Какие компьютерные сети относятся к группе персональных

Обновлено: 07.07.2024

PAN и WPAN состоят из личных соседних устройств

Разница между PAN и другими типами сетей, такими как локальные сети, беспроводные локальные сети, глобальные сети и городские сети, заключается в том, что они передают информацию между устройствами, находящимися поблизости, вместо того, чтобы отправлять эти же данные через LAN или WAN перед этим. достигает чего-то, что уже в пределах досягаемости.

Технологии, используемые для создания PAN

Персональные сети могут быть беспроводными или построены с использованием кабелей. USB и FireWire часто связывают вместе проводную PAN, в то время как WPAN обычно используют Bluetooth (и называются пикосетями) или иногда инфракрасные соединения.

Принтер в небольшом офисе или дома, который подключается к ближайшему рабочему столу, ноутбуку или телефону, также является частью PAN. То же самое относится к клавиатурам и другим устройствам, которые используют IrDA (Infrared Data Association).

PAN также может содержать небольшие, носимые или встроенные устройства, которые могут связываться при ближайшем контакте с другими беспроводными устройствами. Например, микросхема под кожей пальца, которая содержит ваши медицинские данные, может быть подключена к компьютеру или считывателю микросхем для передачи этой информации врачу.

Насколько большой пан?

Беспроводные персональные сети охватывают диапазон от нескольких сантиметров до 10 метров (33 фута). Эти сети представляют собой особый тип (или подмножество) локальных сетей, которые поддерживают одного человека вместо группы.

Вторичные устройства в сети PAN могут подключаться и передавать данные через основной компьютер. С Bluetooth такая установка может достигать 100 метров (330 футов).

PAN все еще могут получить доступ к Интернету при определенных условиях. Например, устройство в сети PAN может подключаться к локальной сети, которая имеет доступ к Интернету, который сам является глобальной сетью. По порядку каждый тип сети меньше, чем следующий, но все они могут подключаться.

Преимущества личной сети

PAN предназначены для личного использования, поэтому преимущества могут быть более понятны, чем, например, применительно к глобальным сетям, которые описывают Интернет. С персональной сетью ваши устройства соединяются для более доступного общения.

Беспроводные клавиатуры и мыши также специализируются на локальном использовании. Им не нужно работать с компьютерами в других зданиях или городах. Им нужно только общаться с находящимся поблизости устройством, обычно находящимся на линии прямой видимости, таким как компьютер или планшет.

Поскольку большинство устройств, поддерживающих связь ближнего радиуса действия, могут блокировать неавторизованные соединения, WPAN считается защищенной сетью. Однако, как и в случае с беспроводными локальными сетями и сетями других типов, хакеры могут получить доступ к незащищенным сетям PAN.

Соединение компьютерных устройств между собой
для их совместной работы называется компьютерной сетью.
Компьютерные сети бывают персональными и локальными.
Все компьютерные сети состоят из сетевых узлов (узлов сети).

Узел сети

Узел сети (сетевой узел) – это любое компьютерное устройство, соединённое с другими компьютерными устройствами, как часть компьютерной сети. Все узлы сети делятся на пользовательские сетевые устройства и специальное сетевое оборудование.

Пользовательские сетевые устройства Компьютерная техника, с которой физически контактирует реальный пользователь сети, называется пользовательскими сетевыми устройствами. Прежде всего, это – персональные компьютеры во всевозможных их исполнениях, телефоны и средства связи, цифровая аудио-, фото- и видео-аппаратура, сканеры, принтеры, медиа-устройства и др. Специальное сетевое оборудование К специальному сетевому оборудованию относятся узлы сети, непосредственно обеспечивающие работу самой сети, это – сетевые маршрутизаторы, коммутаторы (свитчи), концентраторы, Wi-Fi и Bluetooth адаптеры и т.п.

Персональная и локальная компьютерные сети

Все компьютерные сети делятся на персональные и локальные.
Несмотря на созвучие и схожесть в их назначении, разница между персональной и локальной компьютерной сетью – огромная. Вот, просто пропасть – какая разница. При создании персональной и локальной компьютерных сетей используются совершенно разные технологии для подключения и присоединения компьютерных устройств и оборудования.

