Компьютерные сети. 6-е изд.

1.4. Примеры сетей

Предмет изучения сетей включает множество их видов, крупных и небольших, популярных и малоизвестных. У них могут быть разные задачи, масштабы и технологии. В следующих разделах мы рассмотрим несколько примеров, чтобы составить представление о разнообразии сферы вычислительных сетей.

Мы начнем с интернета, вероятно, самой известной «сети», и расскажем о его истории, эволюции и используемых технологиях. Далее перейдем к мобильным сетям: в техническом отношении они довольно сильно отличаются от интернета. Затем мы познакомим вас с IEEE 802.11, главным стандартом беспроводных LAN.

1.4.1. Интернет

Интернет представляет собой обширное собрание сетей, использующих некоторые общие протоколы и предоставляющих определенные общие сервисы. Необычность этой системы в том, что она не была задумана и не контролируется какой-либо одной организацией. Чтобы лучше разобраться в устройстве интернета, начнем с истоков и выясним, как он был создан и почему. История создания интернета замечательно описана в книге Джона Нотона (John Naughton, 2000). Это одна из редких книг, которые не только интересны простому читателю, но и содержат при этом 20 страниц ссылок на серьезные исследования. Некоторые материалы в данном разделе основаны на этой книге. Более актуальная история интернета представлена в книге Брайана Маккалоу (Brian McCullough, 2018).

Конечно, интернету, его истории и протоколам также посвящен гигантский массив технической литературы. Больше информации можно найти, например, в работе Северанса (Severance, 2015).

ARPANET

История интернета начинается в конце 1950-х. В самый разгар холодной войны Министерству обороны США понадобилась система командования и управления, способная пережить ядерную войну. В это время все военные коммуникации осуществлялись через общественную телефонную сеть, которая считалась уязвимой. Причины этого ясны из илл. 1.12 (а). На нем черные точки соответствуют коммутационным станциям, к каждой из которых подключены тысячи телефонов. Эти коммутационные станции, в свою очередь, подключены к коммутационным станциям более высокого уровня (центральным АТС). В результате сформировалась общенациональная иерархия с очень незначительной избыточностью. Уязвимость этой системы состояла в том, что уничтожение всего нескольких ключевых центральных АТС раздробило бы ее на множество изолированных участков, так что генералы из Пентагона не смогли бы дозвониться до базы в Лос-Анджелесе.

Илл. 1.12. (а) Структура телефонной системы; (б) Предложение Бэрана

В начале 1960-х Минобороны заключило с корпорацией RAND контракт на поиск решения этой проблемы. Один из сотрудников компании, Пол Бэран (Paul Baran), разработал сильно распределенную и отказоустойчивую архитектуру, изображенную на илл. 1.12 (б). Длина пути между любыми двумя коммутационными станциями теперь значительно превышала расстояние, которое аналоговые сигналы могут проходить без искажений. Поэтому Бэран предложил использовать цифровую технологию коммутации пакетов. Бэран написал несколько отчетов для Минобороны, в которых подробно описал свои идеи (Baran, 1964). Представители Пентагона оценили его концепцию и предложили компании AT&T (на тот момент монополиста в сфере телефонных услуг в США) создать опытный образец системы. AT&T сразу же отмели идеи Бэрана. Крупнейшая и богатейшая корпорация в мире не собиралась позволять какому-то выскочке из Калифорнии6 (AT&T тогда базировались на Восточном побережье США) указывать ей, как выстраивать телефонную систему. В компании заявили, что сеть Бэрана в принципе нереализуема, и идея была загублена на корню.

Прошло несколько лет, а у Минобороны все еще не было улучшенной системы командования и управления. Чтобы понять, что произошло далее, придется вернуться в октябрь 1957-го, когда СССР победил США в космической гонке, запустив первый искусственный спутник Земли. Когда президент США Дуайт Эйзенхауэр попытался выяснить, чей это был недосмотр, он был шокирован тем, как армия, ВМС и ВВС пререкались из-за бюджета Пентагона на исследования. Эйзенхауэр немедленно создал единую организацию для исследований в оборонной сфере, ARPA (Advanced Research Projects Agency — Управление перспективных исследовательских проектов). У ARPA не было своих ученых или лабораторий; фактически оно представляло собой один офис с маленьким (по меркам Пентагона) финансированием. Его работа состояла в распределении грантов и контрактов университетам и компаниям, предлагавшим многообещающие идеи.

В первые несколько лет ARPA занималось поиском своей миссии. В 1967 году Ларри Робертс (Larry Roberts), руководитель проектов в ARPA, пытавшийся найти способ предоставления удаленного доступа к компьютерам, обратил свое внимание на сетевые технологии. Он связался с несколькими экспертами в этой области, чтобы определить порядок действий. Один из них, Уэсли Кларк (Wesley Clark), предложил построить подсеть с коммутацией пакетов, в которой каждый хост был бы связан со своим маршрутизатором.

Поначалу Робертс был настроен скептически, но в конце концов принял эту идею. Он представил несколько туманный доклад на симпозиуме по операционным системам ACM SIGOPS, проводившемся в Гатлинбурге, штат Теннесси, в конце 1967 года (Roberts, 1967). К большому удивлению Робертса, на конференции был представлен еще один доклад, описывающий аналогичную систему. Эта система была не только спроектирована, но и полностью реализована под руководством Дональда Дэвиса (Donald Davies) из Национальной физической лаборатории (NPL) Великобритании. Созданная в NPL система не охватывала всю страну, а всего лишь соединяла несколько компьютеров на территории NPL. Тем не менее это убедило Робертса в принципиальной реализуемости идеи коммутации пакетов. Кроме того, в упомянутом докладе цитировалась более ранняя забракованная работа Бэрана. Робертс уехал из Гатлинбурга с твердым намерением создать то, что позднее получило название ARPANET.

Согласно разработанному им плану, подсеть состояла из мини-компьютеров IMP (Interface Message Processors — обработчики сообщений интерфейсов), соединенных самыми современными на тот момент 56-килобитными линиями передачи. Для повышения надежности каждый IMP соединялся по крайней мере с двумя другими IMP. Все отправляемые через подсеть пакеты содержали полный адрес получателя, так что в случае уничтожения части линий связи и IMP следующие пакеты автоматически перенаправлялись бы по альтернативным путям.

