Проблемы телекоммуникаций Банка России

40 проектов на базе стандартной аппаратуры IEEE 802.11 для самых разных

областей применения оборудования RadioEthernet, радиомодемов производства

компаний BreezeCom и P-Com (Cylink), а также проектов локальных сетей

различной конфигурации и производительности. Наиболее популярные проекты вы

сможете найти на сайте компании по адресу www.diamond.ru.

Использование радиомодемов для организации передачи данных

Быстрое развитие средств телекоммуникаций как в нашей стране, так и во

всем мире привело к появлению на рынке широкого спектра оборудования,

предназначенного для передачи данных и речи. Специфические российские

условия, - а это прежде всего слабое развитие инфраструктуры связи, а также

сложности, возникающие при прокладке кабельных каналов в большинстве

районов страны, - обусловили возникновение повышенного интереса к

радиосистемам. К тому же они отличаются простотой монтажа и относительной

дешевизной. Поэтому за прошедшие два-три года практически во всех городах

России появились коммерческие или корпоративные беспроводные сети передачи

данных.

При построении такого рода сетей широко используются высокоскоростные

радиомодемы. Первые поколения таких модемов имели пропускную способность 64

Кбит/с и применялись для объединения локальных сетей или удлинения

телефонных каналов. Сейчас по скорости передачи данных они соответствуют

одному или нескольким каналам E1, предназначенным для организации

магистральных и межстанционных соединений в телефонной сети.

Что такое радиомодем?

По мере развития сетей передачи данных возрастали и требования к

пропускной способности каналов связи, в том числе и радиоканалов.

Радиооборудование развивалось в основном в двух направлениях: адаптация

радиотелефонных каналов к передаче данных и увеличение размеров локальных

вычислительных сетей (за счет использования радиосистем), - которые

принципиально различаются типами используемых каналов - синхронным и

асинхронным соответственно.

В последнее время при создании беспроводных сетей передачи данных

наибольшее распространение получили устройства на базе технологии

RadioEthernet, появившейся несколько лет назад и ориентированной на

обеспечение радиодоступа к локальным вычислительным сетям. Обычно такая

задача возникает при подключении к компьютерной сети офиса мобильных

абонентов. Сейчас эта технология очень популярна при развертывании

крупномасштабных корпоративных сетей и организации доступа к Интернет.

Причина этого - простота и дешевизна стыковки оборудования RadioEthernet с

обычными компьютерными сетями, поскольку для этого не требуется приобретать

и устанавливать дорогостоящие сетевые согласующие устройства

(преобразователи интерфейсов и протоколов, мощные маршрутизаторы и т. д.).

Однако из-за трудностей, связанных с обеспечением необходимого качества

обслуживания (Quality of Service), и нехватки (в ряде случаев) пропускной

способности сетевых каналов технология Ethernet не всегда подходит для

передачи трафика мультимедиа. Кроме того, она неэффективна для организации

крупномасштабных сетей.

Решением проблемы построения таких сетей сегодня является технология

Frame Relay, основанная на использовании синхронных высокопроизводительных

каналов, к которым относятся и радиомодемные каналы.

В отличие от радиорелейных систем, работающих в различных диапазонах -

от дециметрового до миллиметрового, практически все существующие

радиомодемы функционируют в нелицензируемых в большинстве стран мира

диапазонах, выделенных для промышленного, научного и медицинского

оборудования (Industrial, Scientific and Medical bands - ISM): 902-928 МГц,

2,4-2,4835 ГГц и 5,725-5,85 ГГц. Возможность свободного использования

диапазонов ISM во многом и определила широкую популярность радиомодемов во

всем мире.

Провести резкую границу между радиомодемами, устройствами

RadioEthernet и радиорелейными системами довольно сложно. И все же,

опираясь на уже сложившиеся подходы, можно сказать, что радиомодем - это

радиотехническое устройство, предназначенное для передачи синхронных

цифровых потоков данных по радиоканалу ISM-диапазона без использования

специализированных протоколов доступа к среде передачи данных. В отличие от

радиомодемов профессиональные радиорелейные системы обычно не работают в

диапазонах ISM, а радиомосты и другие устройства RadioEthernet (точки

доступа, беспроводные сетевые адаптеры и др.) обеспечивают пакетную

передачу данных с использованием специально разработанных протоколов

доступа к среде передачи, что необходимо для предотвращения коллизий

пакетов.