Не углубляясь в высокие материи (чтоб не перемудрить), скажу только, что локальная сеть строится исключительно с соблюдением правил сетевого IP-протокола передачи данных. Этот протокол предусматривает обязательное! присвоение уникального IP-адреса каждой единице сетевого оборудования, в пределах своей сети.

В персональной сети ничего подобного не наблюдается. Здесь сетевой интернет-протокол напрочь отсутствует и, соответственно – IP-адресов у подключённых сетевых устройств – тоже нет.

Из-за использования IP-протокола при построении локальной сети, вырисовывается главное отличие персональной сети от локальной. На пользовательском уровне, эти сети разнятся отсутствием или наличием IP-сетевых адресов. В персональной сети нет сетевых IP-адресов, тогда как в локальной сети – они присутствуют в обязательном порядке.

Персональная компьютерная сеть (PAN)

Персональная компьютерная сеть (англ. Personal Area Network, PAN) создаётся для соединения и совместной работы двух и более компьютерных устройств, принадлежащих одному пользователю (персоне). Персональная компьютерная сеть строится и работает без соблюдения правил IP-протокола передачи данных и без присвоения подключённым устройствам сетевых IP-адресов.

Структура построения любой персональной компьютерной сети очень проста. Она создаётся и корректируется автоматически, после обычного «втыкания USB-шнурка» от подключаемого устройства в системный блок персонального компьютера. За этим «втыканием USB-шнурка», обычно следует процедура установки драйверов для подключаемого персонального устройства, и вуаля – всё готово! Новое устройство установлено, подключено и уже работает!
(Прим. Драйвер – программа для согласования работы внешнего устройства ПК)

Характерным признаком структуры персональной сети является объединение в сеть устройств, предназначенных для личного (персонального, индивидуального) использования.

Персональные (индивидуальные) компьютерные устройства можно легко определить по наличию у них USB-разъёмов, при помощи которых устройство подключается непосредственно в системный блок персональной компьютера. Из этого выплывает ещё один признак структуры персональной сети – полное! отсутствие специального сетевого оборудования, обеспечивающего работу самой сети. Действительно, что там обеспечивать, если персональная сеть «создаётся и корректируется автоматически, после обычного «втыкания USB-шнурка» от подключаемого устройства в системный блок персонального компьютера» .

Визуально, на пользовательском уровне,
к персональным устройствам относятся все устройства,
имеющие USB-подключение:

устройства для управления компьютером
(клавиатура, мышь, джойстик)
медиа-устройства
(наушники, динамики, веб-камеры)
съёмные накопители информации
(флешки, накопители цифровой фото- и видео- техники)
средства связи и передачи информации
(телефоны, смартфоны, Wi-Fi- и Bluetooth USB-адаптеры)
офисная компьютерная техника с USB-подключением
(принтеры, плоттеры, сканеры)

Системным владельцем (сервером и администратором) для всех устройств персональной сети выступает системный блок того персонального компьютера, в который «воткнули USB-шнурки» от подключаемых устройств.

Если компьютер-владелец персональной сети подключён в локальную сеть и имеет в ней собственный IP-адрес, то тогда все компьютерные устройства в его персональной сети делятся на персональные и общие виды устройств. Такое разделение происходит в зависимости от того, разрешён-ли к каждому, отдельно взятому устройству, доступ из локальной сети или его нет.

Персональные периферийные устройства Сразу после их установки, все подключённые устройства (девайсы) в персональной сети относятся к группе персональных периферийных устройств . По-умолчанию, доступ из локальной сети к персональным периферийным устройствам – всегда закрыт. Общие периферийные устройства Системный блок компьютера с персональной сетью может быть подключён в локальную сеть и иметь в ней свой собственный IP-адрес. Используя настройки такого системного блока, можно разрешить общий доступ из локальной сети к его персональным периферийным устройствам (к каждому, по отдельности) . После разрешения общего доступа к устройству из локальной сети, такое персональное периферийное устройство переходит в группу «общих периферийных устройств». На компьютерном сленге, действия по разрешению общего доступа из локальной сети к персональному периферийному устройству, называются его «расшариванием», а само общее периферийное устройство – «расшаренным» (от англ. shared – общий). «Расшарить» можно, почти все персональные устройства, кроме устройств управления компьютером. Клавиатуру, мышь, джойстик «расшарить» нельзя. Не предусмотрено в ОС Windows.

