2010

Internet, sítě a přenosy II. Informační a komunikační technologie ve zdravotnictví 2009/2010

Přehled témat  Základní pojmy  Topologie, charakter a princip komunikace, rozsah sití  Referenční model ISO/OSI  Opakování základů teorie signálů  Přenosová média  Aktivní prvky  Modemy, sítě ISDN a ADSL, kabelové sítě  Bezdrátové přenosy, licenční a bezlicenční pásmo  Celulární sítě (GSM, GPRS, EDGE, UMTS)

Biomedical Data Processing G r o u p

Definice pojmů – počítačové sítě (1) Uzly sítě počítače osobních stanic servery tiskárny datová úložiště měřící a zabezpečovací zařízení

Komunikační kanál (přenosové médium) drátové  optické nebo metalické kabely (koaxiální kabel, strukturovaná kabeláž)

bezdátové  radiové spoje  vzdušné optické spoje Biomedical Data Processing G r o u p

Definice pojmů – počítačové sítě (2)

IP adresa  jedinečná adresa počítače na síti; standard IPv4 - 32 bitová adresa, př. 64.233.167.99; IPv6 – 128 bitů.

MAC (Media Access Control) adresa celosvětově jednoznačný identifikátor většiny síťového zařízení nejpoužívanější je ethernetová MAC adresa – 48 bitů a je uložena v ROM zařízení Biomedical Data Processing G r o u p

Příklad V Maska binárně: 11111111.11111111.11110000.00000000 (20 bitů) Číslo sítě binárně: 11000000.10101000.01000000.00000000 (192.168.64.0) IP adresa: 11000000.10101000.01000000.00000001 (o 1 vyšší, než číslo sítě - 192.168.64.1) IP adresa: 11000000.10101000.01000000.00000010 (o 1 vyšší, než předchozí - 192.168.64.2) Předposlední IP: (192.168.79.253)

11000000.10101000.01001111.11111101

Poslední IP: 11000000.10101000.01001111.11111110 (192.168.79.254) Broadcast: 11000000.10101000.01001111.11111111 (192.168.79.255 - poslední IP adresa) Biomedical Data Processing G r o u p

Definice pojmů – počítačové sítě (3) Klient/server  server poskytuje služby klientům (pracovní stanice)  podle typu poskytované služby – souborový server, www server, tiskový server,poštovní server  fyzicky může být více těchto typů na jenom počítači – u malých sítí – u velkých sítí jeden počítač plní úlohu pouze jednoho typu serveru

peer-to-peer (P2P)  každá stanice může vyčlenit nějaký svůj prostředek (tiskárnu, úložiště, adresář) ke sdílení (s heslem nebo bez);  Nelze centrálně spravovat


Definice pojmů – počítačové sítě (4)  Ethernet  V součastnosti nejpoužívanější síťová technologie  Založena na jednoduchém principu zvaném CSMA/CD  CSMA (Carrier Sense Multiple Access) – stanice „poslouchá“ je-li přenosové médium volné a v případě, že je nebo ve chvíli jeho uvolnění vysílá  CD (Collision Detection) – hlídá se zda nevysílá více stanic a nedochází-li k interakci signálů

 Token Ring    

1. jeden ze standardů sítí společnosti IEEE (802.5) 2. konkrétní síťová technologie od firmy IBM Robustní síť – složité rekonfigurační mechanismy náročnější implementace -> vyšší cena

 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)    

Nejstarší vysokorychlostní přenosová technologie Vyvinut se zaměřením využít schopností optických vláken Vysoká přenosová rychlost x vysoká cena Předurčena k použití v roli páteřní sítě Biomedical Data Processing G r o u p

Topologie Sběrnice (bus) Obtížná identifikace příčin závad, topologická omezenost počtu uzlů i jejich vzdáleností, striktní nutnost sdílení pásma Výhodou je cena Ethernet s koaxiálním kabelem (10Base-2, 10Base5)


