Интерес к беспроводным сетям растет в геометрической прогрессии с момента утверждения стандарта 802.11b в конце 1999 г. Однако его высокоскоростные наследники уже готовы к старту, а комитет по стандартизации уделяет пристальное внимание требованиям к безопасности. Беспроводные сети становятся пригодными для работы в общественных местах и зданиях.

Какое исследование рынка ИТ не возьми, везде кривая сбыта оборудования для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Network, WLAN) идет вверх. Эксперты Dell?Oro Group сообщают об увеличении количества пользователей таких сетей на 21% в одном только IV квартале. Аналитики IDC на конец 2004 г. прогнозируют рост общего числа пользователей WLAN во всем мире на 24,6 млн. Совокупный оборот на рынке WLAN составил в прошедшем году, по заявлению представителей компании Dell?Oro, 414,16 млн евро, причем Cisco Systems удерживала пятую часть всего рынка. Доля американских производителей оборудования, Buffalo Technology, Linksys и D-Link, выросла на 36,28 и 44%.

В компании Cahners In-Stat-Group, например, исходят из того, что количество ежегодно производимых точек доступа 802.11 за период с 2001 по 2005 г. утроится: в 2001 г. их насчитывалось 1,2 млн, а в 2004 г. это число должно увеличиться приблизительно до 3,5 млн. Картина с сетевыми картами 802.11, по утверждению специалистов Cahners, выглядит почти так же. Исходя из 6,3 млн проданных в 2001 г. адаптеров, в 2005 г. можно ожидать продажу 19,4 млн карт WLAN каждый год.

Рисунок 1. Количество устройств Wi-Fi для домашнего использования растет сегодня гораздо быстрее, чем число устройств для коммерческой эксплуатации. До 2006 г. профессиональный рынок в количественном отношении опередит домашний (данные в тысячах).

Источник: Cahners In-Stat

Еще более положительно ситуация оценивается в исследовании, которое компания Gartner Dataquest провела в сентябре 2002 г.: в соответствии с его результатами поставки оборудования для беспроводных локальных сетей в текущем году вырастут на 73%. Учитывая, что прогноз продаж на 2002 г. составлял 15,5 млн единиц, продажи в 2003 г. должны дойти до 26,5 млн. Оборот увеличится с 2,1 млрд долларов в 2002 г. до 2,8 млрд в 2003 г., т. е. на 26%. И предел пока еще не достигнут: вплоть до 2007 г. прогнозируется развитие беспроводных сетей.

Импульс для следующего мощного скачка, по мнению маркетологов, может быть дан профессиональными пользователями мобильных устройств. Растущая база ноутбуков, портативных и карманных компьютеров с набором функций для беспроводных сетей потребует возможности доступа в беспроводную сеть из самых различных мест. В частности, представители компании Gartner относят к ним дома удаленных работников, общественные места, а также отдаленные части офисных зданий или территорий. По прогнозам Gartner, уже к концу 2003 г. около 50% мобильных устройств будет оснащено средствами доступа к беспроводной сети, а в 2007 г. — девять из десяти. В декабре 2000 г. доля такой техники составляла всего лишь 9%.

Высокий рыночный потенциал привлек, по наблюдениям специалистов Gartner, огромное количество производителей. Так, уже в 2000 г. оборудование для беспроводных локальных сетей предлагало более 70 компаний. В 2002 г. к этому списку добавился еще целый ряд производителей. «Естественный отбор» среди них становится, по сути, неизбежным. К 2005 г., как ожидает Gartner, на рынке останутся лишь шесть или семь производителей адаптеров для беспроводных сетей. Места для тех, кто производит инфраструктурные элементы, должно быть больше, поскольку имеется гораздо больше возможностей для дифференциации. Хорошим примером, отражающим данную тенденцию развития, является Intel. Эта компания недавно официально отказалась от продвижения оборудования для нижнего сегмента беспроводных сетей (серия Anypoint). Для конечных продуктов Intel ограничилась серией Pro-/Wireless, куда входят также устройства со скоростью до 54 Мбит/с. Руководство Intel очень быстро осознало, что профессиональный сегмент рынка открывает гораздо более широкие возможности для развития, чем сегмент домашнего и полупрофессионального оборудования, за который и так уже шли ожесточенные конкурентные бои. Кроме того, свое положение на рынке беспроводных сетей Intel собирается укрепить за счет выпуска микросхем. Во время форума разработчиков Intel в Сан-Хосе было объявлено, что уже во II квартале 2003 г. компания выпустит на рынок процессоры со встроенной поддержкой беспроводных сетей.

В Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе, по прогнозам Gartner, ожидаются наиболее быстрые темпы распространения беспроводных сетей. Действовавшие в Европе ограничения очень сильно тормозили развитие рынка оборудования для беспроводных локальных сетей, прежде всего варианта 802.11а для частотного диапазона до 5 ГГц (см. врезку «Быстрые беспроводные локальные сети стандарта 802.11а в Германии»). Принятые не так давно новые законы помогут преодолеть это препятствие. В Азиатско-Тихоокеанском регионе в последнее время наблюдается необычайное повышение спроса на мобильные компьютеры, и многие из их владельцев уже хотят иметь доступ в локальные сети без использования проводов.

В компании Frost&Sullivan, занимающейся исследованиями рынка, к 2006 г. ожидают повышения годового оборота компонентов для беспроводных сетей почти до 1 млрд долларов. По утверждению маркетологов из Juniper Research, мировой рынок беспроводных локальных сетей в 2007 г. достигнет объема в 9,5 млрд долларов, причем 2,75 млрд придется на долю Европы.

СТАНДАРТЫ СТАНОВЯТСЯ СЛОЖНЕЕ

Когда после почти десяти лет задержек и проволочек был принят IEEE 802.11 (без дополнений) и появился таким образом первый стандарт для беспроводных локальных сетей, особой радости никто не испытывал. Слишком уж низкой оказалась скорость передачи данных — от 1 до 3 Мбит/с. Кроме того, он предоставлял чересчур много степеней свободы, определяя только минимальный общий знаменатель, так что в действительности продукты различных производителей не могли взаимодействовать друг с другом. Настоящий прорыв произошел лишь спустя два года с появлением стандартов 802.11а и 802.11b, опубликованных в ноябре 1999 г. И если 802.11а на тот момент представлял собой скорее теоретическую декларацию по причине отсутствия необходимого набора микросхем, то второй стандарт, 802.11b, уже мог активно реализовываться в различных продуктах. Как и его предшественник, 802.11, стандарт 802.11b рассчитан на работу в полосе частот 2,4 ГГц, предназначенной для промышленных, научных и медицинских целей (Industrial, Scientific Medical, ISM) и не требующей получения лицензии для работы в большинстве стран мира. За номинальную скорость передачи данных приняли 11 Мбит/с (с ее автоматическим снижением до 5, 3 и 1 Мбит/с в случае ухудшения условий соединения). И впервые с обеспечением конфиденциальности на уровне проводных систем (Wired Equivalent Privacy, WEP) появилась стандартизированная функция безопасности (шифрование с ключом длиной 64 бит). С такими характеристиками комитет по беспроводным локальным сетям, по всей видимости, попал в яблочко, потому что сбыт оборудования начал резко расти.

Наряду со стандартом 802.11 появился приспособленный для европейских особенностей стандарт Hiperlan2 от Европейского института стандартов по телекоммуникациям (European Telecommunications Standards Institute, ETSI). В некоторых деталях он совпадал с 802.11, при этом включал механизмы для контроля помех, а также функции для передачи голосовых данных, но диапазон частот 5 ГГц делился иным способом. Правда, в беспроводных локальных сетях третьего поколения он едва ли будет играть сколько-нибудь важную роль — рынок, где доминируют американские производители, уже сделал свой выбор в пользу 802.11а. С этим стандартом связывают большие ожидания относительно будущего беспроводных локальных сетей, ведь обеспечиваемая им скорость передачи данных достигает 54 Мбит/с, т. е. в пять раз больше по сравнению с 802.11b. Тема безопасности снова встала на повестку дня после того, как летом прошлого года был сенсационно взломан WEP, и теперь благодаря Internet каждый может узнать, как это можно сделать более или менее простыми средствами.

Уже давно рабочая группа «i» в IEEE трудится над следующими стандартами безопасности беспроводных локальных сетей. На представительном заседании в ноябре 2001 г., где определялись направления развития, был выслушан ряд предложений по доработке слабых мест механизма безопасности WEP. Важной составной части нового должна стать процедура смены ключей. Этот метод должен обеспечить очень быструю автоматическую смену ключей в беспроводной локальной сети, чтобы у проникшего в сеть извне просто не оставалось бы времени для сбора всех необходимых для взлома ключа данных. Еще одним препятствием для хакера станет хранение информации о ключе в разных местах пакета данных (Per Packet Mixing), а также постоянная перемена следования самих пакетов (изменение порядка, resequencing). Четвертый механизм безопасности называется «проверка целостности сообщения» (Message Integrity Check, MIC): он призван воспрепятствовать скрытому манипулированию данными при их пересылке от отправителя к получателю. Все эти предложения, внесенные, в основном, специалистами компаний 3Com, Cisco и RSA, составляют временный протокол обеспечения целостности ключа (Temporal Key Integrity Protocol, TKIP). Вместе с механизмом аутентификации созданного в Microsoft протокола 802.11х в качестве составной части 802.11i новый стандарт безопасности должен обеспечивать абсолютную защиту от взлома.

