October 17th, 2020

Примеры сетей: Таненбаум, 1.5

Предыдущие посты по теме:Collapse )

Прочел раздел 1.5 «Примеры сетей» главы 1 «Введение».

Раздел разбит на четыре подраздела, посвященных отдельным видам сетей: интернет, мобильные телефонные сети 3G (третьего поколения), беспроводные ЛВС («локальная вычислительная сеть» или просто «локальная сеть»; по-английски — LAN — «local area network») стандарта 802.11 (более известные под названием «Wi-Fi», по-русски произносится «вайфай»), сети по технологии RFID и сенсорные сети.

Подраздел, посвященный интернету, начинается с краткой истории интернета. Откуда взялось агентство «ARPA» и как оно создало сеть «ARPANET», прародителя современного интернета. Идеи Пола Бэрана (Paul Baran) по перестройке телефонной сети и превращению ее в более надежную распределенную систему с коммутацией цифровых пакетов. Как эти идеи были отвергнуты монополистом в сфере телефонных сетей, компанией «AT&T». На каком аппаратном и программном обеспечении была построена сеть «ARPANET». Как не нашлось специалиста по программному обеспечению «ARPANET» и за написание программ пришлось взяться вчерашним студентам-аспирантам. Схема развития сети «ARPANET» в первые годы ее существования: 1969-1972. Создание модели TCP/IP и ее протоколов. Включение модели TCP/IP в очередной релиз операционной системы UNIX университета Беркли, создание программного интерфейса под названием «сокеты». Распространение модели TCP/IP, появление DNS.

История интернета продолжается с созданием сети NSFNET, детища научного фонда NSF. NSFNET открыла доступ к рождающемуся интернету для любого университета США, а не только тем, у кого есть контракт с агентством «ARPA». Передача этой сети в руки коммерсантов (до этого этой сетью можно было пользоваться только на некоммерческой основе). Появление точек доступа к сети, которые назывались NAP (network access point). Появление WWW.

От истории интернета переходим к его современному устройству (архитектуре интернета). Дана упрощенная схема его архитектуры. Кто такие ISP (провайдеры интернета, internet service provider). Способы присоединения к сети провайдера: 1) устаревший «диалап» (калька с английского «dial-up», что по-русски означает «набор телефонного номера» или «дозвон»), 2) с помощью технологии DSL по той же телефонной линии, 3) по дорогостоящему оптоволокну, 4) через малораспространенные в России сети кабельного телевидения, 5) через мобильные телефонные сети.

Технология DSL (digital subscriber line), цифровая передача данных по телефонной линии. Модем DSL со стороны пользователя. Устройство DSLAM (мультиплексор) со стороны провайдера.

Интернет через сеть кабельного телевидения. Кабельный модем со стороны пользователя, устройство CMTS со стороны провайдера.

Скорости передачи данных. Широкополосный интернет. Дизайн прокладки оптоволокна до дома пользователя — FTTH (fiber to the home).

Что такое «точка присутствия» в сети провайдера (POP — point of presence). Что такое магистральная (базовая) линия в сети провайдера (по-английски «backbone»). Что такое IXP (internet exchange point), точка обмена интернет-трафиком между сетями провайдеров. Виды провайдеров: мелкие, крупные и провайдеры первого уровня. Плата за транзит. Датацентры. Серверные фермы. Услуги хостинга и колокации. Услуга предоставления виртуальных машин.

Что такое «интранет» (локальная корпоративная сеть, работающая по технологиям интернета).

Подраздел, посвященный мобильным телефонным сетям 3G (третьего поколения). История поколений мобильных телефонных сетей. Одна из популярнейших таких сетей первого поколения (1G) в США — AMPS (advanced mobile phone system) — была развернута в 1982 году. Второе поколение (2G) таких сетей отметилось переходом на передачу голосового вызова в цифровой форме. Популярнейшим примером такой сети стала GSM (Global System for Mobile communications), развернутая в 1991 году.

Третье поколение (3G) начало развертываться в 2001 году и предлагало уже цифровую передачу и голоса, и других данных. Популярнейший пример этого поколения — UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) с технологией WCDMA.

Торговля на аукционах государственными лицензиями на полосы частот. Почему для архитектуры мобильных телефонных сетей был выбран сотовый дизайн. Устройство сотового дизайна. Ячейки и базовые станции.

Современное устройство сотовых сетей из двух частей: сеть радиодоступа, базовая сеть. Что такое RNC (контроллер радиосети). Противоборство сетей без установления соединения (пакетных) против сетей с установлением соединения (с коммутацией каналов), то есть война технологий интернета против технологий телефона.

Что такое передача мобильного устройства от одной базовой станции к другой (handover) при движении этого мобильного устройства. Мягкая передача (soft handover) против жесткой передачи (hard handover). Что такое HSS (Home Subscriber Server) и как в нем хранятся данные об абонентах и их местонахождении в любой момент времени.

Что такое SIM-карта («симка»), и как и для чего она появилась. Разработка сетей четвертого поколения (4G): технологии LTE и WiMAX.

Подраздел, посвященный беспроводным локальным сетям стандарта 802.11 (Wi-Fi или «вайфай»). Почему появились такие сети (люди хотели приходить в какое-либо помещение со своим ноутбуком и сразу же (мгновенно) получать доступ к местному интернету без всяких усилий по подключению кабелей и настройке программ).

Чем вайфай отличается от мобильных телефонных сетей (у вайфая меньше охват, потому такие сети и называются локальными; для начала работы вайфая не требуется покупать на аукционе за громадные деньги лицензию на полосу частот у государства, так как для файфая используются так называемые полосы частот из группы ISM («industrial, scientific, medical», по-русски «для промышленных, научных и медицинских целей»; это специальные полосы частот, выделенные для бесплатного использования в указанных целях)).

Устройство таких сетей. Точки доступа (AP, access point) или базовые станции. Два вида таких сетей: с точками доступа и без них (последние еще называют «ad hoc network»).

Замирания сигнала из-за многолучевого распространения (multipath fading). Разнесение путей (path diversity). Что такое OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов). Метод CSMA (Carrier Sense Multiple Access) для недопущения коллизий. Сеть «ALOHANET» на Гавайях. Проблема мобильности. Проблема безопасности.

Подраздел, посвященный сетям по технологии RFID и сенсорным сетям. RFID — radio frequency identification (радиочастотная идентификация). Метки RFID представляют из себя микрочипы. Считыватель таких меток, соответственно, считывает информацию с них. Такие метки призваны заменить штрихкоды и не только.

Метки RFID бывают пассивными (не имеют своего источника питания, получают энергию от считывателя меток через радиоволны) и активными (есть свой источник питания, но такие метки используются гораздо реже пассивных). Виды технологии RFID: ультравысокочастотная, высокочастотная, низкочастотная. Проблема безопасности. Вирусы в сетях RFID.

Сенсорные сети — это шаг вперед от технологии RFID. Здесь каждый сенсор (метка) обладает кучей датчиков (температуры, вибраций, движения), большими вычислительными возможностями, может самостоятельно получать энергию от вибраций или от солнца. Сенсоры могут самоорганизовываться в сеть, в которой каждый сенсор может быть ретранслятором. В итоге данные передаются в точку сбора информации.

Сенсорные сети используются для изучения птичьих стай и мест их поселения, миграции диких животных, а в торговле, например, можно отслеживать состояние и пройденный путь для различных скоропортящихся товаров (и не только скоропортящихся).