Из-за простоты создания и эксплуатации персональных сетей, их и за сети-то вовсе не считают. Что, в конечном итоге, может легко привести к непониманию поставленной задачи при попытке настройки сетевой работы сканера или принтера.

Локальная компьютерная сеть (LAN)

Соединение двух и более компьютерных устройств с соблюдением IP-протокола передачи данных и присвоением подключённым устройствам уникальных! сетевых IP-адресов в пределах своей сети, называется локальной сетью (Local Area Network, LAN).

Характерным признаком локальной сети является объединение в компьютерную сеть двух и более независимых сетевых устройств с обязательным использованием специального сетевого оборудования – компьютерных устройств для обеспечения работы самой сети.

Локальные сети, не в пример, сложнее персональных сетей. Структура построения локальных сетей может быть настолько сложна, что не хватит формата целого сайта для описания её тонкостей.

Основная задача для этой статьи – разделение понятий персональной и локальной компьютерных сетей. Поэтому, я просто ещё раз остановлюсь на главных признаках локальной сети:
1. Использование интернет-протокола (IP), с обязательной! сетевой адресацией и
присвоением уникальных IP-адресов всем участникам локальной сети.
2. Наличие в сетевой конфигурации специального сетевого оборудования –
компьютерных устройств для обеспечения работы самой сети.

Сетевой IP-протокол и IP-адрес

Сетевой IP-протокол – это набор правил для передачи данных в интернет- и локальных сетях. В пределах этой статьи, нас эти IP-правила совершенно не интересуют. Кроме одного – неотъемлемой частью IP-протокола является адресация сети и наличие уникального! IP-адреса у каждого сетевого объекта. Это важно. Именно этот признак отличает локальную сеть от персональной.

IP-адрес (айпи-адрес, англ. Internet Protocol Address) –
уникальный сетевой адрес узла или устройства в компьютерной локальной сети.

Сетевая плата

Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер) – дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими компьютерными устройствами в локальной сети. Наличие сетевой карты – обязательное условие подключения устройства к локальной сети. Без сетевого адаптера, пользовательский узел локальной сети не сможет поддерживать сетевую адресацию, согласно IP-протокола.

Технологии Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях

Технологии и устройства Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях используются для создания удобных беспроводных подключений при присоединении компьютерного оборудования. При этом, Wi-Fi и Bluetooth адаптеры имеют свои собственные радиосети, или как принято говорить – зоны покрытия.

Зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth всегда являются беспроводными частями локальных или персональных компьютерных сетей. Зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth адаптеров значительно расширяют возможности компьютерных сетей, но никогда не могут полностью их заменить. Потому что, технологии и устройства Wi-Fi и Bluetooth – это, всего лишь стандарты и способы беспроводного подключения оборудования в компьютерные сети, но не сами компьютерные сети, как таковы.

Устройства Wi-Fi и Bluetooth – это обычные сетевые компоненты, а зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth можно рассматривать, как отдельные сетевые фрагменты компьютерной сети, но не более того.

Реальной компьютерной сети абсолютно «до лампочки», каким образом в неё подключается устройство – по «шнурковой» или «безшнурковой» технологии. При этом, если сеть была локальной – так, она локальной и останется. А, если сеть была персональной – то, наличие Bluetooth не расширит возможности персональной сети до локального уровня. Потому что, важен не способ подключения устройства (шнуром или без него), а принцип построения компьютерной сети – наличие или отсутствие сетевого интернет-протокола и сетевой адресации.

