Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Передача мобильного телефона: a — до, б — послеВ связи с этим возникает дополнительная проблема — необходимость найти мобильный телефон в первый момент при входящем вызове. У каждой мобильной сетиесть HSS (Home Subscriber Server) в базовой сети, которая знает местоположениекаждого абонента, а также другую информацию о профиле, использующуюся дляаутентификации и авторизации.
Таким образом, каждый мобильный телефон можетбыть обнаружен с помощью HSS.Последнее, что осталось обсудить, это вопросы безопасности. Исторически телефонные компании относились к вопросам безопасности более серьезно, чем интернеткомпании. Это было связано с необходимостью своевременного выставления счетов завыполненные услуги и с задачей избежать мошенничества при оплате. К сожалению,это не все. Однако в развитии технологий от 1G до 3G компании мобильной связисмогли выработать некоторые основные механизмы безопасности.Начиная с 2G систем, мобильный телефон состоит из двух частей — собственнотелефонного аппарата и сменного чипа, который содержит идентификатор подписчикаи информацию об учетной записи.
Чип неофициально называют SIM���������������������������-картой (сокращение от Subscriber Identity Module). SIM-карты могут вставляться в различныетелефонные трубки, и они обеспечивают базис безопасности. Когда клиенты GSMпутешествуют, отправляются в другие страны или уезжают в командировку, они частоберут с собой свой телефон, но по прибытии на место покупают за несколько долларовновую SIM-карту, чтобы делать местные звонки без платы за роуминг.Чтобы сократить мошенничество, информация о SIM-картах также используетсясетью, позволяет подтвердить подлинность абонентов и проверить, что они имеютправо использовать сеть.
В UMTS мобильный телефон также использует информациюо SIM-карте, чтобы проверить, что он законно использует сеть.Другой аспект безопасности — частная жизнь. Беспроводные сигналы передаютсявсем получателям одновременно, поэтому, чтобы помешать подслушивать переговоры,SIM-карты используют ключи шифрования, позволяющие зашифровать информацию.Этот подход обеспечивает намного лучшую защиту частной жизни, чем это былов 1G-системах, которые легко прослушивались, но не является панацеей из-за дырв схемах шифрования.86 Глава 1. ВведениеМобильные сети разработаны так, чтобы играть центральную роль в будущихсетях.
Теперь они в большей степени занимаются мобильными широкополоснымиприложениями, чем голосовыми сообщениями. Наиболее важными следствиямиэтого стало появление радиоинтерфейсов, изменение архитектуры базовых сетейи обеспечение безопасности будущих сетей. 4G-технологии, которые быстрее и лучше,пока находятся в разработке под названием LTE (Long Term Evolution), а развитие 3Gпродолжается. Существуют и другие беспроводные технологии, которые также предлагают широкополосный доступ к Интернету стационарным и мобильным клиентам,например 802.16 сети под общим названием WiMAX.
Технологии LTE и WiMAX можно назвать конкурирующими и трудно предсказать, что произойдет с ними в будущем.1.5.3. Беспроводные ЛВС: 802.11Почти одновременно с появлением ноутбуков у людей появились мысли о том, чтонеплохо было бы иметь возможность, например, по пути на работу каким-нибудь волшебным образом выйти в Интернет и почитать последние новости. Разумеется, многиекомпании стали заниматься разработкой соответствующих аппаратных решений.Вскоре был найден очень практичный подход. Он состоял в том, чтобы оборудоватьноутбук и настольный компьютер, находящийся в офисе, радиопередатчиком небольшого радиуса действия, что позволило бы им связываться между собой.Вскоре на рынке появились первые беспроводные локальные сети, созданныеразными производителями.
Проблема была в том, что сети разных фирм оказалисьсовершенно несовместимы между собой. Например, компьютер, оборудованный передатчиком фирмы А, был не способен работать в помещении, в котором находиласьбазовая станция фирмы Б. В середине 1990-х годов было решено привести все беспроводные ЛВС к единому стандарту. Разобраться во всем многообразии существующихтехнологий и выработать единую концепцию было поручено институту IEEE, которыйуже имел опыт стандартизации обычных ЛВС.Первое решение было самым легким: название. У всех других стандартов ЛВСбыли номера 802.1, 802.2, 802.3 и так до 802.10, таким образом, беспроводный стандартЛВС был назван 802.11.На профессиональном жаргоне стандарт получил название WiFi.
Но этот стандартважен и заслуживает уважения, поэтому мы будем называть его как положено —802.11.Дальнейшее было труднее. Первая проблема — найти подходящий диапазон частот,который был бы доступен, желательно во всем мире. Решение сильно отличалось отварианта, используемого в мобильных сетях. Отказавшись от необходимости покупать дорогую лицензию на конкретный диапазон частот, 802.11 работает на частотахISM-организаций (для некоммерческого использования в промышленности, научныхи медицинских организациях), например, 902–928 МГц, 2.4–2.5 ГГц, 5.725–5.825 ГГц.Всем устройствам разрешается использовать эти частоты при условии, что они ограничивают свою мощность передачи, чтобы не создавать помех в работе других устройств.Конечно, это означает, что 802.11-передатчики могут помешать работе домашнихбеспроводных телефонов, устройств, открывающих двери гаражей, и микроволновыхпечей.1.5.
