Александр Ватаманюк - Домашние и офисные сети под Vista и XP

• При большом количестве компьютеров требуется дорогостоящее оборудование для расширения сети.

• При создании домашней сети зачастую требуется разрешение на проводку кабельной системы.

Глава 3

Беспроводные сети

Беспроводная сеть – еще один вариант связи, который можно использовать для соединения компьютеров в сеть. Главное преимущество такой сети перед проводной сетью – мобильность, то есть можно спокойно передвигать компьютер или даже носить его с собой, в то же время оставаясь на связи.

Как и в случае с проводной сетью, беспроводная сеть также предполагает наличие собственных сетевых стандартов, которые описывают правила функционирования сети для обеспечения ее максимальной производительности.

Существует несколько типов беспроводной сети, характеризующихся разными показателями производительности и условиями использования. Наибольшее распространение среди них получили Wi-Fi-сети.

Ниже в данной главе можно познакомиться с существующими сетевыми стандартами, технологиями передачи данных и многими другими понятиями, используемыми при планировании будущей беспроводной сети.

Топология беспроводной сети

Специфика использования радиоэфира в качестве среды передачи данных накладывает свои ограничения на топологию данной сети. Если сравнивать ее с топологией проводной сети, то наиболее близкими вариантами оказываются топология «звезда» и комбинированная топология «кольцо» и «общая шина».

Беспроводные сети, как и многое другое, развиваются под контролем соответствующих организаций, самой главной среди которых является «Институт инженеров электротехники и электроники» (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE). В частности, беспроводные стандарты, сетевое оборудование и все, что относится к беспроводным сетям, контролирует «Рабочая группа по беспроводным локальным сетям» (Working Group for Wireless Local Area Networks, WLAN), в состав которой входят более 100 представителей из разных университетов и фирм – разработчиков сетевого оборудования. Эта комиссия собирается несколько раз в год с целью совершенствования существующих стандартов, рассмотрения и создания новых, базирующихся на последних исследованиях и компьютерных достижениях.

В России также организована «Ассоциация беспроводных сетей передачи данных» («БЕСЕДА»), которая занимается ведением единой политики в области беспроводных сетей передачи данных. Она же и контролирует развитие рынка беспроводных сетей, предоставляет разные услуги при подключении, организует создание и развитие новых центров беспроводного доступа и т. д.

Сегодня используют два варианта беспроводной архитектуры, то есть два варианта построения сети: независимая конфигурация (ad-hoc) и инфраструктурная конфигурация. Отличия между ними незначительные, однако они кардинально влияют на такие показатели, как количество подключаемых пользователей, радиус сети, помехоустойчивость сети и т. д.

Режим независимой конфигурации (рис. 3.1), который часто называют «точка-точка» или независимым базовым набором служб (Independent Basic Service Set, IBSS), – первый из появившихся и самый простой в применении. Соответственно беспроводная сеть, построенная с применением независимой конфигурации, – самая простая в построении и настройке.

Рис. 3.1. Режим независимой конфигурации

Для объединения компьютеров в беспроводную сеть в данном режиме достаточно, чтобы каждый из них имел адаптер беспроводной связи. Как правило, такими адаптерами изначально оснащают переносные компьютеры, что вообще сводит построение сети только к настройке доступа к ней.

Обычно такой способ организации используют, если сеть строится хаотично или временно, а также если другой способ построения не требуется или не подходит по разного рода соображениям. Например, если скорость передачи между подключенными компьютерами всех устраивает, то не имеет смысла усложнять сеть, тем самым увеличивая расходы на ее расширение и обслуживание.

Режим независимой конфигурации хотя и прост в построении, но имеет ряд недостатков, главными из которых являются малый радиус действия сети и низкая помехоустойчивость, что накладывает свои ограничения на место расположения компьютеров сети. Кроме того, если нужно подключиться к внешней сети или к Интернету, то сделать это будет достаточно сложно.

Примечание

В случае соединения двух компьютеров при использовании узконаправленных антенн радиус действия сети увеличивается и в отдельных случаях может достигать 30 км и более.