Topologie Hvězda (star) Spoje koncových uzlů vedeny do centrálního uzlu realizujícího propojení (jako u telefonní ústředny) Vhodnost: Ethernet, Token Ring, FDDI


Topologie Kruh (ring) Vysílací část uzlu je zapojena do přijímací části následujícího Fyzicky často realizace hvězdou bez centrálního prvku Token Ring, FDDI


Charakter komunikace Nespojové (connectionless) Např. založené na broadcastu Ethernet, Token Ring, FDDI

Spojové (with connection) Nutno navázat spojení – virtuální kanál pro data ATM


Princip komunikace  Stochastické metody  Náhodný přístup k médiu, není pořadí uzlů  Řízení pomocí CSMA/CD  Není garance přeneseného objemu dat za určitou dobu  Ethernet

 Deterministické metody  Řízení přístupu k médiu  Metda předávání – Token Passing  Přenášen speciální prázdný paket (pešek – token)  Tento token se předává v logickém kruhu jednotlivých zařízením a ta tak mohou vysílat  Při větším objemu dat garantován přenos  Řešení ztráty oprávnění, přerušení logického kruhu  Token Ring Biomedical Data Processing G r o u p

Přepojování okruhů a paketů  Circuit switching (přepojování okruhů)  celá přenosová cesta se chová jako "souvislý kus drátu" s určitou přenosovou kapacitou  lze přenášet data charakteru bitového proudu (tzv. stream, protože přepojováním okruhů vzniká pomyslná roura, a to, co se do ní z jedné strany vkládá, zase z druhé strany vystupuje)

 Packet switching (přepojování paketů)  uzpůsobeny přenosu vhodně velkých digitálních bloků, které budou opatřeny potřebnými identifikačními údaji (zejména adresou odesilatele a příjemce)  není nutné v jednotlivých přestupních uzlech vytvářet "souvislé" přenosové cesty  je možné individuálně přepojovat jednotlivé datové bloky  je možné využít sdílených přenosových tras (například i satelitních)  odpadají problémy s přidělováním frekvencí


Rozsah sítí  LAN (Local Area Network)  V jedné nebo několika sousedních budovách  Strukturovaná kabeláž, UTP a optické kabely  Spoje budov: optické kabely, bezdrátové spoje

 MAN (Metropolitan Area Network)  Velký podnik nebo město  LAN s více budovami nebo několik LAN spojených vysokorychlostní páteřní sítí

 WAN (Wide Area Network)  Více či méně vzájemně vzdálených LAN či MAN  Působnost na celé země, kontinenty  Spoje většinou pronajatými datovými okruhy

 PAN (Personal Area Network) Biomedical Data Processing G r o u p

Referenční model OSI  Open System Interchange  Popis komunikačních systémů – 7 vrstev  Vrstvy 5-7 uživatelská část  Vrstvy 1-3 síťová část  Vrstva 4 - transportní

 Adresace  1,2 – Fyzická adresa (MAC)  3 – Logická adresa, závislost na síťovém protokolu

 Přenášené datové jednotky  1 – Bity  2 – Rámce  3 – Pakety


Referenční model OSI – rozdělení 7 vrstev Příklad přiřazení činností jednotlivým vrstvám Fyzický přenos je ve skutečnosti uskutečňován až jakoby na nulté úrovni


Referenční model OSI - síťová část  Fyzická vrstva (Physical Layer)  Přenáší bitové proudy  Definuje připojení síťových zařízení po mechanické elektrické stránce  Určuje typy konektorů a pinů  Determinuje napěťové, resp. Proudové úrovně přenášených signálů

 Linková vrstva (Data Link Layer)  Řídí proud dat  Pracuje s tzv. datovými rámci – složené z různého počtu bytů  K těmto přidává adresu příjemce a kontrolní informace

 Síťová vrstva (Network Layer)  Přeměňuje rámce na pakety  Zřizuje vhodnou trasu  Při nepřímém spojení odesílatele a příjemce zajišťuje směrovaní dat přes mezilehlé uzly sítě


Referenční model OSI - uživatelská část  Transportní vrstva (Transport Layer)  Zajišťuje komunikaci mezi koncovými účastníky spojení  Zajišťuje požadovanou kvalitu přenosu

 Relační vrstva (Session Layer)  Organizuje a synchronizuje spojení mezi uživateli

 Prezentační vrstva (Presentation Layer)  Určuje formát pro přenos dat  Odpovídá za jejich komprimaci, resp. kódování

 Aplikační vrstva (Aplication Layer)  Tvoří rozhraní k uživatelské aplikaci  Umožňuje uživateli přístup ke službám sítě (e-mail, vzdálený přístup, atd.)


