Więcej gigabitów, więcej zastosowań

Kable i interfejsy

Do transmisji i wymiany informacji w sieciach wykorzystywane są w ogólności trzy podstawowe rodzaje mediów: przewody miedziane, światłowody i fale radiowe. W każdej z tych kategorii występuje co najmniej kilka typów okablowania (lub częstotliwości radiowych) o różnych parametrach, określających m.in. przepustowość i zasięg sieci. Media również podlegają standaryzacji, określającej podstawowe wymagania na ich parametry fizyczne.

Okablowanie miedziane może mieć formę przewodów koncentrycznych lub tzw. skrętki ekranowanej lub nieekranowanej. Choć w pierwszych wersjach sieci Ethernet stosowano przewody koncentryczne, obecnie najpopularniejszym jest skrętka nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair) dostępna w wersjach określanych tzw. kategoriami: 3, 4, 5 itp. Kategorie te definiują minimalne wymagania co do pasma przenoszenia, które zwiększa się wraz ze wzrostem specyfikowanej liczby, ale także poziomy tłumienia, współczynniki sygnał/szum i inne parametry. Skrętka występuje też w różnych wersjach ekranowanych - STP (Shielded Twistet Pair) lub FTP (Foiled Twisted Pair).

Wraz ze zwiększaniem przepustowości sieci Ethernet i pojawieniem się standardów gigabitowych, coraz trudniej jest zapewnić odpowiednie parametry kabli UTP w stosunku do wymagań szybkich sieci. Dotyczy to zarówno przepustowości, jak i niepożądanej emisji promieniowania elektromagnetycznego. W porównaniu ze światłowodami, okablowanie miedziane, a także wykorzystywane interfejsy wciąż są znacznie tańsze, co powoduje, że technologie ich wytwarzania są i będą jeszcze przez lata rozwijane. W przypadku Gigabit Ethernet najbardziej popularnym typem okablowania jest obecnie skrętka UTP kategorii 5e, skutecznie konkurująca ze światłowodami, tam gdzie nie jest wymagana zbyt duża długość połączeń. Natomiast w sieciach 10-Gigabit Ethernet już można korzystać nie tylko z miedzianych przewodów koncentrycznych typu 10GBase-CX4, ale również skrętki zgodnej ze standardem 10GBase-T.

Choć systemy optyczne są znacznie droższe od okablowania miedzianego, zapewniają jednak większe odległości transmisji, są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i nie powodują emisji promieniowania elektromagnetycznego. We współczesnych systemach sieciowych stosowane są optyczne kable światłowodowe dostępne w wersjach umożliwiających transmisję promieniowania o widmie jedno- lub wielomodowym przy wykorzystaniu laserów o różnych długościach fali (850 lub 1300 nm). Lasery i światłowody wielomodowe są tańsze, ale zapewniają mniejsze odległości bezpośredniej transmisji bez wykorzystywania dodatkowych wzmacniaczy sygnałów.

Ethernet w MAN i domu

Podstawowe standardy Ethernet

Podstawowe standardy Ethernet

Ethernet jest technologią dominującą w sieciach LAN, ale pojawiają się nowe pomysły jej wykorzystania w sieciach MAN (Metropolitan Area Networks), gdzie stosowane są obecnie głównie technologie ATM lub SONET (Synchronous Optical NETwork), pierwotnie opracowane do transmisji głosu. Z drugiej strony Ethernet może też w niedalekiej przyszłości zastąpić łącza komutowane typu dial-up lub stałe DSL, wykorzystywane przez małe firmy lub użytkowników domowych.

Tego typu zastosowania rozwijają się jednak powoli, ponieważ wymagają nowych inwestycji. Operatorzy telekomunikacyjni starają się na razie wykorzystać istniejącą infrastrukturę i udostępniać usługi Ethernet za pośrednictwem posiadanej sieci SONET, a nie budować nowe sieci. Jest jednak tylko kwestią czasu, zanim operatorzy zaczną stosować "czysty" Ethernet, wykorzystując kombinację łączy światłowodowych i skrętki miedzianej. Tego typu koncepcje są już realizowane w Stanach Zjednoczonych.

Powrót do sieci bezprzewodowych

Nazwa Ethernet ma źródło w pierwotnej koncepcji tej technologii, która miała być bezprzewodową siecią radiową (a więc działającą w eterze). Później, w masowych zastosowaniach, przez lata do transmisji wykorzystywano głównie systemy kablowe, a technologie bezprzewodowe zostały zepchnięte na margines zastosowań specjalnych. Dopiero pod koniec lat 90. powróciła koncepcja transmisji bezprzewodowej i obecnie sieci WLAN (Wireless LAN), zgodne z rodziną standardów IEEE 802.11, należą do najszybciej rosnących segmentów rynku sieci lokalnych, a jednocześnie są rozwijane i zaczynają znajdować praktyczne zastosowania technologie transmisji bezprzewodowej o dalekim zasięgu, jak WiMAX, konkurujące lub uzupełniające systemy GSM, a przede wszystkim UMTS.

