Безжични компютърни мрежи- wireless, Bluetooth

Благодарности на: http://www.dhstudio.eu

Глава 1. Компютърни мрежи. Топология. Сигурност

1.1.История

1.2. Категоризация на мрежите

1.3. Категоризация на мрежите според физически обхват

1.3.1. Характеристики на LAN мрежата

1.3.2. Характеристики на MAN мрежата

1.3.3 Характеристики на WAN мрежата

1.4. Категоризация на мрежите по метод на администриране

1.5. Категоризиране на мрежите по топология

1.5.1.Мрежи с линейна шина

1.5.2. Кръгови мрежи

1.5.3. Мрежа от тип звезда

1.5.4. Решетъчни мрежи

1.5.5. Хибридни топологии

1.5.6. Комбинирани топологии

1.6. Мрежови модели

1.6.1. Целта на моделите

1.6.2 Моделът OSI

1.6.3. Моделът DoD

1.6.4. Мрежови стандарти и спецификации

1.6.5. Защо трябва да се спазват стандарти?

1.6.6. Организации за стандартизация

1.7. TCP/IP

1.8. Ethernet

1.9. Сигурност

1.9.1. Заплахите

Глава 2. Безжични мрежи

2.1. Същност и история на безжични мрежи

2.2. Стандарти на безжични мрежи

2.3. Защита на данните

2.4. Други безжични технологии: Bluetooth

Заключение

Литература

Разбира се компютърните мрежи отдавна са на сцената. Свързването на компютри, така че да образуват локални мрежи, е обичайна практика дори и при малки инсталации и поради това често връзките на дълги разстояния се правят посредством линиите за пренос, предоставяни от телекомуникационните фирми. Бързото разширяване на конгломерата от мрежи по целият свят, обаче, направи свързването към световното село най-естественото нещо за всеки с достъп до компютър. Създаването на хост с широколентов Интернет достъп, предлагащ бърза електронна поща и уеб достъп , става все по-лесно и достъпно.

Когато става дума за компютърни мрежи, чето става дума за Unix. Разбира се, Unix не е единстевната операционна система с възможности за създаване на мрежа, нито пък ще остане лидер завинаги, но той е вбизнеса с мрежите от доста време и със сигурност ще остане още дълго. Това което прави Unix особено интересен за частните потребители е, че се работи здраво , за да се предложат безплатни Unix-подобни операционни системи като NetBSD, FreeBSD и Linux.

Linux е безплатно пазпостраяван клонинг на Unix за лична употреба, който в момента работи на различни машини с процесори от семейството на Intel, но също така на архитектури PowerPC, като Apple Macintosh. Той може да работи и върху машини като Sun SPARC и Ultra-SPARC, Compaq Alpha, MIPS и дори и върху редица конзоли за видео игри, като например Sony PlayStation 2, Nintendo Gamecube и Microsoft Xbox. Освен това, Linux вече е пренесен и върху някои сравнително редки платформи, като Fujitsu AP-1000 и IBM System3/90. Към момента в лабораториите на разработчиците се работи върху преминавания и към други интересни архитектури, а търсенето на начини за преминаването Linux света на вградените (embedded) контролери също изглежда обещаващо. Linux е разработен от огромен екип от доброволци в Интернет. Проектът е започнат през 1990 г. От финландският студент Линус Торвалдс като курсива работа за операционна система. От тогава насетне, Linux лавинообразно се разразна до напълно функционален клонинг на Unix, който е способен да изпълнява най-различни приложения-програми за симулации и моделиране, текстови редактори, системи за разпознаване на говор, World Wide Web браузъри и купища друг софтоер, в това число и множество игри. Поддържа се голямо разнообразие на хардуер, а Linux съдържа пълна реализация на TCP/IP мрежова функционалност , включително РРР, защитни стени, както и много други възможности и протоколи, които не могат да бъдат открити при никоя друга операционна система. Linux е мощен, бърз и безплатен, а популярността му извън Интернет расте главомолно.

Самата операционна система е защитена от GNU General Public License – същият лиценз, използван от софтуера, разработен от Free Software Foundation. Този лиценз дава възможност на всеки да разпространява и променя софтуера (безплатно или с цел печалба), стига всички промени и дистрибуции също да се разпространяват свободно. Терминът “свободен софтуер” се отнася до свободата на приложение, а не свободата от разходи.