ISO/OSI a poštovní služba


Referenční model OSI (2)

Paket  Je základní jednotkou přenosu ve všech moderních počítačových sítích  Skládá se z tří základních prvků  Hlavičky – informace potřebné k doručení paketu do místa určení  Datové oblasti – vlastní informace  Traileru – nejčastěji potvrzení o bezchybnosti přenosu

 Ukázka skládání příspěvků jednotlivých vrstev OSI modelu k výslednému vysílanému paketu Biomedical Data Processing G r o u p

Přenosová cesta

Metalická Měděné vedení (signálové zesilovače po několika km)

Optická Optické kabely IrDA (malé vzdálenosti, na dohled)

Elektromagnetická Mobilní telefonní sítě Biomedical Data Processing G r o u p

Teorie signálů Signál je optické, elektrické, elektromagnetické, akustické, mechanické, pneumatické nebo hydraulické znamení, které má určitý význam. Pokud má signál nějaký význam, může být použit i k přenosu zpráv. I v případě, že signál nemá předem známý význam, může být nositelem informace. Při přenosu signálu se místo vysílání signálu nazývá vysílač, místo příjmu přijímač. Signály se přenášejí přenosovou cestou.


Druhy signálů

Analogový signál informace vzájemně jednoznačně přiřazena ke všem hodnotám v rozsahu (např. velikost indukovaného napětí na plováku), dává spojitou informaci o poloze plováku, ke kterému je indukční cívka připojena např. signál výšky hladiny poloha plováku hydrostatický tlak odraz paprsku ... Biomedical Data Processing G r o u p

Druhy signálů

Číslicový (digitální) signál informace přiřazena pouze k některým vzájemně odlišným hodnotám nebo dílčím rozsahům, přičemž celkovému dílčímu rozsahu hodnot je přiřazena stejná informace výhoda: informace méně citlivá na poruchy zvláštním případem binární (dvojkový) dvě hodnoty (symb. 0 a 1)


Proces digitalizace signálu 

Základní řetězec pro digitalizaci signálu

Princip vzorkování a kvantování signálu


Přenosový řetězec Abeceda (zdroje zpráv)

Zdroj informace  Kódovací člen  Vysílač  Přenosový kanál  Přijímač  Dekódovací člen  Příjemce informace

Přenosové kanály (v úrovni signálu, nikoli času)

spojité (analogové) diskrétní (kvantové, číslicové) Biomedical Data Processing G r o u p

Rušivé vlivy a spolehlivost  Přenos musí být zajištěn proti působení vnějších vlivů (šumy)  nejčastěji zařazením vstupních převodníků a oddělovacích členů

 Rušivé signály  Útlumové zkreslení signálu  Fázové zkreslení signálu

 Kódové zabezpečení  parita (lichá, sudá)  kontrolní součty – CRC (Cyclic Redundancy Code)

 Další úpravy signálu  Šifrování  Komprese


Charakteristiky

Rychlost přenosu informace Množství informace přenesené informačním kanálem za jednotku času [bit/s],[bps]

Směr přenosu dat jednosměrný, obousměrný (poloduplexní, plný duplex)

Způsob přenosu sériový, paralelní

Časový režim přenosu synchronní (s. znaky), asynchronní, arytmický Biomedical Data Processing G r o u p

Metalická vedení  Koaxiální kabel  Výhody: cena, jednoduchost  Nevýhody: poruchovost, omezení (počet uzlů, rychlost)  Topologie: typicky sběrnice