Dla użytkowników poważnym problemem może być wybór technologii najbardziej odpowiadającej potrzebom i wymaganiom. Niestety, szybki ich rozwój oraz wzrastająca liczba standardów i rozwiązań firmowych powodują, że planowanie jest trudne. Z jednej strony implementacja względnie stabilnych, bezpiecznych, standardowych rozwiązań grozi, że za rok lub dwa będą one przestarzałe, z drugiej nowoczesne i zaawansowane systemy firmowe mogą się wkrótce okazać niezgodne z nowymi, dopiero powstającymi standardami, co może utrudnić ich późniejsze skalowanie i zwiększyć jego koszty.

Dodatkowym problemem jest zarządzanie sieciami wykorzystującymi różne niejednolite technologie. Być może dobrym rozwiązaniem tego problemu jest zaprezentowana ostatnio przez Symbol Technologies uniwersalna platforma do jednolitej obsługi i zarządzania różnymi systemami transmisji radiowej Wi-NG (Wireless Next Generation). Jest ona odpowiedzią na potencjalne problemy, które może wywołać dynamiczny rozwój technologii bezprzewodowych i pojawianie się dużej liczby standardów: IEEE 802.11a/b/g/n, Bluetooth, ZigBee, RFID, WiMAX, GSM i UMTS.

Uniwersalna platforma Wi-NG

Idea Wi-NG została oparta na znanej koncepcji tzw. przełączników bezprzewodowych - urządzeń, które centralnie kontrolują i zarządzają bezprzewodowymi stacjami dostępowymi Wi-Fi. Symbol zamierza rozszerzyć ich funkcjonalność również o możliwości obsługi innych systemów i standardów radiowych, jak np. RFID, ZigBee i WiMAX. Centralny system zarządzania ma umożliwić ograniczenie lub eliminację interferencji sygnałów radiowych, przekazywanie połączeń i odpowiedni do wymagań poziom zabezpieczeń dostępu.

Wi-NG nie jest tylko ogólną ideą. Już w lipcu br. mają się bowiem pojawić pierwsze produkty co najmniej częściowo ją realizujące. Na początek będzie to uaktualnienie oprogramowania dla stacji dostępowych Symbol AP5131, które umożliwi automatyczne tworzenie sieci typu mesh, np. w miejscach, gdzie występują problemy z propagacją sygnałów i standardową obsługą transmisji Wi-Fi. Z kolei na wrzesień br. przedstawiciele Symbol Technology zapowiadają nowe oprogramowanie dla bezprzewodowych przełączników WS5100, które wprowadzi możliwość przełączania w warstwie trzeciej i pozwoli na tworzenie wielu podsieci w jednym systemie bezprzewodowym Wi-Fi, a także aplikację narzędziową umożliwiającą automatyczną analizę całego środowiska sieci bezprzewodowej, np. siły i pokrycia sygnałów radiowych w sieci korporacyjnej. Jeśli chodzi o przełączanie w warstwie trzeciej, to tego typu przełączniki są już oferowane, m.in. przez Cisco Systems. Mechanizm ten ma istotnie ułatwić zarządzanie siecią, umożliwiając automatyczne wyszukiwanie i konfigurowanie różnego typu urządzeń peryferyjnych przewodowych lub bezprzewodowych działających w sieci.

Przed końcem 2006 r. Symbol zamierza też wprowadzić na rynek nową generację przełączników bezprzewodowych określanych jako RF Switch, które będą obsługiwać nie tylko sieci Wi-Fi, ale również RFID i roaming z sieciami GSM. Tego typu połączenie funkcjonalności może być atrakcyjne w niektórych zastosowaniach, np. systemach do obsługi magazynów, liniach produkcyjnych lub sklepach, gdzie RFID może być wykorzystywane do zbierania informacji o przepływie towarów lub produktów, a Wi-Fi do ich przekazywania i wymiany z centralnym systemem IT. Oprogramowanie przełączników RF będzie m.in. umożliwiało zdalną konfigurację i zarządzanie RFID.

Jedną z kluczowych, ważnych w praktyce funkcji Wi-NG ma być ulepszony mechanizm przekazywania połączeń, tzw. switch-assisted roaming. Będzie on na bieżąco analizował stan połączeń i automatycznie optymalizował kanały transmisji, nie czekając na obniżenie siły syg-nałów poniżej określonego progu, jak w przypadku rozwiązań klasycznych, ale również wtedy, gdy zmieni się obciążenie stacji dostępowej lub wymagania aplikacji klienckiej na dostępne pasmo transmisji. Nowa generacja przełączników bezprzewodowych będzie też wyposażona w funkcje przekazywania połączeń między różnymi typami sieci, np. między GSM i Wi-Fi. Umożliwi to łatwą budowę systemu wykorzystującego połączenia VoIP. Pełną funkcjonalność będzie jednak można uzyskać tylko w systemach wykorzystujących urządzenia klienckie Symbol Technology, wyposażone w oprogramowanie opracowane przez DiVitas Networks, które zakupił ten producent. Aktualizacje oprogramowania dla AP5131 i WS5100 mają być dostępne bezpłatnie dla obecnych użytkowników tego sprzętu. Pakiet RF Management ma kosztować ok. 1000 USD. Ceny nowej generacji przełączników nie zostały jeszcze określone.