Технология Wi-Fi (Беспроводные локальные сети) Технология и устройства Wi-Fi используются при построении локальных сетей для беспроводного подключения в них сетевого оборудования. Подразумевается, что Wi-Fi устройство обязательно должно иметь точку доступа для вхождения в вышестоящую сеть, с которой, оно (Wi-Fi устройство) будет поддерживать сетевое соединение и раздавать его в свою собственную подсеть через LAN-порты или по Wi-Fi радиосети. Принципиально, сетевая работа для Wi-Fi роутера сводится к выполнению функций обычного сетевого маршрутизатора, концентратора или коммутатора (свитча), к которым мы давно уже привыкли. (свитч от англ. switch – переключатель – устройство для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети). Технология Bluetooth (Беспроводные персональные сети)
(англ. Wireless personal area network, WPAN) Технология и устройства Bluetooth используются для создания беспроводных персональных сетей и расширения их возможностей. Bluetooth-адаптеры обеспечивают обмен информацией между персональными устройствами индивидуальной (персональной) сети. Интересен тот факт, что технология Bluetooth позволяет сделать совершенно немыслимое многопользовательское подключение для одного-единственного персонального устройства и присоединить его безо всякого «расшаривания», сразу к нескольким индивидуальным пользователям. При этом, такое устройство не будет общим по сетевым понятиям, но, оно – будет общим по его физической сути. Получается ситуация, почти как в сказке – и не шла, и не ехала, и не стояла, и не бежала. Одновременно подключить устройство сразу к нескольким персональным сетям. Конечно, для «шнурковых» технологий такое и не снилось, чтобы один персональный USB-принтер или USB-сканер обслуживал сразу несколько компьютеров без создания локальной сети . А, технология Bluetooth – такое легко позволяет сотворить. Но, даже при всей крутизне такого Bluetooth-подключения, это всё равно будут обычные персональные сети, которые просто имеют общий сектор. Потому что, обращаясь к Bluetooth-адаптеру такого «общего» оборудования, персональные компьютеры будут просто ловить его радиосигнал. Типа, как на милицейской волне – один говорит, а все слушают.

От Автора. Приведённое описание компьютерных сетей, сетевых устройств и сетевого оборудования носит весьма условный и ознакомительный характер. Материал может вызвать достаточно много критических замечаний в области правильного использования терминологии, особенно по части Wi-Fi и Bluetooth технологий.

Компьютерная сеть - это группа компьютеров, связанных друг с другом, что позволяет компьютеру взаимодействовать с другим компьютером и обмениваться своими ресурсами, данными и приложениями.

Компьютерная сеть может быть классифицирована по размеру. Компьютерные сети в состоят основном из четырех типов :

LAN (локальная сеть)

PAN (Персональная сеть)

MAN (столичная сеть)

WAN (глобальная сеть)

LAN (локальная сеть)

Локальная сеть - это группа компьютеров, соединенных друг с другом в небольшой области, такой как здание, офис.

Локальная сеть используется для подключения двух или более персональных компьютеров через среду связи, такую как витая пара, коаксиальный кабель и т. Д.

Это дешевле, так как он построен на недорогом оборудовании, таком как хабы , сетевые адаптеры и кабели Ethernet.

Данные передаются с чрезвычайно высокой скоростью в локальной сети.

Локальная сеть обеспечивает более высокий уровень безопасности.

PAN (Персональная сеть)

Персональная сеть - это сеть, обычно организованная в радиусе 10 метров.

Персональная сеть используется для подключения компьютерных устройств личного пользования и называется Персональная сеть.

Томас Циммерман был первым научным сотрудником, предложившим идею персональной сети.

К персональным компьютерным устройствам, которые используются для создания персональной сети, относятся ноутбук, мобильные телефоны, медиаплеер и игровые приставки.

Существует два типа персональных сетей:

Проводная персональная сеть

Беспроводная Персональная Сеть

Беспроводная персональная сеть.

Беспроводная персональная сеть разработана с использованием простых беспроводных технологий, таких как WiFi, Bluetooth. Это сеть низкого радиуса действия.

Проводная персональная сеть.

Проводная персональная сеть создается с помощью USB и других проводов.

Примеры персональных сетей.