 10Base-2 – 2x stíněný koaxiální kabel – 50 ohm, max. délka 185m – klasický Ethernet (10 Mbit/s)  10Base-5 -5x stíněný koaxiální kabel – 50 ohm, max. délka 500m – klasický Ethernet (10 Mbit/s) Biomedical Data Processing G r o u p

Metalická vedení  Kroucený dvoupár  UTP - Unshelded Twisted Pair  Stíněná modifikace (STP, FTP - foiled) – Evropa  Topologie: hvězda, „strukturovaná kabeláž“

 10Base-T, 10Base-FL -100 ohm, klasický Ethernet (10 Mbit/s)  100Base-TX, 100Base-T4 – 100 ohm, Fast Ethernet (100Mbit/s) Biomedical Data Processing G r o u p

Modemy – řízení toku dat Modulátor + demodulátor = modem Způsob řízení zasílání dat jiným zařízením  RTS/CTS (Request To Send / Clear To Send)

Typy modemů  Modemy pro komutované připojení do analogové sítě  Terminálové adaptory (TA) pro ISDN připojení  Modemy pro připojení ADSL  GSM, UMTS modem


ISDN Integrated Services Digital Network Celosvětová veřejně dostupná digitální síť integrovaných služeb: telefonní služby, vysokorychlostní přenos dat, přenos fixního i pohyblivého obrazu komunikace 2 zařízení současně (modem+telefon) obdobné služby jako u GSM (identifikace volajícího, přesměrování, blokace, atd.)

Přípojka euroISDN2 2 komunikační a 1 signalizační kanál 16 kbit/s

Přípojka euroISDN30 30 komunikačních a 1 signalizační kanál 64 kbit/s Biomedical Data Processing G r o u p

ADSL  ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)  Asi nejvyužívanější technologie typu DSL pro domácí využití  Technologie pro vysokorychlostní přenos dat nekrouceným kabelem, kroucenou dvojlinkou nebo koaxiálním kabelem

 Asymetrické rychlost připojení pro přenášení dat ve směru k uživateli a od uživatele směrem do Internetu  Pro přenos dat směrem do sítě se využívají frekvence 26 – 138 kHz  Pro přenos dat směrem ze sítě se využívají frekvence 138 kHz - 1,1 MHz


Optická vlákna Princip – řetězec přenosu informace Světelný zdroj Optické vlákno Optický detektor


Optická vlákna Princip  Snellův zákon lomu

c v1 n2 sin α v1    c sin β v2 n1 v2  Totální odraz – mezní úhel  n1 – opticky hustší prostředí  n2 - opticky řidší n prostředí

sin α m 

2

n1 Biomedical Data Processing G r o u p

Optická vlákna Jádro - Obal jádra - Primární ochrana – Sekundární ochrana


Optická vlákna  Optické kabely  Delší vzdálenosti  Jednovidové (>2km), mnohovidové (260m-2km)

 Spojování budov venkovním prostředím (i kratší vzdál.)  Galvanické oddělení – např. ochrana před bleskem

Topologie: typicky hvězda


Optická vlákna  Přenos informace na větší vzdálenost (nízký útlum, i 100 km bez aktivních prvků)  Větší šířka pásma, menší průměr a nižší hmotnost  Větší délka (až 12 km v kuse)  Dielektricita  Možnost instalace v prostředích s vysokým el./vf. zamořením

 Bezpečnost (obtížnost odposlechu, snadno detekovatelné přerušení kabelu)  100Base-FX – Fast Ethernet (100 Mbit/s)  1000Base-SX (multivid), 1000Base-LX (singlevid) – Gigabit Eth.