Помимо перечисленных в определении характеристик, радиомодемы имеют и

другие важные свойства, а именно: поддержка технологии расширения спектра

сигнала; высокое значение показателя эффективность/стоимость; простота

установки, не требующая от выполняющих ее особых профессиональных навыков;

малые габаритные размеры, масса и энергопотребление; преимущественное

использование для создания однопролетных радиолиний топологии "точка-

точка".

Характеристики синхронных дуплексных радиомодемов E1

Обычно радиомодемы выполняются в виде двух отдельных модулей -

внутреннего и внешнего. Внутренний модуль предназначен для установки в

помещениях и обеспечивает выполнение всех операций по формированию и

обработке низкочастотных сигналов. Иногда на него возлагаются и задачи

формирования и обработки сигнала на промежуточной частоте. Внешний модуль

формирует и обрабатывает радиосигнал и, как правило, чтобы свести к

минимуму потери мощности сигнала в высокочастотном кабеле, устанавливается

в непосредственной близости от антенны. Расстояние между внутренним и

внешним модулями может быть весьма значительным - до 100 м. В зависимости

от того, на какой частоте - низкой или промежуточной - производится

разделение функций между модулями, соединяются они обычным или коаксиальным

кабелем. В последнем случае питание для внешнего модуля подается тоже по

коаксиальному кабелю с помощью инжектора.

Некоторые радиомодемы выполняются в виде единого внутреннего или

внешнего блока. Довольно часто радиомодемы поставляются в комплекте с

направленными антеннами, имеющими высокий коэффициент усиления. Важной

особенностью современных радиомодемов являются развитые средства

мониторинга и управления, к которым относятся встроенные средства контроля

коэффициента ошибок в линии связи. Практически все радиомодемы поддерживают

протокол SNMP, а в некоторых предусмотрена возможность их конфигурирования

по отдельной проводной модемной линии.

Технические характеристики наиболее распространенных синхронных

дуплексных радиомодемов E1 даны в таблице. Все они обеспечивают дуплексную

передачу по крайней мере одного синхронного цифрового потока E1

(исключением является лишь полудуплексный радиомодем AirPro E1,

производимый подразделением фирмы Cylink, недавно вошедшим в состав

компании P-Com) и за счет более высокого значения показателя

эффективность/стоимость могут составить серьезную конкуренцию радиорелейным

линиям.

Использование радиомодемов

Для обеспечения нормального функционирования радиомодемов необходимо

соблюдать два основных условия:

Во-первых, антенны радиомодемов должны находиться в зоне прямой

видимости друг друга, что осложняется естественной кривизной земной

поверхности и препятствиями на трассе распространения радиоволн. Поэтому

антенны приходится устанавливать на довольно большой высоте над

поверхностью земли. При определении высоты следует учитывать заданную

дальность связи и неровности рельефа местности, для чего в общем случае

необходимо построение высотного профиля трассы.

Во-вторых, энергетический потенциал радиолинии должен обеспечивать

создание требуемого отношения сигнал/шум в точке приема. При правильной

установке антенн для расчета энергетического потенциала можно использовать

широко известные из радиотехники формулы, учитывающие выходную мощность

передатчика, шумовую температуру приемника и другие параметры компонентов

радиолинии. На практике же получил распространение видоизмененный подход,

базирующийся на понятии системного усиления радиомодема, т. е. разности

выраженных в децибелах значений мощности передатчика и реальной

чувствительности приемника. В нашей таблице с характеристиками радиомодемов

содержится информация и об этих показателях. Для нормального

функционирования радиолинии необходимо, чтобы сумма значений системного

усиления радиомодема и коэффициентов усиления антенн, уменьшенная на

величину дополнительных потерь в высокочастотных кабелях и самих антеннах,

превышала значение ослабления сигнала при его распространении по

радиолинии. Следует отметить, что в принципе не обязательно использовать

радиомодемы с их штатными антеннами - можно задействовать любые подходящие

соответствующего диапазона. Вариант методики расчета радиолиний ISM-

диапазона можно найти в Интернет по адресу www.diamond.ru.