ГЛАВА 1. Компютърни мрежи. Топология. Сигурност.

1.1.История
Идеята за мрежите вероятно е стара, колкото самите комуникации. Нека назад във времето, когато хората са живели в Каменната ера и когато вероятно са се използвали тъпани за предаването на съобщения между хората. Да си представим, че пещерият човек А иска да извика пещерният човек Б да поиграят на хвърляне на камъни един по друг, но те живеят прекалено далече, за да може Б да чуе тъпана на А. Какви са възможностите пред А? Той би могъл 1) да отиде до пещерата на Б, 2) да си вземе по-голям тъпан, или 3) да помоли С, който живее между двамата, да предаде съобщението. Последната възможност се нарича създаване на мрежа.

Разбира се много неща са се променили от примитивните занимания и устройства на нашите предци. В днешно време, компютрите разговарят помежду си чрез огромни съоражения от кабели, оптични влакна, микровълни и други подобни, за да може да може да се осъществи връзката.

Желанието за комуникация с други хора е движеща сила за всички същества, а разработените интелигентни средства за комуникация ни отличават от другите биологически видове. От момента, когато стана възможно свързването на два компютъра и провеждането на разговор между тях, концепцията за развитие на Интернет стана неизбейжна.

В ранните дни на използването на компютрите, те представляваха огромни машини, които изпълняваха цели стаи и струваха ститици хиляди долара. Макар, че те са имали много по-малка мощност на обработка и памет от днешните ръчни компютри, те бяха последен вик на технологиите през 50-те и 60-те години. В свят, в който хората бяха бавни и предразположени към грешки, извършвайки ръчно всички изчисления, възможностите на компютъра бяха поразителни.

В средата на 20-ти век компютрите все още бяха редки, екзотични и мистериозни машини, собственост само на големи компании, държавни и образувателни институции. В по-голямата си част компютрите бяха самостоятелни системи, изолирани една от друга. Никой не е могъл дори да предположи, че персоналните компютри могат да се размножат толкова или че компютърните мрежи ще станат главна насока на развитие.

Мрежата се дефинира като колекция от хостове, които имат възмозност да общуват помежду си, често разчитайки на услугите на редица поставени хостове ( dedicated hosts ), които препредават данните между участниците в комуникацията. Хостовете най-често са компютри, но това не е задължително. Терминалните и интелигентните принтери също могат да се считат за хостове. Колекцията от хостове се нарича още сайт (site).

Комуникацията е невъзможна без някакъв вид взаимен език или код. В компютърните мрежи, тези езици имат общо название протоколи. Тук обаче, не става дума за писмени протоколи, а по-скоро за строго официален код за поведение. Протоколите изпозвани в компютърните мрежи не са нищо повече от строги правила за размяна на съобщения между два или повече хоста.

Към средата на 2 век електронните коминикации съществуват вече повече от едно столетие и са реализирани както в Европа така и в Съединените щати. Тези ранни мрежи приемат множество форми и по тях се изпращат само кодирани сигнали. По-късно те получават възможността за предавне на глас по кабела.

В началото на 19 век французите разработват първата оптическа телеграфна мрежа, която изпраща информация с поразителната скорост от 20 знака за секунда, а Самюъл Морз демонстрира електрически телеграф, които слага началото на разработката на мрежовите комуникации в Съединените щати.

- телефонната мрежа

В края на 19 век започва изграждането на огромна телефонна мрежа. Но тогавашните технологични лидери не са били по-предвидливи от техните наследници от ранната компютърна ера. Едно вътрешно разпореждане в Western Union от 1876 г. твърди, че: “Този “телефон” има прекалено много недостатъци, за да може да бъде възприет като средство за комуникации. Устройството няма никаква стойност за нас”.

Независимо от това становище, към 1880 г. в Съединените щати има повече от 50 000 телефонни линии, а към 1960 г. телефонните линии обхващат градските области и телефонната мрежа се превръща в световна комуникационна мрежа.

Телефонната система използва технологии с комутиране на електрически вериги, при която се изгражда верига или виртуална пътека при всяко свързване на един телефон с друг по мрежата. Тази технология е подходяща за предаване на глас, защото звуците се пренасят по кабела с относително постоянна скорост.

