Беспроводные сети

Министерство образования и науки России

Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Самарский государственный университет»

Механико-математический факультет

Кафедра дифференциальных уравнений и теории управления

Специальность: прикладная математика и информатика

Дисциплина: АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА 

 

РЕФЕРАТ на тему:

Беспроводные сети

ВЫПОЛНИЛ:

студент 3 курса, группа 12301.50

ФИО: Хохлова Валерия Борисовна 

Дата:     

 

(подпись)

 

ПРОВЕРИЛ:

Преподаватель:    

Оценка:     

Дата:      

 

(подпись)

 

 

 

САМАРА2014

Содержание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История беспроводных сетей

Давайте дадим понятие беспроводным сетям. Беспроводная сеть- это тип компьютерной сети, которая использует беспроводные соединения для передачи данных.

В наше время многие пользуются беспроводными сетями, но не многие знают, когда появилась первая беспроводная сеть.  Итак, первая беспроводная сеть появилась в 1971 году в Гавайском университете под названием ALOHAnet для экспериментов. В 1991 появляется 2G (second-generation беспроводная телефонная технология), что позволило передавать MMS (сообщения Multi Media). В 1997 была выпушена первая версия протокола 802.11, скорость которого составляла, не более 2 Мбит/сек., но уже в 1999 была достигнута скорость 11Мбит/сек. и этого было достаточно, что бы обрести популярность. И в 1999 появляется торговая ассоциация Wi-Fi Alliance и продвигает марку Wi-Fi на рынок, которая быстро набирает популярность и в итоге хорошо продается. В 2000 на прилавки магазинов попадают устройства, со скорость передачи 11Мбит/сек и диапазоном работы до 2.4 ГГц. В 2002 компания разрастается и на рынок попадает продукция, диапазон которой 5ГГц, а скорость 54Мбит/сек. 2003 год принес не только новый протокол базирующийся на предыдущих, но и новую программу, а именно WPA (англ. — Wi-Fi Protected Access),который гарантировал безопасность данных и строгий контроль доступа к беспроводной сети. В 2004 году появляется WPA2 и мир узнает, что такое  Wi-Fi телевидение.2005 год ознаменовался тем, что Wi-Fi заинтересовались игровые платформы и цифровые камеры, так же слово Wi-Fi внесли в словарь Уебстера. В 20009 году было выпушено устройство со скоростью600 Мбит/с в диапазонах 2,4 и 5 ГГц.

Термин  Wi-Fi,используется с 1999 года и придумала его компания  Interbrand Corporation. Wi-Fi Alliance попросила Interbrand Corporation о броском и интересном названии на замену IEEE 802.11b Direct Sequence. Название Wi-Fi изобрели с помощью игры слов  Hi-Fi (англ. High Fidelity — высокая точность).

Так и появился знакомый нам всем Wi-Fi с эго особенностями, недостатками и преимуществами, о которых вы узнаете на следующих страницах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Типы беспроводных сетей и их особенностей

Беспроводные сети подразделяются на различные типы, вот некоторые из них:

1. WLAN ( англ. Wireless Local Area Network). Связывает два или более устройств, в пределах определенных территорий, что позволяет находиться в интернете, перемещайся по зоне покрытия. Используется в домах, университетах, кафе и т.п. Наиболее распространенная.
2. WWAN (англ. Wireless Wide Area Network). Глобальная  компьютерная сеть, связывающая компьютеры на большом расстоянии. Чаше всего используется для передачи различной информации между частными компаниями.
3. WMAN (англ. Wireless Metropolitan Area Networks). Беспроводная сеть, которая имеет диапазон в пределах одного города. Может соединять несколько офисов компании или несколько корпусов в университета. Эта сеть территориально  значительно меньше, чем WWAN и намного больше, чем WLAN.
4. WPAN (англ. Wireless personal area network). Персональная сеть, которая связывает различные устройства в 10 метрах от рабочего места человека. Пример такой сети всем известный Bluetooth.

 

Давайте рассмотрим особенности различных беспроводных сетей в таблице № 1

Тип	Диапазон	Эффективность	Нормы	Применения
WLAN	Пределы одного здания	Высокая	IEEE 802.11, Wi-Fi, и HiperLAN	Мобильное расширение проводных сетей
WWAN	Мировой	Низкая	Мобильные сети типа 2G, 3G и 4 G	Мобильный доступ из любых открытых площадей
WMAN	Город	Высoкая	Сoбственность, IЕEE 802.16, и WIМAX	Беспроводной, стационарный интернет между домами и предприятиями
WPAN	Пределы дoсягаемости   человека	Средний	Все что находится в досягаемости Bluetooth, IEEE 802.15	3амена кaбеля переферийныx устрoйств

 

Как можно заметить мы в той или иной степени используем различные типы беспроводных сетей. Так же беспроводные сети используют аварийные службы, для поддержки контакта друг с другом. Беспроводные технологии вводятся в больницы с большим потоком пациентов, создаются так называемые электронные медицинские карты и врач может завести такую карту прямо в палате с данными анамнеза, диагнозом и непосредственно курсом лечения. Частные компании с помощью беспроводной сети передают друг другу важную информацию.

Архитектура беспроводных сетей, как работают беспроводные сети.

В беспроводной сети существуют определенные компоненты, а именно обеспечивающие связь ИК (инфракрасное излучение) или радиоволны, которые распространяются в воздушной среде. Инфракрасные сети передают данные со скорость до 10Мбит/с. на расстояние до 30 метров, такой способ передачи данных используется в пределах видимости. Радиоволны распространяются и вне поля видимости, но скорость заметно уменьшается. Более скоростные каналы передачи данных это ультракороткие и сверхкороткие валны. Давайте рассмотрим схему построения беспроводных сетей:

 

 

 

Пользователь для работы с беспроводными сетями использует чаше всего компьютер, но для своей мобильности он [пользователь] он также использует различные устройства, например мобильный телефон, с доступом в интернет, ноутбук, планшет и т.д. и т.п.

Для подключения к беспроводной сети требуется сетевой адаптер (анг. Network Interface Card) который принимает данные, которые принято называть точками доступа беспроводной сети. У каждого адаптера есть свои параметры:

1. Номер линии на запрос аппаратное прерывания
2. Базовый адрес ввода-вывода
3. Поддержка стандартов скорости
4. Поддержка тегированных пакетов
5. MTU канального уровня

 

Чаше всего адаптеры имеют два или более сетевых разъема, в зависимости непосредственно от адаптера. Есть несколько поколений сетевых адаптеров:

• Первое поколение сетевых адаптеров. Архитектура таких адаптеров была создана по типу AUI-интeрфейсу, который является пятнадцати контактным разъeмом между портом и адаптером, так же иногда его называют DIX (анг.  Digital Equipment 
  Corporation, Intel и Xerox). Прерывание и адрес памяти вводились вручную
• Второе  поколение сетевых адаптеров. Используется AUI-интeрфейс, также авторизированно установления системных параметров и применяется динамическая буферизация данных.
• Третье поколение сетевых адаптеров – архитектура построена по интерфейсу MII (физический – PCI), процессор построен по новой архитектуре с поддержкой динамической буферизации.
• Четвертое поколение сетевых адаптеров – помимо PCI используется интерфейс PCI-Express, поддержка RMON , поддержка технологии VLAN и QoS.

Безопасность беспроводных сетей.

Беспроводные сети не зачищены, такие передачи данных нельзя сделать абсолютно личными. Современные беспроводные сети используют стандарт 802.11. Такие сети передают данные по радиочастотам приемнику, который имеет ту же радиочастоту. В этом и есть беззащитность и недостаток беспроводных сетей, любой устройство, использующее тот же диапазон радиочастот, может перехватить данные. Для обеспечения минимальной зашиты, требуется:

1. Механизм аутентификации. Аутентификация-операция проверки пoдлинности. В системе аутентификации можно выделить несколько элементoв. Субъект, его главная характеристика ,хoзяин системы, принцип работы системы, механизм, предоставляющий определенные права. Давайте рассмотрим, как это действует. Например, пользователь, ранее субъект, хочет зайти на сайт, где он зарегистрирован, для этого ему нужен пароль это и будет его главная характеристика, после этого администратор сайта, ранее хозяин системы, включает программное обеспечение, проверяющее пароль то есть механизм аутентификации, которое в свою очередь дает доступ к управлению своим профилем, ранее механизм управления доступом.
2. Алгоритм шифрования. Шифрование-преобразование информации от ее чтения неавторизованных лиц, но авторизованные пользователи имеют доступ к зашифрованной информации. Шифрование обеспечивает 3 состояния безопасности: конфиденциальность, целостность и идентифицируемость, предотвращает отказ отправителя от той или иной информации, то есть подтверждает тот факт, что данные были отправленными именно им [отправителем].

Есть еще множество различных способов зашиты беспроводных сетей, но они не так важны как те что были представлены ранее.

Будущее беспроводных сетей.

Трудно говорить какой будет технология беспроводных сетей в будущем, но всегда можно рассказать о развивающихся технологиях, которые могут изменить облик беспроводных сетей.

Стив Перлман, который стоит у истоков таких кампаний как WebTV и OnLive, познакомил мир с новой идеей, которая внесет нечто новое в индустрию, он попытался решить проблему нехватки частот в спектре, давая возможность мобильным устройствам работать во всем спектре. Речь пойдет о PCell (персональная сота)  которая основывается на технологии, которая называется DIDO (англ. Distributed-Input-Distributed-Output), идея этого проекта заключается в том, что бы с помощью размещения множества небольших приемопередатчиков(pWaves), создать сплошное покрытие. Это может позволить увеличить до 1000 раз пропускную способность, то есть даст возможность устройству работать со всей полосой частот предоставленных базовой станцией не зависимо от степени ее загруженности.

Посмотрим ситуации сейчас. Количество людей\устройств, которые могут использовать одновременно одну полосу частоты ограниченно. Ближайшая базовая станция дает вам возможность воспользоваться полосой примерно в 10МГц.В какой-то момент сеть перегружается и для исправления перегрузки она применяет, так называемую систему «тайм слот»,то есть создается очередь из пользователей, которые ждут своего времени для передачи пакета данных, при этом пропускная способность падает, а время задержки растет.

 

Как показано на диаграмме, которая была составлена FCC ( анг.Federal Communications Commission) жажда передачи информации будет расти, но частота расширятся не будет.

В обычной модели беспроводной сети у вас есть устройство, некая точка доступа и какой либо удаленный сервер, на который вам надо зайти. При загрузки сайта происходит отправка пакета данных с вашего устройства, на маршрутизатор, а лишь потом на удаленный сервер, обратно данный проделывают такой путь,  удаленный сервер, маршрутизатор, ваше устройство. В сети PCell или DIDО есть дополнительный сервер, данные проводят через pWaves, а потом попадают на сервер. У каждогo устрoйства в систeме дoлжeн быть DIDО-ресивeр. DIDО-сервeр забираeт данные с веб-сайта и генeрирует  радиoсигнал, который пoзволяет DIDО-ресивeру вашего устрoйства принять eго. После этого сигнал попадает на pWаve, который уже oбычным способом передает его вашему устройству. Что приведет к тому, что сеть перестанет перегружаться, а, следовательно, не надо ждать очереди. Как говорит Перлман процесс достаточно сложный.

И нам остается только ждать, будет ли работать PCell на практике, это потребует много времени и сил создателей, но думаю, это перевернет мир.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Росс Джон. “Wi-Fi. Беспроводная сеть”.
2. А.Н. Степанов. “Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей”.
3. Педжман Рошан. “Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11”.
4. http://habrahabr.ru/post/215489/