Инфраструктурная конфигурация, или, как ее еще часто называют, режим «клиент/сервер», – более перспективный и быстроразвивающийся вариант беспроводной сети.

Инфраструктурная конфигурация имеет много плюсов, главными из которых являются возможность подключения достаточно большого количества пользователей, более высокая помехоустойчивость, высокий уровень безопасности и многое другое. Кроме того, при необходимости к такой сети очень легко подключить проводные сегменты.

Для организации беспроводной сети с использованием инфраструктурной конфигурации, кроме адаптеров беспроводной связи, установленных на компьютерах, также необходимо иметь как минимум одну точку доступа (Access Point) (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Точка доступа

В этом случае конфигурация носит название базового набора служб (Basic Service Set, BSS). Точка доступа может работать как по прямому назначению, так и в составе проводной сети и служить в качестве моста между проводным и беспроводным сегментами сети. При такой конфигурации компьютеры «общаются» только с точкой доступа, которая и руководит передачей данных между ними (рис. 3.3) (в проводной сети аналогом является концентратор).

Рис. 3.3. Инфраструктурная конфигурация, базовый набор служб

Конечно, одной точкой доступа сеть может не ограничиваться, что и случается при росте сети – базовые наборы служб образуют единую сеть, конфигурация которой носит название расширенного набора служб (Extended Service Set, ESS). В этом случае точки доступа обмениваются между собой информацией, передаваемой через проводное соединение (рис. 3.4) или через радиомосты, что позволяет эффективно организовывать трафик в сети между ее сегментами (фактически, точками доступа).

Рис. 3.4. Инфраструктурная конфигурация, расширенный набор служб

Стандарты беспроводной сети

Развитие технологии Radio Ethernet началось с 1990 года. Родоначальниками ее стали специалисты из «Института инженеров электротехники и радиоэлектроники», которые были объединены в группу с названием 802.11 Working Group. Разработка длилась более пяти лет и завершилась созданием спецификации IEEE 802.11, которая является группой стандартов для беспроводных локальных сетей.

Radio Ethernet представляет собой набор стандартов беспроводной передачи данных. Они получают все большее распространение среди пользователей Интернета благодаря некоторым преимуществам перед стандартами, использующимися для передачи данных в кабельную систему.

Ниже описаны основные стандарты IEEE 802.11, которые предписывают метод и скорость передачи данных, метод модуляции, мощность передатчиков, полосы частот, на которых они работают, методы аутентификации, шифрования и многое другое.

С самого начала сложилось так, что часть стандартов работает на физическом уровне, часть – на уровне среды передачи данных, а остальные на более высоких уровнях модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI.

Стандарты делятся на следующие группы:

• стандарты IEEE 802.11а, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g и IEEE 802.11n описывают работу сетевого оборудования (физический уровень);

• стандарты IEEE 802.11d, IEEE 802.1 le, IEEE 802.11i, IEEE 802.11j, IEEE 802.1 lh и IEEE 802.1 lr описывают параметры среды, частоты радиоканала, средства безопасности, способы передачи мультимедийных данных и т. д.;

• стандарты IEEE 802.11f и IEEE 802.11с описывают принцип взаимодействия между собой точек доступа, работу радиомостов и т. п.

Стандарт IEEE 802.11 был «первенцем» в стандартах беспроводной сети. Работу над ним начали еще в 1990 году. Как и полагается, занималась этим рабочая группа из IEEE. Их целью была разработка единого стандарта для радиооборудования, которое работало бы на частоте 2,4 ГГц. При этом ставилась задача достичь скорости в 1 и 2 Мбит/с при использовании методов DSSS и FHSS соответственно (описание данных методов см. ниже в подразделах данной главы «Метод DSSS» и «Метод FHSS»).

Работы над созданием стандарта закончились через семь лет. Цель была достигнута, но скорость, которую обеспечивал стандарт, оказалась слишком мала для современных потребностей. Поэтому рабочая группа из IEEE продолжила свою работу с целью создания новых, более скоростных стандартов.