През 60 години правителството на Съединените щати се заинтересува от разработването на компютърна мрежа, която би позволила на военние системи и на системите на главните образувателни институции да комуникират едни с други. Тъй като това става в разгара на Студената война, те искат мрежата да притежава устойчевост, надежност и достатъчен резерв, така че да може да оцелее пи възможна ядрена война.

Изследователте от Масачузетскят технологичен институт, нститута RAND и Националната физична лаборатория във Великобртания изобретяват нова технология, наречена комутиране на пакети (packet switching), които при перидични пикови предавания работи по добре, отколкото традиционните технологии с комутиране на вериги. Тяхната работа полага основата на комуникационните тхнологии, изолвани в днешният Интернет.

Терминът комутиране на верихи и комутиране на пакети звучат близко, но имат различно значение.

Обществената телефонна система, означявана понякога с POTS, представлява комуникационна мрежа с комутиране на вериги. Когато провеждате телефонен разговор в този тип мрежа, за цялото време на този разговор се използва само една физическа пътека от вашият телефон до телефона, които сте избрали. Тази пътека или верига се поддържа изкчително за ваше ползване до момента, до момента когато прекъснете връзката, поставяйки телефонната слушалка обратно на мястото и.

При мрежа с комутиране на пакети не се изгражда специална пътека или верига. Комутирането на пъкети понякога се означява като технология без установяване на конекции, поради липса на специално изградена пътека.

Началото на първата компютърна мрежа с комутиране на пакети е поставено в края на 60 годинипод покровителството на Министерството на отбраната на САЩ. Тя е наречена ARPnet. Първият възел или точка на свързване, към ARPnet е инсталран в Калифорнийският университет в Лос Анджелес през 1969 г. Само за три години мрежата се разпростира през целите Съединени щати, а две години след това достига до Европа.

С нарастването на мрежата тя бива разделена на две части. Воените наричат своята част от интернет мрежата Milnet, а ARPnet продължява да бъде използвана за описание на частта от мрежата, която свързва изследователсските и университетските сайтове. През 80 години ARPnet е заменена от мрежата Defense Data Network и NSFNet. В последствие тази WAN мрежа се разраства в това, което днес наричаме Интернет.

Изграждането на компютърните мрежи не започва от такъв голям мащаб като проекта ARPnet, т.е. локалните мрежи се появяват преди WAN. С поевтиняването на компютрите и с увеличяването на тяхната мощност, търговските организации от всички мащаби започнаха да ги използват все по масово. Първите машини можеха да се използват само за ограничени видове обработка на данни, но с процъфтяването на разработката на софтуер новите програми позволиха на потребителите да правят повече от простото сортиране и събиране на данни.

Използването на мейнфрейм компютри вършеше добра работа в много отношения, но те имаханяколко минуса в сравнение с по-малките компютри. Недостатък беше тяхната висока цена, големите мейнфрейм системи струваха много повече от така наречените “персонални” компютри, проектирани така, че да бъдат поставени на бюрото и да функционират самостоятелно.

Друг недостатък на мейнфрейм комтрите беше концепцията за единствена точка на отказ. При работата с мейнфрейм комютър, ако компютъра бъде изключен, той е изключен за всички. От друга страна, използването на отделни персонални компютри разрешава този проблем.

Персоналните компютри представляват компютри, разработени като напълно функционални единици, които изпълняваха програми и извършваха работни задания напълно самостоятелно. Те осигуряваха известна отказоустойчивост – способността на системата да продължява да функционира и да осигурява цялост на данните при възникване на провреди. Ако компютърът на един служител прекъсне работа, той не влияе на възможността на останалите служители, които имат собствени персонални компютри да продължят работата.

Тези фактори допринесоха за нарастване популярността на персоналните компютри като решение за малки, средни и големи търговски организации. Но след като всеки се сдоби с отделем компютър на бюрото си, компаниите се изправиха пред дилема как работниците да използват съвместно информацията. Решението беше изграждането и работата в мрежа.