Aktivní prvky (1)  Fyzická vrstva  Opakovač (repeater) – pro zesílení signálu (útlum v pasivní částech sítě – kabeláž)

 Rozbočovač (hub) – koncentrace přípojek síťových zařízení (servery, pracovní stanice, tiskárny) do jednoho místa


Aktivní prvky (2)  Linková vrstva  Most (bridge) – propojení segmentů sítě či sítí (i různé přenosové protokoly) – zajišťuje komunikaci a sdílení zdrojů

 Přepínač (switch) – pro rozsáhlejší sítě za účelem lepšího využití kapacity sítě; také pro kontrolu přístupů k prostředkům


Aktivní prvky (3) Síťová vrstva Směrovač (router) – propojení dvou (více) sítí s různými protokoly a topologiemi u rozsáhlejších sítí a při požadavku vysoké spolehlivosti sítě


Zapojení více aktivních prvků


Bezdrátové přenosy  rádiové přenosy  radiové vlny s nízkým kmitočtem  mikrovlnné přenosy  radiové přenosy na frekvencích nad 100 MHz  lze soustředit do úzkého svazku  neobchází překážky  infračervené přenosy  komunikace na krátkou vzdálenost (notebooky, tiskárny,..)  neprostupují skrz překážky  světelné přenosy  úzký světelný paprsek  relativně velká závislost na atmosférických podmínkách  jednosměrné Biomedical Data Processing G r o u p

Proč bezdrátové sítě natažení kabelů není všude možné veřejné prostranství, historické budovy kabelové připojení může být nákladné využívání dočasných prostor poslední míle relativně snadná a rychlá instalace neovlivňují vzhled prostor vysoká flexibilita a mobilita instalace mobilita uživatelů Biomedical Data Processing G r o u p

Způsoby přenosu  narrowband - úzkopásmové

užší frekvenční pásma v oblasti jednotek GHz nabízí přenosové rychlosti jednotek až stovek kilobitů za sekundu primárně pro přenos hlasu předností je delší dosah  broadband – širokopásmové

širší frekvenční pásma v řádu desítek GHz větší přenosová kapacita nutná přímá viditelnost kratší dosah (3-5 km) primárně pro datové přenosy Biomedical Data Processing G r o u p

Licenční pásmo  kmitočtové spektrum fyzicky omezeno  správcem Český telekomunikační úřad  placené, ale garantované  pásma pro datové sítě – 3,5 GHz, 26 a 28 GHz  mobilní sítě GSM - 900 a 1800 MHz  televizní a radiové vysílání  profesionální datové sítě FWA  radiové sítě Tetra


Bezlicenční pásmo  pásmo ISM (Industrial, Scientific and Medical) – pásmo 2,4 GHz v ČR šířka 83 MHz a pásmo 5,2 – 5,775 GHz  počet uživatelů není omezen  nic není garantováno, ve velkých městech vyčerpáno  problém rušení – někdo otočí anténu  majitel mikrovlnky nemusí žádat o licenci


Radiový signál  rušení jinými systémy ve stejném pásu  mikrovlnka nevadí  kdo přišel později musí rušení odstranit  důležitá je správná anténa  přímá viditelnost – záleží na materiálu a tloušťce překážky  železobeton - smrt signálu  cihly, sádrokarton - oslabení  vlivy počasí – stromy s listím, při prudkém dešti pokles signálu, voda je pohltí a ohřívá se, přehradu ale nevyvaříme  nízké frekvence – dobře obchází překážky, ale intenzita se vzdáleností rychle klesá  vyšší frekvence – přímočařejší, vyšší rychlosti, citlivé na atmosférické podmínky – mlhu, smog

 Teoreticky (ve vzduchu): útlum [dB] = 32.4 + 20*log(f [MHz]) + 20*log(l [km]) Biomedical Data Processing G r o u p

Modulace  Modulace je nelineární proces, kterým se mění charakter vhodného nosného signálu pomocí modulujícího signálu.  Modulace se velmi často používá při přenosu nebo záznamu elektrických nebo optických signálů.  Modulace podle typu nosného signálu:  spojité analogové modulace  nosným signálem je signál s harmonickým průběhem v čase  modulačním signálem je analogový signál

 spojité digitální modulace  nosným signálem je signál s harmonickým průběhem v čase  modulačním signálem je digitální signál

 diskrétní modulace  nosným signálem těchto modulací je signál s nespojitým průběhem často také nazývaný taktovací signál Biomedical Data Processing G r o u p

