Беспроводная сеть

Беспроводные сети — это беспроводные компьютерные сети, состоящие из различных типов электронных устройств с возможностью произвольного использования своих ресурсов с любым другим устройством в сети. Определение беспроводной сети можно дать так: «Специальные распределенные сети с разделением ресурсов между гетерогенными беспроводными устройствами». Следующие ключевые характеристики дополнительно поясняют эту концепцию:

Нет централизованного контроля
Небольшие устройства с низким энергопотреблением
Разнородные приложения и интерфейсы
Новые типы ресурсов, такие как камеры, GPS-трекеры и датчики.
Динамические и нестабильные пользователи/ресурсы

Технологии, составляющие беспроводную сеть, можно разделить на две основные категории; специальные сети и грид-вычисления .

(Беспроводная) Одноранговая сеть

В традиционных сетях, как проводных, так и беспроводных, подключенные устройства или узлы зависят от выделенных устройств ( граничных устройств ), таких как маршрутизаторы и/или серверы, для облегчения передачи информации от одного узла к другому. Эти «узлы маршрутизации» способны определять, откуда поступает информация и куда она должна идти. Они выдают имена и адреса ( IP-адреса ) каждому подключенному узлу и регулируют трафик между ними. В беспроводных сетях такие выделенные устройства маршрутизации не (всегда) доступны, и полоса пропускания, которая постоянно доступна для традиционных сетей, должна быть либо «заимствована» у уже существующей сети, либо общедоступная полоса пропускания ( открытый спектр должна использоваться ).

Группа, занимающаяся этой проблемой, называется MANET (мобильная одноранговая сеть).

Совместное использование ресурсов

Одним из предполагаемых аспектов беспроводных сетей является то, что они облегчат совместное использование самых разных ресурсов. Они будут включать как технические, так и информационные ресурсы. К первым относятся пропускная способность, качество обслуживания и веб-сервисы , а также вычислительная мощность и емкость хранилища данных. Информационные ресурсы могут включать практически любые данные: от баз данных и списков участников до изображений и каталогов.

Специальное совместное использование ресурсов между мобильными устройствами в беспроводной сети требует, чтобы устройства согласовали протоколы совместного использования/связи без существования выделенных серверов.

Системы координации

Системы координации — это реальные механизмы, которые позволяют совместно использовать ресурсы между различными устройствами. Для разных ресурсов устройства используют разные системы координации. Примерами таких механизмов являются: SMB или NFS для совместного использования дискового пространства и клиентраспределенный.net для совместного использования процессорных циклов.

Учреждение траста

Прежде чем пользователи захотят поделиться каким-либо ресурсом, они требуют определенного уровня доверия между ними и пользователями и/или системами, с которыми они делятся ресурсами. Требуемый уровень доверия зависит от типа информации/ресурса, которым необходимо поделиться. Совместное использование процессорных циклов требует менее существенного доверия, чем обмен личной и коммерческой информацией может потребовать совершенно другого уровня доверия. В настоящее время существуют системы, которые могут обеспечить определенный уровень доверия, например, инфраструктура открытых ключей , использующая сертификаты ; сейчас часто используется в веб-системах электронной почты и Kerberos .

Открытие ресурсов

Прежде чем можно будет использовать какой-либо ресурс на устройстве в сети, необходимо обнаружить те доступные ресурсы; все устройства, составляющие сеть, и ресурсы, которыми они обладают, должны быть идентифицированы. , входит в сеть Когда клиент, например КПК , он должен иметь возможность сообщить другим пользователям, что это КПК и у него есть камера, возможности GPS , функция телефона и различные офисные приложения, такие как текстовый редактор . Такие протоколы, как UPnP и Zeroconf, могут обнаружить новый узел в сети при его входе. При обнаружении другие пользователи могут отправить запрос на новое устройство, чтобы узнать, что оно может предложить. Поставщики коммерческих услуг могут «рекламировать» ресурсы, которые они могут предложить, посредством многоадресной IP-рассылки . В больших сетках, содержащих тысячи узлов, можно использовать своего рода механизм «друг друга». Существует множество стандартов, включающих протоколы описания ресурсов. Такие стандарты, как Zeroconf IETF Microsoft , UPnP , язык описания ресурсов Grid (GRDL), Язык описания веб-сервисов (WSDL) для описания различных конкретных веб-сервисов и частей QoS , описывающих пропускную способность, — все они предлагают устройствам способ описания и публикации своих конкретных ресурсов и потребностей. В настоящее время также доступны различные системы, которые могут собирать эти описания ресурсов и структурировать их для использования другими устройствами. Архитектура служб OpenGrid ( OGSA ) использует IndexService в стиле веб-службы. Сообщество веб-сервисов определило UDDI , который может создавать базу данных сервисов, доступных в сети, а JXTA использует Zeroconf для идентификации ресурсов в сети. Однако проблема с их использованием в беспроводных сетях заключается в том, что не может существовать стабильного издателя этих описаний.

Описание ресурса

Чтобы любое устройство могло использовать любой ресурс, способ идентификации и описания ресурса должен быть согласован всеми доступными устройствами. Если, например, необходимо совместно использовать емкость хранилища, сначала необходимо выяснить, какова емкость каждого устройства и какова потребность в хранилище. Как уже говорилось, существует множество методов описания определенных ресурсов, но не существует ни одного метода, который мог бы предоставить эту услугу для всех ресурсов. Однако имеющиеся методы в совокупности покрывают большую часть того, что необходимо.