Сеть Области Тела

Сеть Области Тела - это сеть, которая движется вместе с человеком. Например , мобильная сеть движется с человеком. Именно по этому сети мобильные называются сотовые. Предположим, что человек устанавливает сетевое соединение, а затем создает соединение с другим устройством для обмена информацией.

Автономная сеть.

Автономная сеть может быть создана внутри дома, поэтому ее также называют домашней сетью . Домашняя сеть предназначена для интеграции таких устройств, как принтеры, компьютер, телевизор, но они не подключены к Интернету.

Малый домашний офис.

Используется для подключения различных устройств к Интернету и корпоративной сети с использованием VPN

MAN (столичная сеть)

Городская сеть - это сеть, охватывающая большую географическую область путем соединения другой локальной сети в большую сеть.

Государственные органы используют MAN для связи с гражданами и частными предприятиями.

В MAN различные локальные сети соединены друг с другом через телефонную линию и более высокоскоротными петодами - такие как оптоволоконные кабели.

Наиболее распространенными протоколами в MAN являются RS-232, Frame Relay, ATM, ISDN, OC-3, ADSL и т. Д.

Он имеет более высокий диапазон, чем локальная сеть (LAN).

Использование столичной сети.

MAN используется в общении между банками в городе.

Это может быть использовано при бронировании авиабилетов.

Он может быть использован в школе, в институте.

Он также может быть использован для общения в армии.

WAN (глобальная сеть)

Глобальная сеть - это сеть, охватывающая большую географическую область, такую как штаты, округа или страны.

Глобальная сеть - это сеть намного больше, чем MAN.

Глобальная сеть не ограничена одним местоположением, но охватывает большую географическую область через телефонную линию, оптоволоконный кабель или спутниковую связь.

Интернет - одна из самых больших сетей WAN в мире.

Глобальная сеть широко используется в сфере бизнеса, государственного управления и образования.

Примеры глобальной сети.

Мобильная широкополосная связь.

Сеть 4G широко используется в регионе или стране.

Частная сеть.

Банк предоставляет частную сеть, которая соединяет 44 офиса. Эта сеть создана с использованием телефонной линии или более высокоскоростного соединения, предоставленной телекоммуникационной компанией.

Преимущества глобальной сети.

Глобальная сеть обеспечивает большую географическую зону. Предположим, если филиал нашего офиса находится в другом городе, тогда мы можем связаться с ними через WAN. Интернет предоставляет выделенную линию, через которую мы можем соединиться с другим филиалом.

В случае сети WAN данные централизованы. Поэтому нам не нужно покупать электронные письма, файлы или резервные серверы.

Получение обновленных файлов.

Компании-разработчики работают на живом сервере. Таким образом, программисты получают обновленные файлы в течение нескольких секунд.

Совместное использование программного обеспечения и ресурсов.

В сети WAN мы можем делиться программным обеспечением и другими ресурсами, такими как жесткий диск и оперативная память.

Мы можем вести бизнес через Интернет по всему миру.

Высокая пропускная способность.

Если мы используем выделенные линии для нашей компании, это дает высокую пропускную способность. Высокая пропускная способность увеличивает скорость передачи данных, что, в свою очередь, повышает производительность нашей компании.

Недостатки глобальной сети.

Сеть WAN имеет больше проблем безопасности по сравнению с сетью LAN и MAN, поскольку все технологии объединены вместе, что создает проблему безопасности.

Требуется брандмауэр и антивирусное программное обеспечение.

Данные передаются через Интернет, которые могут быть изменены или взломаны хакерами, поэтому необходимо использовать брандмауэр. Некоторые люди могут внедрить вирус в нашу систему, поэтому для защиты от такого вируса необходим антивирус.

Высокая стоимость установки.

Стоимость установки сети WAN высока, так как включает в себя покупку маршрутизаторов, коммутаторов.

Оно охватывает большую площадь, поэтому решение проблемы затруднено.

Межсетевая сеть определяется как две или более компьютерных сетей LAN или WAN или сегменты компьютерной сети, соединенные с помощью устройств, и они конфигурируются с помощью локальной схемы адресации. Этот процесс известен как межсетевое взаимодействие .

