Для правильного представления, как и какие стандарты определяют функционирование Интернета, полезно кратко остановиться на архитектурной модели Сети.

С точки зрения протоколов модель Интернета, основанная на протоколах TCP/IP, состоит из четырех уровней: канальный, сетевой, транспортный и уровень приложений. Ниже я кратко приведу их основные характеристики:

· Канальный уровень включает технологии и протоколы передачи данных в физической и локальной сети. Этому уровню принадлежат такие технологии как Ethernet, Frame Relay, ATM, MPLS. В модели TCP/IP в этот уровень также включены стандарты кодирования и передачи сигналов в физической сети - оптическое волокно, радиосигнал и т.п.

· Сетевой уровень определяет передачу данных между локальными сетями, обеспечивая создание интерсетей, или собственно Интернета. Этот уровень является глобальным и универсальным - каждое устройство, непосредственно подключенное к Интернету, взаимодействует с другими устройствами на этом уровне. Сетевая технология различных сетей, составляющих Интернет, может быть различна, также как и приложения и услуги, предоставляемые в этих сетях. Однако протокол IP - основной протокол сетевого уровня - является общим знаменателем, определяющим Интернет, по крайней мере сегодня.

· Услугами протоколов транспортного уровня пользуются приложения, расположенные на различных хостах. Эти протоколы обеспечивают сквозную связность между хостами, а также дополнительные функции, такие как мультиплексирование виртуальных каналов, гарантированную безошибочную передачу данных, контроль пропускной способности и т.п. Основными протоколами этого уровня являются TCP и UDP. Первый из них обеспечивает обмен данными между приложениями с созданием виртуального соединения, а UDP - обмен "дейтаграммами" без создания соединения.

· Уровень приложений, или прикладной уровень, содержит протоколы обмена данными между приложениями, или процессами. Наиболее значительными приложениями, использующими протоколы этого уровня являются (приведу лишь некоторые протоколы):

o Электронная почта: SMTP, POP, IMAP

o Передача файлов: FTP, TFTP

o Коллаборативные вэб-платформы: HTTP, WebDAV

o Голосовая связь: SIP

o Обмен сообщениями: XMPP

o Инфраструктурные приложения: DNS, DHCP, TLS/SSL

Каждый протокол выполняет наиболее универсальные функции, необходимые для взаимодействия между устройствами на конкретном уровне. Например, Ethernet (IEEE 802.3) обеспечивает обмен данными между сетевыми интерфейсами локальной сети. Он поддерживает различные типы среды передачи (от коаксиального кабеля до оптоволокна) и скорости (от 10 Мбит/с до 100 Гбит/с). Однако, хотя Ethernet и обеспечивает обнаружение ошибочных данных (фреймов), исправление ошибок (например путем повторной передачи) производится протоколами верхних уровней.

Такой подход обладает поистине неограниченным инновационным потенциалом, поскольку изменения протокола одного уровня не затрагивают протоколы других уровней, при условии, что интерфейсы взаимодействия между протоколами неизменны. Так, эволюция того же Ethernet происходила абсолютно независимо от протокола следующего уровня - IP. А для создания нового приложения (или протокола прикладного уровня) нет необходимости требовать каких-либо изменений от Сети.

В реальной практике, конечно, эта идеальная архитектура встречается не всегда. Иногда разработчики приложений и протоколов верхнего уровня основывают свои решения на специфических параметрах протоколов нижнего уровня, не учитывая, что протоколы могут меняться. С этим, кстати, связана одна из сложностей перехода к протоколу IPv6, поскольку изменения затрагивают не только стек операционной системы, но подчас и приложения. Зачастую нарушение межуровнего взаимодействия (т.н. layering violation) связаны с желанием оптимизировать производительность того или иного протокола. Например, если протокол (например TCP) ассоциирует потерю пакетов только с перегрузкой сети, его работа может быть неоптимальной, если потеря пакетов вызвана плохим качеством канала.

Другим фактором, нарушающим идеальную картину является «неидеальность» самой Сети. Связано это, в первую очередь, с присутствием т.н. шлюзов. Сюда входят трансляторы NAT (Network Address Translator, http://ru.wikipedia.org/wiki/NAT), а также шлюзы прикладного уровня (Application Layer Gateways, http://ru.wikipedia.org/wiki/Application-level_gateway). Все эти устройства оперируют на уровнях выше IP, означая, что Сеть должна обладать дополнительными знаниями о протоколах более верхнего уровня. В такой ситуации простого изменения протокола прикладного уровня на конечных устройствах уже недостаточно - для правильной работы эти изменения должны быть сделаны и для промежуточных шлюзов. Это существенно усложняет внедрение новых приложений и изменений, и сдерживает инновацию.

2.11 Технология клиент-сервер

Одна из моделей взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер» (Рис. 47.). Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.

Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации - поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.

Рисунок 47. Архитектура «клиент-сервер»

В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front - end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование.

Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они входят в состав или образуют систему распределенной обработки данных.

Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере. Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:

· функции ввода и отображения данных;

· прикладные функции, характерные для предметной области;

· фундаментальные функции хранения и управления ресурсами (базами данных);

· служебные функции.

Исходя из этого деления любое приложение может состоять из следующих компонентов:

· компонент представления (функции 1-й группы);

· прикладной компонент (функции 2-й группы);

· компонент доступа к информационным ресурсам (функции 3-ей группы и протокол их взаимодействия).