Каждый узел сети представлял собой находящиеся в одном помещении IMP и хост, соединенные коротким кабелем. Хост мог отправлять своему IMP сообщения размером до 8063 бит. Затем IMP разбивал информацию на пакеты максимум по 1008 бит и по отдельности направлял их в пункт назначения. Перед дальнейшей отправкой каждый пакет нужно было получить полностью. Таким образом, эта подсеть стала первой электронной сетью с промежуточным хранением данных и коммутацией пакетов.

Далее ARPA объявило тендер на создание подсети и получило заявки от 12 компаний. После оценки всех предложений победила консалтинговая компания BBN (Кембридж, штат Массачусетс). В декабре 1968 года ARPA заключило с BBN контракт на разработку подсети и написание для нее программного обеспечения. В качестве IMP были выбраны специально модифицированные мини-компьютеры Honeywell DDP-316 с 12K 16-битных слов памяти на магнитных сердечниках. У этих IMP не было дисков, поскольку наличие движущихся частей сочли понижающим надежность. IMP соединялись между собой 56-килобитными линиями связи, арендованными у телефонных компаний. Сегодня скорость в 56 Кбит/с используется разве что в сельской местности, но тогда это было лучшее из возможного.

Программное обеспечение было разбито на две части: ПО подсети и ПО хоста. ПО подсети состояло из конечного IMP в соединении между хостом и IMP, протокола IMP — IMP и протокола для взаимодействия, передающего и принимающего IMP, созданного для повышения надежности. Первоначальная архитектура ARPANET приведена на илл. 1.13.

Вне подсети также требовалось программное обеспечение, а именно конечный хост в части соединения хоста с IMP, протокол хост — хост, а также прикладное ПО. Вскоре стало понятно, что BBN полагали, что их работа была выполнена, как только сообщение на линии хост — IMP было получено и передано в пункт назначения.

Однако для хостов также требовалось программное обеспечение. Для решения этой проблемы Робертс организовал встречу исследователей сетей (в основном аспирантов) в Сноуберде, штат Юта, летом 1969-го. Участники собрания ожидали, что какой-нибудь эксперт представит грандиозный проект по созданию сети, опишет нужное программное обеспечение, после чего распределит между ними работу. Они с удивлением обнаружили, что никакого эксперта, как и проекта, нет. Им нужно было самим разобраться, что делать.

Илл. 1.13. Первоначальная архитектура ARPANET

Тем не менее в декабре 1969-го удалось запустить экспериментальную сеть, состоящую из четырех узлов: Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA), Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB), Стэнфордский исследовательский институт (SRI) и Университет Юты. Эти четыре узла были выбраны, поскольку все они имели значительное количество контрактов с ARPA. Кроме того, их хост-компьютеры были совершенно несовместимы (что делало задачу более интересной). Первое сообщение между хостами было отправлено двумя месяцами ранее из узла UCLA в узел SRI группой под руководством Лена Клейнрока (Len Kleinrock), одного из первопроходцев теории коммутации пакетов. Сеть быстро росла по мере доставки и установки дополнительных IMP, и вскоре она полностью охватила Соединенные Штаты. На илл. 1.14 представлен стремительный рост ARPANET за первые три года.

ARPA не только помогала расти только что созданному ARPANET, но и спонсировала исследования в области спутниковых сетей и мобильных сетей пакетной радиосвязи. В знаменитом ныне эксперименте ехавший по Калифорнии грузовик с помощью пакетной радиосети передавал сообщения в SRI, которые отправлялись далее через ARPANET на Западное побережье, а затем в Университетский колледж Лондона по спутниковой сети. Таким образом находящийся в грузовике исследователь мог использовать лондонский компьютер во время поездки по Калифорнии.

Этот эксперимент также продемонстрировал, что существующие протоколы ARPANET не подходили для работы с различными сетями. Это наблюдение привело к дальнейшим исследованиям в сфере протоколов, завершившихся изобретением TCP/IP (Серф и Кан; Cerf & Kahn, 1974). Протокол TCP/IP был специально разработан для связи через интерсети, и его значение росло по мере подключения к ARPANET все новых сетей.

В качестве стимула для внедрения новых протоколов ARPA заключила несколько контрактов по реализации TCP/IP на различных компьютерных

Илл. 1.14. Разрастание ARPANET. (а) Декабрь 1969. (б) Июль 1970. (в) Март 1971. (г) Апрель 1972. (д) Сентябрь 1972

платформах, включая системы IBM, DEC и HP, а также Berkeley Unix. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли переписали TCP/IP на основе нового интерфейса программирования — сокетов (sockets) — для предстоящей версии 4.2BSD системы Berkeley Unix. Они также разработали множество приложений, утилит и программ управления, чтобы продемонстрировать, насколько удобно использовать сеть с сокетами.

Момент был выбран идеально. Во многих университетах как раз появился второй или третий компьютер VAX и соединяющая их LAN, но отсутствовало необходимое сетевое программное обеспечение. Как только появилась 4.2BSD — с TCP/IP, сокетами и множеством сетевых утилит, — ее немедленно приняли на вооружение в полном комплекте. Более того, благодаря TCP/IP значительно упрощалось соединение LAN с ARPANET, чем многие университеты и воспользовались. В результате объемы использования TCP/IP в середине 1970-х стремительно выросли.

NSFNET

В конце 1970-х в NSF (National Science Foundation, Национальный научный фонд США) осознали, какое колоссальное влияние ARPANET оказывает на университетские исследования, позволяя ученым со всей страны обмениваться данными и сотрудничать в исследовательских проектах. Однако для подключения к ARPANET университету требовалось заключить научно-исследовательский контракт с Минобороны, что было доступно далеко не для всех. Первой реакцией NSF стало финансирование CSNET (Computer Science Network, сеть факультетов вычислительной техники) в 1981 году. Сеть связывала факультеты вычислительной техники и коммерческие исследовательские лаборатории с ARPANET через модемный доступ и арендованные линии. В конце 1980-х в NSF пошли еще дальше и решили спроектировать собственную систему, доступную для всех университетских исследовательских групп.

Для начала было решено создать опорную сеть, которая соединяла бы шесть суперкомпьютерных центров фонда: в Сан-Диего, Боулдере, Шампейне, Питтсбурге, Итаке и Принстоне. Каждый суперкомпьютер получил в качестве маленького «компаньона» микрокомпьютер LSI-11, так называемый фаззбол (fuzzball). Фаззболы соединялись 56-килобитными арендованными линиями и образовывали подсеть аналогично аппаратному обеспечению ARPANET. Впрочем, программная составляющая отличалась: фаззболы с самого начала «общались» по протоколу TCP/IP, образуя, таким образом, первую WAN на основе TCP/IP.