Взаимосвязь между публичными, частными, коммерческими, промышленными или государственными компьютерными сетями также может быть определена как межсетевое взаимодействие .

Межсетевое взаимодействие использует интернет-протокол .

Эталонной моделью, используемой для межсетевого взаимодействия, является Open System Interconnection (OSI) .

Типы Интернет:

1. Экстранет.

Экстранет - это сеть связи, основанная на интернет-протоколе, таком как протокол управления передачей и интернет-протокол (TCP/IP). Используется для обмена информацией. Доступ к экстрасети ограничен только теми пользователями, которые имеют учетные данные для входа. Экстранет - это самый низкий уровень межсетевого взаимодействия. Его можно отнести к категории MAN , WAN или других компьютерных сетей. Экстрасеть не может иметь одну локальную сеть , по крайней мере, она должна иметь одно соединение с внешней сетью.

Интранет - это частная сеть, основанная на интернет-протоколе, таком как протокол управления передачей и интернет-протокол (TCP/IP) . Интранет принадлежит организации, которая доступна только ее сотруднику или сотрудникам. Основная цель интранета - обмен информацией и ресурсами между сотрудниками организации. Интранет предоставляет возможность работать в группах и проводить телеконференции.

Преимущества интранета.

Обеспечивает дешевое и простое общение. Сотрудник организации может общаться с другим сотрудником по электронной почте, в чате.

Информация в интрасети передается в режиме реального времени, поэтому экономится время.

Сотрудничество является одним из важнейших преимуществ интранета. Информация распространяется среди сотрудников организации и может быть доступна только авторизованному пользователю.

Это нейтральная архитектура, поскольку компьютер может быть подключен к другому устройству с другой архитектурой.

Люди могут просматривать данные и документы с помощью браузера и распространять дубликаты по внутренней сети. Это приводит к снижению стоимости.

Шина
Кольцо
Двойное кольцо
Звезда
Ячеистая
Решётка
Дерево
Fat Tree

4. По типу среды передачи

Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)
Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

5. По функциональному назначению

6. По скорости передач

низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

7. По сетевым операционным системам

На основе Windows
На основе UNIX
На основе NetWare

8. По необходимости поддержания постоянного соединения

Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP
Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

Хочу добавить, что для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили бы обеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества:
- возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, компьютерных сетей;
- дифференциацию существенно разных сетей;
- однозначность классификации любой компьютерной сети;
- наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы.
Определенное несоответствие этих требований делает задание выбору рациональной схемы классификации компьютерных сетей достаточно сложной, такой, которая не нашла до этого времени однозначного решения. Но в основном компьютерные сети классифицируют по территориальной распространенности и скорости передачи информации или по быстродействию.

Персональная сеть (PAN - Personal Area Network) - это компьютерная сеть, которая используется для передачи данных между устройствами, расположенными на достаточно небольшом расстоянии и зачастую принадлежащими одному пользователю. Также персональные сети могут взаимодействовать с сетями болеее высокого уровня, и в таком случае одно из устройств в сети берёт на себя роль интернет-маршрутизатора. Радиус действия таких сетей составляет от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров.

В современном мире большинство персональных сетей являются беспроводными.

WPAN (Wireless Personal Area Network) - система беспроводной передачи данных, которая работает в ISM-диапазоне 2.4-2.5 ГГц. Выбор диапазона обусловлен тем, что этот диапазон доступен по всему миру и подходит для низкобюджетных решений. WPAN состоит из нескольких узлов, связанных беспроводным каналом, при этом один из этих узлов берёт на себя роль координатора. Координатор занимается созданием WPAN и контролирует подключение узлов к сети.

WPAN может представлять из себя следующие топологические схемы:

Современные WPAN могут быть реализованы с помощью таких технологий, как:

WPAN определена в контексте личного рабочего пространства(POS - Personal Operating Space), которое обычно распространяется в радиусе до 10 метров и окружает человека или объект, находящийся в покое или в движении. WPAN также подразумевает низкую стоимость и низкое энергопотребление. Узел WPAN имеет небольшие размеры, что позволяет встраивать его в портативные устройства, такие как мобильные телефоны и КПК.