Понятие системного усиления может использоваться и для сравнительного

анализа радиомодемов. У большинства представленных в таблице радиомодемов

системное усиление достигает 110 дБ, что позволяет устанавливать устойчивую

связь на расстоянии 2-3 км при использовании антенн с коэффициентом

усиления не более 3 дБ. Применение антенн с высокими коэффициентами

усиления (24-34 дБ) обеспечивает увеличение дальности связи при соблюдении

условия прямой видимости до десятков километров.

Более широкому применению радиомодемов мешает загруженность частотного

диапазона 2,4 ГГц. С данной проблемой часто сталкиваются операторы

городских радиосетей, так как уже сейчас во многих городах России

развернуты сети беспроводного доступа на основе технологии RadioEthernet,

работающие в том же диапазоне. В этом отношении заслуживает внимания

радиомодем BreezeLINK, в котором используется сигнал FHSS. Ширина спектра

этого сигнала равна 1 МГц, а частоты, по которым он "скачет", могут быть

выбраны из всей полосы диапазона 2,4 ГГц с учетом частотного плана

конкретного района.

Как правило, радиомодемы оснащаются синхронными интерфейсами G.703 и

V.35. Это позволяет использовать их для создания магистральных каналов

сетей Frame Relay. Другой областью применения радиомодемов является

собственно телефония. Поскольку стандарты синхронных интерфейсов были

разработаны именно для этой отрасли связи, радиомодемы Е1 органически

вписываются в межстанционные соединения телефонных сетей. В последнее время

задача организации таких соединений особенно остро стоит в аграрных районах

нашей страны. Применение каналов связи на основе радиомодемов позволит с

минимальными затратами значительно расширить телефонные сети в этих

районах.

Популярность радиомодемов на рынке телекоммуникационного оборудования

не случайна. Во-первых, интенсивное развитие производства устройств этого

класса привело к снижению цен на них при значительном увеличении их

пропускной способности. Во-вторых, по надежности они сейчас практически не

уступают радиорелейным системам. Сказанное подтверждается и ростом спроса

на радиомодемное оборудование среди операторов связи России и СНГ и дает

основания сделать вывод о возможностях дальнейшего расширения рынка этих

систем в нашей стране.

Безопасность беспроводных сетей

Беспроводные компьютерные сети все шире распространяются в России и

мире. Сдерживают распространение радиосетей большая (по сравнению с

оборудованием проводных сетей) стоимость, необходимость регистрации

радиооборудования, а также устойчивая репутация технологии с низким уровнем

защиты.

Однако цена оборудования постоянно снижается, процедуры регистрации

хотя и медленно, но упрощаются, а вопрос безопасности остается открытым. В

данной статье делается попытка ответить на этот вопрос.

Сразу необходимо заметить, что беспроводные сети отличаются от

кабельных только на первых двух - физическом (Phy) и отчасти канальном

(MAC) - уровнях семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Более

высокие уровни реализуются как в проводных сетях, а реальная безопасность

сетей обеспечивается именно на этих уровнях. Поэтому разница в безопасности

тех и других сетей сводится к разнице в безопасности физического и MAC-

уровней.

Принято считать, что безопасности беспроводных сетей угрожают:

. нарушение физической целостности сети;

. подслушивание трафика;

. вторжение в сеть.

Угрозу сетевой безопасности могут представлять природные явления и

технические устройства, однако только люди (недовольные уволенные служащие,

хакеры, конкуренты) внедряются в сеть для намеренного получения или

уничтожения информации и именно они представляют наибольшую угрозу.

Нарушение физической целостности сети

Целостность же проводной сети может быть нарушена в результате

случайного или преднамеренного повреждения кабельной проводки и сетевого

оборудования. Нарушение может быть предотвращено ограничением доступа к

сети потенциальных злоумышленников и поэтому маловероятно.

Целостность же беспроводной сети может быть нарушена в результате

действия случайных или преднамеренных помех в радиоканале. Источники

случайных помех - природные явления, приводящие к увеличению уровня шумов,

и технические средства: действующие СВЧ-печи, медицинское и промышленное

СВЧ-оборудование и другие устройства, работающие в том же диапазоне. В

качестве источников преднамеренных помех могут быть использованы все эти

средства, а также специальные генераторы помех. Результатом вмешательства

может быть полное или частичное нарушение целостности сети в течение всего

времени работы источников помех.

Таким образом, угроза нарушения физической целостности радиосети, в

отличие от проводной сети, вполне реальна. Она меньше при работе

беспроводной сети внутри зданий, где имеется возможность контроля

источников излучений. Для наружных радиосетей такую функцию выполняет

служба радиоконтроля, которая обязана принимать меры по пресечению

излучений, создающих помехи зарегистрированным радиосредствам. Таким

образом, задача восстановления физической целостности радиосети решаема

(теоретически) административными методами.

В беспроводном оборудовании стандарта IEEE 802.11 предусмотрены

специальные меры защиты от нарушения целостности сети: расширение спектра

сигнала в варианте DSSS или FHSS (см. PC Magazine/RE, 10/99, с. 184).

Наиболее распространенное в России и странах СНГ оборудование компаний

Aironet и Lucent Technologies реализует технологию DSSS, а BreezeCOM -

FHSS. В случае DSSS обеспечивается выигрыш при обработке около 10 дБ, т. е.

действие помехи ослабляется в среднем в 10 раз, а при использовании FHSS

искаженный помехой пакет данных повторно передается на другой частоте.

Разумеется, эти меры не обеспечивают полной защиты от всех возможных помех.

Прослушивание трафика сети

Реализация прослушивания трафика сети - суть промышленного шпионажа.

Применительно к проводным сетям опасность прослушивания реальна в

случае сетей на неэкранированной витой паре, излучение которой может быть

довольно просто перехвачено и дешифровано при помощи современных

технических средств. (Такие шпионские средства обычно размещаются за

пределами зданий, в которых развернута сеть.) В сетях на экранированной

витой паре или коаксиальном кабеле излучение существенно ниже и вероятность

перехвата и прослушивания информационных потоков мала.

Радиосеть, функционирование которой предполагает излучение, может быть

прослушана практически из любой точки зоны радиовидимости сети. Однако в

отличие от проводной сети более сложная структура сигнала, используемая в

радиосетях, обеспечивает некоторую дополнительную защиту благодаря

усложнению синхронизации подслушивающих устройств. Кроме того, поскольку

структура сигнала зафиксирована в стандарте, это нельзя считать серьезной

защитой. Защита возможна только при технологии FHSS, когда используется не

стандартная, а заданная пользователем последовательность скачков частоты.

Для снижения угрозы прослушивания стандарт IEEE 802.11 предусматривает

шифрование информации по алгоритму WEP с 40-разрядным ключом и 24-разрядным

вектором инициализации (см. врезку). Существуют также разновидности

беспроводного оборудования, использующие 104-разрядный ключ с 24-бит

вектором инициализации (например, беспроводные сетевые адаптеры WaveLAN

Gold фирмы Lucent Technologies), однако экспорт подобных продуктов за

пределы стран-изготовителей запрещен.

Несанкционированное вторжение в сеть

Для вторжения в сеть необходимо к ней подключиться. В случае проводной

сети требуется электрическое соединение, беспроводной - достаточно

оказаться в зоне радиовидимости сети с оборудованием того же типа, на

котором построена сеть.

В проводных сетях основное средство защиты на физическом и MAC-уровнях

- административный контроль доступа к оборудованию, недопущение

злоумышленника к кабельной сети. В сетях, построенных на управляемых

коммутаторах, доступ может дополнительно ограничиваться по MAC-адресам

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5