Примеры сетей 87802.11-сети образуются ноутбуками, мобильными телефонами и AP-инфраструктурами (AP, access point — точка доступа), которые располагаются в зданиях. Точкидоступа иногда называют базовыми станциями. Точки доступа соединяются с проводной сетью, и вся связь между клиентами сети проходит через точку доступа. Крометого, клиенты сети могут общаться друг с другом напрямую, например пара офисныхкомпьютеров может обмениваться информацией без точки доступа в здании. Такаяконфигурация называется беспроводной локальной сетью (ad hoc network).
Она используется намного менее часто, чем режим с точкой доступа. Оба режима показанына рис. 1.30.Рис. 1.30. Беспроводная сеть с точкой доступа (a); специальная сеть (б)Передача сигналов в 802.11 осуществляется через воздушное пространство, а условия сильно зависят от окружающей среды. На частотах, используемых 802.11, радиосигналы отражаются от твердых объектов, таким образом, получатель может регистрировать не только основной сигнал, но и многократное эхо с нескольких направленийодновременно. Переотраженные сигналы могут заглушать или усиливать друг друга,приводя к колебанию уровня полученного сигнала. Это так называемые замираниявследствие многолучевого распространения. Данный эффект продемонстрированна рис. 1.31.Основной способ, позволяющий преодолеть меняющиеся условия беспроводнойпередачи, — передача информации несколькими независимыми путями. Таким образом, данные, вероятно, будут получены, даже если один из путей окажется заглушениз-за эффекта замирания.
Эти независимые пути, как правило, встраиваются в цифровую схему модуляции на физическом уровне. Вариантов много — использование нескольких частот в пределах разрешенной полосы, варьирование путей передачи междуразными парами антенн или повторение битов через некоторые промежутки времени.Различные версии 802.11 использовали все перечисленные методы. Согласно начальному (1997) стандарту беспроводная ЛВС работала на скорости 1 или 2 Мбит/с,скачкообразно переключая частоты или размазывая сигнал по разрешенному частотному диапазону. Почти сразу люди стали жаловаться, что это слишком медленно, и началась разработка более быстрого стандарта.
Вариант с широкополоснымисигналами стал стандартом в 1999 году, 802.11b работал со скоростью до 11 Мбит/с.Стандарты 802.11a (1999) и 802.11g (2003) стали использовать другую схему модуля-88 Глава 1. Введениеции —OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — мультиплексированиес ортогональным частотным разделением сигналов).
Данная схема делит широкуюполосу спектра на множество узких фрагментов, по которым параллельно передаютсяразличные биты. Улучшенная схема, которую мы изучим в главе 2, повысила скоростьпередачи 802.11a/g до 54 Мбит/с. Это — существенное увеличение, но люди все ещехотели, чтобы поддерживалась бо`льшая пропускная способность. Последняя версия —802.11n (2009) — использует более широкие частотные диапазоны и до четырех антеннна компьютер, что позволяет достигнуть скоростей около 450 Мбит/с.Рис.
1.31. Замирания вследствие многолучевого распространенияТак как беспроводная передача принципиально является широковещательной,802.11-передатчики сталкиваются с проблемой одновременной передачи множествасигналов, которые интерферируют друг с другом, что может оказывать влияние наприем. Чтобы решить эту проблему, в 802.11 задействована схема CSMA (Carrier SenseMultiple Access), использующая идеи классического проводного Ethernet, которыебыли взяты из еще более ранней беспроводной сети — ALOHA, созданной на Гавайях.Компьютеры находятся в режиме ожидания передачи в течение короткого случайногоинтервала времени и задерживают сигнал, если какое-либо устройство передает информацию.
Эта схема снижает вероятность ситуации, когда два компьютера отправятсигналы в одно и то же время. Но сама схема работы не такая, как в проводных сетях.Чтобы увидеть различия, изучите рис. 1.32. Предположим, что компьютер A передаетсигнал компьютеру B, но уровня передатчика А недостаточно, чтобы сигнал достигкомпьютера C. Допустим С собирается передать информацию компьютеру B, и тотфакт, что он не «слышит» информации, передаваемой А, не означает, что его сигналбудет принят.
Такая «глухота» C становится причиной некоторых проблем. После любого конфликта отправитель делает паузу на более длительный случайный интервалвремени и повторно передает пакет. Несмотря на такие трудности и некоторые другиепроблемы, на практике схема работает достаточно хорошо.Еще одна проблема — движение. Если перемещающийся клиент отходит от используемой точки доступа и попадает в зону действия другой точки, возникает проблема,которую необходимо преодолеть. 802.11-сеть может объединять множество ячеек,1.5. Примеры сетей 89каждая из которых имеет собственную точку доступа, а управляющая система объединяет ячейки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
