передачи данных составляет 1 Мбит/с, при этом каждый узел получает скорость в полном объеме;

□ возможна работа 25 подключений;

□ максимальный диаметр сети – 150 м (на практике можно достичь более 300 м, что зависит от качества кабеля).

Перспективность спецификации HomePNA 1.0 заставило многих поверить в ее будущее. Тем более что сразу после принятия этого стандарта была распространена информация о том, что следующий стандарт получит скорость передачи данных на порядок выше и качество связи при этом будет на очень высоком уровне.

Однако спецификация HomePNA не нашла столь широкого распространения. Причина кроется в необходимости использования коммутатора для соединения компьютеров в сеть. Применение коммутатора делает сеть более дорогой и сложной, поскольку требуется определить место, где может быть расположен этот коммутатор (место схождения всех кабелей), а также произвести разводку портов.

HomePNA2.0

Можно смело утверждать, что восприятие HomePNA как альтернативы построения небольших локальных сетей началось именно с появления данной спецификации в 1999 году. Разработчиком спецификации считается компания Epigram.

Данная спецификация имеет несколько радикальных отличий от версии 1.0, которые сделали ее очень популярной среди «сетевиков».

Основные нововведения HomePNA 2.0:

□ используется топология «шина»;

□ в качестве среды передачи данных применяется телефонная проводка или коаксиальный кабель. Практика показала, что можно также использовать кабель «витая пара» 5 категории, радиопроводку и любой кабель, даже не с медными проводниками;

□ используется технология кодирования QAM (Quadrature Amplitude Modulation, квадратурная амплитудная модуляция), позволяющая добиться увеличения длины сегментов сети;

□ применяется сервис качества QoS (Quality of Service);

□ максимальная скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с, при этом скорость передачи данных меняется в зависимости от расстояния и качества используемого носителя и делится между всеми участниками сети;

□ поддерживается работа 32 подключений;

□ максимальный диаметр сети – 350 м (на практике можно достичь более 1000 м, что зависит от типа кабеля и применяемой аппаратуры);

□ для передачи данных используется диапазон частот 4-21 МГц.

Как показала практика, данный стандарт получился очень гибким и функциональным. Особого внимания заслуживает диаметр сети, который, по мнению некоторых, иногда превышает 1500 м при использовании специального оборудования.