• 
  физически обхват
  
• 
  метод на администратиране
  
• 
  мрежова операционна система
  
• 
  мрежови протоколи
  
• 
  топология
  
• 
  архитектура
  

• 
  Локална мрежа (LAN)
  
• 
  Градска мрежа (MAN)
  
• 
  Глобална мрежа (WAN)
  

Фиг. 1.2

Фиг. 1.3
1.3.3 Характеристики на WAN мрежата

Свързаните термини, произхождащи от термина интернет, са интранет и екстранет. Мрежата, наречена интранет, представлява частна мрежа в рамките на дадена организация, която използва едни и същи протоколи (например TCP, HTTP и FTP) и технологии, използвани по Интранет. Мрежата, наречена екст-ранет, също използва Интернет технологии, но достъпът до нея се осъществява по отдалечени връзки към клиенти, служители, разпространители и партньори ш дадена бизнес организация.

Макар че WAN мрежите могат да използват и частни връзки за свързване на отделните мрежи, често те използват обществените среди за пренос, например обществената телефонна система. Следователно скоростта на предаване често е по-малка от тази на LAN мрежите; типичната скорост по аналогови телефонни линии със съвременен бърз модем е 50 kbps или по-малко. Дори високоскорос­тните WAN връзки, като например Т1, връзките с кабелен модем и DSL линии­те, притежават скорости в обхвата от 1 до 6 Mbps. От друга страна най-бавните й Ethernet LAN връзки имат скорост 10 Mbps.

Друга характеристика на WAN е, че връзката към тях може да не се установява с помощта на постоянно свързване по кабел, както при кабелните LAN мрежи. Вместо това WAN връзките често, но не винаги, се установяват „при необхо­димост". Много WAN връзки всъщност са специално изградени и са постоянно включени, но въпреки това временните връзки са много по-често срещани, от­колкото при LAN.

В обобщение, WAN мрежите могат да използват частни или обществени преносни среди и могат да се състоят от постоянно изградени връзки или dial-up конекции (установявани при необходимост). WAN връзките обикновено са по-бавни в сравнение с LAN връзките. WAN мрежите се разделят на разпределени или централизирани. Разпределените WAN, например Интернет, нямат централна точка. От друга страна, централизираните WAN са бази­рани на централен сървър или централизирано място (например главния офис на организация), към което се свързват всички други компютри.
Визуализация на централизирана WAN мрежа:


Фиг. 1.4
WAN мрежите са маршрутизирани мрежи, което означава, че за да могат съобщенията да преминават от една LAN мрежа в друга, пакетите трябва да преминават през шлюз (gateway). Шлюзът представлява маршрутизатор (router) -компютър, конфигуриран за изпълнение на маршрутизиращи функции.
1.4. Категоризация на мрежите по метод на администриране
Можете да категоризирате мрежите на базата на метода на тяхното админист­риране, т.е. как и от кого се управляват ресурсите. Мрелсата може да бъде орга­низирана както следва:

• Като равноправна (peer to peer) работна група, в която всеки компютър функционира и като клиент, и като сървър, и всеки потребител админис­трира ресурсите на своя компютър.

• Като клиент/сървър или сървърно базирана мрежа, в която администри­рането е централизирано на компютър, работещ със специален сървърен софтуер и мрежова операционна система (NOS). Този компютър автен-тицира информацията за името на потребителя и паролата, за да позволи на оторизираните потребители да влизат в мрежата и да осъществяват достъп до ресурсите.
Табл. 1.1.

Предимства на равноправната мрежа	Предимства на мрежата клиент/сървър
По-евтина за реализация.	Предоставят по-добра сигурност.
Не изисква NOS сървърен софтуер.	По-лесни за администриране, когато мрежата е по-голяма, защото администрирането е централно.
Не изисква специално назначен мрежов администратор.	Всички данни могат да бъдат архивирани в едно централно място.
Недостатъци на равноправната мрежа	Недостатъци на мрежата клиент/сървър
Не можа да бъде мащабирана добре за разрастване до големи мрежи; администриране на мрежата.	Изисква скъп NOS софтуер, например Windows 2000 Server или пък NT.
Всеки потребител трябва да бъде обучаван да изпълнява задачи по администриране на мрежата.	Изисква скъп, но мощен хардуер за сървърна машина.
По-несигурна е.	Изисква професионален администратор.
Всички машини, обменящи ресурси, влияят отрицателни на производителността.	Има само една точка на достъп, ако има един единствен сървър, данните на потребителите могат да станат недостъпни ако сървърът спре да работи.