NSF также финансировал несколько (в конечном счете около двадцати) региональных сетей, соединявшихся с опорной. Это позволяло пользователям из тысяч университетов, исследовательских лабораторий, библиотек и музеев получать доступ к любому из суперкомпьютеров фонда и обмениваться информацией друг с другом. Вся сеть в целом, включая опорную и региональные сети, называлась NSFNET (National Science Foundation Network, сеть Национального научного фонда США). Она подключалась к ARPANET через соединение между IMP и фаззболом в машинном зале Университета Карнеги — Меллона. Первая опорная сеть NSFNET, наложенная на карту США, показана на илл. 1.15.

Илл. 1.15. Опорная сеть NSFNET в 1998 г.

NSFNET мгновенно стала популярной и была перегружена с самого запуска. NSF сразу приступил к планированию второй версии и заключил контракт с расположенным в штате Мичиган консорциумом MERIT. Для обеспечения ее работы у компании MCI (купленной Verizon в 2006 году) были арендованы 448-килобитные оптоволоконные каналы. В качестве маршрутизаторов использовались PC-RT компании IBM. Вскоре эта версия также оказалась перегруженной, и к 1990 году ее скорость нарастили до 1,5 Мбит/с.

Сеть продолжала расти, и в NSF осознали, что правительство не будет финансировать ее бесконечно. Кроме того, к проекту хотели присоединиться коммерческие организации, но это было запрещено уставом NSF. В результате NSF предложил MERIT, MCI и IBM сформировать некоммерческую корпорацию, ANS (Advanced Networks and Services) в качестве первого шага к выходу проекта на рынок. В 1990 году контроль над NSFNET перешел к ANS, которая модернизировала 1,5-мегабитные каналы связи до 45-мегабитных, сформировав ANSNET. Эта сеть функционировала в течение 5 лет, после чего была продана компании America Online. Но к тому времени коммерческие IP-услуги уже предлагало множество разнообразных компаний, и стало понятно, что правительству пора уходить из этой сферы.

Для упрощения перехода и гарантии взаимодействия всех региональных сетей между собой NSF заключили контракты с четырьмя сетевыми операторами на создание NAP (Network Access Point, точка доступа в сеть). Этими операторами были PacBell (Сан-Франциско), Ameritech (Чикаго), MFS (Вашингтон) и Sprint (Нью-Йорк; для целей NAP город Пеннсокен, штат Нью-Джерси, считался относящимся к Нью-Йорку). Любой сетевой оператор, желающий предоставлять услуги опорной сети региональным сетям NSF, должен был подключаться ко всем NAP.

Такое соглашение означало, что пакет, исходящий из любой региональной сети, мог проходить различными маршрутами из NAP отправки в NAP назначения. В результате сетевые операторы были вынуждены конкурировать между собой с точки зрения цены и качества услуг, что, собственно, и было целью. Таким образом, на смену одной общей опорной сети пришла рыночная конкурентная инфраструктура. Многие критиковали правительство США за консерватизм. Однако в сфере компьютерных сетей именно Пентагон и NSF создали систему, ставшую впоследствии основой для интернета, а после передали ее коммерческим структурам для дальнейшего развития. Все это случилось потому, что компания AT&T, не увидев открывающихся перспектив, отказалась выполнить запрос Минобороны и создать ARPANET.

На протяжении 1990-х множество стран и регионов также создавали свои национальные исследовательские сети, зачастую по образцу ARPANET и NSFNET. В их числе EuropaNET и EBONE в Европе, вначале работающие на скорости 2 Мбит/с, а затем модернизированные до 34-мегабитных линий связи. В конце концов сетевая инфраструктура в Европе также стала коммерческой. С тех давних времен интернет сильно изменился. Он начал активно расти с появлением Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) в начале 1990-х. Согласно свежей статистике от Internet Systems Consortium, число хостов в интернете составляет более 1 млрд7. Скорее всего, это заниженная оценка, но в любом случае это количество намного превышает несколько миллионов хостов, насчитывавшихся в период первой конференции по WWW в Европейском центре ядерных исследований (CERN) в 1994 году.

Способы использования интернета также радикально поменялись. Изначально преобладали такие приложения, как электронная почта для научных учреждений, новостные рассылки, удаленный вход в систему и передача файлов. Позднее электронная почта стала всеобщим достоянием, появилась Всемирная паутина и системы однорангового распределения контента, такие как уже закрытый сервис Napster. Сегодня главными столпами интернета являются распространение мультимедиа в реальном времени и социальные сети (Twitter, Facebook). Основная форма трафика — потоковое видео (Netflix, YouTube). Такое развитие событий привлекло в интернет множество разнообразных видов мультимедиа, а следовательно, и большие объемы трафика. Это, в свою очередь, повлияло на архитектуру самого интернета.

Архитектура интернета

Бурный рост интернета значительно повлиял на его архитектуру. В этом разделе мы попытаемся вкратце описать, как она выглядит сегодня. Вследствие постоянных изменений в работе телефонных компаний, кабельных компаний и интернет-провайдеров ситуация очень сильно запутана, и понять, кто чем занимается, непросто. Движущая сила этих изменений — непрерывное слияние в сфере телекоммуникаций, при котором сети становятся многоцелевыми. Например, при «тройных услугах» одна компания предоставляет услуги телефонии, ТВ и интернета при помощи одного и того же сетевого подключения (причем это обходится дешевле, чем если покупать эти услуги по отдельности). Приведенное здесь описание представляет собой лишь упрощенную версию реальности, а завтрашнее положение дел может отличаться от сегодняшнего.

На илл. 1.16 приведен общий обзор архитектуры интернета. Давайте рассмотрим этот рисунок по частям, начиная с домашних компьютеров (по краям рисунка). Для подключения к интернету компьютер связывается с поставщиком интернет-услуг, которые оплачивает пользователь. Это позволяет компьютеру обмениваться пакетами со всеми остальными доступными узлами. Существует множество разновидностей доступа в интернет, которые обычно отличаются шириной полосы пропускания и стоимостью, но главный признак — подключение.