Bezpieczny WLAN

Dzięki już dostępnym rozwiązaniom technologicznym sieci bezprzewodowe mogą być równie bezpieczne jak kablowe sieci Ethernet. Poziom stosowanych zabezpieczeń zależy od indywidualnych wymagań użytkowników - od publicznych punktów hot spot, w których często dla wygody nie stosuje się żadnych zabezpieczeń dostępu, aż do korporacyjnych sieci WLAN, wykorzystujących szyfrowanie AES, tunele VPN i zaawansowane mechanizmy identyfikacji i autoryzacji użytkowników.

Sieć bezprzewodowa umożliwia niekontrolowany dostęp do sieci LAN, jeżeli nie wykorzystuje mechanizmów kontroli dostępu. Podstawowy, wprowadzony wraz z pierwszą specyfikacją IEEE 802.11b, protokół WEP umożliwia zabezpieczenie sieci przed przypadkowymi osobami szukającymi łatwego dostępu do niej. Złamanie WEP wymaga poświęcenia kilku, kilkunastu godzin na detekcję ruchu w sieci. Znacznie większy poziom bezpieczeństwa oferuje standard WPA wykorzystujący dynamiczny klucz szyfrujący. Od sierpnia 2003 r. żadne urządzenie bezprzewodowe nieobsługujące WPA nie może uzyskać certyfikatu Wi-Fi. Natomiast najnowsza specyfikacja WPA2 (IEEE 802.11i) wykorzystuje zaawansowany algorytm szyfrowania AES i zapewnia zabezpieczenia na poziomie wymagań najbardziej wrażliwych firm i instytucji.

Sygnały radiowe mogą propagować się również na zewnątrz budynku, ale ich przechwycenie nie oznacza automatycznie możliwości włamania - jeśli tylko dostęp jest kontrolowany przy wykorzystaniu np. mechanizmów autoryzacji i identyfikacji użytkowników lub adresów MAC (unikalnych identyfikatorów kart sieciowych). Złamanie tych zabezpieczeń wcale nie musi być łatwiejsze niż włamanie do sieci przewodowej. Oprócz tego niepożądana propagacja sygnałów w obszarze zewnętrznym może być w wielu wypadkach wyeliminowana przez odpowiednią konfigurację systemu. Choć transmisja radiowa z natury umożliwia detekcję sygnałów przez odpowiednie urządzenia znajdujące się w zasięgu sieci, nie oznacza to, że przesyłane informacje są automatycznie dostępne dla każdego. Podobnie jak w przypadku sieci kablowych poziom trudności w uzyskaniu nieuprawnionego dostępu do danych zależy od stosowanych mechanizmów zabezpieczeń.

Jak wynika z dotychczasowych doświadczeń, jednym z największych zagrożeń dla bezpieczeństwa w sieciach WLAN jest łatwość instalacji stacji dostępowych przez nieprofesjonalnych użytkowników, którzy nie wiedzą lub nie chcą uruchamiać mechanizmów zabezpieczeń. Tego typu stacje, tzw. rouge access point, mogą umożliwić nieuprawnionym osobom łatwy dostęp do wewnętrznej sieci LAN. Problem ten został już dość dawno zauważony przez producentów sprzętu i oprogramowania, którzy oferują mechanizmy umożliwiające automatyczne wykrywanie i eliminację tego typu stacji dostępowych. Odpowiednia konfiguracja sieci bezprzewodowej wymaga specjalistycznej wiedzy, innej niż w wypadku sieci przewodowych. Dlatego też warto skorzystać z usług oferowanych przez zewnętrzne firmy specjalizujące się w instalacji i zarządzaniu sieciami WLAN, aby mieć pewność, że poziom zabezpieczeń jest dobrze dopasowany do wymagań przedsiębiorstwa.

Rozwój sieci kablowych

Do sukcesu Ethernetu chyba najbardziej przyczyniła się decyzja o prawie bezpłatnym udostępnieniu licencji na Ethernet podjęta w 1979 r. przez Davida Liddle, dyrektora Xeroxa. Na owe czasy pomysł utworzenia otwartego standardu i budowania własnego biznesu wokół niego był niezwykle nowatorski. Decyzja ta spowodowała, że wiele konkurencyjnych, bardziej zaawansowanych technologicznie protokołów, jak IBM Token Ring, zostało zepchniętych na margines rynku. Mimo tak długiej historii, Ethernet wciąż nie ustępuje miejsca innym technologiom i nie ma barier fizycznych lub innych pomysłów, które mogłyby zagrozić popularności tego standardu w perspektywie kilkunastu lat. Wsteczna zgodność, niski koszt elementów sieciowych, powszechność zastosowań to największe zalety tej technologii. Inaczej niż w przypadku innych technologii sieciowych, takich jak ATM, kolejne wersje Ethernet nie wymagają kompleksowej wymiany sprzętu. Możliwa jest stopniowa migracja, gdyż elementy sieciowe nowej generacji mogą współpracować i być łatwo integrowane ze starszymi wersjami urządzeń.


TOP 200