Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%

Понятие сетевого стандарта

Функционирование локальной сети обусловлено разнообразными стандартами, в частности моделью взаимодействия открытых систем. Кроме того, на основе модели ISO/OSI создано множество стандартов, которые ориентированы на передачу данных в локальной сети с достаточными по современным меркам скоростью и безопасностью.

На сегодня существует уже достаточно много технологий построения локальной сети. Однако независимо от того, какие топологии, каналы связи и методы передачи данных используются, все они реализованы и описаны в так называемых сетевых стандартах. Таким образом, стандарт – это набор правил и соглашений, используемых при создании локальной сети и организации передачи данных с применением определенной топологии, оборудования, протоколов и т. д.

Логично, что сами по себе эти стандарты не появляются: они – результат слаженной работы множества организаций. Принимая во внимание современные требования и возможности, организации разрабатывают все необходимые правила, использование которых позволяет создать сеть с необходимыми возможностями. К числу таких организаций относятся уже упомянутая международная организация по стандартизации, международная комиссия по электротехнике (International Electrotechnical Commision, IEC), международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU), институт инженеров электротехники и радиоэлектроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA), американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) и др. Каждая из этих организаций проводит практические исследования и вносит в создаваемые стандарты коррективы.

Существует достаточно большое количество сетевых стандартов, касающихся абсолютно всех аспектов работы сети. Однако если разработка стандартов относится к определенному типу сети, то имеется четкое разделение на уровне комитетов. При этом в состав комитета входят организации, непосредственно связанные с разрабатываемыми стандартами, то есть те, которые действительно понимают, что они делают и что от них зависит.

Что касается локальных компьютерных сетей, то за разработку сетевых стандартов отвечает комитет 802 по стандартизации локальных сетей, который в 1980 году был сформирован под эгидой IEEE (Институт инженеров электротехники и радиоэлектроники). Именно поэтому все стандарты, разрабатываемые этим комитетом, в своем названии содержат IEEE 802.

В составе комитета 802 находится большое количество подкомитетов, каждый из которых работает по своему направлению и отвечает за стандартизацию разных типов сети и создание отчетов, описывающих процессы, которые возникают при передаче разного рода данных. Например, за разработку стандартов для сети с кабельной системой отвечает комитет IEEE 802.3, с использованием радиоэфира – комитет IEEE 802.11 и т. д.

Наиболее известными подкомитетами являются следующие.

? IEEE 802.1. Данный подкомитет занимается разработкой стандартов межсетевого взаимодействия и управления сетевыми устройствами. Он разрабатывает стандарты по управлению локальной сетью, принципам и логике работы активного сетевого оборудования, безопасности протоколов MAC-уровня и т. д.

? IEEE 802.2. Этот подкомитет занимается разработкой стандартов для протоколов канального уровня, осуществляющих логическое управление средой передачи данных.

? IEEE 802.3. Работа данного подкомитета представляет особый интерес в рамках данной книги, поскольку именно он занимается разработкой стандартов для проводных сетей стандарта Ethernet, которые для доступа к среде передачи данных используют метод множественного доступа с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий CSMA/CD. Данный комитет разработал более 30 стандартов, большая часть которых находит свое применение в современных локальных сетях.

? IEEE 802.4. Этот комитет разрабатывает стандарты для локальных сетей, которые используют маркерный метод доступа к передающей сети и топологию «шина».

? IEEE 802.5. Данный комитет разрабатывает правила и спецификации для локальных сетей, которые в качестве метода доступа к среде передачи данных используют метод маркера, а в основе сети лежит топология «кольцо».

? IEEE 802.6. Стандарты данного комитета описывают принципы и правила функционирования сетей городского масштаба (MAN).

? IEEE 802.11. Этот комитет разрабатывает стандарты и правила функционирования устройств в беспроводных локальных сетях, которые работают с частотами 2,4; 3,6 и 5 ГГц.

? IEEE 802.15. Данный комитет разрабатывает стандарты для персональных беспроводных сетей, использующих такие технологии передачи данных, как ZigBee, Bluetooth и т. д.

? IEEE 802.16. Внимание этого комитета занято стандартизацией функционирования локальных сетей (WiMAX) с использованием беспроводной связи в широком диапазоне частот (2-66 ГГц).

Глава 8

Особенности функционирования беспроводных сетей

? Режимы функционирования беспроводных сетей

? Методы и технологии обработки сигнала

? Шифрование и аутентификация

Использование радиоволн в качестве среды передачи данных имеет целый ряд особенностей, не позволяющих применять методы и режимы работы, которые с успехом используются в проводных сетях. В связи с этим для существующих сетевых стандартов предусмотрены собственные средства доступа к передающей среде, обработки сигнала, шифрования данных и аутентификации и т. д. Далее рассмотрим особенности использования этих механизмов в беспроводных сетях, основанных на принципах Ethernet.