Главная ответственность ложится на усовершенствованный стандарт шифрования данных (Advanced Encryption Standard, AES), наследника стандарта шифрования данных (Data Encryption Standard, DES), дополнительный вариант кодировки, входящий в TKIP. AES основан на разработанном бельгийскими специалистами алгоритме Rijndael, считающемся достаточно надежным. По аналогии с DES должен появиться также и тройной его вариант. Единственная проблема заключается в том, что все эти подходы, кроме стандарта 802.11х, пока еще не утверждены и не реализованы в конкретных продуктах. Однако в этом году сложившаяся ситуация должна в корне измениться. А пока стандартная фраза производителей оборудования для беспроводных локальных сетей звучит следующим образом: «Если вы действительно хотите абсолютной безопасности, то используйте для беспроводных сетей технику виртуальных частных сетей».

Единственным достойным внимания конкурентом стандарта 802.11а как крупнейшего стандарта для беспроводных локальных сетей является 802.11g с той же скоростью 54 Мбит/с. Большой скорости передачи данных 802.11g достигает благодаря улучшенной техники модуляции, два способа которой являются обязательными: манипуляция дополнительным кодом (Complementary Code Keying, ССK), как в стандарте 802.11b, и ортогональное мультиплексирование с разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), применяемое в 802.11а. На выбор будут представлены еще два вида модуляции. Преимущество стандарта 802.11g состоит в обратной совместимости (оговоренной в стандарте) с 802.11b. Правда, есть и недостатки: диапазон частот 2,4 ГГц уже практически исчерпан, и в нем могут создаваться помехи от работающих микроволновых печей или радиосистем короткого радиуса действия (например, Bluetooth).

Чтобы, однако, стандарт 802.11g не получил в Европе явного преимущества, по всей видимости, появится подстандарт для 802.11а, где будут выполнены оба требования регулирующих органов (на европейском уровне — это Комитет по электронным коммуникациям (Electronic Communicattion Committee, ECC)): динамический выбор частот (Dynamic Frequency Selection, DFS) и регулирование мощности передачи (Transmission Power Control, TPC). Специалисты ожидают, что Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) опубликует спецификацию для введенного подстандарта 802.11h в ближайшее время. При этом 802.11h не станет полноценным стандартом для беспроводных локальных сетей в диапазоне 5 ГГц, а всего лишь дополнит 802.11а так же, как упомянутый уже 802.11i используется для обеспечения безопасности, а 802.11е — для передачи голосовых данных.

БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ В ОБЩЕСТВЕННЫХ МЕСТАХ

Когда немецкое Общество регулирования телекоммуникаций и почты принимало решение об освобождении новых частот в диапазоне 5 ГГц для использования их беспроводными локальными сетями, в сопроводительных документах и пояснениях было подчеркнуто, что оно не видит никаких опасностей с их стороны для мобильной сети связи UMTS при применении в так называемых «горячих точках». Ограничения, связанные с разрешением использования полосы 5 ГГц, заставляют поверить в убедительность этой точки зрения. Однако количество работающих в диапазоне 2,4 ГГц «горячих точек» по стандарту 802.11b уже достигло значительного числа и быстро растет. С появлением 802.11h «горячие точки» 5 ГГц становятся возможными по крайней мере для применения в помещениях. Но как долго Общество регулирования телекоммуникаций и почты сможет придерживаться своей жесткой позиции в отношении их наружного использования? Союз совместимости беспроводного Ethernet (Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA — промышленное объединение для обеспечения возможности взаимодействия продуктов WLAN различных производителей) в любом случае ожидает — так же как и многочисленные соответствующие аналитики, — что к 2006 г. в Европе уже будет установлено более 100 тыс. «горячих точек», к которым станут обращаться 25 млн пользователей.

«Горячие точки» предоставляют владельцам соответствующим образом оснащенных ноутбуков и карманных компьютеров высокоскоростной доступ в Internet посредством радиосети. Большинство предлагаемых до сих пор решений, правда, рудиментарно по своим характеристикам и возможностям. Во многих случаях широкополосное соединение с Internet должно предоставляться пользователю «горячей точки» бесплатно, потому что пока не ясно, как производить расчеты. Сомнения вызывает тот факт, что имеющиеся на данный момент отдельные «островки» будут приняты клиентами как долгосрочное решение. В длительной перспективе высокие административные издержки для выбранных целевых групп представляются едва ли приемлемыми. Так, человеку, уехавшему в командировку, вряд ли понравится на каждом новом месте использовать новую карту предоплаты (единственная пока доступная модель расчетов).

Чтобы технология беспроводных локальных сетей могла закрепиться на рынке услуг, ее сторонники должны предложить альтернативы для обеспечения более комфортного беспроводного доступа в Internet. В качестве поставщиков такой услуги — наряду с провайдерами «горячих точек» — могут выступать провайдеры услуг беспроводного Internet (Wireless Internet Service Provider, WISP), у которых имеется одна или несколько «горячих точек» в различных местах. Отдельные «горячие точки» при этом могут работать и предлагаться автономно или входить в локальную сеть WISP. При этом главная роль отводится не построению собственной инфраструктуры, а единой службе доступа, включая систему расчетов. Виртуальные провайдеры услуг беспроводного Internet (Virtual WISP) не имеют собственных «горячих точек», но заключают договор роуминга с отдельными владельцами беспроводных локальных сетей и формируют собственный круг клиентов, заинтересованных в использовании служб WLAN.

Рисунок 2. Семейство WLAN стандарта 802.11b от компании 3Com. Адаптеры спецификации PCMCIA обладают такой любопытной деталью, как выдвижная антенна Xjack.

Кроме того, для абонентов мобильной связи технология WLAN предлагает интересную модель взаимодействия: провайдеры могут предоставлять своим клиентам гибкие модели предоплаты и роуминга. Клиент мобильной связи на определенной стартовой странице «горячей точки» WLAN оставляет номер своего мобильного телефона для аутентификации и затем получает от провайдера сообщение SMS с кодом доступа. После ввода этого уникального кода ему предоставляются услуги WLAN. Стоимость пользования, включая индивидуально рассчитываемое содержимое, может быть выслана клиенту — если он того пожелает — в качестве позиции счета оплаты за мобильный телефон.

Благодаря распространению «горячих точек» возникает новое поле деятельности для поставщиков биллинговых решений. Такие игроки на рынке, как Bluesign Software, уже ведут интенсивные переговоры с потенциальными адресатами. Например, линия продукции Miranda от Bluesign позволяет различным провайдерам эксплуатировать мелкие и средние точки доступа WLAN, а также использовать более крупные объединения «горячих точек» в коммерческих целях. «Мы рассматриваем свою деятельность как толчок для развития бизнеса, — утверждает Юрген Блезер, коммерческий директор Bluesign. — Технология позволяет расширить области применения, а наша продукция предназначена для ускорения возникновения и распространения «горячих точек». Спрос есть».

Таким образом, можно предвидеть, что «горячие точки» WLAN за достаточно небольшой срок смогут составить конкуренцию сетям мобильной связи — на данный момент GPRS, а в будущем — и UMTS. Если владельцы «горячих точек» не будут повторять старых ошибок, как, например, огромные цены за телефонные разговоры в отелях во всем мире, то тогда не должно возникать проблем ни в плане стоимости, ни в плане скорости передачи данных и количества и качества услуг по сравнению с UMTS. Это скверный вариант развития событий для держателей лицензий UMTS: быстрой сети мобильной связи остается лишь действительно мобильная часть услуг. А вот достижение при этом необходимых для прибыльной эксплуатации UMTS оборотов является более чем сомнительно.

ИНФРАСТРУКТУРА WLAN НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

Технология беспроводной локальной сети обещает независимость от кабелей. Ирония судьбы заключается в том, что в случае большинства крупных инсталляций WLAN придется прокладывать новые кабельные сети или устанавливать новые коммутаторы. Причина в том, что распределенные по территории всего предприятия точки доступа должна связывать кабельная проводка. В результате возникает проблема с физической и логической сегментацией кабельной сетевой инфраструктуры. Четкая упорядоченность в соответствии с пространственными и организационными особенностями, например расположением этажей или рабочих групп, будет неизбежно нарушаться пользователями беспроводных локальных сетей, поскольку им требуется входить в сеть через распределенные по всему предприятию точки доступа.

Очень часто проблема решается так, что все точки доступа беспроводной локальной сети соединяются в одну общую подсеть — либо физически путем подключения кабелей к одному маршрутизатору/коммутатору, либо логически за счет построения сложных виртуальных локальных сетей с использованием нескольких коммутаторов. Впрочем, это влечет за собой целый ряд трудностей: сетевую инфраструктуру необходимо изменить, чтобы приспособить к единственной подсети, охватывающей все здание или всю территорию. Эта новая конфигурация может потребовать значительных издержек на проектирование, планирование и тестирование. Могущая впоследствии возникнуть необходимость организации дополнительных точек доступа WLAN еще более обостряет ситуацию. Наконец, из-за этой сложности теряется большая часть потенциальных применений, где беспроводные сети могли бы предложить быстрое построение и высокую гибкость.

Рисунок 3. Соединительная система от компании Reefedge предлагает надежную симметричную аутентификацию на базе шифрования с применением протокола защищенных сокетов (Secure Sockets Layer, SSL). Динамическая архитектура IPSec обеспечивает равномерное распределение всех рабочих процессов IPSec между имеющимися в сети пограничными контроллерами.

До сих пор лишь немногие производители в области беспроводных локальных сетей принимали во внимание эту проблему. Одной из первых стала американская компания Reefedge. Дополнительно к таким классическим компонентам инфраструктуры беспроводной локальной сети, как точки доступа, антенны и адаптеры, она вводит еще соединительный сервер в качестве центральной станции наблюдения и управления, а также пограничный контроллер в качестве соединительного звена между точками вызова и кабельной инфраструктурой. Пограничный контроллер необходим для обеспечения безопасности на всех уровнях — аутентификации, контроля доступа и шифрования. Пограничные контроллеры отвечают также за полную свободу перемещения между подсетями.

Напряженное совершенствование беспроводных локальных сетей наблюдается на многих «фронтах»: увеличение скорости, безопасность, «горячие точки» и системы расчета для них, а также инфраструктура. Все нацелено на повышение потенциала применения беспроводных сетей с тем, чтобы они стали прибыльной альтернативой как в общественном сегменте, так и в громадных по размерам корпоративных инсталляциях. Владельцы более мелких предприятий и малых или домашних офисов из-за активной конкуренции между производителями могут приобрести все необходимое для организации несложной беспроводной сети по достаточно низкой цене.

Штефан Мучлер — шеф-корреспондент LANline. С ним можно связаться по адресу: sm@lanline.awi.de.

Быстрые беспроводные локальные сети стандарта 802.11а в Германии

Чтобы содействовать развитию рынка быстрых беспроводных локальных сетей в Европе, Общество регулирования телекоммуникаций и почты в прошлом году приняло новые правила на использование частотного диапазона 5 ГГц, которое специальным решением расширяет существующие положения. Они разрешают предприятиям применять беспроводные локальные сети стандарта 802.11а. Однако некоторые ограничения на частоты и максимально разрешенный уровень сигнала по-прежнему остаются. Так, Общество регулирования телекоммуникаций и почты, опираясь на Комитет по электронным коммуникациям, освободило для этих целей частоты от 5150 до 5350 МГц и от 5470 до 5725 МГц. В результате получается восемь пригодных для использования каналов, которые, правда, предназначены только для систем внутреннего пользования. Верхний частотный диапазон полностью лежит ниже частотного блока, который, в соответствии со стандартом 802.11а, предназначен для внешнего использования с четырьмя каналами (от 5725 до 5825 МГц). Тем самым отпадает, по крайней мере, при настоящем положении вещей, возможность соединения зданий при помощи внешних антенн. Кроме того, в соответствии с правилами Общества регулирования телекоммуникаций и почты, не разрешается вещание на общественные места.

В решении WLAN на базе стандарта 802.11а отсутствуют также расширения DFS/TPC, поэтому разрешенный частотный диапазон сужается до полосы от 5150 до 5250 МГц, т. е. всего лишь до четырех каналов. По этим четырем каналам (против 12 того же стандарта в США) максимальная мощность передачи достигает 50 мВт при снятии измерений с антенны (в США данные о мощности передачи основаны на радиоэлектронной части; при сравнении с европейскими значениями следует также учитывать, что выигрыш от антенны достигает 6 дБ в соответствии с увеличением мощности в четыре раза). Если же DFS и TPC все же реализованы, то, по данным Общества регулирования телекоммуникаций и почты, возможно повышение мощности до 200 мВт, а количества каналов — до восьми. Радиус действия сетей, работающих по стандарту 802.11а, таким образом, составляет около 100 м.