С другой стороны, WLAN представляет из себя систему более широкого радиуса действия и имеет более высокую сложность. WLAN включает в себя центральный узел, называемый точкой доступа(AP - Access Point), который предоставляет доступ к каналу связи некоторому количеству конечных узлов. Типичный узел WLAN представляет из себя карту, устанавливаемую в персональные компьютеры и ноутбуки.

Bluetooth (от слов англ. blue — синий и tooth — зуб) - стандарт беспроводного соединения вычислительных устройств и устройств связи, который позволяет передавать данные на коротких расстояниях между стационарными и мобильными устройствами, используя короткие сверхвысокочастотные радио-волны в ISM-диапазоне от 2.4 до 2.485 ГГц.

Идея создания такого стандарта возникла в 1994 году в компании Л.М.Эриксона, а в 1998 году совместно с четырьмя другими компаниями(IBM, Intel, Nokia, Toshiba) была сформирована специальная группа, которая занималась созданием и развитием этого стандарта. Проект был назван в честь великого короля викингов по имени Гаральд Синий Зуб II, который объединил Данию и Норвегию.

Требования к технологии при разработке:

Безопасность, сравнимая с обычным проводным соединением(поддерживать авторизацию, аутентификацию и шифрование на канальном уровне и уровне приложений).
Стоимость производства, сопоставимая со стоимостью производства проводного соединения.
Возможность соединения множества устройств, принадлежащих пользователю(7 одновременных соединений) и скорость передачи данных между ними, соответствующая нуждам пользователя.
Поддержка типов данных, которые распространены среди мобильных пользователей.
Низкое энергопотребление и компактность для возможности встраивания в небольшие портативные устройства.

Bluetooth 1.0 появился в июле 1999 года, и со временем этот стандарт обрёл широкую популярность.

Существуют две основных реализации технологии:Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate(BR/EDR), которая используется в версиях 2.0/2.1, и Bluetooth with low energy(LE), которая используется в версиях 4.0/4.1/4.2.

В чём разница?

Bluetooth BR/EDR - устанавливает беспроводное соединение на относительно малых расстояниях, что делает его идеальным, например, для стриминга аудио.
Bluetooth LE - позволяет устанавливать кратковременное соединение на больших расстояниях, что делает его подходящим для использования, связанного с интернетом вещей(IoT - Internet of things), которое не требует непрерывного соединения, но зависит от продолжительности работы аккумулятора.
Dual-Mode - двухрежимные чипсеты используются, например, в смартфонах и планшетах, которым необходимо соединение как с BR/EDR-устройствами(например, наушники), так и с LE-устройствами(например, различные маячки и трекеры).

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth Module

Baseband - существует два основным типа соединения, которые могут быть установлены между ведущим и ведомым:

Synchronous Connection Oriented(SCO) - предоставляет симметричное соединение между ведущим и ведомым для регулярного периодического обмена данными в виде зарезервированных слотов. Подобное соединение предназначено для ограниченных по времени типов данных (например, аудио). Ведущее устройство может поддерживать до трёх SCO-соединений с одним или разными ведомыми устройствами.
Asynchronous Connection-Less(ACL) - предоставляет соединение один-ко-многим между ведущим устройством и всеми ведомыми устройствами в сети. Может использовать все слоты канала, не занятые SCO-соединениями. Предоставляется соединение с коммутацией пакетов, обмен данными с помощью которого происходит эпизодически. Весь трафик полностью контролируется ведущим устройством.

Код доступа используется, чтобы доставить пакет до определённого устройства, заголовок содержит всю контрольную информацию, связанную с пакетом и соединением. Пакет может быть размером в 1, 3 или 5 слотов.

Link Controller - отвечает за обнаружение устройства, установление соединение и его поддержку. В Bluetooth существуют три элемента для поддержки установления соединения: scan, page и inquiry.