Режимы функционирования беспроводных сетей

Существует два режима или, как их еще называют, конфигурации работы беспроводного оборудования, которые были описаны беспроводным стандартом IEEE 802.11:

? IBBS (Independent Basic Service Set), независимый базовый набор служб;

? BBS (Basic Service Set), базовый набор служб.

Выбор режима определяет принцип функционирования сети, используемое для этого оборудование, характеристики сети, сложность администрирования и многое другое.

IBBS

Независимый базовый набор служб (его называют также ad-hoc, режим независимой конфигурации, «точка – точка») – один из режимов работы беспроводной локальной сети, причем самый простой из них. Это выражается в том, что для организации беспроводной сети не нужно никакого дополнительного оборудования, кроме беспроводных адаптеров, установленных на рабочих станциях. При этом каждый беспроводный адаптер сотрудничает сразу со всеми беспроводными адаптерами в сети (рис. 8.1).

Если провести аналогию с проводными сетями, то можно сказать, что данный режим очень похож на топологию «шина», когда данные от одного устройства отправляются сразу всем устройствам и сами устройства определяют, кому эти данные адресованы.

Хотя при этом не используется отдельно стоящее центральное управляющее устройство, тем не менее, чтобы объединить все рабочие станции в локальную сеть, один из беспроводных адаптеров нужно настроить в качестве «ведущего»: необходимо настроить идентификатор сети, метод аутентификации и шифрования, ключ сети и т. д.

Рис. 8.1. Беспроводная сеть в режиме IBBS

Данный режим конфигурации сетевого оборудования имеет свои плюсы и минусы.

Из плюсов можно отметить быстрое развертывание сети в любых условиях, поддержку до 256 подключений, возможность соединения двух рабочих станций на значительном удалении друг от друга (10 и более километров).

Главные минусы – низкая скорость передачи данных (не более 11 Мбит/с), которая к тому же делится между всеми участниками локальной сети, и малый диаметр действия сети.

Данная конфигурация сети идеально подходит, когда нужно быстро соединить между собой два компьютера, чтобы передать между ними небольшой объем данных. Если же требуется выполнение более серьезных задач, то стоит использовать режим BBS.

BBS

Базовый набор служб, или режим инфраструктуры, – еще один режим работы беспроводной сети, который подразумевает использование центрального управляющего узла, называемого точкой доступа (Access Point). Все беспроводные станции подключаются к этой точке доступа (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Беспроводная сеть в режиме BBS

При этом вся необходимая для функционирования сети информация находится в точке доступа. Чтобы подключиться к ней, каждый беспроводной адаптер должен быть настроен соответствующим образом: необходимо указать идентификатор сети, выбрать метод шифрования и т. д.

Такой принцип организации работы является очень гибким и эффективным, он позволяет не только легко менять методы шифрования и аутентификации и расширять сеть, но и создавать комбинированные сети с большим количеством сегментов.

Если, опять же, проводить аналогию с проводным вариантом сети, то режим инфраструктуры практически повторяет топологию «звезда». При этом очень многие технические показатели локальной сети зависят от возможностей точки доступа.

Интересным моментом является возможность увеличения радиуса действия сети. Так, наиболее простой вариант сети подразумевает использование одной точки доступа, но их количество может быть и большим. В этом случае получается некая модификация конфигурации сети, которая получила название расширенного набора служб (Extended Service Set, ESS) (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Беспроводная сеть в режиме ESS

Если в беспроводной сети используется несколько точек доступа, они все представляют собой одно целое, то есть умеют обмениваться между собой всей необходимой информацией. Кроме того, беспроводные адаптеры сами могут выбирать, к какой точке доступа им подключаться. Это позволяет получить более устойчивую связь или переключаться с одной точки доступа на другую, если рабочая станция перемещается.

Возможности точки доступа на этом не заканчиваются. Так, точка доступа может использоваться не только для обслуживания беспроводных устройств: зачастую точка доступа представляет собой коммутатор стандарта 100Base-TX или ему подобного, что позволяет соединять беспроводной и проводной сегменты сети в одно целое с возможностью маршрутизации пакетов между сегментами. Такая организация сети встречается на практике очень часто.

Методы и технологии обработки сигнала

Вне зависимости от того, какую среду передачи данных использует в своей работе локальная сеть, существует целый набор технологий и методов обработки сигнала, которые применяются совместно с протоколами передачи данных, чтобы передаваемые данные не просто достигли адресата, но дошли быстро, без ошибок и желательно без необходимости их повторной передачи.

Беспроводная среда, которая всегда была непредсказуемой из-за влияния различных факторов, имеет по сравнению с проводным способом организации сети другой способ обработки сигнала. Так, для уверенной и качественной передачи и обработки данных при различной скорости их пересылки приходится использовать сложные методы и технологии кодирования данных, придающие им большую устойчивость к помехам и, как следствие, уменьшающие скорость их передачи. К тому же, учитывая постоянные физические помехи и наличие большого количества бытовых устройств, создающих радиопомехи, требуется применение целого ряда методов управления модуляцией сигнала и эффективного выбора каналов частот для его передачи.