Различия определяются четырьмя факторами:

· какие виды программного обеспечения в логических компонентах;

· какие механизмы программного обеспечения используются для реализации функций трех групп;

· как логические компоненты распределяются компьютерами в сети;

· какие механизмы используются для связи компонент между собой.

Исходя из этого, рассмотрим четыре подхода, реализованные в моделях технологии «клиент-сервер».

FS-модель

Базовая для локальных сетей персональных компьютеров. Применялась для разработки информационных систем на базе FoxPRO, Clipper, Paradox.

Основные свойства:

· выделяется файл-сервер для реализации услуг по обработке файлов других узлов сети; работает под управлением сетевых ОС;

· играет роль компонент доступа к информационным ресурсам;

· в остальных узлах функционирует приложение, в кодах которого совмещены компоненты представления и прикладной;

· протокол обмена - набор низкоуровневых вызовов.

Технология: запрос направляется на файловый сервер, который передает СУБД, размещенной на компьютере-клиенте, требуемый блок данных. Вся обработка осуществляется на компьютере-клиенте.

Недостатки:

· высокий сетевой трафик;

· небольшое число операций манипулирования;

· недостаточные требования к безопасности.

RDA-модель

Основные свойства:

· коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте;

· доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами непроцедурного языка SQL.

Технология:

· клиентский запрос направляется на сервер, где функционирующее ядро СУБД обрабатывает запрос и возвращает результат (блок данных) клиенту. Ядро СУБД выполняет пассивную роль;

· инициатор манипуляций с данными - программы на компьютере-клиенте.

Достоинства:

· процессор сервера загружается операциями обработки данных;

· уменьшается загрузка сети, т.к. по сети передаются запросы на языке SQL;

· унификация интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL; использование его в качестве стандарта общения клиента и сервера.

Недостатки:

· удовлетворительное администрирование приложений в RDA-модели невозможно из-за совмещения в одной программе различных по своей природе функций (представления и прикладных).

DBS-модель

Реализована в реляционных СУБД Informix, Ingres, Oracle.

Основные свойства:

· основа модель-механизм хранимых процедур - средство программирования SQL-сервера;

· процедуры хранятся в словаре базы данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на компьютере, где функционирует SQL-сервер;

· компонент представления выполняется на компьютере-клиенте;

· прикладной компонент и ядро СУБД на компьютере-сервере базы данных.

Достоинства:

· возможность централизованного администрирования;

· вместо SQL-запросов по сети передаются вызовы хранимых процедур, что ведет к снижению сетевого трафика.

Недостатки:

· в большинстве СУБД недостаточно возможностей для отладки и типизирования хранимых процедур;

· ограниченность средств для написания хранимых процедур.

На практике чаще используется разумный синтез RDA- и DBS-моделей для построения многопользовательских информационных систем.

AS-модель

Основные свойства:

· на компьютере-клиенте выполняется процесс, отвечающий за интерфейс с пользователем;

· этот процесс, обращаясь за выполнением услуг к прикладному компоненту, играет роль клиента приложения (АС);

· прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения (AS);

· все операции над БД выполняются соответствующим компонентом, для которого AS - клиент.

RDA- и DBS-модели имеют в основе двухзвенную схему разделения функций. В RDA-модели прикладные функции отданы клиенту, в DBS-модели их реализация осуществляется через ядро СУБД. В RDA-модели прикладной компонент сливается с компонентом представления, в DBS-модели интегрируется в компонент доступа к ресурсам.

В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения функций, где прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения, имеющий стандартизированные интерфейсы с двумя другими компонентами.

AS-модель является фундаментом для мониторов обработки транзакций.

2.12 Беспроводные сети. Wi-Fi

Удобство беспроводных технологий знакомо каждому. Мы давно пользуемся мобильными телефонами, рациями, спутниковым телевидением и прочими беспроводными устройствами. Wi-Fi - это ещё одна сфера нашей жизни, сделавшая шаг к комфорту беспроводного соединения. Технология Wi-Fi уже используется для соединения ноутбука с MP3-плеером, принтером и даже домашним кинотеатром - эра умного дома уже наступает, и беспроводные технологии занимают в таком доме важное место. Множество преимуществ есть и у профессионального применения Wi-Fi. Вы можете выходить в интернет, находясь в кафе или ресторане, аэропорту или автомобиле, главное - быть в зоне действия ближайшей точки доступа. В своем офисе Вы можете объединить компьютеры сотрудников в беспроводную сеть и избавиться, наконец, от бесконечных сетевых кабелей. Находясь дома, Вы можете расположиться с ноутбуком в любой комнате (или даже в саду!) и продолжать работу там, где удобно, а не там где есть подключение к сети.

Большинство современных портативных устройств (ноутбуки, КПК, смартфоны) уже имеют встроенные средства для работы в беспроводных сетях. Если же в Вашем устройстве нет встроенных беспроводных возможностей, то их можно дополнительно приобрести и установить. Для ноутбука это могут быть Wi-Fi карточки, вставляющиеся в разъем PCMCIA, или внешний USB-адаптер; для КПК или смартфона это, как правило, Wi-Fi SDIO карта (предполагает наличие SDIO разъема на Вашем КПК или смартфоне). Представьте, как удобно соединяться с корпоративной сетью Вашего офиса, находясь в кофейне, ресторане или даже в общественном парке. Представьте, как легко переехать из одного офиса в другой, не теряя вложений в установку локальной сети. Представьте, насколько просто перемещать и добавлять сотрудников, когда не нужно перетаскивать кабели и оборудование.

Wi-Fi - это популярный термин, обозначающий высокочастотную беспроводную локальную сеть (WLAN). Технология Wi-Fi стремительно набирает популярность во многих компаниях как альтернатива сети, построенной при помощи кабелей и проводов. Wi-Fi предлагает своим пользователям свободу перемещения. Провода, приковывавшие людей к их рабочему столу, больше не нужны. Технология Wi-Fi позволяет передавать информацию в сети при помощи радиосигнала. По сути, этот сигнал почти ничем не отличается от радиосигнала, принимаемого сотовым телефоном.

Wi-Fi может использоваться для распространения сигнала в квартире или конференц-зале, или на расстояние в несколько километров. Как правило, одна точка доступа может обеспечить радиус действия до 100-200 метров. Помимо домашних и офисных сетей, Wi-Fi получил широкое распространение в сфере организации публичного доступа в Интернет. Hot-spot отражает сам принцип развертывания таких сетей - в виде «пятен», определяется обычно параметрами базовой станции даёт любому возможность подключиться к сети при помощи своего ноутбука, карманного компьютера или смартфона, оснащённого Wi-Fi-адаптером.

Чтобы подключиться к Wi-Fi, прежде всего, необходим компьютер со встроенным или дополнительно приобретённым Wi-Fi-адаптером. Большинство выпускаемых сейчас ноутбуков оснащены встроенным беспроводным адаптером; для остальных существует PCMCIA-адаптер беспроводной сети размером чуть больше кредитной карты. Нужно лишь оказаться в зоне действия Hot-spot, и адаптер автоматически найдёт точку доступа, о чём сообщит Вам индикацией беспроводного соединения.

Поскольку Wi-Fi стремительно вышел на уровень бытовых приложений, то это очень дешевая технология. На современном рынке бытовой электроники базовая станция Wi-Fi стоит 100 - 200 долларов США, и цены постоянно снижаются. [9], [13]

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity -- «беспроводная точность») -- стандарт на оборудование Wireless LAN. Wi-Fi - это протокол беспроводной передачи данных, помогающий соединить n-ное количество компьютеров в сеть, либо подключить их к интернету, с малым радиусом действия, использующий радиоволны.

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» -- торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность»).

Wireless Local Area Network (WLAN) - это вид локальной вычислительной сети, использующий для связи и передачи данных между узлами высокочастотные радиоволны, а не кабельные соединения. Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определённых условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi.

Мобильные устройства (КПК, смартфоны, PSP и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или hot-spot. [13]

Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии -- Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi -- Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, 802.11a и 802.11g. В 2003 году Вик ушёл из Agere Systems. Agere Systems не смогла конкурировать на равных в тяжёлых рыночных условиях, несмотря на то, что её продукция занимала нишу дешёвых Wi-Fi решений. 802.11abg all-in-one чипсет от Agere (кодовое имя: WARP) плохо продавался, и Agere Systems решила уйти с рынка Wi-Fi в конце 2004 года.

Стандарт IEEE 802.11n был утверждён 11 сентября 2009 года. Его применение позволяет повысить скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 МБит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с. [10], [20]

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа (AP, от англ. access point) и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети SSID (англ. Service Set IDentifier, Network name -- идентификатор сети, сетевое имя) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0.1 Мбит/с -- наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно, ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения и роуминга. Последние версии операционных систем содержат функцию, называемую «zero configuration», которая показывает пользователю все доступные сети и позволяет переключаться между ними «на лету». Это означает, что роуминг будет полностью контролироваться операционной системой. Wi-Fi передаёт данные в эфире, поэтому он обладает свойствами, сходными с некоммутируемой сетью, и для него могут возникать такие же проблемы, как при работе с некоммутируемыми сетями.

На данный момент существует несколько основных стандартов Wi-Fi - это 802.11b, 802.11g, 802.11i и 802.11n.

802.11b

Это первый беспроводной стандарт, появившийся в России и применяемый повсеместно до сих пор. Скорость передачи довольно невысокая, а безопасность находится на довольно низком уровне. При желании злоумышленнику может потребоваться меньше часа для расшифровки ключа сети и проникновения в вашу локальную сеть. Для защиты используется протокол WEP, который охарактеризовал себя не с лучшей стороны и был взломан несколько лет назад. Мы рекомендуем не применять данных стандарт не дома ни тем более в корпоративных вычислительных сетях. Исключение может составлять те случаи, когда оборудование не поддерживает другой, более защищенный стандарт.

- Скорость: 11 Мбит/с

- Радиус действия: 50 м

- Протоколы обеспечения безопасности: WEP

- Уровень безопасности: низкий

802.11g

Это более продвинутый стандарт, пришедший на смену 802.11b. Была увеличена скорость передачи данных почти в 5 раз, и теперь она составляет 54 Мбит/с. При использовании оборудования поддерживающего технологии super G или True MIMO предел максимально достижимой скорости составляет 125 Мбит/с. Возрос и уровень защиты: при соблюдении всех необходимых условий при правильной настройке, его можно оценить как высокий. Данный стандарт совместим с новыми протоколами шифрования WPA и WPA2. Они предоставляют более высокий уровень защиты, нежели WEP.

- 54 Мбит/с, до 125 Мбит/с

- Радиус действия: 50 м

- Протоколы обеспечения безопасности: WEP, WPA, WPA2

- Уровень безопасности: высокий

802.11i

Это новый стандарт, внедрение которого только начинается. В данном случае непосредственно в сам стандарт встроена поддержка самых современных технологий, таких как True MIMO и WPA2. Поэтому необходимость более тщательного выбора оборудования отпадает. Планируется, что это стандарт придет на смену 802.11g и сведет на нет все попытки взлома.

- Скорость: 125 Мбит/с

- Радиус действия: 50 м

- Протоколы обеспечения безопасности: WEP, WPA, WPA2

- Уровень безопасности: Высокий

802.11n

Стандарт 802.11n повышает скорость передачи данных практически вчетверо по сравнению с устройствами стандартов 802.11g при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Теоретически 802.11n способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Устройства 802.11n работают в диапазонах 2,4 -- 2,5 или 5,0 ГГц

- Скорость: 300 Мбит/с

- Радиус действия: неизвестно

- Протоколы обеспечения безопасности: WEP, WPA, WPA2

- Уровень безопасности: Высокий

Однако следует помнить, что неправильная настройка оборудования, поддерживающего даже самые современные технологии защиты, не обеспечит должный уровень безопасности вашей сети. В каждом стандарте есть дополнительные технологии и настройки для повышения уровня безопасности. Поэтому рекомендую доверять настройку Wi-Fi оборудования только профессионалам. [11],[12]

Типы антенн для Wi-Fi - устройств

В плане использования все антенны для Wi-Fi-устройств можно условно разделить на два больших класса: антенны для наружного (outdoor) и для внутреннего применения (indoor). Отличаются эти антенны прежде всего своими габаритами и коэффициентом усиления. Естественно, антенны для наружного использования больше по размерам и предусматривают форму крепления либо к стене дома, либо к вертикальному столбу.

Антенны для внутреннего использования меньше по размерам и обладают более низким коэффициентом усиления. Такие антенны либо устанавливаются на столе, либо крепятся к стене или непосредственно к точке доступа.

К самой точке доступа антенны могут подсоединяться либо напрямую, либо с помощью кабеля. При этом для подсоединения антенны или кабеля к точке доступа предназначен специальный миниатюрный SMA-разъем. На точках доступа применяется разъем типа Male, а на самой антенне или антенном кабеле -- разъем типа Female

Штыревая антенна

Все точки доступа стандарта 802.11b/g комплектуются штатными миниатюрными штыревыми антеннами, которые могут быть как съемными, так и стационарными. Штыревая антенна представляет собой самый простой вариант антенны. Ее часто называют также несимметричным вибратором.

Если штыревую антенну расположить вертикально, то в горизонтальной плоскости она будет излучать энергию во все стороны равномерно, поэтому в горизонтальной плоскости такая антенна является всенаправленной и, естественно, говорить о преимущественном излучении в определенном направлении не приходится. В то же время в вертикальной плоскости такая антенна излучает неравномерно. В частности, излучение вдоль оси антенны вообще отсутствует. Именно поэтому даже в случае простейшей штыревой антенны можно выделить направления, соответствующие максимальному усилению. Для штыревых антенн максимальное усиление достигается в плоскости, перпендикулярной антенне и проходящей через ее середину.

В силу изотропного характера излучения штыревой антенны, в горизонтальной плоскости точку доступа с такой антенной оптимально устанавливать в центре офиса или квартиры, чтобы максимально охватить беспроводной сетью все пространство квартиры или офиса.

Штыревая антенна c перпендикулярным рефлектором

Конструкцию штыревой антенны можно несколько улучшить, использовав перпендикулярный к антенне рефлектор -- металлическую поверхность (экран), выполняющую функцию идеальной заземляющей поверхности. Подобные антенны не производятся промышленностью (во всяком случае, в продаже их нет), однако такую антенну несложно изготовить самостоятельно.

Как и в случае обычной штыревой антенны, штыревую антенну с перпендикулярным рефлектором наиболее целесообразно устанавливать в центре помещения (квартиры или офиса).

Штыревая антенна с параллельным рефлектором

Еще один способ модифицирования штыревой антенны заключается в том, чтобы использовать не перпендикулярный, а параллельный антенне рефлектор. В этом случае существенно меняется ее диаграмма направленности и в горизонтальной плоскости такая антенна перестает быть изотропной.

Такую антенну целесообразно располагать возле стены.

Итак, все направленные антенны устроены примерно одинаково и очень просто. Если антенна относится к панельному типу, то ее конструкция включает экран и излучатель, выполненный в форме прямоугольника и установленный на некотором расстоянии от экрана. Различия между антеннами заключаются лишь в размерах излучателя и экрана, а также в расстоянии между ними. В антеннах, предназначенных для использования внутри помещений, имеется один излучатель, а антенны, предназначенные для применения вне помещений, могут содержать несколько излучателей. [16], [17]

Что нужно для организации Wi-Fi сети.

- Wireless адаптеры, бывают -- PCI и USB, также в качестве беспроводного клиента могут выступать точки доступа

- Точка доступа

- антенна внешняя -- направленная или круговая различной мощности.

- как опция к антенне -- соединительный кабель.

Как создается Wi-Fi сеть.

Прежде всего, в клиентские компьютеры устанавливаются сетевые Wi-Fi адаптеры, определенным образом настраиваются точки доступа, монтируются антенны. При использовании Wi-Fi как средства объединения сетей, Wi-Fi карты на клиентских машинах отсутствуют.

Основные принципы построения сети для удаленных объектов (от 150м.)

Все оборудование официально поставляемое на Российский рынок проходит обязательную сертификацию. При прохождении сертификации Wi-Fi оборудование проверяется на соответствие стандартам передачи данных. На данный момент основным интересующим нас критерием является мощность передатчика. В России максимальное значение- 100 мВт. Отсюда и малый радиус действия оборудования в стандартной комплектации.

В основном заявленные радиусы действия производителями усреднено можно представить так: В помещении до 100м.; Вне помещения -- до 300 м; (без учета помех в виде растений, перегородок, людей, и т.д.)

Таким образом, используя стандартные опции оборудования получить что-то дельное навряд ли получится. Выходом является использование различных внешних антенн и грамотное расположение оборудования. [15]

Преимущества Wi-Fi

*Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

*Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам. Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.

*Wi-Fi -- это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру. [22]

Недостатки Wi-Fi

*Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы; во многих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которые запрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, а другие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотных каналов. Более того, некоторые страны, например Италия, требуют регистрации всех сетей Wi-Fi, работающих вне помещений, или требуют регистрации Wi-Fi-оператора.

*Высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства. [10]

*Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA и WPA2, который проверяет пользователей сети через сервер и задействует 128-битные ключи шифрования и динамические ключи сессии для обеспечения защиты беспроводной сети, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. [9]

*Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний маршрутизатор Wi-Fi стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. Микроволновая печь или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты.

*Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах, где многие жильцы ставят свои точки доступа Wi-Fi.

*Неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости.

*Уменьшение производительности сети во время дождя.

*Перегрузка оборудования при передаче небольших пакетов данных из-за присоединения большого количества служебной информации.

*Малая пригодность для работы приложений, использующих медиа-потоки в реальном времени (например, протокол RTP, применяемый в IP-телефонии): качество медийного потока непредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных, обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферные помехи, ландшафт и иное, в частности перечисленное выше). Несмотря на данный недостаток, выпускается масса VoIP оборудования на базе устройств 802.11b/g, которое ориентировано в том числе и на корпоративный сегмент: однако в большинстве случаев документация к подобным устройствам содержит оговорку, гласящую, что качество связи определяется устойчивостью и качеством радиоканала. [13], [22]

Беспроводные технологии в промышленности

Для использования в промышленности технологии Wi-Fi предлагаются пока ограниченным числом поставщиков. Так Siemens Automation & Drives предлагает Wi-Fi-решения для своих контроллеров SIMATIC в соответствии со стандартом IEEE 802.11g в свободном ISM-диапазоне 2,4 ГГц и обеспечивающем максимальную скорость передачи 11 Мбит/с. Данные технологии применяются в основном для управления движущимися объектами и в складской логистике, а также в тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно прокладывать проводные сети Интернет.

Wi-Fi и телефоны сотовой связи

Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии со временем могут заменить сотовые сети, такие как GSM. Препятствиями для такого развития событий в ближайшем будущем являются отсутствие роуминга и возможностей аутентификации, ограниченность частотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi. Более правильным выглядит сравнение Wi-Fi с другими стандартами сотовых сетей, таких как UMTS, CDMA или WiMAX.

Тем не менее, Wi-Fi пригоден для использования VoIP (система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям) в корпоративных сетях или в среде SOHO. Первые образцы оборудования появились уже в начале 90-х, однако на рынок они вышли только в 2005 году. Тогда компании, как Zyxel, UT Starcomm, Samsung, Hitachi и многие другие представили на рынок VoIP Wi-Fi-телефоны по «разумным» ценам. В 2005 году ADSL ISP провайдеры начали предоставлять услуги VoIP своим клиентам (например нидерландский ISP XS4All). Когда звонки с помощью VoIP стали очень дешёвыми, а зачастую вообще бесплатными, провайдеры, способные предоставлять услуги VoIP, получили возможность открыть новый рынок -- услуг VoIP. Телефоны GSM с интегрированной поддержкой возможностей Wi-Fi и VoIP начали выводиться на рынок, и потенциально они могут заменить проводные телефоны.

В настоящий момент непосредственное сравнение Wi-Fi и сотовых сетей нецелесообразно. Телефоны, использующие только Wi-Fi, имеют очень ограниченный радиус действия, поэтому развёртывание таких сетей обходится очень дорого. Тем не менее, развёртывание таких сетей может быть наилучшим решением для локального использования, например, в корпоративных сетях. Однако устройства, поддерживающие несколько стандартов, могут занять значительную долю рынка.

Стоит заметить, что при наличии в данном конкретном месте покрытия как GSM, так и Wi-Fi, экономически намного более выгодно использовать Wi-Fi, разговаривая путём сервисов BИнтернет-телефонии. Например, клиент Skype давно существует в версиях, как для смартфонов, так и для КПК. [24]

Wi-Fi и игры

Wi-Fi совместим с игровыми консолями и КПК и позволяет вести сетевую игру через любую точку доступа.

Все игровые консоли седьмого поколения имеют поддержку стандартов Wi-Fi IEEE 802.11g.

Sony PSP имеет поддержку беспроводной сети (AOSS), которая включается переключением находящейся в верхней части консоли кнопки для соединения с хот-спотами Wi-Fi или других беспроводных соединений. [23]

Бесплатный доступ к Интернет через Wi-Fi

Независимо от исходных целей (привлечение клиентов, создание дополнительного удобства или чистый альтруизм) во всём мире и в России, в том числе, растёт количество бесплатных hot-spot, где можно получить доступ к наиболее популярной глобальной сети (Интернет) совершенно бесплатно. Это могут быть и крупные транспортные узлы, где подключиться можно самостоятельно в автоматическом режиме, и бары, где для подключения необходимо попросить карточку доступа у персонала и, даже, просто территории городского ландшафта, являющиеся местом постоянного скопления людей. [10]

Wi-Fi и бытовая техника

Wi-Fi (IEEE 802.11), этот протокол сегодня рассматривается как базовый для перспективных цифровых систем. И не только рассматривается, но уже и активно используется. Например, недавно была выпущена линейка беспроводных LCD-телевизоров Sharp Aquos, у которых дисплей отсоединяется от базовой станции и легко переносится в любое место, хоть на улицу. У Philips есть беспроводные компьютерные дисплеи, позволяющие не привязываться к системным блокам и линиям связи. Кроме того, компания серийно производит целую серию AV-компонентов Streamium для работы в сети по протоколу IEEE 802.11b/g.

Экспансия Wi-Fi начинает распространяться и на car audio. К примеру, компании Ford Motors и Delphi недавно приступили к совместной разработке перспективного интегрированного CD-ресивера, который, помимо традиционного AM/FM-тюнера и CD-проигрывателя, будет включать в себя приемник спутникового радио Sirius и, что самое интересное, встроенный модуль Wi-Fi. Для чего, спросите вы? А для того, чтобы качать с его помощью из Интернета по беспроводной сети музыкальные программы в формате mp3. Столь необычное устройство разрабатывается в расчете на то, что в скором времени повсюду будут созданы беспроводные музыкальные киоски, интегрированные в сети Wi-Fi. Когда это свершится, через ресивер можно будет, не выходя из машины, не только загрузить музыку из Сети или домашнего компьютера, но и оплатить парковку, бензин на заправке, заказать еду и т.д. Разумеется, при условии, что у вас есть пластиковая карточка с оплаченным кредитом для безналичных расчетов. [14]

Безопасность

К сожалению, с приходом новой технологии появляются новые угрозы безопасности и конфиденциальности информации. Wi-Fi задействует протоколы защиты WEP и WPA.

Фаервол/Firewall. Фаервол - это барьер, отгораживающий Вашу собственность от злоумышленников. Фаервол может быть аппаратный или программный. Для среднестатистического пользователя Wi-Fi правильно сконфигурированного программного фаервола должно быть вполне достаточно. Большой популярностью пользуются программы Norton Firewall и ZoneAlarm.

Помните, даже несмотря на то, что провайдер и владелец hot-spot приняли меры по защите Вашей информации в своей беспроводной сети, 100%-ная безопасность Вам не гарантирована. Представьте, что работа в hot-spot - это разговор по таксофону в многолюдном месте. Информация, передаваемая не по защищённому каналу, может стать добычей недобросовестного пользователя этой же сети. Такой злоумышленник не сможет украсть информацию с Вашего компьютера, защищённую фаерволом, но сможет "увидеть" всё, что Вы передаёте по воздуху. Используйте общественные точки доступа для хождения по сайтам, общения и развлечений, а конфиденциальную или финансовую информацию передавайте только по защищённому каналу (SSL), виртуальной сети (VPN) или приберегите её до более надёжного соединения дома или в офисе. [9], [22]

3. Электронный учебник по компьютерным сетям

3.1 Понятие электронного учебника

Очевидно, что основой новой системы современного образования станет электронный учебник, то есть некая совокупность программных средств и решений для передачи, хранения, обновления, использования, контроля усвоения и пр. знаний в процессе обучения. Важно отметить, что современный учебник должен быть оснащен, как средствами прямой (преподаватель (автор) > ученик), так и обратной связи (ученик > преподаватель), а также, возможно и множественной социальной (ученик > ученики и преподаватели) связи.

Сегодня специалисты данного направления, как правило, оперируют понятиями электронное учебное издание (ЭУИ), электронный учебник (ЭУ) или электронное учебное пособие (ЭУП), которые являются устоявшимися и общепризнанными (хотя справедливости ради необходимо отметить, что и здесь есть различные вариации в используемой терминологии).

Основным документом, регламентирующим издание электронных учебников является Межгосударственный стандарт. Электронные издания. Основные виды и выходные сведения. ГОСТ 7.83-2001, который устанавливает основные виды электронных изданий, а также состав и место расположения выходных сведений в электронных изданиях. Документ в первую очередь предназначен для производителей электронных изданий. Этот ГОСТ представляет собой небольшой документ, призванный скорее упорядочить электронные издания с точки зрения их библиотечной и каталожной классификации, нежели помочь разработчикам определиться с технологическими и прочими нюансами их производства.

Для начала представим некоторые общие определения.

Учебник - учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины, ее раздела, части, соответствующее учебной программе, и официально утвержденное в качестве данного вида издания [26].

Допускается создание учебника по отдельному курсу (части учебной дисциплины) при условии, что этот курс входит самостоятельной дидактической единицей в примерный учебный план и для него разрабатывается учебная программа.

Учебное пособие - учебное издание, дополняющее или заменяющее частично или полностью учебник, официально утвержденное в качестве данного вида издания [26].

Учебное пособие, как правило, рассматривается как дополнение к учебнику. Учебное пособие может охватывать не всю дисциплину, а лишь часть (несколько разделов) рекомендованной программы. В отличие от учебника, пособие может включать не только апробированные, общепризнанные знания и положения, но и разные мнения по той или иной проблеме.

Когда в учебный план вводится новая дисциплина или в учебную программу вводятся новые темы, сначала организуется выпуск учебного пособия. Учебник, как правило, создается на базе апробированного пособия.

Электронное учебное издание - издание, созданное на достаточно высоком научно - методическом и техническом уровне, представляющее собой электронную запись учебной (обучающей) информации на магнитные (оптические) носители или размещенную в сетях ЭВМ (локальных, региональных, глобальных).

Электронные учебные издания могут иметь печатную копию и в зависимости от полноты представления учебного материала дисциплины, как и их печатные собратья, подразделяются на электронные учебники и электронные учебные пособия.

Электронный учебник - основное учебное электронное издание по образовательной дисциплине, полностью соответствующее требованиям и основным дидактическим единицам государственного образовательного стандарта специальности.

Электронное учебное пособие - учебное электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее электронный учебник. Содержание электронного учебного пособия должно соответствовать требованиям и содержанию программы образовательной дисциплины, утвержденной в установленном ВУЗом порядке.

Распространенным является взгляд на ЭУИ, как на программно-методический комплекс, позволяющий самостоятельно освоить учебный курс или его раздел и часто объединяющий в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника, лабораторного практикума и пр. ЭУИ не альтернатива, а дополнение к традиционным формам обучения, не заменяет работу студента с книгами, конспектами, сборниками задач и упражнений. Этот “электронный лектор” призван не только сохранить все достоинства обычной книги (учебного пособия), но и в полной мере использовать современные информационные технологии, мультимедийные возможности, предоставляемые компьютером. К таким возможностям могут относиться:

· представление физических, химических и иных процессов в динамике, наглядное представление моделей объектов и процессов, недоступных для непосредственного наблюдения (процессы в микромире и в космосе; процессы, обладающие очень малыми или очень большими характерными временами);

· компьютерное моделирование процессов и объектов, требующих для своего изучения уникальных или дорогостоящих оборудования, материалов, реагентов, а также опасных для жизни и здоровья человека, и их наглядное представление;

· аудиокомментарий автора учебника, включение в учебный материал аудио и видеосюжетов, анимации;

· организация контекстных подсказок, ссылок;

· отлаженная система моментальной навигации (гипертекст);

· быстрое проведение сложных вычислений с представлением результатов в заданном (цифровом или графическом) виде;

· оперативный самоконтроль знаний студента при выполнении им упражнений и тестов.

Помимо уже перечисленного, современное электронное учебное издание может обладать функциями инструмента обмена опытом (прямые, обратные и социальные связи, о которых мы говорили ранее), интегрированными элементами искусственного интеллекта, возможностями контроля усвоения материала и создания индивидуализированного плана обучения для каждого студента и пр. (можно, к примеру, организовать систему получения дополнительных факультативных знаний по запросу для лучшего усвоения изучаемого материала).

Важно отметить, что в учебной среде электронный учебник чаще всего воспринимается как простое переложение содержания традиционных учебных материалов на «компьютерные рельсы», снабженное банком вопросов и заранее заложенных ответов на них. Такое представление является упрощенным, неточным и не дающим полного представления о рассматриваемом явлении. Оно связано с недооценкой потенциальных возможностей воздействия компьютерных средств обучения на когнитивную сферу обучающихся.

Существуют различные мнения о целесообразности использования информационных технологий в учебном процессе. Диапазон этих суждений простирается от чрезмерного превознесения роли таких технологий до их полного отрицания. Различие мнений вызвано тем, что каждый из высказывающихся имеет ограниченный субъективный опыт в этой достаточно новой области знания. Объективная оценка целесообразности применения современных технологий в учебном процессе может быть получена лишь на основе анализа достаточного объема существенной информации по данной теме.

Применение информационных технологий в сфере обучения действительно может привнести дополнительный инновационный элемент, который позитивно повлияет на процесс усвоения новых знаний обучаемыми и вывести его на качественно более высокий уровень.

3.2 Программное обеспечение для создания электронного учебника

Сталкиваясь с необходимостью создания учебника, невольно изучаешь способы создания, программы и языки разметки веб-страниц, используемые для этого.

Все средства создания можно условно разделить на две группы:

- Программы-конструкторы;

- Языки разметки веб-страниц и языки программирования.

В данном обзоре рассмотрим программу-конструктор и тот способ создания, которым я воспользовался.

Способ 1. Среди программ-конструкторов есть программа «Конструктор Электронных учебников», являющаяся одним из простейших представителей этой группы. Создать полноценный учебник в нём практически невозможно, но простейший создать вполне реально. Программа распространяется по свободной лицензии.

На рис. 48 показан интерфейс программы. Рассмотрим каждый элемент и алгоритм создания учебника.

Рисунок 48. Интерфейс программы-конструктора

1)Панель управления проектом. С помощью данной панели можно создать новый проект, открыть старый, сохранить и создать из проекта учебник.

2)Панель информации об учебнике. Здесь можно задать название пособия, информацию об авторе и бегущую строку.

3) Панель информации о программе. Здесь можно узнать версию конструктора и электронный адрес создателя. Также в этой панели расположена кнопка «Выход».

4)Панель работы с содержанием учебника. Здесь создаётся собственно многоуровневое содержание, вставляются или создаются документы, которые будут содержаться в пособии. Предусмотрены функции копирования, удаления, вставки, замены и вырезки.

5)Панель работы с элементами учебника. Здесь можно просмотреть элемент (например, открыть текстовый документ), отредактировать его, переместить по списку элементов вниз или вверх.

6)Панель сортировки элементов. Здесь можно отсортировать по алфавиту как данные в текущем разделе, так и во вложенных разделах.

7)Окно проекта. Здесь отображаются все созданные разделы и вставленные документы.

Вышеперечисленные функции из пунктов 4-6 можно использовать, вызвав нажатием правой кнопки мыши окне проекта контекстное меню.

Алгоритм создания учебника (один из вариантов):

1) Подбор и систематизация аудио-, видео-, документальных материалов.

2) Создание содержания на листе бумаги со всеми разделами и материалами.

3) В панели 1 нажмите кнопку «Новый» и создайте папку, куда будет сохраняться проект. После этого вы увидите, что все кнопки стали активны. В окне проекта появится слово «Содержание».

4) В панели 4 кнопкой «Добавить раздел» создайте все разделы вашего содержания. Чтобы создать новый раздел, а не подраздел, после первого раздела выделите мышкой слово «Содержание» и снова нажмите «Добавить раздел».

5) Кнопкой «Добавить элемент» добавляете в созданные разделы содержания весь подобранный материал. Эта кнопка предлагает два вида добавления элемента: выбрать файлы/паки или создать новый документ. С учётом пункта 1 используем первый способ. После добавления проверьте , что все материалы открываются.

6) На панели 2 введите данные учебника и бегущей строки. На панели 1 сохраните проект. Это удобно, когда после просмотра созданного учебника нужно внести изменения.

6) На панели 1 нажмите кнопку «Создать учебник (exe)». Конструктор сам создаст пособие с указанным в скобках расширением.

Примечание. Если вы пропустили пункты 1 и 2, то вам необходимо пользоваться панелями 5-6. С их помощью вы отредактируете созданные материалы и расположите в необходимом порядке.

Данный алгоритм создания не является однозначно правильным и единственным.

Способ 2. Я воспользовался способом с широкими возможностями. Данный учебник написан c использованием таких технологий как HTML (язык разметки гипертекста) и Java (объектно-ориентированный язык программирования).

Ниже представляю листинг основных элементов учебника.

Главная страница.

<html><head>

<title> Учебник по компьютерным сетям </title>

</head>

<frameset rows="66,56,*" bordercolor="green" border=0>

<frame src="logo.html"scrolling="no" >

<frame src="menu.html"scrolling="no">

<frameset cols="200,*"bordercolor="green">

<frame src="fon.html" name="frame">

<frame src="fon1.html" name="frame1">

</frameset></html>

Страница делится на 4 фрейма (раздела).

«Шапка» учебника.

<html><head>

<title> Учебник по компьютерным сетям </title>

<link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css" />

</head>

<body background="images1.jpg">

<div><img src="а1.jpg"></div>

</body></html>

Описывает самый верхний фрейм.

Панель главного меню.

<html><head>

<title> Учебник по компьютерным сетям </title>

</head>

<body bgcolor="#999999">

<a href="menu2.html" target="frame"><img src="tm.png" height=35 width=140 border=0></a>

<a href="menu3.html" target="frame"><img src="ps.png" height=35 width=140 border=0></a>

<a href="menu4.html" target="frame"><img src="ks.png" height=35 width=140 border=0></a>

</body></html>

На панели находятся три кнопки, отвечающие за основные разделы учебника. Они же продублированы на титульной странице.

Панель бокового меню.

<html><head></head>

<body>

<H2><i><p align="center">Темы</p></i></H2>

<li><a href="1.html" target="frame1">Глава1.История компьютерных сетей.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="2.html" target="frame1">Глава2.Реализация первой компьютерной сети. Развитие глобальной сети и формирование реестра протоколов для обмена информацией.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="3.html" target="frame1">Глава3.Понятие и классификация компьютерных сетей.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="4.html" target="frame1">Глава4.Топологии сетей. Физическое представление сети. Сетевое оборудование.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="5.html" target="frame1">Глава5.Сеть на основе сервера. Логическое представление о работе локальной сети. Модель ISO/OSI.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="6.html" target="frame1">Глава6.Глобальная сеть. Определение Интернет. Адресация в Интернет, IP-адрес, ТСP-порт. Доменная система имен.</a></li>

<hr align="center" width="25%">

<li><a href="7.html" target="frame1">Глава7.Стандарты Интернет. Технология клиент-сервер.</a></li>