Чтобы подключиться к интернету из дома, часто используют метод отправки сигналов через инфраструктуру кабельного телевидения. Кабельная сеть, иногда называемая HFC (Hybrid Fiber-Coaxial — комбинированная оптико-коаксиальная сеть), представляет собой единую интегрированную инфраструктуру. Для предоставления разнообразных информационных сервисов (в том числе ТВ-каналов, высокоскоростной передачи данных и голоса) используется пакетный транспортный протокол DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification — стандарт передачи данных по телевизионному кабелю). На стороне домашнего пользователя располагается специальное устройство — кабельный модем (cable modem), а в головном узле кабельной сети располагается CMTS (Cable Modem Termination System — система оконечных кабельных

Илл. 1.16. Обзор архитектуры интернета

модемов). Термин модем (сокращение от «модулятор/демодулятор») используется для любых устройств, предназначенных для преобразования между цифровым битовым представлением и аналоговыми сигналами.

Сети доступа ограничиваются пропускной способностью «последней мили» (последнего участка передачи сигнала). За прошедшее десятилетие развитие стандарта DOCSIS обеспечило намного более высокую пропускную способность для домашних сетей. В последней на текущий момент версии этого стандарта, полнодуплексном DOCSIS 3.1, появилась поддержка симметричной нисходящей/восходящей передачи данных с максимальной скоростью до 10 Гбит/с. Еще один вариант развертывания «последней мили» — прокладка оптоволоконных кабелей до жилых домов на основе технологии FTTH (Fiber to the Home — «оптоволокно в дом»). Для предприятий, расположенных в промышленных районах, имеет смысл арендовать выделенную высокоскоростную линию передачи данных от офиса до ближайшего ISP. В некоторых крупных городах мира доступна аренда линий скоростью до 10 Гбит/с (или ниже). Например, линия T3 обеспечивает передачу данных со скоростью примерно в 45 Мбит/с. В других регионах, особенно в развивающихся странах, не проложены ни кабели, ни оптоволокно. Некоторые из них сразу стали использовать высокоскоростные беспроводные или мобильные сети в качестве основного вида интернет-доступа. В следующем разделе представлен обзор мобильного доступа в интернет.

Итак, мы можем передавать пакеты между домами конечных пользователей и ISP. Мы будем называть место входа пакетов пользователя в сеть ISP точкой присутствия (POP, Point of Presence) оператора связи. Далее мы расскажем, как пакеты перемещаются между точками присутствия различных ISP. С этого момента система является полностью цифровой и коммутируемой.

Сети ISP могут быть региональными, общенациональными или интернациональными. Их архитектура включает магистральные линии передачи, связывающие между собой маршрутизаторы в точках присутствия в городах, обслуживаемых этим ISP. Это оборудование называется опорной сетью (backbone) ISP. Пакет, предназначенный для хоста, за который отвечает непосредственно данный ISP, проходит по маршруту через опорную сеть и доставляется в нужный хост. В противном случае он передается другому ISP.

ISP связывают свои сети для обмена трафиком в точках обмена интернет-трафиком (IXP, Internet eXchange Points). В случае подключенных друг к другу ISP говорят о пиринге (peering). Существует множество ISP в городах по всему миру. Они отображены на илл. 1.16 вертикально, потому что сети ISP географически пересекаются. Фактически точки обмена трафиком представляют собой здание, полное маршрутизаторов, как минимум по одному на каждый ISP. Все маршрутизаторы соединяются высокоскоростной оптической LAN, позволяющей перенаправлять пакеты из опорной сети одного ISP в опорную сеть любого другого ISP. IXP могут представлять собой крупные узлы, принадлежащие различным компаниям, конкурирующим друг с другом. Одна из крупнейших точек располагается в Амстердаме (Amsterdam Internet Exchange, AMS-IX); к ней подключено более 800 ISP, которые могут передавать через нее более чем 4000 гигабит (4 терабита) трафика каждую секунду.

Пиринг в IXP зависит от деловых отношений между ISP. Существует множество возможных видов таких отношений. Например, маленький ISP может платить более крупному за интернет-соединение для достижения удаленных хостов, аналогично тому как потребитель приобретает услуги ISP. В этом случае считается, что этот маленький ISP платит за транзит. Один из множества парадоксов интернета: провайдеры, публично конкурирующие за потребителей, зачастую тайно сотрудничают, чтобы осуществлять пиринг (Мец; Metz, 2001).

Путь прохождения пакетов через интернет зависит от выбранного ISP способа обмена трафиком. Если ISP, доставляющий пакет, обменивается трафиком с ISP, для которого этот пакет предназначается, он может доставить пакет напрямую. В противном случае пакет маршрутизируется в ближайшее место подключения к платному поставщику услуг транзита, который может доставить пакет. Два примера путей пакета через ISP показаны на илл. 1.16. Зачастую пакет проходит не по кратчайшему пути, а по наименее загруженному или самому дешевому.

Небольшая горстка поставщиков услуг транзита (transit providers), включая AT&T и Level 3, контролирует крупные международные опорные сети с тысячами маршрутизаторов, соединенных высокоскоростными оптоволоконными линиями связи. Их также называют tier-1-операторами8 (tier-1 operators). Они не платят за транзит трафика и формируют опорную сеть интернета, поскольку все остальные должны подключаться к ним для доступа ко всему интернету.

Серверы компаний, предоставляющих большое количество контента (например Facebook или Netflix), располагаются в центрах обработки данных, или дата-центрах (data centers), с хорошим соединением со всем остальным интернетом. Эти центры проектируются в расчете на размещение компьютеров, а не людей и могут содержать бесчисленные стойки с машинами. Подобные инженерные системы называются фермой (или «парком») серверов (server farm). Предоставляемые дата-центрами услуги колокейшн, или хостинга, позволяют потребителям размещать оборудование (например, серверы) в точках присутствия ISP для обеспечения коротких и быстрых соединений между этими серверами и опорной сетью ISP. Индустрия интернет-хостинга все сильнее виртуализируется, так что аренда работающей на сервере виртуальной машины вместо установки реального компьютера стала обычным делом. Центры обработки данных настолько велики (сотни тысяч или миллионы машин), что основная статья их расходов — электричество. Поэтому иногда их специально строят в местах с дешевым электричеством. Например, компания Google построила дата-центр за $2 млрд в городке Те-Деллс (штат Орегон) из-за его близости к громадной гидроэлектростанции на могучей реке Колумбии, снабжающей его дешевым, экологически чистым электричеством.

Традиционно архитектура интернета считается иерархической; наверху находятся операторы tier-1, другие сети — ниже на один или несколько уровней, в зависимости от того, идет ли речь о больших региональных сетях или о меньших сетях доступа (как показано на илл. 1.17). Впрочем, за последнее десятилетие

Илл. 1.17. Архитектура интернета на протяжении 1990-х была иерархической

эта иерархия существенно эволюционировала и резко «схлопнулась», как видно на илл. 1.18. Импульсом для этой реорганизации послужило появление «сверхгигантских» поставщиков контента, включая Google, Netflix, Twitch и Amazon, а также крупных, распределенных по всему миру CDN, таких как Akamai, Limelight и Cloudflare. Они снова поменяли архитектуру интернета. В прошлом этим компаниям пришлось бы использовать транзитные сети для доставки контента местным ISP. Теперь поставщики интернет-услуг и контента стали настолько успешными и масштабными, что часто подключаются непосредственно друг к другу во множестве разных точек. Как правило, данные передаются напрямую от ISP поставщику контента. Иногда поставщик контента даже размещает серверы внутри сети ISP.

Илл. 1.18. «Схлопывание» иерархии интернета

1.4.2. Мобильные сети

Мобильные сети насчитывают сегодня более 5 млрд абонентов по всему миру — это примерно 65 % населения земного шара. Многие, если не большинство, из этих абонентов получают доступ в интернет с помощью своих мобильных устройств (ITU, 2016). В 2018 году мобильный интернет-трафик составил более половины глобального онлайн-трафика. Итак, далее у нас на очереди изучение мобильной телефонной системы.

Архитектура мобильной сети

Архитектура мобильной телефонной сети весьма отличается от архитектуры интернета. Она состоит из нескольких частей, как видно на примере упрощенного варианта архитектуры 4G LTE (илл. 1.19). Этот стандарт мобильных сетей — один из самых распространенных и останется таковым вплоть до замены его 5G, сетью пятого поколения. Позже мы обсудим историю различных поколений мобильных сетей.

Илл. 1.19. Упрощенная архитектура сети 4G LTE

Начнем с сети E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network — усовершенствованный беспроводной интерфейс 3GPP (LTE)). Под этим ­хитрым названием скрывается протокол эфирной радиосвязи между мобильными устройствами (например, сотовыми телефонами) и сотовой базовой станцией (cellular base station), называемой сегодня eNodeB. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная мобильная телекоммуникационная система) — официальное название сотовой телефонной сети. Достигнутый за последние десятилетия в сфере радиоинтерфейсов прогресс привел к существенному росту скоростей беспроводной передачи данных (и они продолжают расти). В основе этого радиоинтерфейса лежит CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением); эта методика представлена в главе 2.

Сотовая базовая станция в совокупности с ее контроллером образует сеть радиодоступа (radio access network), которая составляет беспроводную часть мобильной телефонной сети. Узел-контроллер, он же контроллер радиосети (Radio Network Controller, RNC), определяет использование полосы частот. Базовая станция реализует радиоинтерфейс.

Остальная часть мобильной телефонной сети отвечает за передачу трафика сети радиодоступа и называется ядром сети (core network). В сетях 4G ядро сети перешло на коммутацию пакетов и теперь называется развитым пакетным ядром (Evolved Packet Core, EPC). Ядро сети 3G UMTS возникло на основе ядра предшествовавшей ей сети 2G GSM, а EPC 4G завершило переход к полностью пакетно-коммутируемому ядру сети. Система 5G также полностью цифровая. Пути назад больше нет: аналоговые системы вымерли, как птицы додо.

Сервисы данных стали куда более важной частью мобильной сети, чем раньше, во времена обмена текстовыми сообщениями и первых сервисов пакетного обмена данными, таких как GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) в системе GSM. Скорость первых сервисов данных составляла десятки килобит в секунду, но пользователям хотелось большего. Более современные мобильные сети поддерживают скорость в несколько мегабит в секунду. Для сравнения: при голосовом звонке данные передаются со скоростью 64 Кбит/с, а при использовании сжатия — в 3–4 раза меньше.

Для передачи всех этих данных узлы ядра сети UMTS подключаются непосредственно к сети с коммутацией пакетов. Обслуживающий сетевой шлюз S-GW (Serving Network Gateway — обслуживающий сетевой шлюз) и P-GW (Packet Data Network Gateway — сетевой шлюз пакетного обмена данными) доставляют пакеты данных на мобильные телефоны (и обратно) и подключаются к внешним пакетным сетям (например, к интернету).

Этот переход продолжится и в будущих мобильных телефонных сетях. Интернет-протоколы используются даже на мобильных телефонах для установки соединений при голосовых вызовах через сети пакетной передачи данных (IP-телефония). IP-протокол и пакеты используются на всем пути данных, от радиосвязи и до ядра сети. Конечно, архитектура IP-сетей также меняется для обеспечения лучшего качества обслуживания. Если бы не это, то пользователи, оплачивающие услуги, вряд ли обрадовались бы прерывистому звуку и подергивающемуся видео. Мы вернемся к этому вопросу в главе 5.

Еще одно различие между мобильными телефонными сетями и обычным интернетом — мобильность. Когда пользователь выходит из зоны приема одной базовой сотовой станции и входит в другую, необходимо перенаправить поток данных со старой станции на новую. Эта методика, проиллюстрированная на илл. 1.20, называется передачей обслуживания (handover, handoff).

Илл. 1.20. Передача обслуживания мобильного телефона. (а) До. (б) После

При падении качества сигнала запросить передачу обслуживания может как мобильное устройство, так и базовая станция. В некоторых мобильных сетях, обычно использующих технологию CDMA, можно подключиться к новой базовой станции, прежде чем отключиться от старой. Благодаря этому отсутствует перерыв в обслуживании, что повышает качество соединения. Такой подход называется мягкой передачей обслуживания (soft handover), в отличие от жесткой передачи обслуживания (hard handover), при которой мобильный телефон сначала отключается от старой базовой станции и только потом подключается к новой.

В связи с этим возникает проблема: необходимо найти мобильный телефон при поступлении входящего вызова. В ядре каждой мобильной сети находится HSS (Home Subscriber Server — сервер абонентских данных), которому известно местоположение каждого абонента, равно как и прочая информация из профиля, необходимая для аутентификации и авторизации. Таким образом, любой мобильный телефон можно найти, обратившись за информацией в HSS.

Осталось обсудить только вопрос безопасности. Исторически телефонные компании относились к безопасности намного серьезнее, чем интернет-компании, поскольку хотели избежать мошенничества при оплате услуг пользователями. В процессе эволюции технологий от 1G к 5G сотовые компании сумели реализовать некоторые базовые механизмы безопасности для мобильных телефонов.

Начиная с системы 2G GSM, мобильные телефоны состоят из двух частей: переносного телефонного аппарата и съемного чипа, содержащего идентификационные данные и информацию о состоянии счета абонента. Неофициально этот чип называют SIM-картой — сокращение от Subscriber Identity Module (модуль идентификации абонента). SIM-карту можно переставить из одного мобильного телефона в другой и таким образом активировать его. Она предоставляет возможности для обеспечения безопасности. Когда абоненты GSM посещают другие страны в деловых или туристических целях, они обычно берут с собой свой телефон, но покупают за несколько долларов новую SIM-карту на месте, чтобы звонить внутри страны без дополнительной платы за роуминг.

В целях борьбы с мошенничеством содержащаяся на SIM-карте информация используется мобильной телефонной сетью для идентификации абонента и проверки, имеет ли он право использовать сеть. В случае UMTS мобильный телефон с помощью этих данных еще и проверяет легитимность сети подключения.

Еще один важный вопрос — защита персональной информации. Беспроводные сигналы отправляются на все приемные устройства, расположенные поблизости. Поэтому, во избежание подслушивания разговоров, для шифрования передаваемых данных используются криптографические ключи, расположенные на SIM-карте. Такой подход обеспечивает куда большую безопасность, чем в системах 1G, через которые можно было очень легко подслушать разговоры. Однако он не решает всех проблем, поскольку в схемах шифрования также встречаются слабые места.

Коммутация пакетов и коммутация каналов

С самого появления вычислительных сетей шла непрерывная война между приверженцами сетей с коммутацией пакетов (без установления соединений) и сетей с коммутацией каналов (с ориентацией на соединения). Основные сторонники коммутации пакетов (packet switching) пришли из интернет-сообщества. В архитектуре без установления соединений маршрутизация всех пакетов производится независимо друг от друга. В результате отказ части маршрутизаторов во время сеанса не несет никаких тяжелых последствий, поскольку система может динамически изменить конфигурацию и найти другой путь для последующих пакетов. Если один из маршрутизаторов получит слишком много пакетов за некоторый промежуток времени, он не сможет их все обработать и, вероятно, часть пакетов будет утеряна. Отправитель в конце концов заметит это и отправит данные повторно. При этом качество обслуживания все равно пострадает, если только используемое приложение не спроектировано с учетом возможной нестабильности.

Сторонники коммутации каналов (circuit switching) пришли из мира телефонных компаний. В телефонных системах вызывающий абонент должен набрать номер телефона и дождаться соединения, прежде чем говорить или отправлять данные. Это соединение формирует маршрут в телефонной системе, поддерживаемый вплоть до завершения разговора. Все произнесенные слова или пакеты следуют по одному пути. В случае сбоя линии или маршрутизатора звонок прерывается — эта архитектура явно менее отказоустойчивая, чем вариант без соединений.

При коммутации пакетов поддержание уровня качества обслуживания упрощается. Благодаря заблаговременному установлению соединения подсеть может зарезервировать полосу пропускания линии связи, место в буфере коммутатора и время CPU. Если при попытке позвонить оказывается, что ресурсов недостаточно, звонок отклоняется, а вызывающая сторона слышит сигнал «занято». Если соединение все-таки установлено, то уровень качества обслуживания будет хорошим.

На илл. 1.19 любопытно то, что в ядре сети присутствует оборудование как для коммутации пакетов, так и для коммутации каналов. Это значит, что мобильные сети находятся в переходной стадии и телефонные компании могут реализовывать любой из этих вариантов, а иногда и оба сразу. В более старых мобильных телефонных сетях для голосовых звонков используется ядро с коммутацией каналов как в обычных телефонных сетях. Эта технология до сих пор встречается в сети UMTS в таких элементах, как MSC (Mobile Switching Center — мобильный коммутационный центр), GMSC (Gateway Mobile Switching Center — шлюзовый коммутационный центр мобильной связи) и MGW (Media Gateway — медиашлюз). Они служат для установления соединения через опорную сеть с коммутацией каналов, например PSTN (Public Switched Telephone Network — коммутируемая телефонная сеть общего пользования).

Первые поколения мобильных сетей: 1G, 2G и 3G

За последние 50 лет архитектура мобильных сетей невероятно разрослась и претерпела значительные изменения. Системы мобильной телефонной связи первого поколения передавали голосовые звонки в виде непрерывно меняющихся сигналов (аналоговые системы), а не последовательности битов (цифровые системы). Одной из широко используемых систем первого поколения была AMPS (Advanced Mobile Phone System — продвинутая система мобильной телефонной связи), развернутая в США в 1982 году. Системы второго поколения перешли на передачу голосовых звонков в цифровом виде. Это привело к увеличению мощности, повышению безопасности и обеспечению обмена текстовыми сообщениями. В 1991 году начала внедряться и широко использоваться по всему миру система второго поколения GSM (Global System for Mobile communications — глобальная система мобильной связи).

Системы третьего поколения, 3G, появились в 2001 году. Они обеспечили цифровую передачу голосовых звонков и широкополосную цифровую передачу данных. В 3G-системах существует множество различных стандартов. Международный союз электросвязи, МСЭ (International Telecommunication Union, ITU), который мы обсудим позже в этой главе, условно определил 3G как стандарт, обеспечивающий скорость как минимум 2 Мбит/с для неподвижных и идущих пользователей и 384 Кбит/с при передвижении на транспорте. UMTS — главная 3G-система, используемая по всему миру, а также основа для разнообразных последующих версий. Она способна обеспечить скорость входящей информации до 14 Мбит/с, а исходящей — около 6 Мбит/с. В будущих версиях планируется использование нескольких антенн и радиопередатчиков для дальнейшего повышения скорости.

Наиболее дефицитный ресурс в 3G-системах, как и в предшествующих им 2G и 1G, — диапазон радиочастот. Правительства дают лицензию на части диапазона радиочастот операторам мобильной связи. Как правило, это происходит в виде аукционов частот, на которых сетевые операторы представляют предложения. Доступ к части лицензированного диапазона упрощает проектирование и эксплуатацию системы, поскольку больше никто не сможет осуществлять передачу на этих частотах, но стоит немалых денег. Например, в Великобритании в 2000 году пять лицензий 3G ушли с аукциона примерно за $40 млрд.