Modulace - přehled Spojitá analogová modulace  Principielní vzorec:y  A  sin(   t   )


Digitální modulace a modulační rychlost Spojitá digitální modulace ASK - Amplitude-Shift Keying (odpovídá AM) FSK - Frequency-Shift Keying (odpovídá FM) PSK - Phase-Shift Keying (odpovídá PM)

Modulační rychlost Počet změn nosného signálu za jednotku času (sekunda) modulační (telegrafní) rychlost s jednotkou Baud ozn. [Bd] (tvůrce telegraf. abecedy J. Baudot) u binárních signálů jednotky Baud a bit/s mají shodný význam


Princip propojení


IEEE  Institute of Electrical and Electronic Engineers http://www.ieee.org

802.3 - zabývá se Ethernetem 802.11 - bezdrátové lokální sítě (WLAN), založena 1990 802.15 - bezdrátové osobní sítě (WPAN) 802.16 - širokopásmový bezdrátový přístup 802.20 – širokopásmové mobilní bezdrátové sítě  1997 – standard IEEE 802.11  1999 – standardy 802.11a, 802.11b  2003 - standardy 802.11g, 802.11h  WLAN – Wireless Local Area Network Biomedical Data Processing G r o u p

Rozprostřené spektrum  tradiční technologie vměstnávají co největší počet signálů do relativně úzkého pásma  rozprostřené spektrum naopak pomocí matematických funkcí rozptýlí sílu signálu do širokého frekvenčního bloku  přijímač opačnou operaci převede zpět do úzkopásmového signálu  je nařízeno, nelze používat jiný typ přenosu  nepřináší žádnou zvláštní odolnost  Tři základní techniky  FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum  DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum (802,11b)  OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplex (802.11a, g)


Řízení přístupu  CSMA/CA – Carrier Sense, Multiple Access with Collision

Avoidance

 nelze detekovat kolize vniklé „křížením“ vln  používá se systém potvrzování  odesilatel pošle RTS (Request to Send)  příjemce potvrdí CTS (Clear to Send)  odesílatel odešle svá data  příjemce potvrdí posláním ACK bitu (Acknowledgment)  kontrola správnosti přijatých dat pomocí kontrolních součtů  problém „skrytého uzlu“ Biomedical Data Processing G r o u p

Standardy  802.11a - v pásmu 5 GHz s rychlostí až 54 Mb/s, povolen jen uvnitř budov, používá OFDM  802.11b - v pásmu 2,4 GHz s rychlostí až 11 Mb/s,  802.11c – definice procedur v rámci MAC podvrstvy pro síťové mosty, 1998  802.11d - mezinárodní harmonizace kmitočtového spektra, 2001  802.11e – rozšíření MAC pro QoS, kvalita služeb  802.11f - Inter Access Point Protocol (IAPP), spolupráce přístupových bodů od různých výrobců Biomedical Data Processing G r o u p

Standardy  802.11g - zvýšení rychlosti v pásmu 2,4 GHz na 54 Mb/s se zpětnou kompatibilitou s 802.11b  802.11h – změny v řízení přístupu k spektru 5 GHz na 54Mb/s  802.11i - zlepšení bezpečnosti v 802.11 bezdrátových sítích vylepšením autentifikačního a šifrovacího algoritmu.  802.11j – pouze Japonsko  802.1x - standard zabezpečení jak drátových, tak bezdrátových sítí.


802.11b  kmitočtové pásmo: 2 400 - 2483,5 Mhz (v ČR)  použitá modulace: HR/DSSS (High Rate DSSS - přímá sekvence o vysoké rychlosti), PBCC (pro rychlost 22Mb/s)  dosahované rychlosti: 1; 2; 5,5; 11 Mb/s, záleží na podmínkách  efektivní rychlost je až o 40% nižší kvůli režii  vysílací výkon: je stanoven na maximální ekvivalentní izotropicky vyzářený výkon 100 mW  dosah: maximálně lze v příhodných podmínkách dosáhnout spoje na vzdálenost několika kilometrů  není dobře uzpůsobena na přenos hlasu  nízká cena – výhoda i pro školy  někdo označuje jako funkční síť 4G Biomedical Data Processing G r o u p

802.11g  kmitočtové pásmo: 2 400 – 2 483,5 Mhz (v ČR)  použitá modulace: OFDM  dosahované rychlosti: 1; 2; 5,5; 6; 9; 11; 12; 18; 24; 36; 48; 54 Mb/s  vysílací výkon: vzhledem k práci ve stejném pásmu je upraven stejnou generální licencí ČTU jako pro IEEE 802.11b  dosah: je mírně větší nebo stejný jako u 802.11b  zpětně kompatibilní s 802.11b Biomedical Data Processing G r o u p

802.11e  Kvalita služeb QoS (Quality of Service)  Metriky QoS

koncové zpoždění – doba mezi vysláním paketu od zdroje a jeho doručení příjemci kolísání zpoždění – rozdíl v intervalech mezi přijímanými pakety ztráta paketů – podíl přijatých paketů a vyslaných paketů za jednotku času šířka pásma – přenosová kapacita propustnost – objem dat úspěšně přenesených za jednotku času dočasným řešením bylo WME (Wireless Multimedia Extensions)


Typy bezdrátových sítí  Ad-hoc

stanice komunikují přímo není přístupový bod vhodné pro dočasné sítě (LAN párty)  Infrastrukturní

základní jednotkou access point – veškerá komunikace přes něj nelze připojit stanici na více AP AP může asociovat více stanic transformuje bezdrátovou komunikaci na páteřní síť Biomedical Data Processing G r o u p

Antény  všesměrové - pokrývají úhel 360°

nejběžnější typ používány na FI  sektorové - pokrývají určitý sektor prostředí

úhly např. 45°, 90°, ... vhodné na zeď budovy  směrové - vyzařují jedním směrem v úzkém pruhu

signál soustředí do jednoho bodu vhodné pro delší vzdálenosti Biomedical Data Processing G r o u p

Antény  zisk antény – nejdůležitější parametr

čím větší, tím vzdálenější signál lze zachytit udává se v dbi (decibel na isotrop)  vyzařovací úhel – horizontální, vertikální  vzhled - váha a rozměry, ochrana proti větru, případně vlhku  lze vyrobit vlastní


Výstavba bezdrátové sítě  propustnost sítě – rychlost sítě  možnost mobility – přechod uživatelů  oblast pokrytí  počet uživatelů  podpora páteřní sítě  logika síťového plánování – kolik IP adres  charakteristika používaných aplikací  požadavky na zabezpečení – omezený pohyb osob  vliv prostředí  finance, od koho Biomedical Data Processing G r o u p

Bezpečnost  autentizace

řízení přístupu oprávněných uživatelů u drátových stačí dobrý vrátný jednosměrný proces možnost útoku man-in-the-midlle open system  klient posílá SSID (Service Set Identificator), přístupový bod jej může vysílat a stanice jej může přijmout a použít pro přístup  lze AP konfigurovat jako uzavřený, zkušený uživatel však dokáže SSID vytáhnout z odposlechnutých paketů

shared-key  ověření správnosti sdíleného klíče pomocí WEP Biomedical Data Processing G r o u p

Bezpečnost  802.1x – obecný bezpečnostní rámec pro všechny typy LAN

založen na protokolu EAP (Extensible Authentication Protocol) není neprůstřelné  Nelze dostatečně omezit prostor, kde je signál k zachycení  Některé přístupové body jsou absolutně nechráněny!  Pouze 44% přístupových bodů používají šifrovanou komunikaci  10% přístupových bodů používá zcela standardní nechráněné nastavení Biomedical Data Processing G r o u p

 filtrování adres: nedefinuje 802.11  Seznam MAC adres klientů, kteří se mohou k AP připojit  Lze však odposlouchávat komunikaci a následně si svoji MAC přenastavit  Problém s údržbou seznamu  Omezení šířky pásma  Časové omezení  WEP - Wired Equivalent Privacy - 1999  používá proudovou šifrovací metodu RC4  Kontrolní součet prováděn metodou CRC-32  64 bitový s klíče 40 bitů a 128 bitový s klíčem 104 bitů  Vždy přidán inicializační 24 bitový vektor


Bezpečnost  WPA - WiFi Protected Access – 2003  používá šifrování dynamickým klíčem TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)  128 bitový klíč  mění dočasný klíč každých 10 000 paketů  integrita kontrolována pomoci algoritmu MICHAEL  WPA2  Klíč 128, 192, 256 bitů  K protokolu TKIP přidán ještě CCMP (Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol)  CCMP je založen AES (Advanced Encryption Standard)  Dostatečný šifrovací algoritmus i pro vládní účely


Bluetooth  radiová technologie o nízkém vysílacím výkonu (1mW) vyvinutá za cílem nahrazení pevného propojení elektronických zařízení (PC, tiskárny, mobilní telefony, PDA atd.)  pracuje v pásmu 2,4 GHz  datová rychlost 720 kb/s do vzdálenosti 10 metrů  použita technika FSSS  přímá viditelnost mezi vysílačem a přijímačem není potřeba  jednoduchost, miniaturizace a nízká spotřeba


Celulární sítě

Omezeným počtem frekvencí pokrývají celý region Opakování frekvencí umožňuje buňkový systém Jedna základnová stanice slouží pro více buňek


GSM  Global System for Mobile Communication  označována jako síť druhé generace v pásmech 900 MHz a 1800 MHz  funguje na principu přepojování okruhů  vznikala jako plně digitální síť, je však určena především k hlasovým službám  datové služby jsou v ní implementovány převážně dodatečně


GSM  přenos rychlostí 9,6 kb/s, některé společnosti až 14,4 kb/s  několik typu spojeni – hlasové, datové…  přenosová kapacita pevně vyhrazena od začátku do konce spojení  platba za čas připojení  HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)  zvyšuje přenosovou rychlost současným využitím několika kanálů oproti jednomu u klasického přenosu dat v sítích GSM  teoreticky lze tímto způsobem spojit až osm kanálů  ve skutečnosti se však vyrábějí zařízení podporující přenos pouze pomocí čtyř kanálů  43,2 kbit/s směrem k uživateli a 14,4 kbit/s od uživatele  vyrovná se modemu


GPRS  General Packet Radio Service  služba pro mobilní připojení k internetu  sítě dvaapůlté generace  fungování na principu přepojování paketů  nejlépe je si představit, že GPRS je zcela nová síť, doslova "přeložená" přes existující mobilní síť GSM, a využívající pouze systém základnových stanic  většinou platba podle přenesených dat  maximální přenosová rychlost 171,2 kbit/s  většinou výrazně pomalejší a není garantováno  podporují prakticky všechny moderní telefony Biomedical Data Processing G r o u p

EDGE  Enhanced Data for GSM Evolution  lze snadno zavést do současných sítí, stačí pouze dokoupit zařízení, které je potřebné pro modulaci 8 PSK  při srovnání s GPRS je asi třikrát rychlejší (maximum 474 kb/s)  nikdy ale nebudete mít sami pro sebe celý vysílač, v praxi proto rychlosti 80-160 kb/s.  v případě ČR se náklady odhadují přibližně na miliardu.  v ČR od 2004


EDGE  výhody  lze předem odhadnout dosahované přenosové rychlosti  není potřeba licenci  nemusí se stavět nová síť  možnost dosáhnutí velice kvalitního pokrytí  podstatně nižší finanční náročnost pro operátora než u UMTS  není třeba školit nové techniky (kromě modulace se téměř nic nemění)  nevýhody  jedná se o síť, která byla původně určena pro přenos hlasu  jsou potřeba přístroje, které si rozumí s novým typem modulace


2010

Recommend Documents