А кабели где?

Достаточно быстрая. Достаточно дешевая. Достаточно совместимая. Эти три «достаточно» превратили в свое время технологию Ethernet (несовершенную, как и все остальные) во все покоряющую силу в «проводном» мире.

Сегодня, наконец, расположение планет благоприятствует и беспроводным локальным сетям стандарта 802.11b, работающим на частоте 2,4 ГГц. Они отнюдь не рассматриваются в качестве замены проводных локальных сетей, но привлекают к себе внимание все более и более широкого круга потребителей.

Более 75% читателей, принявших участие в опросе, который Network Magazine проводил в Internet в октябре, заявили, что уже используют беспроводные локальные сети. Нетипичная выборка? Вполне возможно, поскольку некоторые из респондентов откровенно признались в том, что они являются производителями или консультантами, работающими в этой области. Тем не менее их реакция отражает сложившиеся на рынке тенденции.

Всего год назад удачей считалось добиться пропускной способности в 2 Мбит/с между адаптером беспроводной сети и точкой доступа (Access Point, AP — приемопередатчиком, который связывает радиоклиентов с существующей проводной инфраструктурой), а сейчас можно встретить пропускную способность в 5 или даже 6 Мбит/с.

Год назад за клиентский радиоадаптер на базе PC Card приходилось платить около 500 долларов, а за AP — не менее 2000 долларов. Сейчас цены снизились до 100 долларов за радиоадаптер и до 300 долларов — за AP, причем с тем же, если не более высоким, уровнем производительности.

Но что лучше всего — так это решение проблемы совместимости. Еще недавно для полной уверенности в том, что клиентский радиоадаптер и AP будут нормально взаимодействовать друг с другом, их необходимо было покупать у одного и того же производителя. Сейчас на рынке беспроводных локальных сетей работает более 20 производителей, и все выпускаемые ими радиоадаптеры могут взаимодействовать с AP, предлагаемыми любой из этих компаний.

Все эти успехи были достигнуты благодаря стандарту 802.11b и усилиям альянса Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Программа тестирования и присвоения торговой марки, проводимая WECA, оказала неоценимую помощь покупателям, хотя большая часть оборудования, еще не имеющая знак WiFi, также является совместимой.

СТИМУЛ ДЛЯ РАЗВИТИЯ

Совместимость дала возможность использовать такое оборудование беспроводных локальных сетей, о котором ранее и речи быть не могло. Например, если вы приобрели для своего мобильного компьютера радиоадаптер в стандарте 802.11b, то ноутбук можно брать с собой в путешествия и получить широкополосное соединение с Internet в любом отеле, аэропорте, библиотеке или киберкафе, где имеется точка доступа (см. врезку «Это птичка. Это самолет. А это SuperLAN»).

Первой областью применения беспроводных сетей стали склады, служащим которых приходится перемещаться по территории во время обмена данными с сервером. И до сих пор открытое пространство остается «естественной средой обитания» беспроводных сетей, поскольку в таких условиях достигается наилучшая производительность, и пользователи сохраняют свободу передвижения.

В Северной Каролине 110 сенаторов и членов палаты представителей имеют мобильные компьютеры, оснащенные средствами беспроводной связи, что позволяет им получать сообщения электронной почты, использовать информацию из своих календарей и рассматривать законопроекты. По мнению Тома Тейлора, главного разработчика сетевых систем Генеральной ассамблеи шт. Северная Каролина, сеть из 20 AP компании Lucent Technologies (все они находятся в одной подсети) позволяет законодателям свободно передвигаться, не теряя контакта.

Однако чтобы получить доступ к сети, вовсе не обязательно баллотироваться в сенат: другой важной сферой применения беспроводных сетей становятся конференц-центры. В течение вот уже некоторого времени компания Novell создает в месте проведения конференций точки беспроводной связи как для служащих, так и для участников конференций. Есть и более масштабные примеры. Недавно компания Apple развернула 18 AP на Всемирной конференции разработчиков 2000 (2000 Worldwide Developers Conference, WWDC) в г. Сан-Хосе. Беспроводной доступ в Internet предоставлялся и в главном зале, и в выставочном павильоне.