Грид-вычисления

Грид-вычисления возникли как способ распределения тяжелых вычислительных нагрузок между несколькими компьютерами для решения очень сложных математических задач (хорошим примером из реальной жизни является проект SETI@Home ). Однако он быстро превратился в способ совместного использования практически любого ресурса, доступного на любой машине в сети. Проводные сети теперь используются для совместного использования не только вычислительной мощности, но и пространства на жестком диске , данных и приложений. Топология сети является очень гибкой и легко масштабируемой, что позволяет пользователям присоединяться к сети и выходить из нее без необходимости тратить время и ресурсы на процедуры идентификации, настраивать свои устройства или устанавливать на них дополнительное программное обеспечение . Цель грид-вычислений описывается как «обеспечить гибкое, безопасное и скоординированное совместное использование ресурсов между динамическими группами людей, учреждений и ресурсов» (McKnight, Howison, 2004).
Она задумана как динамичная сеть без географических, политических или культурных границ, которая предлагает доступ в режиме реального времени к разнородным ресурсам и при этом предлагает те же характеристики традиционных распределенных сетей, которые используются повсюду в наших домах и офисах. Наиболее важными характеристиками являются стабильность, масштабируемость и гибкость. Ян Фостер предлагает контрольный список для распознавания сетки.

Сетка позволяет:

Координация ресурсов, не подлежащих централизованному управлению
Использование стандартных открытых протоколов и интерфейсов общего назначения.
Предоставление нетривиальных качеств сервиса

Беспроводная сеть

Одним из самых больших ограничений проводной сети является то, что пользователи вынуждены находиться в фиксированном месте, поскольку используемые ими устройства должны быть постоянно подключены к сети. Это также отрицательно влияет на гибкость и масштабируемость сети; требуется концентратор или коммутатор ) устройства могут подключаться к сети только в тех местах, где существует возможность физического подключения устройства к сети (т. е. для подключения .

Одним из описаний беспроводной сети является «дополнение проводной сети, которое облегчает обмен информацией и взаимодействие между разнородными беспроводными устройствами» (Аргавал, Норман и Гупта, 2004).

Аргавал, Норман и Гупта (2004) выделяют три силы, которые стимулируют развитие беспроводной сети:

Новые способы взаимодействия с пользователем и форм-факторы
Приложения, существующие в существующих проводных сетях, должны быть адаптированы к устройствам, используемым в беспроводных сетях. Эти устройства обычно ручные, поэтому устройства пользовательского интерфейса (экраны, клавиатуры (если таковые имеются)) значительно меньше, а доступность дополнительных устройств ввода, таких как мышь, ограничена. Это означает, что традиционные графические интерфейсы ПК не подходят.

Ограниченные вычислительные ресурсы
Беспроводные устройства не обладают ни вычислительной мощностью, ни объемом памяти полноразмерных устройств, таких как ПК или ноутбук. Таким образом, беспроводные приложения должны иметь доступ к дополнительным вычислительным ресурсам, чтобы иметь возможность предлагать те же функции, что и проводные сети.

Дополнительные новые элементы вспомогательной инфраструктуры
В случае непредвиденного события потребуются значительные вычислительные и коммуникационные мощности. Например, городская катастрофа потребует динамической и адаптивной беспроводной сети для оповещения людей как среди населения, так и в различных службах координации и помощи, таких как полиция, армия, медицинские службы и правительство. Необходимо рассмотреть приложения, обеспечивающие такую полосу пропускания и «мгновенные» сети.

Инфраструктура беспроводных сетей

Инфраструктура беспроводной сети состоит из трех основных уровней:

физического уровня Технологии и политики . Физический уровень содержит спектр, в котором беспроводные устройства могут работать и обмениваться данными.
Сетевая инфраструктура
Промежуточное ПО для обеспечения связи между разнородными устройствами

См. также

Внешние ссылки

ФКС
IETF

Дальнейшее чтение

Юрген Фалькнер, Институт промышленной инженерии Фраунгофера; JNF/842, 2004), Ресурсная сетка Фраунгофера – как сделать сетки пригодными для использования
Ли В. Макнайт, Джеймс Ховисон (2004). Беспроводные сети; Распределенное совместное использование ресурсов мобильными, кочевыми и стационарными устройствами.
Агарвал, Норман и Гупта (2004). Беспроводные сети: подходы, архитектуры и технические проблемы.
Ли Макнайт и Хоуисон (2003). На пути к протоколу совместного использования беспроводных сетей
Шридхар Айер (2000). Маршрутизация в мобильных одноранговых сетях
Хван и Аравамудхам. Службы промежуточного программного обеспечения на основе прокси для одноранговых вычислений в виртуально кластеризованных беспроводных сетевых сетях.
Вейнгарт, В.Д., Бауман, Мербек и Квятковска. Не могли бы вы поделиться? Прогнозирование потенциального использования новой технологии с помощью многоуровневого линейного регрессионного анализа
Узуннер и Дэвис. Цифровая дактилоскопия для отслеживания распределенных объемов: защита интеллектуальной собственности в беспроводных сетях