Inquiry - процесс, когда устройства пытается обнаружить все другие устройства с включенным Bluetooth на некоторой площади. Устройство, которое хочет установить соединение, передаёт запрос, который побуждает получателей вернуть их адреса. Устройство, которое получает запрос, возвращает FHS-пакет, который включает, помимо всего, идентификатор этого устройства. Для возвращения FHS-пакетов используется случайный механизм отката для предотвращение коллизий.

Устройство в режиме ожидание должно "спать" большую часть времени для сохранения энергии, но время от времени оно также должно "слушать", не хотят ли другие устройства подключиться (Page scan). Необходим компромисс между энергопотреблением в режиме ожидания и временем отклика. Устройство, которое хочет подключиться, сталкивается с неопределенностью частоты и времени: оно не знает, когда устройство в режиме ожидания "проснётся" и на какой частоте. По этой причине устройство передаёт код доступа неоднократно на разных частотах: каждые 1.25 мс устройство передаёт два кода доступа и дважды "слушает" ответ. Таким образом, за 10 мс передаётся 16 запросов. Если устройство в режиме ожидания "проснулось" на одной из этих 16 частот, оно получит код доступа и начнёт процедуру установления соединения.

Link Manager - Host управляет Bluetooth с помощью команд HCI, и Link Manager существует для трансляции этих команд в операции на Baseband-уровне. Его главные функции - управление сетью(установление и разрывание соединения, смена ролей), конфигурация соединения, безопасность и QoS(Quality of Service)-функции.

Bluetooth Host

Logical Link Control and Adaptation Protocol(L2CAP) - забирает данные из более высоких уровней стека и из приложений, и посылает её на более низкие уровни стека. Передаёт пакеты либо в HCI, либо напрямую в Link Manager. Основные функции L2CAP:

Мультиплексирование протоколов более высокого уровня, что позволяет им разделять одно ACL-соединение.
Сегментация и повторная сборка пакетов, что позволяет передавать пакеты большего размера, чем поддерживают протоколы более низкого уровня.
Управление качеством обслуживания для протоколов более высокого уровня.

Все приложения должны использовать L2CAP для передачи данных. Также L2CAP используется более высокими уровнями, такими как RFCOMM и SDP, и таким образом L2CAP - неотъемлемая часть любой Bluetooth-системы.

RFCOMM - простой, надёжный транспортный протокол, который эмулирует соединение pont-to-point по последовательному порту (RS-232). RFCOMM поддерживает два типа устройств:

С эмуляцией последовательного порта. Такие устройства обычно находятся на концах соединения(например, PC или принтер).
Промежуточные устройства с физическим последовательным портом. Такие устройства находятся в середине соединения(например, модем).

Может быть установлено до 30 каналов передачи данных, то есть RFCOMM теоретически может поддерживать 30 различных сервисов одновременно. RFCOMM основан на стандарте GSM TS 07.10 - асимметричный протокол, который используется в сотовых телефонах для мультиплексирования нескольких потоков данных в один физический провод.

Service Discovery Protocol(SDP) - предоставляет возможность SDP-клиенту получить доступ к информации об услугах, предоставляемых SDP-сервервами. SDP-сервер - это любое Bluetooth-устройство, которое предоставляет услуги другому Bluetooth-устройству. Информация об услугах хранится в базах данных. Не существует централизованной базы данных, каждый SDP-сервер имеет свою собственную. SDP база данных - набор записей, описывающих услуги, которые устройство может предложить другому устройству, и SDP предоставляет другому устройству "посмотреть" на эти записи. Для простоты поиска услуги упорядочены в иерархическую структуру в виде дерева.

Этапы установки SDP-соединения показаны на следующей схеме:

Тот факт, что Bluetooth используется в мобильных устройствах и то, какие данные могут передаваться с помощью этих устройств, делает безопасность чрезвычайно важным фактором.

На канальном уровне технология Bluetooth предоставляет возможности аутентификации, шифрования и управления задействованными ключами.

Таким образом, архитектура безопасности Bluetooth зависит от PIN для установления соединения между различными устройствами. Поскольку не практично каждый раз проходить через все стадии безопасного соединения, после первого успешного соединения PIN могут быть сохранены для автоматизации или упрощения последующих соединений.

Читайте также: