«Альтернативные» сети. Наиболее популярные сетевые стандарты нового поколения

Есть правило, не лишенное смысла, возможно, даже мудрое: перед тем, как что-то делать, подумать — прибегать к стандартным средствам или найти альтернативные решения, которые в данном случае могут оказаться эффективнее. Принято считать, что локальная сеть и стандарт Ethernet — это «близнецы-братья», а там, где возникает задача соединения компьютеров, самым разумным будет приобрести необходимые Ethernet-девайсы и витую пару. Давайте посмотрим, так ли это? Или есть случаи, когда можно полностью или частично обойтись без Ethernet’а?

1+1=2

Если переформулировать названное правило, решение можно искать не только исходя из общего представления, но и из условий конкретной задачи. Одна из таких задач — соединение между собой пары компьютеров на территории одной квартиры. Допустим, соединение устанавливается не для ежесекундной связи и переброски «тонны файлов». Нет, просто время от времени надо передавать с одного компьютера на другой небольшие документы. И при этом один из компьютеров — старенький, у него даже PCI-слотов нет. Что тогда делать? Искать сетевую ISA-карту? Но сегодня ее и найти не так просто (разве что, на барахолках), да и с настройками можно закопаться навеки.

Самым примитивным (но не плохим!) средством в таком случае может оказаться старый добрый COM-порт. Для установки соединения достаточно обзавестись «нуль-модемным» кабелем да потратить пару минут на подсоединение. Никакого дополнительного ПО не потребуется — компьютеры будут видеть друг друга даже в MS DOS’е. Единственное, что может расстроить многих пользователей — безбожно маленькая скорость (в редких случаях больше 115 Кбит/с). Да ограниченная длина «нуль-модемного» шнура — 15 метров. Фактически, это максимальное расстояние, на котором компьютеры смогут стабильно слышать сигналы друг друга. При более длинном проводе (считается, что COM-порты «вытягивают» и 30 метров) ослабление сигнала будет слишком заметным, что приведет к падению скорости до совсем уж позорного уровня.

Нуль-модемный кабель можно купить или изготовить самостоятельно — все детали, включая схемы распайки проводов в разъемах и инструкции по настройке Norton Commander’а, вы найдете на странице www.vcl.ru/html/dos/faq/ch7.htm#ch7_4.

Скорость соединения можно значительно поднять, если мы чуть изменим условия задачи — допустим, LPT-разъемы на обоих компьютерах свободны (например, к старому компьютеру принтер не подключен, а к новому — подключен, но по шине USB). Тогда вместо последовательного соединения можно использовать параллельное. Скорость, в зависимости от настроек LPT-портов, вырастет аж до 800–1200 Кбит/с. А при использовании специального кабеля Parallel Universal Fast Cable (www.lpt.com) в среде Windows скорость параллельного соединения выходит на предел — до 6 Мбит/с. Но стоимость такого решения, увы, будет велика — порядка 80 долларов.

Идем дальше, еще раз меняем условие задачи и связываем два нестарых компа. В качестве современной альтернативы «нуль-модему» существует USB-соединение. Для такого рода коннекта понадобится специальный USB-кабель (с одинаковыми разъемами на концах) да программка, которая, собственно, и занимается переносом файлов между компьютерами. Сам кабель стоит не намного дороже «нуль-модемного» (девяносто рублей за вариант USB 2.0 и сорок за USB 1.0), а простенькие программки связи обычно идут с ним в комплекте. Скорость передачи через USB 1.0 — 12 Мбит/c, через USB 2.0 — 480, что, согласитесь, очень неплохо.

Причем до такой степени неплохо, что на базе USB можно строить локальные сети! Для этих целей понадобится USB-концентратор (например, 4-портовый LinkPro с поддержкой USB 1.0 за $20–30 или аналогичный, с поддержкой USB 2.0 за $50–60), позволяющий организовывать одноранговую сеть, состоящую максимум из 17 компьютеров. Сеть такого рода получается полноценной, с возможностью использования общей USB-периферии (принтеры, сканеры, внешние дисководы) — и с довольно высокой скоростью передачи. Единственное ограничение сродни «комовскому» — максимальная длина соединительных проводов, при которой соединение будет стабильным и быстрым, невелика, всего 10 метров. Но если сеть разворачивается в смежных комнатах (квартирах) или небольшом офисе, USB-решение иногда намного удобнее стандартного Ethernet’а, ни в чем ему не уступая, а в случае USB 2.0, пожалуй, даже превосходя. Кстати, если прокладка кабеля в смежную комнату затруднительна, можно воспользоваться экзотическим на сегодняшний день решением — радиоудлинителем USB. Например, комплект из двух адаптеров Bluetake BТ007 USB (www.bluetake.com) способен поддерживать связь на расстоянии 130 метров! Правда, на открытом пространстве, но если между адаптерами нет экранирующих поверхностей, максимальное расстояние будет ненамного меньше, а связь можно установить между комнатами на разных этажах.

И, наконец, существует всем известная ИК-технология IrDA. Правда, несмотря на эту известность, на практике с передачей данных через инфракрасный порт сталкиваются лишь обладатели КПК, ноутбуков и мобильных телефонов, да и то не все. Не думаю, что IrDA удобно использовать для связи двух стационарных компьютеров, хотя  вполне возможно, но для переброски файлов с десктопа на ноутбук и обратно — одно из разумных решений. Только выносной ИК-порт для настольного компьютера придется приобрести не «комовский», а «юсбишный». В противном случае максимальная скорость IrDA — 4 Мбит/c — будет ограничена возможностями COM-порта (максимум 230 Кбит/с). ИК-адаптер, поддерживающий скорость 4 Мбит/с, обойдется вам в $40 (модель HOYA IR520U USB).

«Бюджетное» решение от той же фирмы — адаптер IR210N, подключающийся к IrDA-разъемам материнской платы — стоит всего $14, но поддерживает типично «комовскую» скоростью передачи — 115 Кбит/c.

Информация для любителей «самоделок» — ИК-адаптер можно спаять самостоятельно, см. схемы на страницах:
• http://homepages.atnet.ru/anry/irda.htm;
• http://radiotech.by.ru/Shematic_PCB/Computers/irda_port.htm.

Телефонная сеть

Теперь перейдем к самой интересной части темы — альтернативным технологиям для создания локальной сети квартирного или домового масштаба, позволяющим частично или полностью обойти главный «недостаток» Ethernet’а — необходимость протяжки кабеля. Это всегда сложно, если кабель надо тянуть из комнаты в комнату, еще сложнее при протяжке с этажа на другой этаж, порой невозможно или крайне невыгодно. Один мой знакомый все ломает голову, как протянуть кабель по квартире, где только что был сделан евроремонт (и все спрашивает себя, почему он не озаботился этим до ремонта). В таких случаях используем альтернативные варианты, как проводные, так и беспроводные.

Среди проводных, пожалуй, самой известной является технология HomePNA (другое сокращение — HPNA; см. www.homepna.org). По-своему эта технология удивительна — ее создатели нашли способ «адаптации» Ethernet-сети к простым телефонным проводам — самое распространенное применение, когда телефонная проводка в доме используется как большая Ethernet-шина, а к ней в любой комнате можно подключить рабочую станцию сети. Это не единственное решение — можно построить и «звезду», но тогда, скорее всего, придется прокладывать отдельные «лучи». В любом случае, прокладка простого телефонного провода (в просторечии — «лапши») гораздо проще прокладки кабеля.

Использование телефонных проводов никак не мешает обычной голосовой связи. Что объясняется просто: передача данных сети HPNA идет в диапазоне частот от 2 до 30 МГц, в то время как голосовая связь укладывается в диапазон 0,3–4 кГц.

Первая версия стандарта HPNA была разработана Альянсом по развитию домашних сетей (аббревиатура этого альянса и дала название технологии) в 1996 году. Через несколько лет появилась спецификация HPNA 1.1, а затем и вторая, значительно переработанная и дополненная. Несмотря на относительную молодость HomePNA, технология успела обосноваться в России. А первопроходцем-проводником стала московская компания «СвязьКомплект», объединившаяся в 2000 году с провайдером 2Сом и компанией D-Link, производителем сетевого оборудования, в альянс «Русский HPNA». Они первыми стали создавать в Москве домовые сети через телефонные провода и подключать эти сети к высокоскоростным линиям Internet’а, продолжая с успехом и по сей день. Кстати, в России вместо телефонных проводов можно использовать радиотрансляционную сеть (существуют даже проекты по подключению к Интернету целых жилых секторов на базе HomePNA через радиотрансляционную сеть). Что называется, забудьте навсегда про проблемы с прокладкой проводов!

HomePNA первой версии можно считать несколько устаревшим стандартом, хотя его и продолжают использовать в качестве недорогой альтернативы Ethernet’у в пределах одной или нескольких квартир (для чего он подходит идеально). Его спецификация не несет в себе ничего выдающегося: скорость передачи данных 1 Мбит/с, расстояние — 150 м, возможная топология — «шина», «звезда», подключение к каждому порту коммутатора до 25 пользователей и возможность коннекта без коммутатора (скорость будет делиться между пользователями). Стоимость реализации топологии «шина» невысока: сетевая карта PCI HPNA стоит примерно $30 (D-Link DHN-510), USB-адаптер — $60 (D-Link DHN-110). А при построении «звезды» придется потратиться, например, четырнадцатипортовый коммутатор D-Link DHN-2216 стоит $1000.

Кстати, использование HomePNA не исключает, что ваша сеть частично станет работать на Ethernet — вполне возможна ситуация, что там, где кабель легко проложить, сеть будет стандартной (у Ethernet’а кроме недостатков есть и немало достоинств). Для совмещения «разномастных» участков сети служит мост Ethernet-HomePNA (D-Link DHN-1000, цена — $100).

Стоит добавить несколько слов о HomePNA 1.1. Эта спецификация отличается от базового стандарта повышенной мощностью на каждом порту коммутатора. Благодаря этому максимальная дальность действия сети возросла до 700 (!) метров. Наиболее распространены устройства HPNA 1.1 от компании City-Netek: PCI-карта — $50, USB-адаптер — $70.

Что касается второй версии HomePNA, она появилась в 2000 году, ее основные отличия касаются расширения зоны действия сети до 300 метров¹, возможности работы до 32 устройств на одном порту коммутатора и увеличения скорости передачи данных до 10 Мбит/c. Разумеется, скоростной показатель представляет наибольший интерес, однако здесь есть одна особенность — цифра 10 Мбит/с не является фиксированной скоростью передачи — она колеблется в диапазоне от 4 до 32 Мбит/с. Это определяется как особенностью самой технологии (умением адаптироваться к текущим параметрам проводки, которые в случае телефонных проводов могут «поплыть» от изменения влажности), так и применяемым оборудованием HomePNA и качеством проводки. В большинстве случаев удается получить среднюю скорость в пределах 15–20 Мбит/с, что, согласитесь, немало. Однако, как ни странно, во многих спецификациях указано именно 10 Мбит/с. Сделано так, во-первых, для «удобного» сравнения HPNA 2.0 c 10-мегабитным Ethernet’ом. А во-вторых, в качестве некого «усредненного значения с запасом», чтобы не разочаровать пользователя.

Практическая реализация HPNA 2.0 через телефонную проводку, не сложнее HPNA 1.0 — полная аналогия с Ethernet-подключениями, только вместо витой пары может использоваться обычный телефонный провод (использование кабеля при этом не исключается). Кстати, возможно объединение сетей Ethernet и HPNA — например, по всему подъезду протянут единственный кабель — «шину» Ethernet, а разводка компьютеров в каждой квартире ведется по телефонному проводу. Для чего существует специальный конвертор HomePNA 2.0 — Ethernet от D-Link (около $260).

Сетевые карты HPNA 2.0 найти несложно — сегодня продаются десятки адаптеров разного типа (PCI, USB и PCMCIA) от разных производителей и по разной цене. Например, для соединения всего двух компьютеров средствами HPNA 2.0 D-Link выпустила интересный (можно сказать, бюджетный) комплект DHN-920: две сетевые карты, а также кучу всех необходимых для подключения аксессуаров — за все $110.

Отдельно взятые сетевые карты обойдутся вам в $60 (D-Link, LinkSys), а USB-адаптер — в 150$. Мосты можно приобрести за $250–450 (LinkSys), маршрутизатор — за $200 (LinkSys). Вообще, список производителей и оборудования постоянно обновляется. Найти его можно на странице www.homepna.org/products/#pci.

И в завершении остается сказать, HPNA 1.0 полностью совместим с HPNA 2.0, и на подходе третья версия стандарта  — HomePNA 3.0 со скоростью передачи 100 Мбит/с.

Радиосеть HomeRF

Если проводную сеть построить невозможно или просто хочется завести дома нечто фантастическое, никто не мешает забыть про провода и передавать данные по воздуху. Есть только два препятствия — высокая цена устройств (что не очень приятно, но понятно) и война стандартов (и неприятно, и не очень понятно).