Именно нехватка частот привела к созданию сотовой сети (cellular network), применяемой в настоящее время для мобильных телефонных сетей (илл. 1.21). Для борьбы с радиопомехами, возникающими между пользователями, область покрытия делится на соты. В пределах одной соты пользователям выделяются каналы, не влияющие друг на друга и не вызывающие помех в соседних сотах.

Илл. 1.21. Сотовая архитектура мобильных телефонных сетей

Это дает возможность повторного использования частот (frequency reuse) в смежных сотах, что повышает производительность сети в целом. В системах 1G, где каждый голосовой звонок передавался в определенной полосе частот, частоты тщательно подбирались так, чтобы не конфликтовать с соседними сотами. При этом одну частоту можно было использовать только один раз в нескольких смежных сотах. В современных системах 3G каждая сота может использовать все частоты, но таким образом, что уровень помех в соседних сотах остается допустимым. Существует несколько вариантов сотовой архитектуры, включая использование направленных (секторных) антенн на сотовых вышках для дальнейшего снижения взаимных помех, но основной принцип остается неизменным.

Современные мобильные сети: 4G и 5G

Мобильным телефонным сетям предстоит сыграть важную роль в развитии будущих сетей. Сегодня они скорее ориентированы на мобильные широкополосные приложения (например, доступ в интернет с телефона), чем на голосовые звонки. Это серьезно влияет на радиоинтерфейс, архитектуру ядра и безопасность будущих сетей. Технологии 4G и 4G LTE, появившиеся в конце 2000-х, обеспечивают более высокие скорости.

Сети 4G LTE очень быстро стали основным способом мобильного доступа в интернет, опередив своих конкурентов, таких как стандарт 802.16 (WiMAX). Технологии 5G обещают еще большие скорости — до 10 Гбит/с. Их широкомасштабное развертывание планируется в начале 2020-х. Эти технологии в основном различаются используемым диапазоном частот. Например, 4G использует полосы частот до 20 МГц; 5G разработан в расчете на полосы намного более высоких частот, до 6 ГГц. Проблема с переходом на более высокие частоты состоит в том, что высокочастотные сигналы не способны покрывать такое же расстояние, как низкочастотные. Система 5G должна предусматривать затухание сигнала, взаимные помехи и ошибки, используя новейшие алгоритмы и технологии, включая массивы антенн MIMO («multiple input, multiple output» — «несколько входов, несколько выходов»). Кроме того, короткие микроволны на этих частотах легко поглощаются водой, поэтому нужны дополнительные усилия, чтобы обеспечить работу системы во время дождя.

1.4.3. Беспроводные сети (Wi-Fi)

С появлением ноутбуков люди стали мечтать о возможности волшебным образом подключать их к интернету, едва зайдя в офис. Множество различных организаций годами работали для достижения этой цели. Наконец было найдено наиболее разумное решение. Оно заключалось в том, чтобы оборудовать как офис, так и ноутбуки радиопередатчиками и радиоприемниками короткого радиуса действия для обмена информацией.

Работы в этой сфере быстро привели к появлению на рынке беспроводных LAN от различных компаний. Проблема была в том, что они были совершенно несовместимы друг с другом. Изобилие стандартов означало, что компьютер, оборудованный радиоприемником от бренда X, не сможет подключиться к интернету в помещении с точкой доступа от бренда Y. В середине 1990-х было решено, что имеет смысл создать беспроводной стандарт LAN, и комитет IEEE, занимавшийся стандартизацией проводных LAN, получил такое задание.

Прежде всего нужно было ответить на самый простой вопрос: как его назвать? Все прочие стандарты для 802 LAN, созданные комитетом стандартизации IEEE, получали номера по порядку, от 802.1 и 802.2 до 802.10, поэтому беспроводной стандарт LAN получил название 802.11. Поистине гениально. На профессиональном жаргоне его называют Wi-Fi. Однако это важный стандарт, заслуживающий уважения, так что мы будем использовать для него более официальное название — 802.11. За прошедшие годы возникло множество вариантов и версий стандарта 802.11.

Дальнейшие задачи были посложнее. Необходимо было найти подходящую и свободную (причем желательно по всему миру) полосу частот. В результате был выбран подход, противоположный тому, который использовался в мобильных телефонных сетях. Вместо дорогостоящих лицензируемых частот системы 802.11 работают на нелицензируемых полосах частот, например ISM («Industrial, Scientific, and Medical» — «промышленные, научные и медицинские»), устанавливаемых МСЭ-R (например, 902–928 МГц, 2,4–2,5 ГГц, 5,725–5,825 ГГц). Этот диапазон частот разрешено использовать любым устройствам, но мощность их излучения должна быть ограничена, чтобы различные устройства не мешали друг другу. Конечно, из-за этого 802.11-передатчики иногда начинают конкурировать за частоты с беспроводными телефонами, системами дистанционного открывания дверей гаража и микроволновками. Так что до тех пор, пока пользователям не понадобится позвонить гаражным дверям, важно все настроить правильно.

Сети 802.11 состоят из клиентских устройств, таких как ноутбуки и мобильные телефоны, а также точек доступа (access points, AP) — инфраструктур, располагаемых в зданиях. Точки доступа иногда называются базовыми станциями (base stations). Они подключаются к проводной сети, через них осуществляется весь обмен данными между клиентами. Клиенты, находящиеся в зоне радиодоступа, могут также взаимодействовать напрямую: например, в случае с двумя компьютерами в офисе без точки доступа. Подобная схема называется динамической (самоорганизующейся) сетью (ad hoc network) и используется намного реже сети с точкой доступа. Оба варианта показаны на илл. 1.22.

Илл. 1.22. (а) Беспроводная сеть с точкой доступа. (б) Динамическая сеть

Передача данных по стандарту 802.11 осложняется условиями беспроводной передачи, которые меняются при малейших изменениях окружающей среды. На используемых для 802.11 частотах радиосигналы могут отражаться от твердых тел, так что приемник может регистрировать несколько отраженных сигналов, пришедших с различных направлений. Такие сигналы могут заглушать или усиливать друг друга, в результате чего итоговый сигнал сильно искажается. Этот феномен, показанный на илл. 1.23, называется многолучевым замиранием (multipath fading).

Илл. 1.23. Многолучевое замирание

Основной способ преодоления меняющихся условий беспроводной передачи — разнесение путей (path diversity), то есть передача информации по различным независимым путям. В результате информация, скорее всего, попадет к получателю, даже если на одном из путей возникнут проблемы вследствие замирания. Эти независимые пути обычно встраиваются в используемую в аппаратном обеспечении схему цифровой модуляции. Для этого применяются всевозможные варианты: использование разных частот в пределах допустимой полосы, прокладывание различных путей между разными парами антенн и повтор битов через неравные промежутки времени.

Все эти методики использовались в различных версиях 802.11. В первоначальном стандарте (1997) описывалась работающая на скорости 1 или 2 Мбит/с беспроводная LAN, перепрыгивающая с частоты на частоту или распределяющая сигналы по разрешенному для нее диапазону частот. Практически сразу же начали поступать жалобы на слишком медленную скорость, и началась работа над более быстрыми стандартами. Архитектура с «размытием» спектра частот позднее была улучшена и стала стандартом 802.11b (1999), работающим на скорости до 11 Мбит/с. Позднее стандарты 802.11a (1999) и 802.11g (2003) были переведены на другую схему модуляции сигнала — OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). При этом подходе широкая полоса частот делится на множество узких полос, через которые параллельно отправляются различные биты. Улучшенная схема (представленная в главе 2) позволила повысить скорость передачи 802.11a/g до 54 Мбит/с. Это немалый прирост, но пользователям этого было недостаточно. Для обеспечения постоянно растущих нужд необходима большая пропускная способность. Следующие версии стандарта предоставляют еще более высокие скорости передачи данных. Повсеместно развертываемый сейчас стандарт 802.11ac может работать на скорости 3,5 Гбит/с. А более новый 802.11ad способен достигать 7 Гбит/с, правда, только в пределах одной комнаты, поскольку радиоволны на используемых им частотах плохо проходят сквозь стены.

Беспроводные сети имеют широковещательную природу. Поэтому существует возможность конфликта нескольких сигналов, отправленных одновременно, что может помешать их приему. Для решения этой проблемы в 802.11 используется CSMA (Carrier Sense Multiple Access — множественный доступ с контролем несущей). Этот метод основан на идеях классической проводной сети Ethernet, которые были взяты из еще более ранней беспроводной сети ALOHA, разработанной на Гавайях. Прежде чем отправлять сигнал, компьютер ожидает в течение короткого случайного интервала времени и откладывает передачу, если обнаруживает, что кто-то уже передает сигнал. Такая схема снижает вероятность того, что два компьютера отправят данные одновременно. Впрочем, она не так эффективна, как в случае проводной сети. Чтобы понять почему, взгляните на илл. 1.24. Допустим, компьютер A отправляет данные компьютеру B, но дальность передатчика компьютера A недостаточна, чтобы достичь компьютера C. Если C хочет передать что-то B, он может «прослушивать» эфир на предмет передачи, но это не гарантирует успеха его собственной передачи. То, что C не «слышит» передаваемый A сигнал, может привести к конфликтам. После любого конфликта отправитель должен подождать в течение случайного (но более длительного) промежутка времени и затем попытаться отправить пакет снова. Несмотря на эту и некоторые другие проблемы, данная схема неплохо работает на практике.

Илл. 1.24. Дальность действия одного радиопередатчика может не охватывать всей системы

Еще одна проблема связана с перемещением устройства в пространстве. Когда мобильный клиент удаляется от используемой точки доступа и попадает в зону приема другой точки доступа, нужен какой-то способ при необходимости подключить его к новой точке. Сеть 802.11 может состоять из нескольких ячеек (каждая — со своей собственной точкой доступа) и системы распределения, соединяющей эти ячейки. Система распределения часто представляет собой коммутируемый Ethernet, но в ее основе может лежать и любая другая технология. Клиенты, перемещаясь, ищут точку доступа с лучшим качеством сигнала, чем у текущей, и если находят, могут переключиться на нее. Извне вся эта система напоминает единую проводную LAN.

Тем не менее для стандарта 802.11 мобильность пока что не имеет столь важного значения, как для мобильных телефонных сетей. 802.11 обычно применяется «кочующими» клиентами, меняющими место постоянного расположения, и не используется во время движения. При подобном стиле использования мобильность не так уж необходима. Даже если 802.11 и используется в движении, то только в пределах одной сети, которая охватывает максимум одно большое здание. Чтобы добиться возможности перемещения между различными сетями и технологиями, нужны новые схемы работы. Например, стандарт 802.21, обеспечивающий возможность передачи обслуживания между проводными и беспроводными сетями.

Наконец, остается проблема безопасности. В силу широковещательного характера беспроводной передачи данных ближайшие компьютеры могут с легкостью получать не предназначенные для них пакеты. Чтобы этого избежать, стандарт 802.11 содержит схему шифрования, известную под названием WEP (Wired Equivalent Privacy). Ее цель — добиться безопасности беспроводной сети на уровне проводной. Идея неплохая, но, к сожалению, схема оказалась несовершенной и вскоре была взломана (Борисов и др.; Borisov et al., 2001). Позднее появились новые схемы шифрования с другими криптографическими особенностями, зафиксированные в стандарте 802.11i. Изначально он носил название WPA (Wi-Fi Protected Access — защищенный доступ к Wi-Fi), сейчас используется версия WPA2 и еще более хитроумные протоколы, например 802.1X. Он обеспечивает аутентификацию точек доступа клиентами, а также множество различных способов аутентификации самого клиента точкой доступа.

Стандарт 802.11 произвел революцию в беспроводных сетях, и она продолжается до сих пор. Он широко применяется не только в зданиях, но и в поездах, самолетах, кораблях и автомобилях. Теперь люди могут пользоваться интернетом в дороге, куда и на чем бы они ни ехали. С помощью 802.11 информацией обмениваются и мобильные телефоны, и самые различные виды бытовых электроприборов, начиная от игровых консолей до цифровых видеокамер. К тому же 802.11 постепенно сливается с другими типами мобильных технологий; яркий тому пример — LTE-Unlicensed (LTE-U — LTE на нелицензируемых частотах). Он представляет собой адаптацию сетевой сотовой технологии 4G LTE для работы с нелицензируемым диапазоном частот, в качестве альтернативы принадлежащим ISP точкам доступа Wi-Fi. Мы вернемся ко всем этим мобильным и сотовым сетевым технологиям в главе 4.

6 Калифорния находится на Западном побережье. — Примеч. пер.

7 На момент выхода книги. — Примеч. ред.

8 Или «операторами верхнего уровня». — Примеч. пер.