Еще одна область применения — обеспечение беспроводных соединений в самом офисе. Например, конференц-залы предприятий могут быть оборудованы таким образом, чтобы участники совещаний могли принести с собой мобильные компьютеры и, в случае необходимости, воспользоваться ресурсами Internet или просмотреть сообщения электронной почты. Беспроводные локальные сети развертываются также в тех офисах, где рабочие столы находятся в коллективном пользовании большого числа мобильных сотрудников и выделяются каждому из них по потребности. (В этом случае, однако, не очень понятно, почему так важны беспроводные сети. Ведь если сотрудники компании не могут подключить кабель к компьютеру, когда приходят утром в офис, скорее всего, вам вообще вряд ли захочется, чтобы они пользовались ноутбуками!)

Как считают многие участники опроса, беспроводные локальные сети также очень уместны — и как локальное решение, и как система, охватывающая всю территорию, — в тех случаях, когда практически невозможно проложить кабельные соединения. (Например, когда приходится работать в монолитном здании, в помещении с асбестовыми стенами или в доме, имеющем историческое значение и не подлежащем реконструкции.)

В Кремниевой долине некоторые Internet-компании используют беспроводную связь из-за того, что цены на недвижимость очень высоки, а заключить долговременный договор об аренде крайне сложно. При использовании беспроводной связи в новом офисе можно обойтись без затрат на прокладку кабелей, а в случае переезда в другое место не придется оставлять новым хозяевам какое-либо оборудование.

Идея беспроводной связи была доведена до логического завершения в колледже Greenville College в Гринвилле, где 802.11b-совместимыми точками доступа был оснащен весь кампус площадью 24 акра. Как объяснил сетевой администратор Пол Юнкер, первопричиной этого стало желание избежать затрат на оснащение сетевыми соединениями аудиторий, общежитий и библиотек. А теперь сеть из 60 AP позволяет студентам получать сообщения электронной почты и путешествовать в Internet, даже находясь вне зданий колледжа, если на улице стоит хорошая погода. В некоторых стратегически важных местах кампуса, как отметил Юнкер, были установлены внешние антенны с целью обеспечить хорошее качество такого рода соединений. Собственно говоря, соединение по IP легко устанавливается и без дополнительных антенн за пределами большинства зданий кампуса, поскольку радиоволны свободно проникают через окна и стены.

КАКОВЫ ПЕРСПЕКТИВЫ?

Как ни удивительно, но некоторые авиалинии, такие, как Condor — подразделение чартерных рейсов корпорации Lufthansa, устанавливают на своих самолетах клиентские адаптеры стандарта 802.11b. Хотя эти системы и не предназначены для использования во время полета, с их помощью мобильные компьютеры в кабине пилота могут установить связь с наземными информационными системами сразу, как только самолет пристыкуется к «рукаву», соединяющему его со зданием аэропорта.

Беспроводные локальные сети того или иного вида хорошо подходят для дома. Провайдеры услуг могут встраивать устройства беспроводной связи в кабельный модем или маршрутизатор цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL), тем самым давая потребителям возможность обойтись без просверливания новых дырок в стенах дома. (Сторонники оборудования HomeRF со скачкообразной сменой частот до сих пор ведут арьергардные бои за этот рынок. Но 802.11b — это предпочтительный стандарт для любых радиоадаптеров, если их планируется также использовать и в корпоративной среде.)

Благодаря всем этим факторам рынок быстро растет. Специалисты одной из компаний, занимающихся исследованием рынка, — The Phillips Group — считают, что оборот рынка беспроводных сетей в 2004 г. превысит сумму в 1,7 млрд долларов притом, что в 1999 г. аналогичный показатель составлял 300 млн долларов. The Cahners In-Stat Group в своих оценках даже более оптимистична, прогнозируя, что оборот этого рынка к 2003 г. достигнет 2,2 млрд долларов.

Больше года назад Apple начала выпуск мобильных компьютеров со встроенными сетевыми средствами стандарта 802.11b. Сейчас производители компьютеров на базе процессоров Intel, пытавшиеся сначала копировать лишь прозрачный пластик Apple, в конце концов, делают то же самое. В октябре 2000 г. компания IBM выпустила модели ThinkPad со встроенным радиоадаптером, а вскоре ее примеру должны последовать и другие производители.

Большинство новых мобильных компьютеров с целью расширения зоны действия будет оснащаться антеннами, устанавливаемыми с обеих сторон дисплея, кроме того, в них будут встроены мини-разъемы стандарта PCI для установки радиоплат. По словам Криса Хеннингсена, вице-президента по маркетингу компании Intersil, снижение стоимости компонентов позволит производителям предложить сетевые средства в стандарте 802.11b всего за дополнительные 99 долларов и по-прежнему сохранить рентабельность своих систем. К концу 2001 г., как считает Хеннингсен, 802.11b и Bluetooth, скорее всего, будут интегрированы в наборы микросхем для системных плат.

ПОЧТИ ТОВАР МАССОВОГО СПРОСА

Оборудование для беспроводных локальных сетей пока еще не стало товаром массового спроса, подобно сетевым адаптерам и концентраторам для проводных соединений, но уже вплотную приблизилось к этому статусу.

Сейчас выпускается так много оборудования в стандарте 802.11b, что детально обсудить все продукты в рамках одной статьи вряд ли возможно. Краткое описание большинства из них приведено в Таблицах 1—4. Оставшуюся часть статьи мне хотелось бы посвятить обсуждению некоторых моментов, которые следует учитывать при покупке таких систем.

Базовая беспроводная сеть состоит из двух компонентов. Во-первых, это клиентский радиоадаптер, обычно поставляемый в виде карт стандарта PC Card со встроенной антенной. Эти устройства в первую очередь предназначены для мобильных компьютеров, но они также могут устанавливаться и на настольных системах с помощью хост-адаптеров ISA или PCI.

Клиентский радиоадаптер стоит от 99 долларов (за карту Apple, которая поддерживается электроникой, уже используемой в мобильных компьютерах этой компании) до 249 долларов и выше. Выбор производителя чаще всего не играет роли, так как большинство моделей клиентских адаптеров создается на основе наборов микросхем Lucent или Intersil либо приобретается у этих компаний целиком по OEM-соглашениям.

Однако с программными драйверами дело обстоит совсем по-другому. Все радиоадаптеры снабжаются драйверами для Windows 95/98, NT и 2000, а вот Windows CE и Palm поддерживаются далеко не всегда. И лишь у очень немногих адаптеров есть драйверы для Linux, FreeBSD или MacOS. Некоторые драйверы имеют первоклассные средства для контроля за качеством соединений при перемещении пользователя. Кроме того (об этом еще будет сказано далее), в зависимости от выбора драйвера адаптеры могут потреблять разное количество энергии.

Второй компонент сети — это точка доступа AP, которая имеет порт Ethernet и приемопередатчик. AP действует как мост между проводными и беспроводными сетями. Как правило, этот компонент реализует функции трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT), динамического назначения адресов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP), а также функции маршрутизации, часто поддерживая несколько клиентов с помощью одного статического IP-адреса.

Цена аппаратного обеспечения AP варьируется в диапазоне от 280 до 2000 долларов. По мере продвижения вверх по продуктовой линейке какого-либо производителя вы получаете все более быстрые или качественные интерфейсы с проводной сетью, возможность подключения большего числа пользователей, более развитые функции управления. Более дорогие AP также лучше интегрируются в сеть, состоящую из нескольких подсетей, которые необходимы для охвата всего офисного здания. Кроме того, AP могут подключаться к внешней антенне и поддерживать соединения между зданиями, находящимися друг от друга на расстоянии до нескольких километров.

Во многих AP функции приемопередатчиков реализуются в картах PC Card, идентичных тем, которые устанавливаются на клиенте. Это делается во многом для удобства производителей и потребителей. Так, в некоторых случаях в AP можно установить несколько таких карт, поддерживая тем самым большее количество пользователей с помощью одного AP. Или, в случае необходимости, AP можно легко модернизировать для передачи в диапазоне 5 ГГц путем простой замены карты.

ДИАПАЗОН ДЕЙСТВИЯ

Количество необходимых AP напрямую зависит от дальности передачи радиосигнала. Оценка расстояния, на которое будет распространяться радиосигнал, — это в той же степени искусство, как и наука, о чем вам, должно быть, хорошо известно, если вам когда-либо приходилось мучиться с настройкой радиоприемника на нужную радиостанцию, притом, что для ваших соседей это не составляло труда.

Одно известно точно: устройства в стандарте 802.11b имеют меньший радиус действия, когда они работают со скоростью 11 Мбит/с, чем в тех случаях, когда скорость составляет 5,5, 2 или 1 Мбит/с. Вот почему стандарт предусматривает автоматическое снижение скорости обмена для того, чтобы обеспечить приемлемое качество соединения.

При наличии направленной антенны для осуществления передачи в конфигурации «точка-точка», устройства стандарта 802.11b могут поддерживать соединения на расстоянии свыше 10 миль (более 15 км) на самой высокой скорости. Но при использовании неориентированной антенны, как в типичной AP, радиус действия может сократиться всего до 30 м.

В большинстве случаев может потребоваться несколько AP. Обычно они устанавливаются в сети, состоящей из перекрывающихся сот, в которой во избежание помех каждому из соседних AP выделяются различные каналы. По мере перемещения пользователя из одной соты в другую его клиентский драйвер ведет поиск максимально устойчивого сигнала и поддерживает связь.

В общем случае AP должны монтироваться максимально близко к потолку, чтобы сигнал мог проникать за офисные перегородки и другие препятствия. Подведение одновременно Ethernet и электропитания к AP, размещенных таким образом, может оказаться довольно сложной задачей; одна из характеристик AP, на которую следует обратить внимание, — это способность получать электропитание по резервной паре кабеля Категории 5.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Сети в стандарте 802.11b часто называют беспроводным Ethernet, которым, на самом деле, они не являются. По сути, это сети с поддержкой множественного доступа с распознаванием несущей и предотвращением коллизий (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, CSMA/CA), с использованием сигналов «запрос передачи/готов к передаче» (Request to Send/Clear to Send, RTS/CTS). Они также применяют алгоритм отката и должны передавать часть заголовка пакета на скорости 1 Мбит/с, чтобы гарантировать совместимость с унаследованными устройствами стандарта 802.11.

Все это означает, что реальная пропускная способность на самом деле ниже номинальной скорости передачи данных в 11 Мбит/с. Самое быстрое устройство в стандарте 802.11b поддерживает пропускную способность 5,5 Мбит/с. И конечно же пропускная способность распределяется между всеми пользователями, работающими на той же частоте. Другими словами, беспроводная часть любой AP всегда представляет собой концентратор, а не коммутатор.

Увеличить пропускную способность в пределах конкретной соты можно за счет объединения в соте трех AP, работающих на различных частотах. Почему только трех? Потому что, хотя в полосе частот 2,4 ГГц для использования зарезервировано 14 каналов (параметры могут слегка отличаться в разных странах), частоты этих каналов характеризуют только центральную частоту сигнала. На практике передача по методу прямой последовательности в размытом спектре (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) приводит к расширению сигнала настолько, что четкий обмен данными может быть налажен только при использовании не более трех каналов.

Выделение любому конкретному клиенту определенной частоты при наличии многочисленных соединений — процедура весьма утомительная. Она требует ручной конфигурации программного обеспечения на каждом клиенте, и в итоге получается логический, если не физический, эквивалент наскоро «состряпанной» сети. Лучше вообще не пытаться это сделать: действительно, если, к примеру, вам требуется доставить широкополосное видео пятидесяти клиентам одновременно, то современное оборудование беспроводной связи для этого явно не подходит.

ЗАЩИТА

В нашем опросе, проведенном в Internet, 25% участников, заявивших, что они не применяют беспроводные локальные сети, сказали, что главная причина — в неадекватном уровне защиты. И для подобных утверждений есть все основания — вследствие высокого уровня совместимости определить частоты, на которых работают эти системы, поэтому не составляет труда к ним подключиться.

Для решения этой проблемы практически каждая точка доступа AP может либо вручную, либо автоматически генерировать таблицу клиентских MAC-адресов, с которыми она будет разрешать установление соединений. Кроме того, доступ можно разрешать только тем клиентам, которые знают имя сети.

Однако этот подход не позволяет решить проблему перехвата пакетов, передаваемых «по воздуху». Поэтому AP и радиоадаптер разрешают пользователям применять протокол шифрования Wired Equivalent Privacy (WEP). Он опирается на алгоритм шифрования RC 4 компании RSA Data Security с 40- или 128-разрядными ключами. (Некоторые производители утверждают, что используют 64-разрядную реализацию WEP, но в действительности она эквивалентна 40-разрядной реализации, так как дополнительные 24 разряда служат для идентификации устройства в локальной сети.)

Несмотря на то что использование WEP несколько снижает пропускную способность, эта технология заслуживает более пристального внимания. К сожалению, она может добавить забот администратору в первую очередь потому, что предусматривает применение общих ключей, рассылка которых в виде строк из шестнадцатеричных или строк в коде ASCII должна выполняться вручную.

Некоторые производители предлагают свои собственные, нестандартные решения для снятия ограничений WEP. К примеру, компания No Wires Needed выпускает все AP и клиентские адаптеры с их собственными открытыми и личными ключами. При взаимодействии друг с другом они используют алгоритм соглашения о ключах Диффи-Хеллмана для создания разделяемого ключа.

Компания 3Com предлагает иное решение, основу которого составляет шифрование Microsoft Point to Point Encryption (MPPE) на третьем уровне. В этом случае маршрутизатор SuperStack II Router компании 3Com размещается между AP и проводной сетью компании. Пользователи беспроводной локальной сети выполняют регистрацию в сети так же, как при коммутируемых телефонных соединениях, при этом для аутентификации используется информация, хранящаяся в базе данных службы Remote Authentication Dial-In User Service (RADIUS). Затем данные шифруются с помощью MPPE для передачи их от клиента маршрутизатору. AP, предназначенные для предоставления услуг доступа, такие, как AP-1000 компании Lucent, применяют очень похожий метод.

ТРУДНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ

Помимо сложностей защиты при реализации беспроводных локальных сетей возникают проблемы управления, отсутствующие в случае проводных систем. Одна из этих проблем связана с поддержкой мобильных клиентов.

Стандарт 802.11b не отличается конкретикой в разделе, описывающем роуминг. Поэтому, чтобы обеспечить надежную передачу эстафеты от одной соты к другой, вам, весьма возможно, придется приобретать все AP у одного производителя. Но даже и в этом случае могут возникнуть проблемы, когда клиенты переходят из одной подсети в другую.

Если пользователи просто перемещаются из одного стационарного положения в другое, возможно, с одного рабочего стола на другой, то IP-адреса можно раздавать им с помощью сервера DHCP. В таком случае пользователей следует обучить, как освобождать и обновлять аренду адреса, когда это требуется.

Ситуация намного усложняется, если пользователи все время находятся в движении. Одно из возможных решений — Mobile IP, реализованное компанией 3Com. Когда клиент покидает зону обслуживания своей домашней точки AP и попадает в другую подсеть, новая AP создает туннель между клиентом и его домашнией AP, а затем передает по нему весь трафик. (Более подробную информацию о Mobile IP можно найти в статье Р. Ричардсона «Mobile IP выходит на широкую дорогу», в декабрьском номере LAN за 1999 г.)

Традиционно производители снабжают свои AP фирменными программами управления. Лишь некоторые из них поддерживают управление через последовательный порт или посредством Web либо используют еще какой-нибудь способ внесения изменений в конфигурацию многочисленных AP предприятия. Ситуация, хотя и медленно, но меняется, однако это по-прежнему остается одной из основных причин для использования AP от одного производителя, даже если продукты являются совместимыми во всех других отношениях.

ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ

Одна из важнейших особенностей оборудования для беспроводных локальных сетей состоит в том, что оно не имеет шнуров. Но если мобильный компьютер приходится постоянно держать включенным в сеть питания, поскольку его радиоадаптер быстро расходует энергию батарей, то в чем же выигрыш?

Следовательно, энергопотребление является очень важной характеристикой таких систем. К сожалению, определить ее на основе спецификаций, предлагаемых производителями, практически невозможно. Некоторые противопоставляют технологию на 3,5 В технологии на 5 В, но в реальной жизни они отличаются незначительно. Энергопотребление от адаптера к адаптеру варьируется в широких пределах — меньше всего энергии потребляют продукты компании No Wires Needed, но это непосредственно сказывается на фактической пропускной способности.

Не менее важным остается вопрос об опасности беспроводных сетей для здоровья человека. Этот вопрос, скорее всего, будет обсуждаться еще десятилетия, подобно тому, как вот уже долгие годы служит предметом дискуссий безопасность линий электропередач. Однако беспроводные локальные сети намного безопаснее, чем микроволновые печи и сотовые телефоны.

Так, в любой момент времени в сети активен лишь один передатчик. Следовательно, общая мощность излучения всей сети, состоящей, скажем, из 100 узлов, эквивалентна мощности излучения одного передатчика — как правило, она составляет около 33 мВт. Что же касается риска для любого конкретного пользователя, то радиоадаптер может быть подключен к сети и готов к использованию, но он останется в неработающем состоянии до тех пор, пока реально не потребуется для передачи данных. В этом состоит отличие адаптеров беспроводных сетей от сотовых телефонов, которые всегда излучают энергию около 600 мВт вне зависимости от того, используются они в данный момент или нет.

BLUETOOTH И НЕ ТОЛЬКО

Через несколько месяцев после начала рекламной шумихи наконец была представлена альтернативная технология беспроводных сетей — Bluetooth (см. статью «По зубам ли Bluetooth сетевые технологии?» в этом номере). Хотя Bluetooth не разрабатывалась как технология локальных сетей, ее можно использовать в таком качестве при наличии необходимого программного обеспечения. Вносит ли эта технология сумятицу на рынок или является основой для полезных служб, зависит от точки зрения — такие провайдеры, как Cerulic, даже предлагают Bluetooth как способ обеспечения выхода в Internet в аэропортах.

Bluetooth не заменит оборудование для беспроводных локальных сетей, поскольку ее максимальная пропускная способность составляет всего около 800 Кбит/с. Главной целью разработки данной технологии была минимизация энергопотребления, в силу чего она имеет весьма ограниченный радиус действия. И, кроме того, в Bluetooth не предусмотрены процедуры обеспечения перехода от одной AP к другой. Таким образом, использование этой технологии для охвата всего офиса с помощью нескольких AP оказывается крайне затруднительным, если не сказать больше.

Что же может прийти на смену сегодняшним беспроводным локальным сетям, работающим на частоте 2,4 ГГц? В ближайшие год — или два, три или четыре, в зависимости от того, у кого вы спрашиваете, — их место займут системы, работающие в полосе частот 5 ГГц. Базирующиеся на стандартах 802.11a и HiperLAN2 или, что еще лучше, на некотором объединении этих двух стандартов в соответствии с предложением 5-UP, они смогут обеспечить пропускную способность в 54 Мбит/с и будут защищены от помех.

Стоит ли подождать? Это решать вам. Однако законы физики говорят о том, что системы, работающие на частоте 5 ГГц, при прочих равных условиях, будут иметь более высокий уровень энергопотребления и более ограниченный радиус действия.

Это птица. Это самолет. А это SuperLAN