Самый «домашний» вариант радиосети называется HomeRF (базируется на протоколе SWAP — один канал для передачи данных со скоростью 1,6 Мбит/с и четыре канала для передачи голоса). Разрабатывался он под покровительством корпорации Intel и при непосредственном участии ее дочерней компании Proxim, поэтому ожидалось, что HomeRF станет главным стандартом домашних радиосетей. Но HomeRF не завоевал популярности и постепенно был вытеснен с рынка технологией IEEE 802.11.

В 2000 году у HomeRF появился второй шанс — протокол передачи данных был переработан, расширен диапазон используемых частот, что резко увеличило скорость, сразу достигшую 10 Мбит/с. Возможно, в таком виде технология прочно укрепилась бы в нише домашних беспроводных сетей, но все сложилось по-другому: Intel неожиданно отказалась от дальнейшего участия в разработке проекта. Не последнюю роль сыграла и конкуренция с другими стандартами (в первую очередь с Bluetooth).

Но какова бы ни была «международная ситуация», сегодня известны два беспроводных стандарта HomeRF — версии 1.0 и 2.0. Зона действия сети второго поколения прежняя — около 50 метров, что вполне достаточно при использовании в небольшом подъезде, максимальное число одновременно работающих устройств — 127. Плюс появилась возможность роуминга (временного включения в сеть постороннего пользователя) и 128-битное шифрование взамен 40-битного. Конечно, защита передачи данных 128-битным ключом не так уж и плоха, но и это не гарантирует абсолютной защиты от взлома. Вообще, ни один стандарт беспроводных сетей не отличается высокой стойкостью к внешним вторжениям. Профессионал-хакер, заинтересованный в перехвате ваших радиопередач, сможет быстро взломать защиту и остаться незапеленгованным (злоумышленнику достаточно попасть с ноутбуком в зону действия сети, а для этого иногда просто можно встать на улице рядом с домом, не забывайте, радиус действия сети — 50 метров).

Стоит обратить внимание еще на одну ложку дегтя в бочке HRF — рабочая частота сети 2,4 ГГц. На аналогичной частоте работает и Bluetooth, и многие бытовые радиоприборы, и некоторые версии IEEE 802.11. Все дело в том, что частота 2,4 ГГц является в США открытой, т. е. предназначенной для подобного рода техники. А что будет происходить в эфире при работе нескольких таких приборов — вопрос выживания сильнейшего.

Но переходим к практической части. Исходя из вышесказанного, возникает очень интересный вопрос: а стоит ли сейчас вообще использовать HRF для постройки сети, может, не зря HRF не стал популярным? Однозначно ответить нельзя. Если компьютеры расположены в пределах одной-двух квартир, есть смысл использовать, например, HomeRF 1.0. Но для организации доступа во всем подъезде или доме лучше подыскать другой способ. Для таких целей скорость 1,6 Мбит/с кажется смешной, особенно если вспомнить, на что способен проводной HPNA 2.0 или беспроводной IEEE 802.11b.

Сегодня на российском рынке устройства HRF представлены компаниями Proxim (единственной, что уже выпускает устройства HRF 2.0) и Netopia (Cayman). Особняком стоит один девайс от самой Intel — AnyPoint Wireless Home Network, предназначенный для соединения стационарного компьютера с ноутбуком посредством HomeRF 1.0. Цены на устройства HomeRF, надо сказать, вполне терпимые по сравнению с аналогами стандарта IEEE 802.11. Базовая станция от Proxim стоит примерно $270, USB-адаптер — $120.

Напрашивается вывод: HRF, конечно, вещь хорошая для организации сети в офисе или квартире, и для соединения ноутбука с настольным компьютером идеально подходит, и для использования в пределах подъезда тоже приемлема. Но для создания крупной домовой сети имеет смысл присмотреться к другой, более перспективной, беспроводной технологии.

Радиосеть IEEE 802.11x

IEEE 802.11x объединяет с десяток различных стандартов беспроводной связи. Наибольший интерес для домашних сетей представляет лишь один — 802.11b, в миру известный как WiFi.

Базовая технология IEEE 802.11 работает на двух радиочастотных каналах и одном инфракрасном. Инфракрасный диапазон нас интересует мало: его даже для соединения пары компьютеров порекомендовать сложно, а для коллективного доступа и подавно (как обычно, хромает скорость плюс радиус действия всего 10 метров, и главное ограничение — не должно быть препятствий на пути сигнала). Поэтому остановимся на радиочастотах. Как и HRF, IEEE использует диапазон 2,4 ГГц, полосу частот 83 МГц. Для модуляции сигнала применяется один из двух методов — FHSS или DSSS.

Эти методы кардинально отличаются друг от друга, и стоит их рассмотреть поподробнее. FNSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) — метод частотных скачков. Он выделяет под один канал 1 МГц (всего 79 каналов). При передаче данных используются специальные схемы подключения. Каждая схема включает различные каналы так, чтобы данные случайно не «залетели» в приемное устройство чужого компьютера, а попали точно по назначению. Другими словами, система, руководствуясь выбранной схемой, постоянно переключает канал передачи, избегая потери информации. Для сравнения можно привести очень простой пример: железнодорожные пути на крупных станциях. Чтобы поезд подошел к нужному перрону и при этом не столкнулся с дрезиной и не заехал в тупик, ему приходится постоянно переезжать с одних путей на другие, специально освобождаемые для него в этот момент времени. Аналогично «путешествует» с канала на канал и пакет передаваемых данных с помощью метода FNSS. Но, к сожалению, такая схема работы накладывает ограничения на скорость передачи — всего 2 Мбит/с (когда поезд несется по переездам с бешеной скоростью, так и с рельс сойти недолго.

Второй — DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) — метод прямой последовательности. Он делит диапазон на 14 каналов. При передаче информация идет по одному из каналов со скоростью 11 Мбит/с без перехода на другие. Однако «расстояние» между каналами здесь равняется 25 МГц — что позволяет избегать перекрытия каналов, но, увы, накладывает другое ограничение — в одном месте возможно одновременное использование лишь 3 каналов связи.

Интересующий нас IEEE 802.11b работает именно на DSSS. В этот стандарт также была внесена возможность изменения скорости передачи данных в зависимости от уровня помех, при их отсутствии подключение и работа сети производятся на максимальной скорости — 11 Мбит/с. Когда же пользователь вдруг удаляется на большое расстояние от базовой станции или в эфире появляются наводки, адаптер IEEE 802.11b динамически снижает скорость до 5,5 или 1–2 Мбит/c. Согласно стандарту, радиус действия сети у передатчика 802.11b довольно велик — 100 м. Кстати, при использовании мощного передатчика «дальнобойность» сети увеличивается до полукилометра!

Приватность ваших радиопередач IEEE обеспечивает схема шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy), предусматривающая максимально возможное 128-битное шифрование вкупе с 40- или 64-битным.

Как видно, IEEE 802.11b предлагает более совершенные методы связи, что и обеспечило ему любовь и поддержку как пользователей, так и компаний. Например, ASUS даже выпустила материнскую плату A7V8X, где реализована возможность работы в беспроводных сетях Bluetooth и IEEE 802.11b. Что касается не интегрированного в «мамы» оборудования, сейчас на рынке можно добыть PCI-адаптер за $150 (LinkSys), точку доступа за $240–270 (LinkSys, LG) или за $350 от D-Link. Маршрутизатор той же фирмы продается за $430.

Вот мы и рассмотрели все наиболее популярные сетевые стандарты нового поколения. Они подразумевают несколько бульшие материальные вложения по сравнению с Ethernet, но, возможно, это просто дело времени. Зато взамен вы получаете простоту установки и наладки — именно те условия, которые для многих при постройке домовой сети являются решающими. Думаю, можно сказать, что безоговорочным лидером среди проводных сетей стал HomePNA 2.0. Среди беспроводных лидирует IEEE 802.11b, хотя бы потому, что стандарт великолепно обеспечен необходимым оборудованием. И все же, выбирая между этими двумя стандартами, я бы остановился на HomePNA. Как-никак, любая радиосвязь — все равно помехи и наводки (и как следствие — уменьшение скорости). А при надежной работе, это всего 3 канала связи. Да и стоимость комплекта HomePNA заметно ниже IEEE, и война радиостандартов продолжается: в скором времени, возможно, на смену 802.11b придет IEEE 802.11g. Правда, он принесет с собой подъем скорости до 22 Мбит/с.

1. Это официальная цифра, при которой возможна заявленная высокая скорость. На практике известны случаи, когда расстояния увеличивают до 1000 метров, правда, за счет трехкратного падения скорости. [вернуться]